WiMAX网络建设与业务运营模式分析

0、前言

　　作为新一代宽带无线接入的代名词，WiMAX以非视距通信能力、更高的速率、更好的灵活性和可扩展性、更低的成本、良好的发展前景，在宽带无线领域提供了崭新的选择。本文从新兴通信运营企业的角度对现阶段WiMAX网络建设和业务运营模式进行了分析。

1、WiMAX概述与发展

　　WiMAX是一个非营利性工业贸易联盟组织。于2001年4月成立。WiMAX的目的是为了促进点对多点无线网络在全球的开展，旨在通过建立全球统一的设备和技术标准以实现不同技术和设备之间的互通性、兼容性，推动2.5-66 GHz频段的宽带无线接入技术在全球的推广。

　　在过去短短的几年中，WiMAX产业化进程在WiMAX组织的推动下取得了长足发展，802.16d和802.16e两项标准先后在2004年6月和2005年12月获得批准，产业链已初具规模。

　　目前，基于802.16d的固定宽带接入产品已基本成熟并开始商用，国际上有影响的运营商现在已经开始部署WiMAX网络。国内信息产业部门正有计划地部署国内宽带无线技术产业的发展计划。包括技术试验等，802.16d国内标准（草案）已送审。同时，几大运营商也不同程度地组织了基于802.16d标准的设备互通测试，部分已建成小规模商用网络。

　　基于802.16e的移动WiMAX是发展的方向。正逐步发展成熟。三星基于移动WiMAX技术的WIBRO网络率先于2006年6月在韩国部署。但在国内商用的前途还要取决于国家对3G、包括B3G技术及利益的抉择和平衡。

　　以下分析主要是基于WiMAX固定宽带无线接入（802.16-2004）。

2、WiMAX主要技术特点

　　2.1　具有非视距、长距离下高容量等优势

　　WiMAX采用OFDM、OFDMA、AMC、Mesh、AAS、MIMO、智能天线等先进的技术改善了非视距性能，出众的系统增益可提供更强的远距离穿透阻挡物能力。WiMAX基站覆盖范围最大为50 km，非视距可达5 km以上，每扇区吞吐量最高可达75Mbit/s，同时，WiMAX的信道带宽可以根据实际需求进行调整，业务有QoS保障，有利于抵抗干扰、节省频谱资源和进行频谱规划。WiMAX可工作在3.5GHz许可频段，在3.5 MHz频率带宽下可以提供13 Mbit/s以上业务吞吐。

　　2.2　系统容量可升级

　　WiMAX新增扇区简易、灵活的信道规划使容量达到最大化，并且允许运营商根据用户的发展情况逐渐扩容网络。灵活的信道带宽规划适应于多种频率分配情况。从单个用户到数以百计的用户，MAC层协议可以保持高效的分配机制。

　　2.3　能提供方便快速的业务

　　WiMAX面向IP设计，容易集成到现有网络，包括NGN、3G网络等，能方便快速地提供业务。

3、WiMAX网络建设分析

　　新兴通信运营商由于光缆管道资源匮乏，特别在最后一公里的接入上，严重制约了业务的发展和推广。WiMAX作为固定无线宽带接入手段，具有覆盖范围广、系统容量可观、接入方式灵活、工程实施快捷等特点，并非常容易与NGN体系结合。利用WiMAX技术建设宽带无线接入网，作为城域网接入的重要组成部分。有效地解决有线接入不能立刻部署的困难，用于承载话音接入、数据接入、中小客户VPN等业务。这是新兴通信运营商建设和发展WiMAX网络的目的。根据无线频率资源、网络健全性和业务运营的总体考虑，提出以下网络建设原则：

　　a）WiMAX宽带无线接入网的建设必须考虑目标覆盖区域情况。根据潜在用户的分布、业务需求量，在提供有效区域覆盖的同时，还需考虑业务密集区域的接入容量需求和用户发展的方向。

　　b）规划一次到位，分阶段建设。网络规划按照目标区域全覆盖，分阶段实施。一期工程主要采取对重点业务区域进行覆盖，包括业务需求较高的中小型企业、写字楼、高档小区用户等。后续工程主要进行补点并连续覆盖。并根据不同地区用户的需求增长变化。进行网络扩容优化。

　　c）宽带无线接入网的构建必须结合光纤传输网络作为业务传送骨干，力求在城区中多个高点处建立中心基站，实现多扇区、大容量的覆盖接入。

　　d）频率规划方案要充分考虑天线配置的灵活性和热点分布特点，在满足覆盖和容量的前提下高效地使用频率资源。考虑3.5G无线频率的特点，无线规划应根据接入点的视距链路做计算基础，再利用设备的非视距能力作为补充手段，来完成链路的接入规划。

　　e）网络扩容优化。随着业务的发展，网络必然会有扩容的需要，而扩容方式分为新建基站和原基站扇区分裂两种，但不管采取哪种扩容方式都必须考虑新的扇区和频点对原有网络的影响。最理想的情况是不用改动原有系统的频点配置。通过合理调整新扇区的频率配置及天线极化方向进行升级扩容，若必须影响到原有系统的频点，则必须制定相当谨慎的扩容计划，力求把影响减少到最少。另外，上述两种方式扩容实施前，必须再通过频率规划软件模拟覆盖及干扰情况，做到万无一失。

　　f）网络容量优化。系统开通后，应对各基站各扇区的流量进行长期观测，在某些容量要求和实际扇区提供容量确实不相适应的扇区，可以采取相应调整手段。

4、WiMAX业务运营

　　4.1　业务模式

　　宽带无线接入网的目标是：以现有的宽带多业务骨干网为核心，支持端到端话音、数据、图像、多媒体、互联网和各类增值业务的综合接入。根据市场需求适度开展接入末端工程建设，且与现有有线城域网易于实现互联互通。具有良好的扩展性。下面将简要介绍主要提供的业务。

　　4.1.1　Internet业务接入

　　面向企事业集团用户以及社区宽带网运营商提供宽带Internet接入服务。主要的应用层业务包括互联网基本服务（WWW、E-mail、FTP、Telnet等），以及各种新型应用，如多媒体信息查询、实时广播传送、虚拟银行、网上证券交易、网上订购、各种缴费业务税收等。

　　4.1.2　虚拟专用网（VPN）

　　面向集团用户提供多点之间的宽带IP数据传送通道，构建企业内部各分支机构的虚拟专用网。

　　4.1.3　VoIP电话

　　结合软交换网络，面向企事业集团用户和社区用户、IP话吧提供IP话音和传真业务。

　　4.1.4　专线业务

　　通过传送层面的TDM专线或通过TDMoverIP技术，向用户主要是商业用户提供具有QoS保证的企业网互联等业务。

　　4.1.5　视频业务

　　面向企事业和社区居民用户提供多种视频交互和广播业务，如视频点播、数字视频广播、视频会议、远程医疗、远程购物、远程监控、远程教学等。

　　4.1.6　应急和备份服务

　　对通信连续性要求比较高的用户（如政府、军队、银行等），往往有要求第二家运营商提供备份需求，如果仅采用光纤接入也存在一定的风险。

　　4.2　WiMAX的典型组网应用

　　4.2.1　模式一：数据、语音的综合接入

　　WiMAX+WiFi+VoIP是解决商务楼宇内、工业园区中小型公司通信需求和信息化的有效手段。通过WiMAX和Wi-Fi结合，更是排除了用户室内布线的障碍，其中Wi-Fi作为最后一百米的接入，WiMAX作为最后一公里的接入。电话功能由下挂IAD或装载在PC内的软phone通过软交换实现语音业务，IAD可根据需要选择8、16、32线设备。此方案具有业务开通迅速、无需布线等优势。WiMAX数据、语音综合接入组网方式见图1。

图1　WiMAX数据、语音综合接入组网图

　　4.2.2　模式二：行业用户实时监控系统传输

　　随着社会的不断进步和发展，各个领域对于视频监控的需求越来越多。利用WiMAX系统的无线传输特性，可以使监控系统在接入层的部署更为快速、简便。WiMAX行业用户实时监控系统传输组网方式见图2。

图2　WiMAX行业用户实时监控系统传输组网图

　　4.2.3　模式三：话吧

　　话吧业务大多在城乡结合部或农村，其特点是话吧点分布较广，端口需求不多，电缆不能到达或铺设时间较长。通过WiMAX直接在用户话吧点安装远端CPE，结合IAD通过软交换网络提供语音。免去了机房租赁等相关费用。今后，对于那些话费收入高或忠诚度相对高的话吧点，在管线资源到达后，用有线方式替换，对于话吧收入达不到一定限额的，根据需要进行拆除重新利用。WiMAX话吧应用组网方式见图3。

图3　WiMAX话吧应用组网图

　　4.2.4　模式四：户外大型活动

　　利用WiMAX覆盖范围大、非视距和安装便捷及拥有的频率资源等优点，通过快速部署，为大型户外活动（一般在郊区、资源覆盖不足）提供现场宽带接入、语音服务等。

5、存在的问题及展望

　　5.1　设备互通性和终端成本

　　目前大部分WiMAX 16.d-2004设备供应商都是在前期开发3.5G MMDS设备的基础上发展起来的，许多主流的通信设备供应商都是OEM这些厂家的产品。许多设备采用私有协议，互通性较差，全部通过互通性认证的设备还较少。WiMAX的终端本身受制于芯片的规模商用，价格还远远没有下去。目前室外型终端的价格超过3 000元，室内型终端的价格也在2 000元以上。随着WiMAX技术的进一步发展，在WiMAX组织和核心芯片厂家（如Intel、Fujitsu）进一步推动下，设备互通性和终端成本会进一步改善，WiMAX技术将得到更广泛的应用。

　　5.2　频率问题

　　频率频谱一直是困扰WiMAX的大问题。制定标准时所定的工作频率为2～11 GHz，是比较宽泛的，但也正是因为宽泛，反而难以取得全球频率一致性。在国内实际上没有频率是明确给WiMAX的。目前实际可使用的频段是3.5 GHz，是信产部在2001～2004年通过招标方式确定的频率，每个运营商只有2×10.5 MHz的带宽，按照3.5 MHz的频点带宽，只能提供3个频点，复用方式只能采用FDD方式。一般情况下，需要6-8个频点才能实现较理想的大规模组网。WiMAX产品要成为主流的最后一公里接入方式，还需要在频率资源分配的方式上寻求突破。国家信息产业管理部门也正在考虑对宽带无线接入频率作一些新的考虑与规划。3.5 GHz被建议作为公众或专用网宽带无线接入使用，有可能成为WiMAX的指定频率。