淺析WiMAX技術(shù)及其測試

1、前言

由于3G遲遲未能正式商用，人們越來(lái)越關(guān)心WiMAX。它吸引的不光是“眼球”，還有企業(yè)的投入和政府的支持。準確地說(shuō)，WiMAX只是一個(gè)論壇——Worldinteroperabilityformicrowave acess(微波接入全球互通)的名稱(chēng)縮寫(xiě)，它積極推廣的是IEEE802.16系列標準及其相關(guān)的規范，而這些標準及規范包含了很多比3G相關(guān)通信技術(shù)更新的應用技術(shù)。更直觀(guān)地說(shuō)，WiMAX可能給用戶(hù)提供更好的通信服務(wù)。

2、WiMAX的組織及相關(guān)標準

IEEE802.16標準系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七個(gè)標準，如表1所示。其中802.16、802.16a、802.16d屬于固定無(wú)線(xiàn)接入空中接口標準，而802.16e屬于移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入空中標準。

WiMAX論壇于2001年4月9日成立，是一個(gè)非盈利組織，該組織旨在對基于IEEE802.16標準和ETSIHiperMAN標準的寬帶無(wú)線(xiàn)接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認證，通過(guò)WiMAX認證的產(chǎn)品會(huì )擁有“WiMAX®CERTIFIED”標識。

表1802.16系列標準

隨著(zhù)對802.16系列標準越來(lái)越關(guān)注，加入WiMAX論壇的成員越來(lái)越多，也使得論壇發(fā)展迅速。WiMAX論壇陸續成立了認證工作組(CWG)、技術(shù)工作組(TWG)、頻譜工作組(RWG)、市場(chǎng)工作組(MWG)、需求工作組(SPWG)、網(wǎng)絡(luò )工作組(NWG)和應用研究工作組(AWG)。下面簡(jiǎn)單介紹一下各工作組的職責。

(1)認證工作組(CWG)

該工作組主要工作目標是：管理認證過(guò)程，包括一致性測試規程、互操作規程以及認證的流程，同時(shí)還負責認證實(shí)驗室的建立以及質(zhì)量監控。

(2)技術(shù)工作組(TWG)

技術(shù)工作組主要的工作目標是：建立和維護基于國際標準的一致性和互操作的規范，同時(shí)為系統定義技術(shù)規范需求。

(3)頻譜工作組(RWG)

頻譜工作組的主要目標是：尋找和確定適用于WiMAX產(chǎn)品的許可頻段，鼓勵使用全球統一的頻率帶寬以最大限度利用頻率資源，同時(shí)降低產(chǎn)品的制造成本。

(4)市場(chǎng)工作組(MWG)

市場(chǎng)工作組主要的工作是：推動(dòng)WiMAXForum發(fā)展，建立世界級的寬帶無(wú)線(xiàn)接入一致性和互聯(lián)互通標準，確定WiMAX產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，以推動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入市場(chǎng)的發(fā)展。

(5)需求工作組(SPWG)

需求工作組的工作目標是：為寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統定義系統需求，以保證產(chǎn)品滿(mǎn)足當前和未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展的需要。

(6)網(wǎng)絡(luò )工作組(NWG)

網(wǎng)絡(luò )工作組的工作范圍主要集中在：IEEE802.16以及核心網(wǎng)之外的網(wǎng)絡(luò )單元、功能實(shí)體、消息和協(xié)議的制定，對于現有的標準沒(méi)有定義和涉及到的部分進(jìn)行明確的定義和描述。

(7)應用研究工作組(AWG)

應用工作組主要的工作集中在：通過(guò)各種手段，例如業(yè)務(wù)的概念試驗、產(chǎn)品的試驗局等推廣WiMAX產(chǎn)品的使用；通過(guò)挖掘WiMAX產(chǎn)品的“殺手級”應用，推動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入用戶(hù)和市場(chǎng)的發(fā)展，同時(shí)為產(chǎn)品的研制提供指導。

3、WiMAX的相關(guān)測試

從上面的介紹知道，WiMAX的相關(guān)測試規范是技術(shù)工作組(TWG)制定的，而認證工作組(CWG)具體操作認證測試的管理工作。需要強調的是，這些工作都是針對固定無(wú)線(xiàn)接入的設備，對于移動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入設備的測試工作在IEEE802.16e的標準定稿后才能正式啟動(dòng)。

3.1測試相關(guān)的文件

下面逐一介紹技術(shù)工作組制定的文件：

(1)PICS(協(xié)議實(shí)現一致性說(shuō)明)

PICS(protocolimplementationconformancestatement)是向設備制造商提供了一種機制，用標準化的方式說(shuō)明設備實(shí)現與IEEE 802.16-2004規范的MAC/PHY協(xié)議一致性程度。該文件適用于11GHz以下頻段，PMP拓撲的IEEE Wireless MANOFDM和ETSI HiperMAN。PICS文件主要分為用戶(hù)站(SS)和基站(BS)兩大部分。

(2)TSSTP(測試集結構和測試目的)

TSS(testsuitestructure)規定了MAC/PHY層協(xié)議一致性測試中的各類(lèi)測試組(測試集結構)：CA/BV/BI/BO/TI測試組。TP(testpurpose)詳細規定了各測試項的測試目的、命名規則、測試依據、測試準備、觸發(fā)動(dòng)作、預期行為等。該文件適用于IEEE Wireless MAN-OFDM、Wireless HUMAN(-OFDM)和ETSI HiperMAN。

(3)RCT(射頻一致性測試規范)

RCT(radioconformancetestspecification)規定了收發(fā)信機的基帶和射頻信號測試流程和測試條件，用于測試射頻接口與IEEE 802.16-2004規范的實(shí)現一致性程度。該文件適用于Wireless MAN-OFDM，Wireless HUMAN(-OFDM)空中接口。

(4)ATS(抽象測試集)

ATS(abstracttestsuite)是所有測試腳本的抽象模板。

(5)PIXIT(protocolimplementationextrainformation for testing，協(xié)議實(shí)現附加信息)

3.2WiMAX認證測試的規程

2004年認證工作組選定了位于西班牙的CETECOM公司建立WiMAX產(chǎn)品第一個(gè)認證實(shí)驗室，根據CWG在2005年4月15日結束的Malaga會(huì )議上發(fā)布的計劃，該實(shí)驗室于2005年7月開(kāi)始對外開(kāi)放，開(kāi)展對IEEE802.16d產(chǎn)品的認證測試，預計第一個(gè)經(jīng)過(guò)認證的WiMAX產(chǎn)品(基于802.16.2004)將于2005年底發(fā)布。

認證測試包括一致性測試和互操作的測試，其中一致性測試由射頻一致性測試和協(xié)議一致性測試兩部分組成。

目前認證測試的流程和測試計劃已經(jīng)定義完畢，WiMAX認證的基本過(guò)程如下：

●各設備廠(chǎng)商參照WiMAX的PICS文件自行(或委托)進(jìn)行設備預測試。

●經(jīng)過(guò)預測試的設備送至WiMAX授權的認證實(shí)驗室進(jìn)行一致性測試認證，該認證不僅基于WiMAX的TSSTP、ATS、RCT等配置下的測試計劃和基于802.16f規范的業(yè)務(wù)規定，還將包括設備廠(chǎng)商提供的任何附加陳述文件。

●通過(guò)實(shí)驗室一致性測試認證之后，該設備將繼續在實(shí)驗室進(jìn)行與其他廠(chǎng)家的設備(至少2家)互操作測試，通過(guò)互操作測試的設備可以得到“WiMAX®CERTIFIED”標識。

●上述任何環(huán)節測試沒(méi)有通過(guò)，待測設備都將返回第一步重新進(jìn)行測試。

認證工作組聯(lián)合技術(shù)工作組與ETSI建立了非常密切聯(lián)系，定義了協(xié)同工作的方式、職責，旨在建立全球統一的802.16-2004/ETSIBRANHiperMAN系統的測試規范，同時(shí)共享測試環(huán)境、測試設備和測試文檔，以充分利用資源，互相促進(jìn)。

4、國內WiMAX相關(guān)測試工作的進(jìn)展

國內通信標準化組織和企業(yè)也積極進(jìn)行WiMAX相關(guān)技術(shù)的研究，中興、華為等公司紛紛加入WiMAX和IEEE802.16參與討論，中國標準化協(xié)會(huì )(CCSA)已經(jīng)開(kāi)始相關(guān)標準的研究，并著(zhù)手制定部分相關(guān)的行業(yè)標準(包括設備及網(wǎng)絡(luò )接口的技術(shù)要求和測試方法)。

目前，WiMAX的測試規范僅局限于接入部分的設備級的測試，關(guān)于以WiMAX技術(shù)為主組網(wǎng)的相關(guān)測試規范將是進(jìn)一步的工作。由于業(yè)界對于3G的大量投入，目前針對WiMAX更多的是研究，還沒(méi)有涉及到大規模的商業(yè)化，因此市場(chǎng)上關(guān)于WiMAX的產(chǎn)品很少。相對而言，市場(chǎng)上較多的是類(lèi)似于WiMAX技術(shù)的3.5GHz和5.8GHz的寬帶無(wú)線(xiàn)接入產(chǎn)品。但是，在3G的應用前景不夠明朗、WiMAX標準化進(jìn)程加快的情況下，WiMAX產(chǎn)品正如雨后春筍般出現，相應的測試工作也在積極準備中。

5、應用中的測試問(wèn)題

盡管WiMAX已經(jīng)制定了一些文件，相應的測試工作也在進(jìn)行中，然而WiMAX技術(shù)的應用還存在很多不定因素，需要更多的測試來(lái)解決應用中的一些問(wèn)題。

在無(wú)線(xiàn)接入領(lǐng)域，有很多技術(shù)和WiMAX技術(shù)在應用時(shí)是有競爭的，比如當前的移動(dòng)通信技術(shù)：2G和3G技術(shù)等。WiMAX技術(shù)要在具體的應用場(chǎng)景中體現出自身的優(yōu)勢，才能得到市場(chǎng)的認可，這就需要通過(guò)應用測試來(lái)衡量系統的性能參數。WiMAX的測試規范只是一致性測試規范，而應用中的測試區別于一致性測試。筆者認為下面這幾個(gè)問(wèn)題凸顯了WiMAX技術(shù)的特點(diǎn)，在商用試驗網(wǎng)上很好地解決了這幾個(gè)問(wèn)題勢必有利于其推廣：

●實(shí)際應用場(chǎng)景中，在現實(shí)的衰落信道下，相對于應用CDMA技術(shù)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統，應用OFDM技術(shù)的WiMAX設備在對抗信道衰落方面能給系統帶來(lái)多大程度上的指標提高。

●基于高速數據傳輸開(kāi)發(fā)的WiMAX設備在加入實(shí)時(shí)語(yǔ)音業(yè)務(wù)后的實(shí)際表現如何?WiMAX的一致性測試中有QoS的內容，但在實(shí)際應用中區別于單機的QoS測試，應該在具體網(wǎng)絡(luò )的應用場(chǎng)景下，使用網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音評定的方式測試。

●在各種特定的應用場(chǎng)景中，運用多速率自適應等新技術(shù)的WiMAX設備的頻譜利用率能否顯示出優(yōu)勢?WiMAX技術(shù)的頻譜利用率高是其重要的優(yōu)勢，理論分析和仿真的結果和實(shí)際有較大出入，在具體應用場(chǎng)景中的測試是必要的。

●由于儀表廠(chǎng)商對WiMAX技術(shù)不夠重視，WiMAX的測試設備一直滯后于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。目前射頻方面的測試儀表應該說(shuō)比較成熟，而協(xié)議方面的測試儀表還很欠缺。