WiMAX应用模式探讨

WiMAX技术介绍

WiMAX（World interoperability Microwave Access，全球微波接入互操作性）技术是目前业界对基于IEEE802.16系列标准的无线城域网技术的约定俗成的称呼。该技术涉及到两个国际组织的工作：IEEE802标准委员会802.16工作组和WiMAX论坛。

IEEE802.16工作组是标准的制定者；WiMAX论坛是IEEE802.16技术的推广者。 WiMAX论坛制定符合IEEE802.16标准设备的互通性测试规范，并对设备进行认证性质的测试。其目标是促进符合IEEE 802.16标准的宽带无线网络的应用推广。

目前，IEEE802.16-2004标准“Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems”（固定宽带无线接入系统空中接口）已经发布，WiMAX论坛将于2005年7月开始对符合该标准的设备进行互操作性测试。支持固定和移动性的宽带无线接入系统空中接口标准IEEE802.16e则在制定中。另外，和网络管理相关的标准IEEE802.16f、IEEE802.16g也正在制定中。

IEEE802.16-2004标准规范了OSI参考模型中物理层和链路层中的媒体接入层。物理层定义了4种不同的调制方式：SC（单载波）、SCa（单载波增强）、OFDM（正交频分复用）、OFDMA（正交频分复用多址）。WiMAX论坛将要进行互操作性认证的是其中基于OFDM物理层的802.16规范。IEEE802.16-2004媒体接入层的特点是支持具有QoS保障的不同种类的业务。

802.16e是IEEE802.16-2004协议的增强版本，定义了同时支持固定和移动性宽带无线接入系统的空中接口，支持SS（用户站）以车速移动。协议规范了SS在BS（基站）或扇区之间高层切换的功能。协议适用于6GHz以下的Licensed频段。表1是对IEEE802.16-2004和IEEE802.16e空中接口特性的比较。

国内无线接入业务现状及发展趋势

业务现状

目前，国内已运营的无线接入业务包括3.5GHz固定无线接入、LMDS、WLAN、PHS、GPRS和CDMA 1X。各种无线接入技术应用模式、目标用户群各不相同。

3.5GHz固定无线接入和LMDS主要在有线网络缺乏的地方提供承载业务。如在中国电信的北方地区提供家庭和企业语音及数据的接入业务；在移动通信网络中缺乏传输资源的地方作为基站和基站控制器之间的互连线路。

WLAN是短距离、高速率的接入技术，是用户流动性较大且有较强数据业务需求的公共热点地区的重要接入手段。目前国内电信运营商在机场、酒店、会展中心、商务楼宇等地大力发展WLAN 接入。如中国电信的“天翼通”业务；中国移动WLAN和GPRS结合使用的“随e行”业务 ；中国网通在商务楼宇开展的WLAN接入业务等。

PHS作为固网的补充和延伸手段，目前用户数目已达到6 000多万。随着PHS运营商之间、PHS运营商同移动运营商之间短信互发的实现，以及PHS机卡分离技术的成功研发，PHS的使用将更方便，增值业务将更丰富，业务开发和维护将更简化，这些会大大促进PHS的应用。

GPRS、CDMA 1X提供用户随时随地接入网络的手段。GPRS提供用户115.2kbit/s的峰值速率，平均业务速率可以达到20～40kbit/s。CDMA 1X能够提供用户153.6kbit/s的峰值速率，平均业务速率为80～100kbit/s。目前，中国移动已推出GPRS业务，中国联通也推出了以“联通无限”和“掌中宽带”为品牌的CDMA 1X无线数据业务。

发展趋势

多种无线接入技术共存

无线通信具有使用方便和成本低的特性，因此获得用户广泛欢迎。

由于技术的突破和政策的许可，目前国内电信运营商遇到了前所未有的发展无线接入业务的机会，除了已运营的3.5GHz固定无线接入、LMDS、WLAN、PHS、GPRS和CDMA 1X，未来还可能部署WiMAX网络、3G网络。

多种无线接入网络互相配合、协调工作

无线通信是用户个人化的通信方式，用户需求比固网通信中的更加多样化，需要多种无线接入技术互相配合、协调工作才能满足。多种无线接入技术共存的网络架构要求在研究新技术、新业务时，不仅要深入技术和业务本身，更要考虑和已有技术及业务如何进行配合、协调工作。

影响无线接入业务应用模式因素

无线接入业务的应用模式，是指针对特定目标用户群的无线接入网络架构和业务流程，且网络架构能够满足电信网络可运营、可管理、可维护的要求。影响无线接入业务应用模式的主要因素有：无线接入关键技术、用户需求、产品价格、终端、工作频段分配及相关政策、法规。

无线接入关键技术决定了应用模式提供给用户的主要功能，如是否提供用户具有QoS保障的业务，是否支持移动等。

用户需求对于应用模式采用的网络架构和业务流程有重大影响，如用户对于付费方式的要求，是否要求切换、漫游等。

产品价格影响着应用模式的推广规模。产品价格包括两个方面内容：其一为网络中的关键设备的价格；其二为业务资费的价格。关键设备包括网络侧设备和用户侧设备，其中前者价格影响了电信运营商的建网成本和投资收回年限，后者价格和业务资费一起决定了用户使用该业务的门槛高低。一般情况下，当某种产品的价格被电信运营商和普通用户同时接受时，其应用就会得到大规模的推广。

终端设备对于无线接入业务来说尤为重要。因为对于面向个人通信的无线接入业务来说，终端操作的方便性影响了用户是否选择该业务和使用该业务的频率。终端方面的重要特性包括体积大小、可携带性、是否省电、安装操作是否方便等。

无线接入业务的传输是以电磁波为载体的，电磁波频谱资源是宝贵的国有资源，由国家政府部门统一分配协调，因此，无线接入业务的开展受国家相关政策、法规影响，这一点有别于有线网络业务。国家分配的工作频段中的可用频点、载波带宽影响了无线接入网络的网络规划、系统容量。工作频段是licensed频段，还是unlicensed频段，影响到网络的干扰问题。

WiMAX固定应用模式探讨

WiMAX固定应用模式

WiMAX固定应用模式采用符合IEEE802.16-2004标准的设备，工作频段根据标准规定和国家的频率划分可以为3.5GHz频段，载波带宽为3.5MHz。由于技术的限制，网络不支持小区间的用户数据的切换。终端设备的形式为固定安装在室内的或可携带的调制解调器形式。在WiMAX固定应用模式中，WiMAX网络主要作为IP/E1的承载。在光纤或其他有线资源到位后，网络设备可以移到其他地方布网。

WiMAX固定应用模式针对以下用户及场景：企业用户、小区E1/IP的承载线路；WLAN公共接入网络上联到城域网的线路；移动通信网络中基站和基站控制器互连的线路；在有上网需求、用户分布分散的地方如农村及边远地区，作为DSL的替代者进行无线宽带接入网络覆盖；没有有线网络资源的地方；有线网络无法进入的地方，如地形地貌限制或历史文化古迹区；链路备份；应急通信。

WiMAX固定应用模式的网络拓扑结构如图1所示。网络中无线部分包括一个BS和若干个SS。BS与城域网、PSTN相连。SS汇聚多个用户的IP数据、语音业务流量，通过空中接口传送到BS。

WiMAX固定应用模式的挑战和机遇

挑战

WiMAX固定应用模式和3.5GHz固定宽带无线接入业务的应用模式是相似的，都能够组成点到多点的固定无线接入网络，并且提供用户IP/E1的承载业务。但是，IEEE802.16-2004设备的空中接口是标准化的，设备之间具有互操作性；3.5GHz固定宽带无线接入系统是空中接口不开放的系统，设备成本高。因此，随着设备成本的降低，IEEE802.16-2004系统有可能取代3.5GHz固定宽带无线接入系统。

3.5GHz频段在国内已经进行过3次招标，各电信运营商大规模建设3.5GHz固定无线接入网络的时期已经结束。在相似的应用模式下，电信运营商对于WiMAX固定应用模式是否还有较大需求，是WiMAX在时机方面面临的挑战。

3.5GHz频段只有30MHz的可用带宽，根据国家的频率分配政策，在每个中标城市， 30MHz带宽均分给3个电信运营商，每个运营商只有10MHz带宽。3.5GHz频段的载波带宽为3.5MHz，也就是说每个运营商只有3个可用频点。3.5GHz固定无线接入系统设备单系统单载波的容量最高只有10Mbit/s左右，因此，系统容量小是电信运营商普遍反映的问题。如果WiMAX固定应用模式的设备仍然工作在3.5GHz频段上，必然遇到同样问题。能否从国家主管部门获得新的较宽的频段，以提高系统性能，是WiMAX固定应用模式在系统容量方面面临的挑战。

机遇

基于OFDM调制方式的IEEE802.16-2004是非视距技术，抗多径能力强，覆盖范围大。而目前3.5GHz固定无线接入系统设备较少采用OFDM调制方式。这是WiMAX固定应用模式的优势之一。

另外，WiMAX论坛的互操作性认证将使得用户购买WiMAX设备方便，设备厂家的生产及维护成本降低。随着生产WiMAX设备的厂家增多，设备出货量增大，设备价格会不断下降。虽然目前WiMAX商用设备还没有面市，但是，可以预见，其设备价格在一定时间之后比3.5GHz固定无线接入系统设备具有优势。

WiMAX移动应用模式介绍

WiMAX移动应用模式采用符合IEEE802.16e标准的设备，根据标准其工作频段应在6GHz以下。WiMAX移动应用模式是面向个人用户的，提供支持切换和QoS机制的无线数据接入业务。其网络架构同WLAN、3G无线接入网络相似，可以通过蜂窝组网方式覆盖较大区域。由于WiMAX移动应用模式和WLAN、3G一样能够提供个人用户无线数据接入业务，而在覆盖范围、速率、移动性支持及终端成本方面各不相同，因此电信运营商需要考虑它们之间的协同工作，以满足用户的多样化需求。

由于IEEE802.16e标准尚未发布（预计在2005年正式发布），符合IEEE802.16e标准的设备的工作频段在我国还没有确定下来，相关的系统容量、覆盖范围等无法确定，因此，对于这种应用模式在此不做进一步探讨。