WiMAX——超級連接世界的真正無線寬帶
1 引言
近年來,WiMAX技術一直得到國內(nèi)外通信界的矚目。WiMAX技術定位于城域級無線寬帶接入的手段,以其覆蓋范圍廣、傳輸距離遠、傳輸速率快等優(yōu)勢得到國內(nèi)外眾多廠商和專家學者的青睞。起初,WiMAX僅定位于固定的寬帶無線接入,作為xDSL,Cable等有線接入的補充,提供對互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。而后,WiMAX將目光投向了更大的移動業(yè)務市場。2005年12月,WiMAX移動版本的標準IEEE802.16e通過批準,2006年2月正式發(fā)布。這無疑又推動了WiMAX商用化的進程??梢灶A見,WiMAX在未來的無線寬帶移動通信領域?qū)⒄加邢喈斨匾闹鲗У匚弧?/P>
2 WiMAX技術看點
WiMAX (World Interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性)是一種基于IEEE 802.16-2004標準的寬帶無線技術,最初該技術的目的在于統(tǒng)一固定無線接入的空中接口?;?02.16e的第二代WiMAX是支持移動特性的標準。
與傳統(tǒng)的寬帶系統(tǒng)相比,WiMAX網(wǎng)絡具有眾多優(yōu)勢。例如,WiMAX網(wǎng)絡極為靈活,可實現(xiàn)有線和無線業(yè)務的混合連接。由于WiMAX網(wǎng)絡不需要固定線路,部署一個WiMAX網(wǎng)絡所需投資僅相當于部署一個有線網(wǎng)絡總投資的幾分之一,而且可以減少網(wǎng)絡部署時間以及運營和維護的成本,因此有助于提高運營商的效益。此外,WiMAX可提供極高的數(shù)據(jù)吞吐量和移動性,讓用戶能夠隨時在線,即使處于移動狀態(tài)也能獲得真正的寬帶體驗。
北電的移動WiMAX解決方案基于OFDM和MIMO技術,它結(jié)合了各種創(chuàng)新的傳輸和天線技術,能夠最大程度地提高頻譜效率,提供高品質(zhì)移動視頻和電視業(yè)務所需的高速度和高帶寬。由于WiMAX技術能夠通過無線的方式,以最少量的基礎設施為大片區(qū)域提供高速的固定和移動寬帶服務,因此,北電的解決方案幫助運營商改善功率和性能的同時,能夠讓運營商顯著節(jié)省成本支出。
北電的4G WiMAX解決方案(符合802.16e標準)能夠以最小的占地空間和業(yè)內(nèi)最低的每兆比特成本提供最高的性能。該解決方案基于OFDM-MIMO(正交頻分復用-多輸入多數(shù)出)技術,后者集成了眾多創(chuàng)新的傳輸和天線技術,可最大程度提高頻譜效率,提供高品質(zhì)移動視頻和電視業(yè)務所需的超級傳輸速度。
3 WiMAX現(xiàn)狀
WiMAX還需面對諸多技術挑戰(zhàn)。首要的技術挑戰(zhàn)是提供一個非視距(NLOS)范圍的覆蓋,即能為給定區(qū)域內(nèi)的大部分用戶提供服務,無需安裝昂貴的指向基站的室外天線。WiMAX可采用正交頻分復用(OFDM)技術有效地解決NLOS覆蓋問題,WiMAX OFDM信號的優(yōu)勢在于,即使發(fā)生大的NLOS傳播延遲也能工作。OFDM信號由多路窄帶正交載波組成,選擇性衰落只發(fā)生在載波的子集,相對容易補償。采用OFDM技術的WiMAX在高數(shù)據(jù)率傳輸下能夠有效地克服傳播延遲、多徑及ISI,因而可以提供真正NLOS覆蓋能力。
OFDM技術是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術,雖然OFDM的概念已經(jīng)存在了很長時間,但是直到最近隨著多媒體業(yè)務的發(fā)展,它才被認識到是一種實現(xiàn)高速雙向無線數(shù)據(jù)通信的良好方法。第一個OFDM技術的實際應用是軍用的無線高頻通信鏈路,經(jīng)過多年的發(fā)展,該技術在廣播式的音頻和視頻領域已得到廣泛的應用。OFDM由于其頻譜利用率高、成本低等因素,隨著對通信數(shù)據(jù)化、寬帶化、個人化和移動化的需求,在個人無線接入領域?qū)崿F(xiàn)廣泛應用。
第二個技術挑戰(zhàn)是實現(xiàn)真正的服務質(zhì)量(QoS),這可以通過使用面向連接的MAC層來實現(xiàn)。WiMAX支持以下兩個主要級別的服務:盡力而為 (Best Effort)服務,典型應用如電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸?shù)?。該服務基于BE和nrTPs服務流;實時(Real Time)服務,針對那些必須保證帶寬和給定延遲的應用,如VoIP、雙路視頻、在線游戲等。
WiMAX也依靠一些先進的技術為網(wǎng)絡提供附加性能。例如,上行鏈路的子通道化(Subchannelization)提供了一種增加上行鏈路覆蓋和性能的簡單方法,而對客戶端設備(CPE)的成本不產(chǎn)生實質(zhì)影響。這項技術相當重要,典型應用如鏈路預算不平衡時,由于基站能夠傳送更多的功率而有利于下行鏈路。其它的先進技術還包括智能天線,這種天線通常由硬件和軟件組合并提供一種可變的技術,以提高頻譜效率或覆蓋范圍,典型應用包括空間分集整合、自適應波束及無控抗干擾等。
移動WiMAX由于采用了如OFDM/OFDMA,HARQ,AMC,MIMO,快速調(diào)度等先進技術。此外,為滿足多業(yè)務承載能力,MAC層定義了端到端的QoS機制。為滿足移動性,移動WiMAX還增加了終端睡眠模式:Sleep模式和Idle模式。移動WiMAX還可以滿足用戶在時速 120km的移動環(huán)境中的服務需求,提供高帶寬、大數(shù)據(jù)流應用。
4 WiMAX發(fā)展趨勢
目前WiMAX最主要的發(fā)展方向是“超級連接性”。網(wǎng)絡連接的人數(shù)在21世紀基本上是呈指數(shù)發(fā)展,另外對連接上的終端設備也開始了,原來是手機和計算機的連接,現(xiàn)在像照相機將來也會有WiMAX的設備在里面,以及娛樂設備iPod都可以在網(wǎng)上連接。還有家里的冰箱、爐子都可以使用。這些發(fā)展趨勢對網(wǎng)絡帶寬的要求非常高。北電目前所倡導的“超級連接性”,其中的趨勢之一就是實現(xiàn)“真正的”寬帶服務。在真正的寬帶通信體驗中,技術在提供豐富的體驗上非常有效,以至于用戶意識不到技術的存在,而只專注于溝通。
WiMAX的頻率今年下半年在亞洲將會出現(xiàn),他們所用的OFDM和MIMO的技術將是下一代的技術。這個技術對發(fā)達的市場來講,需要很多的帶寬。數(shù)據(jù)要足夠快,時延要特別短,這個正好就是WiMAX能夠解決的。原因如下:第一,WiMAX是一個OFDM,、MIMO的空間接口;第二,它是一個扁平的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),這個網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)造成了它的時延非常短,與3G的系統(tǒng)比起來時延短很多。這就是為什么我們覺得WiMAX很重要的原因。
5 結(jié)束語
我們相信一個真正的無線寬帶服務在市場上是非常重要的。它是由超級連接性所驅(qū)動的,市場需要真正的無線寬帶服務?,F(xiàn)有應用的大多數(shù)技術還達不到提供真正的寬帶體驗的要求,那么,一場大規(guī)模的技術演變和變革就勢在必行,同樣,打破現(xiàn)狀也將是大勢所趨。因此,WiMAX無論是在發(fā)達國家還是在發(fā)展中國家,都有良好的發(fā)展前景。
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