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WiMAX,宽带无线接入新进程
 
慧聪网   2006年3月2日14时42分   信息来源:网络通信产品商贸网    

  WiMAX推行的IEEE802.16标准是一种开放的宽带无线接入技术,它在具有高速率数据传输优势的同时,兼具一定范围内的移动性。 WiMAX在部署、配置、安全性、QoS、长距离覆盖等方面优势突出,尤其适用于解决城域网建设的"最后一公里"接入问题。

  WiMAX,推进IEEE802.16商用进程

  宽带无线接入(BWA)是一个大家族。其中,MMDS(多点多信道分布式系统)、LMDS(本地多点分配接入系统)等技术和产品都获得了一定范围的应用。但是,由于各厂商提供的设备采用了私有协议,无法实现互连互通,从而加大了终端成本,大规模应用受到限制。

  在这种背景下,在2001年4月份,由支持IEEE802.16标准的器件供应商、设备供应商和运营商共同成立一个非赢利性的WiMAX(World Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互操作性)组织联盟。该联盟的主要职能是制订一套基于IEEE 802.16、ETSI Hiper MAN标准的测试规范和认证体系,保证不同设备商开发的系统构件在经过认证以后具有良好的互操作性,从而推进基于IEEEI802.16的产品的广泛应用,降低产品的研发和生产成本,运营商则可以根据自身的发展需求选择供应商或网络设备,取得商业成功。

  表1给出了WiMAX产品与非标的LMDS、MMDS产品的比较。不难看出,基于IEEE802.16的WiMAX作为一种标准的无线接入技术,必将对未来的无线宽带业务产生深远影响。

  

  

  IEEE802.16系列化标准,逐步提高接入性能

  起初,IEEE 802.16标准主要是针对10-66GHz高频段视距(LOS)环境而制定的无线城域网标准,并于2001年12月获得批准。随着无线接入技术的发展,IEEE 802.16逐渐扩展到各种传播环境,括视距、近视距和非视距,并形成系列标准。目前,我们所说的IEEE 802.16标准主要包括802.16a、802.16d、802.16e三个标准族。其中:802.16a于2003年批准,主要是为工作在2-11GHz频段的非视距(NLOS)宽带固定接入系统而设计的;802.16d于2004年第三季度批准,它是802.16a的增强型,业界又常将该标准称作802.16-2004;802.16e是IEEE 802.16a/d的进一步延伸,它在现有的标准中增加了数据的移动性,预计在2005年四季度发布。后续系列,如802.16g、802.16f协议仍在讨论进展中。

  802.16系列标准是为在各种传播环境中获得最优性能而设计的,即使在链路状况最差的情况下,也能提供可靠的性能。通过正交频分复用(OFDM)技术可在2-40km的通信距离上支持高频谱效率,理论上,802.16d在20MHz载波内速率最高可达75Mbit/s。结合先进的网络网络拓扑(网状网)和天线技术(智能天线、MIMO)还可进一步改善覆盖,提高频谱效率、容量、复用以及每射频信道的平均/峰值吞吐量。

  TCP/IP协议的特点之一是对信道的传输质量有较高的要求。无线宽带接入技术面对日益增长的IP数据业务,必须适应TCP/IP协议对信道传输质量的要求。在WiMAX应用条件下,尤其是室外远距离,无线信道的衰落现象非常显著,在质量不稳定的无线信道上运用TCP/IP协议,其效率将十分低下。对此,WiMAX技术在链路层加入了ARQ机制,减少到达网络层的信息差错,提高系统的业务吞吐量。同时,WiMAX协议还提供实现自适应天线阵(AAS)、MIMO和空时编码(STC)增强型天线技术的途径,以应对NLOS造成的深衰落,从而提高WiMAX的无线数据传输的性能。

  802.16-2004标准为运营商带来可运营、可管理网络的一个重要特点是QoS保证。802.16 MAC具有带宽分配和QoS机制,支持不同的服务水平。协议的下行链路采用TDM数据流,上行链路采用TDMA,通过集中调度来支持对时延敏感的业务,如话音、视像业务。由于确保了无碰撞数据接入,MAC层改善了系统总吞吐量和带宽效率,确保数据时延受到控制。

  运营商可针对不同的业务种类进行优先级分类:UGS(Unsolicited Grant Service)业务适合于优先级很高的业务,如E1、VoIP;rtPS(real-time Polling Service)业务适合进行实时性要求高的Video业务;nrtPS(non real-time Polling Service)业务适合实时性要求不高的业务,如FTP;BE(Best Effort)则适合优先级较低的业务,如Web浏览、收发E-mail。

  另外,在安全性方面,MAC层了提供了一个专用子层来实现认证、保密和加密等功能。

  WiMAX应用场景全息

  WiMAX可根据接入的移动性分为四个应用场景和发展阶段:

  (1)固定接入(IEEE 802.16d):固定接入业务是WiMAX运营网络中最基本的业务模型,它类似于固定DSL或电缆宽带业务,不支持便携式连接或切换。SS(Subscriber Station)可以选择或者将连接改变到信号最佳的基站。在这个应用场景下,在IP连接建立之前首先要进行鉴权或授权。终端可以作成一个小盒子,包括室外型的ODU和天线,市场容量一般,规模商用时间大致在2006年。

  (2)游牧式(IEEE 802.16d):游牧式业务是固定接入方式发展的下一个阶段,终端可从不同的接入点,接入到一个运营商的WiMAX网络,它不支持不同基站之间的切换,这种应用可与固定接入同时提供。

  (3)便携式(IEEE 802.16e):便携式业务是游牧业务发展的下一个阶段,它对步行速度具有有限的切换能力。当终端静止时,这种应用模型与固定式业务和游牧业务相同。这种应用场景主要面向家庭接入或商务人士的市场定位,终端一般为放置在便携机里的PCMCIA卡,市场容量较大,规模商用时间估计在2007年以后。

  (4)全移动(IEEE 802.16e):支持车速移动的无中断应用场景,主要面向个人用户市场,可实现漫游和切换,终端一般为PDA,市场容量很大,商用时间估计在2008甚至2009年以后。

  IEEE 802.16d主要适用于中小型企业接入和无线传输环境,IEEE 802.16e主要适用于家庭接入和个人终端环境,支持数据、语音和视频等业务,可与2G/3G、WLL、WLAN、NGN等网络混合组网。

  WiMAX作为一种城域网接入手段,引入了多种技术来应对在建筑物阻挡情况下的非视距( NLOS )和阻挡视距(OLOS )等传播条件,实现非视距传输。当然,这种情形下,传输距离会受到影响。

  推动WiMAX发展进程,华为率先推出产品

  WA5700是由华为公司根据IEEE802.16-2004协议自主开发的WiMAX点对多点基站,它工作于LOS和NLOS环境下的3.5GHz频段。WA5700可与相应的SS终端设备联合起来,在各种环境中共同组网,满足运营商的多种业务需求。

  首先,WA5700与不同的SS终端设备共同组网,可广泛用于解决最后一公里的接入问题,直接接入运营商已运营的移动网络或固定网络,满足SOHO、SMB(Small to Medium sized Business)、SME(Small to Medium sized Enterprise)等环境的宽带接入需求。另外,WA5700以及对应的SS设备还可与多种不同的网络环境如2G、3G、WLAN、NGN、WLL共同组网,作为其网络传输的回程站(backhaul)。

  华为公司提供的多型号WiMAX设备(包括BS、SS)具有快速建网能力,特别适用于无法布线的传输环境。由于在基站与SS终端之间采用了开放的WiMAX空中接口,因此既可以单独组网,也可与第三方的WiMAX设备联合组网,满足不同用户的需求。

  针对应用场景,华为全面推出WiMAX解决方案

  企业接入

  这种无线接入手段,可对布线困难的区域,提供快捷的低成本接入方式。如图1所示,多样化的WiMAX终端适应各类城域接入的需求,如中小企业、SOHO和高端家庭用户。WiMAX设备可通过标准的SNMP接口接入华为网管系统(N2000/M2000),重用现网已有的认证和记费系统。

  基站传输

  WiMAX技术可以为移动基站、WLAN AP等设备提供E1/T1和IP双通道无线传输,远端接口容量为1-2个E1/T1。通过采用OFDM技术,WiMAX提高了非视距传输能力,并改善了覆盖特性。
图2为华为WiMAX基站传输解决方案,WiMAX系统可以提供E1/T1和IP传输接口。对于语音等实时性强的业务建议选择E1线路,对于数据等业务则建议选择IP线路,这样既可保证业务性能又能节省带宽,同时也适应基站系统IP化的发展趋势。

  另外,华为WiMAX传输解决方案还可充分利用现有的网络资源,WiMAX设备可与基站设备共站址、共电源,甚至还可内置到室外型基站内。设备可由华为基站系统的iM2000网管系统管理,实现网管统一化,提高网络的维护性能。

  混合组网

  2G/3G网络提供广覆盖的话音和移动速数据业务;WiMAX为企业和商业用户提供固定或便携式高速数据业务,同样也可为移动运营商提供企业接入手段;WLAN实现热点覆盖。不同的网络技术覆盖相应的区域和用户群,通过这种混合网络,各种技术既各自发挥所长,又相互补充,为2G/3G用户提供更全面的服务。

  WiMAX设备可通过标准的SNMP接口接入华为网管系统(M2000),重用运营商原有的认证和记费系统。在未来,WiMAX还将共享移动核心网PDSN、GGSN、AAA和HA等网元设备。
 
作者:杨光照 
 
 
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