WIMAX無(wú)線(xiàn)技術(shù)應用及網(wǎng)絡(luò )規劃

 
　　一、WiMAX技術(shù)應用

　　WiMAX技術(shù)有四個(gè)發(fā)展階段:固定接入業(yè)務(wù)階段、游牧式業(yè)務(wù)階段、便攜式業(yè)務(wù)階段和全移動(dòng)業(yè)務(wù)階段。WiMAX網(wǎng)絡(luò )有兩種組網(wǎng)方式:WiMAX網(wǎng)絡(luò )單獨組網(wǎng)或者與現有網(wǎng)絡(luò )融合組網(wǎng)。目前比較有前景的是第二種方式。2005年4月19日，華為與英特爾在上海簽約合作為全球客戶(hù)建設電信級無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò )。固網(wǎng)運營(yíng)商利用傳統有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )提供話(huà)音和數據接入的同時(shí)，移動(dòng)運營(yíng)商也通過(guò)2G/3G提供話(huà)音和移動(dòng)數據接入;同時(shí)，借助WiMAX為企業(yè)和商業(yè)用戶(hù)提供寬帶和專(zhuān)線(xiàn)數據接入業(yè)務(wù)?？梢灶A見(jiàn)，WiMAX網(wǎng)絡(luò )與現有網(wǎng)絡(luò )的有效融合將會(huì )展現1+1大于2的效果。

　　按照終端的移動(dòng)性，WiMAX網(wǎng)絡(luò )有固定終端接入模式和移動(dòng)終端接入模式。固定終端接入模式主要解決政府、寫(xiě)字樓、賓館飯店、居民小區等建筑的集團網(wǎng)絡(luò )接入問(wèn)題，還可以應用于實(shí)時(shí)監控等特殊應用場(chǎng)景。移動(dòng)終端接入模式主要解決車(chē)載用戶(hù)、室外用戶(hù)等移動(dòng)條件下的用戶(hù)通信要求。由于移動(dòng)接入模式的靈活性，這種方式還可以廣泛應用于無(wú)線(xiàn)數字多媒體網(wǎng)絡(luò )、數字奧運配套通信系統、應急通信系統、搶險指揮系統、城市智能通信系統等綜合通信系統。

　　1.WiMAX系統在無(wú)線(xiàn)數字多媒體網(wǎng)絡(luò )中的應用

　　目前，這類(lèi)應用在國外已經(jīng)進(jìn)行了試驗檢測。為各類(lèi)車(chē)輛內的乘客提供高速移動(dòng)狀態(tài)下的多媒體服務(wù)、定位服務(wù)。如在城鐵、地鐵、公交車(chē)、火車(chē)上為乘客提供高速網(wǎng)絡(luò )互動(dòng)、到站提示、車(chē)輛定位、實(shí)時(shí)影視、廣告等各類(lèi)服務(wù)。同時(shí)，由于WiMAX網(wǎng)絡(luò )可以兼容Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò )設備，因此Wi-Fi終端用戶(hù)也可享受移動(dòng)寬帶服務(wù)，如圖1所示。





圖1 Wimax系統在無(wú)線(xiàn)數字多媒體網(wǎng)絡(luò )系統中的應用

　　在國內，北京市石景山區政府、北京艾維通信公司和北京郵電大學(xué)WTI研究所合作，從2005年1月開(kāi)始建設國內第一個(gè)基于WiMAX技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )—“石景山區Wi-Plus示范網(wǎng)絡(luò )”，目的是針對未來(lái)“數字奧運”的遠景規劃和石景山區數碼娛樂(lè )產(chǎn)業(yè)基地的建設目標，建設一個(gè)安全、靈活、實(shí)時(shí)性強，支持多種復雜應用的無(wú)線(xiàn)數字網(wǎng)絡(luò )。無(wú)論是市民的簡(jiǎn)單通信還是各種娛樂(lè )媒體業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)體驗以及未來(lái)北京奧運應急呼叫指揮中心的運作，都可以無(wú)障礙地在這個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中得到實(shí)現。

　　類(lèi)似的城市無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)的建設，不僅可以為政府所用，很多企業(yè)也可以直接使用。各個(gè)行業(yè)都可以利用這些基礎架構進(jìn)行應用的開(kāi)發(fā)，比如物流企業(yè)完全可以利用這個(gè)網(wǎng)絡(luò )系統對車(chē)隊進(jìn)行有效的管理。目前，這種技術(shù)在銀行、保險業(yè)已經(jīng)開(kāi)始應用，它的投資回報率非常誘人。

　　2.WiMAX系統在應急指揮系統中的應用

　　建設基于WiMAX技術(shù)的城域網(wǎng)，可以大大提升政府對于緊急事件的響應能力，提升城市的整體安全水平。在公共安全和緊急救助行業(yè)中，大多數工作人員都處于移動(dòng)狀態(tài)，因此在通信方面必須依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )解決方案。WiMAX技術(shù)可以滿(mǎn)足其對數據調度、移動(dòng)視頻監控、車(chē)輛/人員定位、移動(dòng)指揮車(chē)應急通信等業(yè)務(wù)需求。應急指揮車(chē)輛或工作人員只要有一臺筆記本電腦或者手持終端就可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)實(shí)時(shí)與總部保持視頻、數據和語(yǔ)音通信。

　　3.WiMAX系統在構建城市智能通信系統中的應用

　　通過(guò)WiMAX系統在各領(lǐng)域的監控指揮中心與全市的智能通信指揮中心之間建立無(wú)線(xiàn)連接，可以構建城市智能通信系統，從而可以保證各部門(mén)步調一致、協(xié)調作戰，處理城市中出現的各種突發(fā)事件，如圖2所示。





圖2 城市智能通信系統

二、WiMAX網(wǎng)絡(luò )建設和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃

　　WiMAX網(wǎng)絡(luò )應根據不同區域的重要程度采用分步實(shí)施的規劃和建設方式，網(wǎng)絡(luò )規劃遵從先覆蓋后容量、先重點(diǎn)后連續、網(wǎng)絡(luò )容量及質(zhì)量先重點(diǎn)地區后一般地區的原則分期規劃和建設。WiMAX無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃包括網(wǎng)絡(luò )發(fā)展規劃、網(wǎng)絡(luò )調研、網(wǎng)絡(luò )規模估算、預仿真、站址勘查和網(wǎng)絡(luò )詳細規劃6個(gè)階段。

　　1.網(wǎng)絡(luò )發(fā)展規劃

　　運營(yíng)商的戰略定位及其發(fā)展規劃決定了網(wǎng)絡(luò )需要達到的性能指標，這些性能以一定的信號覆蓋、系統容量和業(yè)務(wù)質(zhì)量等指標表現出來(lái)，它是WiMAX網(wǎng)絡(luò )規劃的具體指標要求。

　　網(wǎng)絡(luò )調研是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃的基礎，通過(guò)調研可以制定適當的網(wǎng)絡(luò )規劃原則和長(cháng)期發(fā)展策略。調研手段是通過(guò)與運營(yíng)商、設備商的溝通，對已有網(wǎng)絡(luò )運行狀況的調查來(lái)確定目標規劃區域、用戶(hù)群和預期網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量。對于WiMAX網(wǎng)絡(luò )而言，首先要通過(guò)調研確定覆蓋熱點(diǎn)，包括密集住宅小區、大型公司企業(yè)、賓館飯店、文物保護單位、體育場(chǎng)館以及已部署和即將部署的802.11熱點(diǎn)等;然后，根據不同的規劃區域確定網(wǎng)絡(luò )可以提供的業(yè)務(wù)組合，各種業(yè)務(wù)的覆蓋概率、阻塞概率，各種業(yè)務(wù)可以接收的時(shí)延等。

　　3.網(wǎng)絡(luò )規模估算

　　網(wǎng)絡(luò )規模估算是基于網(wǎng)絡(luò )調研的結果，對目標規劃區域進(jìn)行覆蓋和容量?jì)煞矫娴姆治?，最終獲得網(wǎng)絡(luò )的建設規模。網(wǎng)絡(luò )規模估算應在進(jìn)行鏈路預算的基礎上，確定小區半徑和單小區有效覆蓋面積，然后檢驗熱點(diǎn)密集小區是否滿(mǎn)足容量需求，通過(guò)覆蓋和容量的迭代驗證，最終確定建設規模。

　　4.預仿真

　　預仿真是通過(guò)仿真軟件根據網(wǎng)絡(luò )性能指標和預期網(wǎng)絡(luò )規模完成基站的初始布局方案。

　　5.站址勘查

　　站址勘查是基于網(wǎng)絡(luò )規模估算和預仿真的結果對候選的站址做站址實(shí)勘，選擇無(wú)線(xiàn)環(huán)境和地理環(huán)境具佳的站址。

　　6.網(wǎng)絡(luò )詳細規劃

　　網(wǎng)絡(luò )詳細規劃是基于預仿真結果和站址實(shí)勘結果設置WiMAX基站站址、工程參數和系統參數、分配頻率資源和信道資源，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )仿真和優(yōu)化分析來(lái)判斷規劃結果是否符合網(wǎng)絡(luò )指標要求，如果不符合則要從預仿真步驟開(kāi)始迭代設計，直至滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )規劃指標，達到覆蓋、容量、成本和質(zhì)量的統一。

　　無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)是規劃的基礎。不同的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)決定了網(wǎng)絡(luò )規劃中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。對于WiMAX網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，頻率規劃和系統仿真是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃中的兩個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　(1)頻率規劃

　　為了獲得更大的數據吞吐量，很多的WiMAX設備選用了OFDM或OFDMA的物理層技術(shù)，因此頻率規劃也成為大多數WiMAX網(wǎng)絡(luò )面臨的棘手問(wèn)題。頻率規劃方案要在已有頻率資源的基礎上，充分考慮天線(xiàn)配置的靈活性和熱點(diǎn)分布特點(diǎn)，在滿(mǎn)足覆蓋和容量的前提下高效地使用頻率資源。要確保同一基站的相鄰扇區以及相鄰基站的相鄰扇區采用不同的頻率，也可以采取相鄰扇區使用相同頻段的不同子載波的頻率資源分配方案。網(wǎng)絡(luò )建設初期，在容量允許的條件下，應盡可能減小頻率復用度，為后期網(wǎng)絡(luò )擴容和優(yōu)化預留資源。

　　(2)系統級仿真

　　系統實(shí)際運行效果與地形、基站位置、設備參數配置、實(shí)際用戶(hù)的分布及用戶(hù)行為關(guān)系等諸多因素密切相關(guān)，因此在完成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃后，還應模擬實(shí)際網(wǎng)絡(luò )的運行情況，對規劃結果進(jìn)行系統級仿真。系統級仿真分為靜態(tài)仿真和動(dòng)態(tài)仿真兩種。

　　由于在WiMAX無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )規劃中的仿真區域面積較大，仿真精度要求相對不高，所以采用靜態(tài)仿真的方法比較合適。一次完整的靜態(tài)仿真包括對系統的多次獨立采樣，每次采樣成為一次快照，每次快照都獨立產(chǎn)生用戶(hù)分布，產(chǎn)生用戶(hù)和基站間的衰落環(huán)境，然后計算用戶(hù)和基站間的傳播損耗，迭代計算出基站和用戶(hù)的發(fā)射和接收功率，從而統計出各項系統性能指標，包括導頻覆蓋分析、不同業(yè)務(wù)對應的C/I覆蓋、最佳服務(wù)小區覆蓋、不同業(yè)務(wù)的時(shí)延和用戶(hù)接入成功率等關(guān)鍵指標。

　　三、總結

　　在眾多的寬帶無(wú)線(xiàn)接入(BWA)技術(shù)中，WiMAX以其獨具優(yōu)勢的接入能力成為了業(yè)界追捧的寵兒，但是一個(gè)新興網(wǎng)絡(luò )和一項新技術(shù)的成敗最終還是取決于該網(wǎng)絡(luò )的質(zhì)量和該技術(shù)的應用能力，WiMAX技術(shù)在應用模式、組網(wǎng)方式、規劃方法等方面還需要在實(shí)際操作中不斷總結和完善。