二、WiMAX寬帶無(wú)線接入的特點(diǎn)分析

然而，IEEE 802.16系列標(biāo)準(zhǔn)只定義了空中無(wú)線接口，這也就為上層應(yīng)用提供了靈活性。同時(shí)，作為解決“最后一公里”問(wèn)題的無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)，如何在未來(lái)城域網(wǎng)接入應(yīng)用中與目前廣為使用的線纜方式競(jìng)爭(zhēng)，充分發(fā)揮無(wú)線方式的特長(zhǎng)，這也是一個(gè)值得研究的問(wèn)題。因此，就這個(gè)意義而言，確定其具有競(jìng)爭(zhēng)力的應(yīng)用模式具有重要價(jià)值。在此，首先對(duì)WiMAX寬帶無(wú)線接入的技術(shù)以及應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)對(duì)其應(yīng)用模式進(jìn)行初步的探討。
1.傳輸距離遠(yuǎn)、速度快、數(shù)據(jù)安全性
在信息的傳播方式上，WiMAX技術(shù)同手機(jī)類似，同樣借助無(wú)線基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)頻寬為20MHz時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到75Mbps，這個(gè)速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。高達(dá)50公里的覆蓋范圍，只要建設(shè)少數(shù)基站就能實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍大大擴(kuò)展，是無(wú)線局域網(wǎng)所不能比擬的。除了速度和傳輸距離，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性也是用戶關(guān)心的焦點(diǎn)，誰(shuí)都不希望機(jī)密文件被他人輕易獲取。為了免除人們的后顧之憂，WiMAX提供了完善的加密機(jī)制，它在介質(zhì)訪問(wèn)層（MAC）中定義了一個(gè)加密子層，支持128位、192位及256位加密系統(tǒng)，通過(guò)使用數(shù)字證書(shū)的認(rèn)證方式，確保了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸?shù)男畔⒌玫酵晟频陌踩Ｗo(hù)。

2.應(yīng)用特點(diǎn)

首先，作為寬帶無(wú)線接入應(yīng)用的WiMAX具有逐步投資和彈性部署的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商可以根據(jù)用戶容量增長(zhǎng)的需要，逐步增加投入，逐步擴(kuò)容到位，實(shí)現(xiàn)基本平坦的成本曲線。其次，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃可以不受地形地貌的限制，部局靈活，同時(shí)用戶密度較低的地區(qū)仍可以較低的成本實(shí)現(xiàn)覆蓋，減小初期投資的風(fēng)險(xiǎn)。再次，網(wǎng)絡(luò)部署快速，安裝和擴(kuò)容方便，不需要復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，尤其在臨時(shí)性和突發(fā)性應(yīng)急通信中能發(fā)揮巨大作用。最后，作為一種小區(qū)半徑可達(dá)50km，接入速率可達(dá)70Mbit/s的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，既可作為城域網(wǎng)有線方式的無(wú)線延伸，亦可作為線纜方式的替代方案。特別地，對(duì)于用戶密度或業(yè)務(wù)量不高且分布分散的地區(qū)比線纜方式更具競(jìng)爭(zhēng)力。

3.物理層特點(diǎn)

WiMAX工作頻段可從2-66GHz(對(duì)于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn):2-11GHz;對(duì)于IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn):10-66GHz)，信道帶寬可在1.5-20MHz范圍內(nèi)靈活調(diào)整，有利于在所分配的信道帶寬內(nèi)充分利用頻譜資源。

WiMAX采用宏小區(qū)方式，最大覆蓋范圍達(dá)50km，當(dāng)在20MHz信道帶寬時(shí)，支持高達(dá)70Mbit/s的共享數(shù)據(jù)傳輸速率(此時(shí)，最大覆蓋范圍為3-5km)?？刹捎枚嗌葏^(qū)技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)容量，一個(gè)扇區(qū)可同時(shí)支持60多個(gè)采用E1/T1的企業(yè)用戶或數(shù)百個(gè)家庭用戶。

WiMAX采用了OFDM、收/發(fā)分集、自適應(yīng)調(diào)制等多種先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)非視距NLOS和阻擋視距ONLOS傳輸，有效提高了城市內(nèi)無(wú)線傳輸?shù)男堋?/P>

物理層支持TDD/DMTA和FDD/TDMA兩種無(wú)線雙工多址方式，以適應(yīng)不同國(guó)家或地區(qū)電信體制要求。支持單載波(SC)、OFDM(256點(diǎn))、OFDMA(2048點(diǎn))三種調(diào)制方式，可根據(jù)需要靈活選擇。物理層可以根據(jù)傳輸信道性能變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)制方式和物理層參數(shù)(例如:調(diào)制參數(shù)、FEC參數(shù)、功率電平、極化方式等)，以保證較好的傳輸質(zhì)量。

4.MAC層特點(diǎn)

支持QoS管理，滿足對(duì)不同業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求。MAC層根據(jù)業(yè)務(wù)QoS要求和業(yè)務(wù)參數(shù)，以輪詢方式請(qǐng)求連接帶寬或進(jìn)行帶寬調(diào)整，以保證語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的低延遲要求。同時(shí)，針對(duì)無(wú)線信道環(huán)境下，較高的誤碼率和丟包率，定義了基于每個(gè)應(yīng)用流的ARQ，保證MAC層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU的自動(dòng)重發(fā)，確保端到端包的傳輸質(zhì)量。

MAC層具有ATM業(yè)務(wù)和分組業(yè)務(wù)匯聚子層CS，能方便地實(shí)現(xiàn)與ATM業(yè)務(wù)或IP業(yè)務(wù)為特征的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。同時(shí)，MAC層具有安全子層，支持MAC層安全機(jī)制，實(shí)現(xiàn)鑒權(quán)、加密等安全管理。

5.業(yè)務(wù)能力

WiMAX采用面向連接的方式，可以向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻和語(yǔ)音(VoIP)業(yè)務(wù)。在IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)中，MAC層定義了較為完整的QoS機(jī)制，還定義了四種不同的業(yè)務(wù)，分別為:非請(qǐng)求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS)、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(rtPS)、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS)、盡力而為業(yè)務(wù)(BE)，分別可以用來(lái)向用戶提供高質(zhì)量的視頻和語(yǔ)音業(yè)務(wù)、普通質(zhì)量的視頻和語(yǔ)音業(yè)務(wù)，以及質(zhì)量無(wú)保證的諸如Internet等業(yè)務(wù)?？梢愿鶕?jù)業(yè)務(wù)的實(shí)際需要來(lái)動(dòng)態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性。因此，WiMAX可為不同業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量QoS。

6.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

支持的點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP，PointtoMultipoint)體系結(jié)構(gòu)，可構(gòu)建以WiMAX基站為中心的星形接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)。最新頒布的IEEE802.16a同時(shí)也支持網(wǎng)狀網(wǎng)Mesh體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中允許多個(gè)WiMAX節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線互連方式構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)。這意味著可以靈活地拓展接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，在骨干網(wǎng)覆蓋不到的地方，采用WiMAX網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋，實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)的彈性延伸。

三、WiMax與3G、Wi-Fi之間的比較

WiMax與3G技術(shù)相比，在許多方面WiMax都顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)。盡管與當(dāng)前的技術(shù)相比，3G網(wǎng)絡(luò)的速度已經(jīng)有了大幅提高，但是相對(duì)于WiMax來(lái)說(shuō)，3G網(wǎng)絡(luò)速度比之慢30倍。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域上，一個(gè)3G基站的覆蓋范圍也只有WiMax的十分之一。而且WiMAX使用了免費(fèi)的頻譜，成本也比3G低很多，3G網(wǎng)絡(luò)的核心功能是提供移動(dòng)電話服務(wù)，也可以用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)；WiMax的標(biāo)準(zhǔn)則是高速數(shù)據(jù)傳輸，語(yǔ)音質(zhì)量并不是關(guān)鍵要求。因此這兩種技術(shù)各自的任務(wù)和目標(biāo)都不相同。WiMax的著眼點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)寬帶無(wú)線化，而3G則更多地傾向于實(shí)現(xiàn)無(wú)線寬帶化。

同樣與Wi-Fi技術(shù)相比較，WiMAX技術(shù)優(yōu)勢(shì)似乎更加明顯。但WiFi和WiMAX技術(shù)分別解決“最后100米”和“最后1公里”問(wèn)題，因而具有不同的定位和用途。相反，Wi-Fi可以通過(guò)室外天線，利用WiMAX技術(shù)直接與骨干網(wǎng)相聯(lián)，而可以不采用當(dāng)前Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)需要將無(wú)線接入點(diǎn)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)與骨干網(wǎng)相連的方式，從而大大減少鋪設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的成本。因此，針對(duì)WiMAX和 Wi-Fi技術(shù)的不同定位和優(yōu)勢(shì)，兩者可以互為補(bǔ)充，共同發(fā)展。所以這三個(gè)技術(shù)之間更多的應(yīng)該是互補(bǔ)關(guān)系而不是取代。

四、應(yīng)用場(chǎng)景
與其它接入方式相比，WiMAX寬帶無(wú)線接入具有部署速度更快、擴(kuò)展能力更強(qiáng)以及靈活性更高的優(yōu)點(diǎn)，其典型應(yīng)用的場(chǎng)景有：

1、Internet接入

針對(duì)有綜合布線的小區(qū)和大樓，在樓頂安裝WiMAX客戶端的室外單元ODU，并在建筑物或小區(qū)內(nèi)安裝用戶側(cè)室內(nèi)單元和以太網(wǎng)交換機(jī)，利用現(xiàn)有綜合布線接入用戶，通過(guò)無(wú)線空中接口提供寬帶上網(wǎng)服務(wù)。
WiMAX真正實(shí)現(xiàn)了寬帶無(wú)線化，使互聯(lián)網(wǎng)擺脫了線的束縛，與此同時(shí)，WiMAX又能根據(jù)用戶需求提供高帶寬，使終端用戶真正體驗(yàn)到高科技所帶來(lái)的極速體驗(yàn)。
2、網(wǎng)吧、話吧
話吧主要采用了軟交換VoIP（VOICE OVER IP）是新一代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行電話超市的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。目前VoIP通信技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用于語(yǔ)音運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)，尤其是在電話超市業(yè)務(wù)中的運(yùn)用中，收益最顯著，而且語(yǔ)音質(zhì)量已可以與傳統(tǒng)電路相媲美。
而網(wǎng)吧主要需要高速率的Internet接入，經(jīng)營(yíng)Internet上網(wǎng)，在線網(wǎng)絡(luò)游戲，語(yǔ)音聊天（QQ，MSN等），在線視頻點(diǎn)播播放電影等業(yè)務(wù)。

3、村村通工程

對(duì)于農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的低端用戶來(lái)講，通信業(yè)務(wù)主要集中在廉價(jià)的語(yǔ)音電話和小數(shù)據(jù)流量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。農(nóng)村通信服務(wù)要求系統(tǒng)覆蓋范圍大，不依賴線纜的鋪設(shè)，接入速度快，成本低。WiMAX（802.16-2004）技術(shù)非常適合這一市場(chǎng)，提高了我國(guó)農(nóng)村普遍服務(wù)的質(zhì)量，在更短的時(shí)間內(nèi)縮小與城市之間的“數(shù)字鴻溝”。

4、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多只能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬監(jiān)視，傳輸?shù)谋O(jiān)控信息簡(jiǎn)單，不能清晰的傳輸大流量的實(shí)時(shí)圖像，無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確的了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，監(jiān)控系統(tǒng)效率比較低。
WiMAX網(wǎng)絡(luò)讓大信息量的視頻傳輸成為可能，可以讓傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控在WiMAX技術(shù)的無(wú)線寬帶上得以延伸，實(shí)時(shí)監(jiān)控的業(yè)務(wù)應(yīng)用非常廣泛，幾乎可以涵蓋大部分行業(yè)，常見(jiàn)的應(yīng)用可以為賓館大廳、銀行營(yíng)業(yè)廳、保險(xiǎn)公司監(jiān)控、交通道路的車(chē)流量監(jiān)控，還可以衍生到幼兒園監(jiān)控、家庭防盜監(jiān)控、煤礦井下作業(yè)面監(jiān)控等等。
從另外一方面看，WiMAX可以無(wú)需鋪設(shè)管線，避免了耗時(shí)耗力的管道線路施工建設(shè)，通過(guò)無(wú)線傳輸給實(shí)時(shí)監(jiān)控的業(yè)務(wù)提供了方便快捷的接入手段。

5、LAN局域網(wǎng)互連
對(duì)于大型企業(yè)，如果在地域內(nèi)有多個(gè)企業(yè)分部，利用WiMAX寬帶固定無(wú)線接入系統(tǒng)，可以方便的實(shí)現(xiàn)總部和各個(gè)分部的局域網(wǎng)連接。

6、窄帶業(yè)務(wù)或基站互連
通過(guò)WiMAX寬帶固定無(wú)線接入系統(tǒng)提供E1接口，可以滿足GSM移動(dòng)基站的接入，并在將來(lái)支持3G網(wǎng)絡(luò)基站互連。

五、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
目前，WiMAX已經(jīng)在國(guó)外得到大量運(yùn)用，特別是16d WiMAX芯片的商用加速了設(shè)備市場(chǎng)的步伐，已有多家公司現(xiàn)可提供16d設(shè)備，全球有多家固定和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了WiMAX試驗(yàn)，全球30多個(gè)國(guó)家有130個(gè)部署案例，其中30多個(gè)商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)階段其工作的頻段主要是3.5GHz。

3.5GHz頻率是國(guó)際電聯(lián)（ITU）推薦的用于固定無(wú)線接入FWA（Fixed Wireless Access）的頻段，3.5GHz固定無(wú)線接入系統(tǒng)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)微波技術(shù)，主要提供大容量的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可以為窄帶無(wú)線系統(tǒng)和移動(dòng)基站提供回傳連接。對(duì)于不便鋪設(shè)光纜的用戶、相對(duì)分散鋪設(shè)光纜不經(jīng)濟(jì)的用戶以及對(duì)開(kāi)通緊迫性很強(qiáng)的用戶，引入快速經(jīng)濟(jì)固定無(wú)線接入系統(tǒng)可為用戶提供急需的接入服務(wù)，對(duì)解決“最后一公司”接入網(wǎng)的瓶頸問(wèn)題，起到了有力的補(bǔ)充作用。因此具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用前景。
與傳統(tǒng)的3.5GHz點(diǎn)到多點(diǎn)固定無(wú)線接入系統(tǒng)相比，采用IEEE 802.16技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的3.5GHz WiMAX無(wú)線接入系統(tǒng)具有WiMAX和3.5GHz的綜合優(yōu)點(diǎn)，具有標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)成熟、傳輸速度快、覆蓋范圍廣、良好的抗雨衰性能、擴(kuò)容性強(qiáng)，組網(wǎng)靈活的優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商寬帶城域網(wǎng)建設(shè)“最后一公里”理想的無(wú)線接入手段。通過(guò)使用該項(xiàng)技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商可以為客戶提供各種增值服務(wù)，運(yùn)營(yíng)商以較少的初期投資，可迅速地實(shí)現(xiàn)大面積的用戶覆蓋，快速占領(lǐng)市場(chǎng)，吸引客戶；而且，隨著客戶群體的不斷發(fā)展壯大，系統(tǒng)擴(kuò)容的平滑性又滿足了其滾動(dòng)發(fā)展的需要。