WiMAX寬帶無(wú)線(xiàn)接入的特點(diǎn)及其應用模式

一、引言

　　近幾年IEEE802.16系列寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)標準受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，Intel等世界大型電信設備制造商成立了WiMAX論壇旨在協(xié)調網(wǎng)絡(luò )設備的互操作性以及推動(dòng)WiMAX的發(fā)展和普及。 作為定位于戶(hù)外應用的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)WiMAX，無(wú)論從技術(shù)角度上還是從應用角度上看都有著(zhù)一系列顯著(zhù)的特點(diǎn)。因此，無(wú)論對于用戶(hù)還是對于電信運營(yíng)商都有著(zhù)極大的吸引力。

　　然而，IEEE 802.16系列標準只定義了空中無(wú)線(xiàn)接口，這也就為上層應用提供了靈活性。同時(shí)，作為解決“最后一公里”問(wèn)題的無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)技術(shù)，如何在未來(lái)城域網(wǎng)接入應用中與目前廣為使用的線(xiàn)纜方式競爭，充分發(fā)揮無(wú)線(xiàn)方式的特長(cháng)，這也是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。因此，就這個(gè)意義而言，確定其具有競爭力的應用模式具有重要價(jià)值。在此，首先對WiMAX寬帶無(wú)線(xiàn)接入的技術(shù)以及應用特點(diǎn)進(jìn)行分析，并以此為依據對其應用模式進(jìn)行初步的探討。

　　二、WiMAX寬帶無(wú)線(xiàn)接入的特點(diǎn)分析

　　作為一種戶(hù)外應用的無(wú)線(xiàn)接入方式，WiMAX除了具有一般無(wú)線(xiàn)接入所具有的特點(diǎn)外，特別在技術(shù)方面還具有一些其他特色。

　　1.應用特點(diǎn)

　　首先，作為寬帶無(wú)線(xiàn)接入應用的WiMAX具有逐步投資和彈性部署的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商可以根據用戶(hù)容量增長(cháng)的需要，逐步增加投入，逐步擴容到位，實(shí)現基本平坦的成本曲線(xiàn)。其次，網(wǎng)絡(luò )的規劃可以不受地形地貌的限制，部局靈活，同時(shí)用戶(hù)密度較低的地區仍可以較低的成本實(shí)現覆蓋，減小初期投資的風(fēng)險。再次，網(wǎng)絡(luò )部署快速，安裝和擴容方便，不需要復雜的網(wǎng)絡(luò )規劃，網(wǎng)絡(luò )結構靈活，尤其在臨時(shí)性和突發(fā)性應急通信中能發(fā)揮巨大作用。最后，作為一種小區半徑可達50km，接入速率可達70Mbit/s的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，既可作為城域網(wǎng)有線(xiàn)方式的無(wú)線(xiàn)延伸，亦可作為線(xiàn)纜方式的替代方案。特別地，對于用戶(hù)密度或業(yè)務(wù)量不高且分布分散的地區比線(xiàn)纜方式更具競爭力。

2.物理層特點(diǎn)

　　WiMAX工作頻段可從2-66GHz(對于IEEE802.16標準:2-11GHz;對于IEEE802.16a標準:10-66GHz)，信道帶寬可在1.5-20MHz范圍內靈活調整，有利于在所分配的信道帶寬內充分利用頻譜資源。

　　WiMAX采用宏小區方式，最大覆蓋范圍達50km，當在20MHz信道帶寬時(shí)，支持高達70Mbit/s的共享數據傳輸速率(此時(shí)，最大覆蓋范圍為3-5km)?？刹捎枚嗌葏^技術(shù)來(lái)提高系統容量，一個(gè)扇區可同時(shí)支持60多個(gè)采用E1/T1的企業(yè)用戶(hù)或數百個(gè)家庭用戶(hù)。

　　WiMAX采用了OFDM、收/發(fā)分集、自適應調制等多種先進(jìn)技術(shù)實(shí)現非視距NLOS和阻擋視距ONLOS傳輸，有效提高了城市內無(wú)線(xiàn)傳輸的效能。

　　物理層支持TDD/DMTA和FDD/TDMA兩種無(wú)線(xiàn)雙工多址方式，以適應不同國家或地區電信體制要求。支持單載波(SC)、OFDM(256點(diǎn))、OFDMA(2048點(diǎn))三種調制方式，可根據需要靈活選擇。物理層可以根據傳輸信道性能變化，動(dòng)態(tài)調整調制方式和物理層參數(例如:調制參數、FEC參數、功率電平、極化方式等)，以保證較好的傳輸質(zhì)量。

　　3.MAC層特點(diǎn)

　　支持QoS管理，滿(mǎn)足對不同業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求。MAC層根據業(yè)務(wù)QoS要求和業(yè)務(wù)參數，以輪詢(xún)方式請求連接帶寬或進(jìn)行帶寬調整，以保證語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的低延遲要求。同時(shí)，針對無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境下，較高的誤碼率和丟包率，定義了基于每個(gè)應用流的ARQ，保證MAC層業(yè)務(wù)數據單元MSDU的自動(dòng)重發(fā)，確保端到端包的傳輸質(zhì)量。

　　MAC層具有ATM業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)匯聚子層CS，能方便地實(shí)現與ATM業(yè)務(wù)或IP業(yè)務(wù)為特征的網(wǎng)絡(luò )應用。同時(shí)，MAC層具有安全子層，支持MAC層安全機制，實(shí)現鑒權、加密等安全管理。

4.業(yè)務(wù)能力

　　WiMAX采用面向連接的方式，可以向用戶(hù)提供具有QoS性能的數據、視頻和語(yǔ)音(VoIP)業(yè)務(wù)。在IEEE802.16標準中，MAC層定義了較為完整的QoS機制，還定義了四種不同的業(yè)務(wù)，分別為:非請求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS)、實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(rtPS)、非實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(nrtPS)、盡力而為業(yè)務(wù)(BE)，分別可以用來(lái)向用戶(hù)提供高質(zhì)量的視頻和語(yǔ)音業(yè)務(wù)、普通質(zhì)量的視頻和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，以及質(zhì)量無(wú)保證的諸如Internet等業(yè)務(wù)?？梢愿鶕I(yè)務(wù)的實(shí)際需要來(lái)動(dòng)態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性。因此，WiMAX可為不同業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量QoS。

　　5.網(wǎng)絡(luò )結構特點(diǎn)

　　支持的點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP，PointtoMultipoint)體系結構，可構建以WiMAX基站為中心的星形接入網(wǎng)結構。最新頒布的IEEE802.16a同時(shí)也支持網(wǎng)狀網(wǎng)Mesh體系結構，該結構中允許多個(gè)WiMAX節點(diǎn)采用無(wú)線(xiàn)互連方式構建網(wǎng)狀網(wǎng)。這意味著(zhù)可以靈活地拓展接入網(wǎng)的結構，在骨干網(wǎng)覆蓋不到的地方，采用WiMAX網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋，實(shí)現城域網(wǎng)的彈性延伸。

　　三、WiMAX寬帶無(wú)線(xiàn)接入應用模式

　　WiMAX的技術(shù)特性和應用特點(diǎn)決定了其能適應各種的應用環(huán)境，具有不同的應用模式，下面對WiMAX寬帶無(wú)線(xiàn)接入的應用模式進(jìn)行初步的分析和探討。

　　1.PMP應用模式

　　如圖1所示，PMP應用模式以基站（BS）為核心，采用點(diǎn)到多點(diǎn)的連接方式，構建星形結構的WiMAX接入網(wǎng)絡(luò )?；荆˙S）扮演業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP，ServiceAccessPoint）的角色，通過(guò)動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)，基站（BS）可以根據覆蓋區用戶(hù)的情況，靈活選用定向天線(xiàn)、全向天線(xiàn)以及多扇區技術(shù)滿(mǎn)足大量的用戶(hù)站（SS，SubscriberStation）設備接入核心網(wǎng)的需求。必要時(shí)，可以通過(guò)中繼站（RS，RepeatStation）擴大無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍。還可以根據用戶(hù)群數量的變化，靈活劃分信道帶寬，對網(wǎng)絡(luò )擴容，實(shí)現效益與成本的協(xié)調。

　　PMP應用模式是一種常用的接入網(wǎng)應用形式，其特點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò )結構簡(jiǎn)潔，應用模式與xDSL等線(xiàn)纜接入形式相似，因此，是一種線(xiàn)纜替代的理想選用方案。