“無線+寬帶”已經成為目前網絡發展的趨勢之一,各種無線技術在寬帶無線接入領域展開激烈競爭,WiMAX(World Interoperability for Microwave Access Forum,全球微波接入互操作性論壇)正是其中一種自出現就備受業界關注的寬帶無線接入技術,具有覆蓋范圍廣和數據傳輸速率高的特點。在WiMAX從“固定-游牧/便攜-移動”模式的技術演變過程中,其突出的技術特性、寬帶優勢、多個實力廠商加盟等等,都為WiMAX的未來奠定了基礎。
1、WiMAX的兩大標準
WiMAX是根據IEEE 802.16標準定義的一種無線寬帶接入技術,IEEE 802.16標準有多個版本,802.16-2004(802.16d)和802.16-2005(802.16e)這兩個版本使WiMAX真正成為了無線領域中的熱點。特別是802.16e的發布,為個人移動寬帶領域的發展帶來了巨大的推動力。業界普遍認為,WiMAX的真正成功需依賴于移動版本802.16e的繁榮,而2007年是16e產品成熟的前期。
IEEE 802.16-2004即802.16d支持固定和游牧的視距(LOS)和非視距(NLOS)傳輸。在視距環境下,它可以工作在10GHz~66GHz頻帶。在非視距環境下,它可以工作在小于11GHz頻帶。802.16d也被視為傳統3.5GHz固定無線接入技術和LMDS技術的標準化升級版本。
IEEE 802.16-2005即802.16e支持切換和漫游功能,能夠應用在車速移動環境下。802.16e主要工作在小于6GHz頻帶。
不同頻段下的物理特性各不相同,如下所示:
10GHz-66GHz許可頻段:在該頻段,由于波長較短,只能實現視距傳播。典型的信道帶寬為25MHz或者28MHz,當采用高階調制方式時,數據速率能夠超過120Mb/s.
11GHz以下許可頻段:在該頻段,由于波長較長,因此能夠支持非視距傳播。此時系統會存在較強的多徑效應,需要采用一些增強的物理層技術,如功率控制、智能天線、ARQ、空時編碼技術等。
11GHz以下免許可頻段:該頻段的傳播特性與11G以下的許可頻段一樣,不同點在于非許可頻段可能存在較大的干擾,需要采用動態頻率選擇DFS等技術來加以解決。
2、WiMAX的核心技術
WiMAX的核心技術主要包括以下幾個方面:
OFDM/OFDMA
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交頻分復用)是一種高速傳輸技術,是未來無線寬帶接入系統/下一代蜂窩移動系統的關鍵技術之一。在WiMAX系統中,OFDM技術為物理層技術,主要應用的方式有兩種:OFDM物理層和OFDMA物理層。OFDM物理層采用OFDM調制方式,OFDM正交載波集由單一用戶產生,為單一用戶并行傳送數據流。支持TDD和FDD雙工方式,上行鏈路采用TDMA多址方式,下行鏈路采用TDM復用方式,可以采用STC發射分集以及AAS自適應天線系統。OFDMA物理層采用OFDMA多址接入方式,支持TDD和FDD雙工方式,可以采用STC發射分集以及AAS.OFDMA系統可以支持長度為2048、1024、512和128的FFT點數,通常向下數據流被分為邏輯數據流。這些數據流可以采用不同的調制及編碼方式以及以不同信號功率接入不同信道特征的用戶端。向上數據流子信道采用多址方式接入,通過下行發送的媒質接入協議(MAP)分配子信道傳輸上行數據流。雖然OFDM技術對相位噪聲非常敏感,但是標準定義了ScalableFFT,可以根據不同的無線環境選擇不同的調制方式,以保證系統能夠以高性能的方式工作。
具體來說,WiMAX技術可應用于固定、游牧、便攜、簡單移動和自由移動這五類業務應用場景,并隨著WiMAX技術從固定無線接入發展到移動無線接入,應用場景也從固定發展到自由移動。相應的,各種應用場景分別需要不同的空中接口標準的支持。
固定
固定接入業務是WiMAX運營網絡中最基本的業務模型,該業務場景不支持連接的移動或切換,在IP連接建立之前,必須進行鑒權或授權。用戶站(SS)可以根據信號質量來選擇和偶爾改變它的連接,換到“好”的可用基站(BS)上,當SS斷開與BS的連接并重新加入網絡后,必須重新分配IP地址。
游牧
游牧式業務是固定接入方式發展的下一個階段,SS可以從不同的位置接入到運營商的WiMAX網絡中。然而在每次會話連接中,用戶終端只能進行站點式的接入,在兩次不同網絡接入中,傳輸的數據將不被保留。在這種運營模式下,需要進行交互的鑒權,如果用戶的歸屬運營商和拜訪運營商具有相同的鑒權用戶數據,用戶就可以在這兩個不同的運營商網絡之間進行漫游。在這個階段,不支持不同基站之間的切換。一個游牧的SS每次入網時將獲得不同的IP地址。
便攜
便攜式業務是游牧式業務發展的下一個階段,從這個階段開始,終端可以在不同的基站之間進行切換。當終端靜止不動時,便攜式業務的應用模型與固定式業務和游牧式業務相同。當進行切換過程時,用戶將可能經歷中斷,或者感到一些延遲,或者服務質量的下降。在最差的情況下,切換中斷應保持TCP/IP的會話連接。