WIMAX：终结“最后一公里”

WIMAX：终结“最后一公里”


　　当前，宽带接入技术主要有如下四种：有线电视同轴电缆光纤混合网（HFC）、电话线数字用户环路（DSL）技术、小区以太网、卫星直接连接。国内以HFC、DSL和小区以太网三种方式为主，这三种接入方式都带有束缚用户的“尾巴”，用户如飘浮在空中的风筝，没有充分的自由，无论飘到哪儿，都有一根“绳索”把用户牢牢拽住。即使简单地变换一下机器的位置或临时建立一个网络如展览会、产品发布会，即便只使用有限的几天，也需要重新布线。因此，用户不禁常常自问：何时才能享受到随时随地接入Intemet的自由？
用户的需求就是厂商努力的方向，为此，业界把目光锁定在了各种各样的无线技术领域。
之前的无线技术，如红外接入、蓝牙技术都曾经因为能提供无线连接而名噪一时，但或者因为有效范围太小，或者因为速度过低，或者因为必须可视等原因，这两者都没有得到大范围普及。2003年，因为迅驰的推动，无线技术又成为业界时髦的话题，真正煽起了大众对无线技术的热情。可是当很多人准备追赶无线的浪潮，试图弄清楚到底什么是WLAN，什么是Wi-Fi时，无线家族的又一项技术WiMAX闪亮登场。就是这个对许多人而言闻所未闻的技术，世界级的多数知名公司却对它充满了期待与信心。
到底什么是WiMAX？为什么这么多厂商对WiMAX投入那么多的精力与热情？本专题将从技术与市场的角度对WiMAX做深刻的剖析，并与其他流行无线技术作全面客观的对比，力图绘出WiMAX的真面目，给以上几个问题一个合理的答案。
为什么偏偏是WiMAX？
一座城市，一个地区，只要一座无线电台，就可以把播音员的声音传送到邻近地区的全部收音机。同样的道理，从WiMAX的一个基站的高架天线，就可实现对邻近地区的双向宽带数据服务，WiMAX就是这样神奇。但究竟什么是WiMAX呢？
目前业内地什么是WiMAX技术其实并没有一个明确的定义。当前业内所称的WiMAX通常是IEEE 802.16a标准，但有时也将WiMAX技术广义地理解为当前WiMAX论坛极力推介的IEEE 802.16系列标准。本文中如没有特别指出，WiMAX的含义一般都指的是802.16a。
WiMAX是为无线WMAN（无线城域网）和解决宽带接入“最后一公里”的问题而设计的，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的无线接口标准。WiMAX用于将802.11a无线接入热点（Hot spots）连接到互联网，也可连接公司与家庭等网络至有线骨干线路，它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。
WiMAX的主要特点如下：
（1）传送距离，最高31英里（50km）；使用的频率为2GHz到11GHz；
（2）每区段最大数据速率是每扇区75Mbps，每个基站最多6个扇区；
（3）服务技师方面，可支持不同的服务等级，从而可以同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL类型连接的家庭用户；
（4）支持话音和视频等。
802.16相关标准介绍
IEEE 802委员会于1999年成立了802.16工作组专门开发宽带无线标准。它由IEEE 802.16.1、IEEE 802.16.2和IEEE 802.16.3.三个小工作组组成,每个小工作级分别负责不同的方面：IEEE 802.16.1小组负责制定频率为10GHz到60GHz的无线接口标准；IEEE 802.16.2小组负责制定宽带无线接入系统共布方面的标准；IEEE 802.16.3小组负责制定频率范围在2GHz到10GHz之间获得频率使用许可的应用的无线接口标准。
原有802.16标准采用10-66GHz波段，要求可视连接。而2003年1月通过审批的802.16a扩展使用较低的2-11GHz波段，支持非可视连接。这是无线宽带接入技术的重大突破，因为传输点与接收天线之间再也无需可视连接。802.16a可作为线缆和DSL的无线扩展技术，真正实现无线同宽带接入的统一。从技术特点看，802.16a规范相当诱人，50km的传输距离、75Mbps的传输速度，完全可以适应用户的不同需要，可以有效地进行各种数据、语音和视频图像的传输。
当前最新的802.16e任务组正在紧张地开发对移动802.16客户机的支持规范，以充分利用这一特性所带来的新能力。这些客户机将能够在802.16基站之间自由切换，从而使用户能够在各个服务区之间任意漫游。三者之间的区别如表一所示。
WiMAX的优点
从应用层面来说，WiMAX主要优点表现为：（1）能快速地完成为一个区域提供宽带服务，甚至这些地区难以用金属线路布线；（2）能显著地降低宽带服务的基建投资；（3）能克服传统连线系统的物理障碍。
从技术层面来说，WiMAX的优点主要表现为：（1）其较理想的非视距传输特性；（2）灵活的部署与配置伸缩性（3）优秀的QoS服务质量和强大的安全性。下面对技术层面的优点做进一步的说明。
WiMAX基于动态适应性信号调制模式，因而使这一技术不仅具备远距离信号传输能力和穿越树木和建筑物等障碍物的非可视传输能力，而且具有较强的信号反射容错能力。同时，这种调制模式还能够使服务商基站根据信号强弱调整宽带，以确保与用户的正常连接。WiMAX还提供了包括灵活的信道规划在内的部署与配置伸缩性，使运营商能够根据所拥有的许可，或无需许可频段资源灵活规划信道带宽，并根据用户群体状况不断升级扩展网络。如对拥有20MHz频谱的运营商而言，既可以将其划分为2个10MHz信道、也可以将其划分为4个5MHz信道。另外，对于城郊与农村等偏远地区而言，WiMAX还提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的QoS服务技术支持，并且能够使服务商基于同一基站，同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL等类型连接的家庭消费用户。除此之外，为了保护用户信息的安全、尤其是为满足企业用户对商业应用数据安全的需求，WiMAX技术还提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认证与数据加密等途径，保障数据传输安全。
WiMAX主要应用领域
作为一种面向“最后一公里”接入领域的无线MAN技术，WiMAX可以广泛应用于多个宽带相关领域。尤其是在城郊和农村等DSL与Cable Modem服务有效覆盖范围以外、或不便于部署传统宽带接入技术的区域，WiMAX技术更是大有用武之地。即使在有电缆和DSL的地区，WiMAX也可以填补某些空白区。
典型的WiMAX应用布置通常由安装于建筑物上的基站或塔式基站和家庭或办公场所内的用户接入终端组成，传输距离最高可达50km，通常情况下的有效覆盖范围可达7-10km，在这一范围内，这一技术的非视距传输特性与穿透性都极为理想。而在单一基站的3-5km覆盖范围内，还可以提供高达75Mbps的带宽。另外我们从WiMAX的技术参数也能看出它能解决802.11节点至因特网的连接，并为“最后一公里”宽带接入提供了一种传统的电缆、数字用户线DSL和T1/E1等方式的替代接入方式；它能提供最远50km的业务覆盖范围，用户并不需要与基站间保持直接视距可见就可以获得宽带的连接，每个基站最大可以提供280Mbps的数据速率，足以胜任数以百计的T1/ET型大业务量用户以及数以千计的家庭DSL型业务的同时连接。因此WiMAX即可直向最终用户，加速802.11热点和家庭小型办公室的无线局域网建设；同时也很适合边远地区发展的需要。值得一提的是，IEEE 802.16e将为802.16a扩展出热点间的漫游能力，使用户穿梭在各个地方的无线因特网服务区时，得到不间断的连续服务。WiMAX也能满足不同服务水平的需要，为企业提供T1的数据访问速度，为家庭提供DSL级的服务水平。


　　图一　主流无线接入技术
　　表一　802.16、802.16a、802.16e三者参数对照表


WIMAX：终结“最后一公里”


　　当前，宽带接入技术主要有如下四种：有线电视同轴电缆光纤混合网（HFC）、电话线数字用户环路（DSL）技术、小区以太网、卫星直接连接。国内以HFC、DSL和小区以太网三种方式为主，这三种接入方式都带有束缚用户的“尾巴”，用户如飘浮在空中的风筝，没有充分的自由，无论飘到哪儿，都有一根“绳索”把用户牢牢拽住。即使简单地变换一下机器的位置或临时建立一个网络如展览会、产品发布会，即便只使用有限的几天，也需要重新布线。因此，用户不禁常常自问：何时才能享受到随时随地接入Intemet的自由？
用户的需求就是厂商努力的方向，为此，业界把目光锁定在了各种各样的无线技术领域。
之前的无线技术，如红外接入、蓝牙技术都曾经因为能提供无线连接而名噪一时，但或者因为有效范围太小，或者因为速度过低，或者因为必须可视等原因，这两者都没有得到大范围普及。2003年，因为迅驰的推动，无线技术又成为业界时髦的话题，真正煽起了大众对无线技术的热情。可是当很多人准备追赶无线的浪潮，试图弄清楚到底什么是WLAN，什么是Wi-Fi时，无线家族的又一项技术WiMAX闪亮登场。就是这个对许多人而言闻所未闻的技术，世界级的多数知名公司却对它充满了期待与信心。
到底什么是WiMAX？为什么这么多厂商对WiMAX投入那么多的精力与热情？本专题将从技术与市场的角度对WiMAX做深刻的剖析，并与其他流行无线技术作全面客观的对比，力图绘出WiMAX的真面目，给以上几个问题一个合理的答案。
为什么偏偏是WiMAX？
一座城市，一个地区，只要一座无线电台，就可以把播音员的声音传送到邻近地区的全部收音机。同样的道理，从WiMAX的一个基站的高架天线，就可实现对邻近地区的双向宽带数据服务，WiMAX就是这样神奇。但究竟什么是WiMAX呢？
目前业内地什么是WiMAX技术其实并没有一个明确的定义。当前业内所称的WiMAX通常是IEEE 802.16a标准，但有时也将WiMAX技术广义地理解为当前WiMAX论坛极力推介的IEEE 802.16系列标准。本文中如没有特别指出，WiMAX的含义一般都指的是802.16a。
WiMAX是为无线WMAN（无线城域网）和解决宽带接入“最后一公里”的问题而设计的，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的无线接口标准。WiMAX用于将802.11a无线接入热点（Hot spots）连接到互联网，也可连接公司与家庭等网络至有线骨干线路，它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，从而实现无线宽带接入。
WiMAX的主要特点如下：
（1）传送距离，最高31英里（50km）；使用的频率为2GHz到11GHz；
（2）每区段最大数据速率是每扇区75Mbps，每个基站最多6个扇区；
（3）服务技师方面，可支持不同的服务等级，从而可以同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL类型连接的家庭用户；
（4）支持话音和视频等。
802.16相关标准介绍
IEEE 802委员会于1999年成立了802.16工作组专门开发宽带无线标准。它由IEEE 802.16.1、IEEE 802.16.2和IEEE 802.16.3.三个小工作组组成,每个小工作级分别负责不同的方面：IEEE 802.16.1小组负责制定频率为10GHz到60GHz的无线接口标准；IEEE 802.16.2小组负责制定宽带无线接入系统共布方面的标准；IEEE 802.16.3小组负责制定频率范围在2GHz到10GHz之间获得频率使用许可的应用的无线接口标准。
原有802.16标准采用10-66GHz波段，要求可视连接。而2003年1月通过审批的802.16a扩展使用较低的2-11GHz波段，支持非可视连接。这是无线宽带接入技术的重大突破，因为传输点与接收天线之间再也无需可视连接。802.16a可作为线缆和DSL的无线扩展技术，真正实现无线同宽带接入的统一。从技术特点看，802.16a规范相当诱人，50km的传输距离、75Mbps的传输速度，完全可以适应用户的不同需要，可以有效地进行各种数据、语音和视频图像的传输。
当前最新的802.16e任务组正在紧张地开发对移动802.16客户机的支持规范，以充分利用这一特性所带来的新能力。这些客户机将能够在802.16基站之间自由切换，从而使用户能够在各个服务区之间任意漫游。三者之间的区别如表一所示。
WiMAX的优点
从应用层面来说，WiMAX主要优点表现为：（1）能快速地完成为一个区域提供宽带服务，甚至这些地区难以用金属线路布线；（2）能显著地降低宽带服务的基建投资；（3）能克服传统连线系统的物理障碍。
从技术层面来说，WiMAX的优点主要表现为：（1）其较理想的非视距传输特性；（2）灵活的部署与配置伸缩性（3）优秀的QoS服务质量和强大的安全性。下面对技术层面的优点做进一步的说明。
WiMAX基于动态适应性信号调制模式，因而使这一技术不仅具备远距离信号传输能力和穿越树木和建筑物等障碍物的非可视传输能力，而且具有较强的信号反射容错能力。同时，这种调制模式还能够使服务商基站根据信号强弱调整宽带，以确保与用户的正常连接。WiMAX还提供了包括灵活的信道规划在内的部署与配置伸缩性，使运营商能够根据所拥有的许可，或无需许可频段资源灵活规划信道带宽，并根据用户群体状况不断升级扩展网络。如对拥有20MHz频谱的运营商而言，既可以将其划分为2个10MHz信道、也可以将其划分为4个5MHz信道。另外，对于城郊与农村等偏远地区而言，WiMAX还提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的QoS服务技术支持，并且能够使服务商基于同一基站，同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL等类型连接的家庭消费用户。除此之外，为了保护用户信息的安全、尤其是为满足企业用户对商业应用数据安全的需求，WiMAX技术还提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认证与数据加密等途径，保障数据传输安全。
WiMAX主要应用领域
作为一种面向“最后一公里”接入领域的无线MAN技术，WiMAX可以广泛应用于多个宽带相关领域。尤其是在城郊和农村等DSL与Cable Modem服务有效覆盖范围以外、或不便于部署传统宽带接入技术的区域，WiMAX技术更是大有用武之地。即使在有电缆和DSL的地区，WiMAX也可以填补某些空白区。
典型的WiMAX应用布置通常由安装于建筑物上的基站或塔式基站和家庭或办公场所内的用户接入终端组成，传输距离最高可达50km，通常情况下的有效覆盖范围可达7-10km，在这一范围内，这一技术的非视距传输特性与穿透性都极为理想。而在单一基站的3-5km覆盖范围内，还可以提供高达75Mbps的带宽。另外我们从WiMAX的技术参数也能看出它能解决802.11节点至因特网的连接，并为“最后一公里”宽带接入提供了一种传统的电缆、数字用户线DSL和T1/E1等方式的替代接入方式；它能提供最远50km的业务覆盖范围，用户并不需要与基站间保持直接视距可见就可以获得宽带的连接，每个基站最大可以提供280Mbps的数据速率，足以胜任数以百计的T1/ET型大业务量用户以及数以千计的家庭DSL型业务的同时连接。因此WiMAX即可直向最终用户，加速802.11热点和家庭小型办公室的无线局域网建设；同时也很适合边远地区发展的需要。值得一提的是，IEEE 802.16e将为802.16a扩展出热点间的漫游能力，使用户穿梭在各个地方的无线因特网服务区时，得到不间断的连续服务。WiMAX也能满足不同服务水平的需要，为企业提供T1的数据访问速度，为家庭提供DSL级的服务水平。


　　图一　主流无线接入技术
　　表一　802.16、802.16a、802.16e三者参数对照表