WiMAX

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背景：

工EEE802LAN /MAN(局域网/城域网)标准委员会于1999年7月开始公开讨论全球统一的无线宽带城域网接入标准，以解决可以高速无线接入到家庭和企业的“第一英里”或是“最后一英里”接入问题。

基本理论和现状：

IEEE802.16规范了使用10-66GHz频段的PI FY和MAC层标准，特别在MAC层中定义了一个用来鉴权加密和密钥管理的加密子层，系统通过固定的、点到多点(PMP)的基站(BS)和用户模块(SS)进行无线接入，工作在视线传输环境下，最终规范于2001年12月通过，并于2002年4月正式公布。

IEEE802. 16. 2增补方案，解决10-60 GHz频段内系统的共存性问题的建议方案，对如何减少系统间的相互干扰提供了指导方针，为系统的设计、配置、协调和频率使用提出了解决方案，2001年6月14日通过，2001年9月1正式公布。

IEEE 802. l6a针对2-11 GHz的需要申清频段的PHY和MAC层增补方案，该协议支持网状(MESH)网络结构，系统可以工作在非视线环境下，可以抵抗复杂的多径干扰，于2003年1月29日通过，2003年4月1日正式公布。IEEE. 16c给出了10-60 GHz频率下详细的系统Profile，于2002年12月通过。IEEE 802.16d给出了2-11GHz频率下详细的系统Profile和一些勘误。IEEE 802.16e该工作组于2002年3月成立，主要的任务是针对移动宽带无线接入(MBWA)空中接口的规范。

IEEE802.16协议标准按照三层体系结构组织的：

物理层：三层结构中的最底层，该层的协议主要是关于频率带宽、调制模式、纠错技术以及发射机同接收机的同步、数据传输速率和时分复用结构等方面。

数据链路层：在物理层之上，该层上土要规定了为用户提供服务所需的各种功能这些功能都包括在介质访问控制层MAC层中，主要负责将数据组成帧格式来传输和对用户如何接入到共享的无线介质中进行控制。

汇聚层：在MAC层之上，该层能根据所提供服务的不同而相应地提供不同的功能。该层也可以归到数据链路层上。

IEEE802.16目标的最大覆盖范围是50km，是一种定位于宽带IP城域网的无线接入技术。3G技术强调地域上的全覆盖和高速的移动性，强调“无处不在”的服务，而802.16则牺牲了全覆盖仅保证在一定区域内实现连续覆盖，强调数据传输能力的提高. 802.16d定位于为企业用户提供无线传输的手段，可以作为企业T1和家庭xDSL和Cable Modem的无线扩充技术，或者取代有线宽带接入的市场，同时它还能够连接WLAN的热点和互联网。802.16e在移动性和覆盖范围上比802.11获得了增强，可以提供更广泛的高速数据接入。从某种意义上，它是解决“最后一公里”通信接入的一个很有效的技术。

作为一种户外应用的无线接入方式，WIMAX除了具有一般无线接入所具有的特点外，特别在技术方面还具有一些其它特色。

1、应用特点：

首先，作为宽带无线接入应用的WIMAX具有逐步投资和弹性部署的特点，网络运营商可以根据用户容量增长的需要，逐步增加投入，逐步扩容到位。其次，网络部署快速，安装方便，不需要复杂的网络规划，网络结构灵活，尤其在临时性和突发性应急通信中能发挥巨大作用。最后，作为一种小区半径可达50km，接入速率可达70Mbit/s的宽带无线接入技术，既可以作为城域网有线方式的无线延伸，亦可作为线缆方式的替代方案。特别的，对于用户密集或业务量不高且分布分散的地区比线缆方式更具竞争力。

2、物理层特点：

WiMAX工作频段可从2-66GHz（对于IEEE802.16标准：2-11GHz；对于IEEE802.16a标准：10-66GHz），信道带宽可在1.5-20MHz范围内灵活调整，有利于在所分配的信道带宽内充分利用频谱资源。

WiMAX采用宏小区方式，最大覆盖范围达50km，当在20MHz信道带宽时，支持高达70Mbit/s的共享数据传输速率（此时，最大覆盖范围为3-5km）。可采用多扇区技术来提高系统容量，一个扇区可同时支持60多个采用E1/T1的企业用户或数百个家庭用户。

WiMAX采用了OFDM、收/发分集、自适应调制等多种先进技术实现非视距NLOS和阻挡视距ONLOS传输，有效提高了城市内无线传输的效能。

物理层支持TDD/DMTA和FDD/TDMA两种无线双工多址方式，以适应不同国家或地区电信体制要求。支持单载波（SC）、OFDM（256点）、OFDMA（2048点）三种调制方式，可根据需要灵活选择。物理层可以根据传输信道性能变化，动态调整调制方式和物理层参数（例如：调制参数、FEC参数、功率电平、极化方式等），以保证较好的传输质量。

3、MAC层特点

支持QoS管理，满足对不同业务质量的要求。MAC层根据业务QoS要求和业务参数，以轮询方式请求连接带宽或进行带宽调整，以保证语音和视频等实时业务的低延迟要求。同时，针对无线信道环境下，较高的误码率和丢包率，定义了基于每个应用流的ARQ，保证MAC层业务数据单元MSDU的自动重发，确保端到端包的传输质量。

MAC层具有ATM业务和分组业务汇聚子层CS，能方便地实现与ATM业务或IP业务为特征的网络应用。同时，MAC层具有安全子层，支持MAC层安全机制，实现鉴权、加密等安全管理。

4、业务能力

WiMAX采用面向连接的方式，可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频和语音（VoIP）业务。在IEEE802.16标准中，MAC层定义了较为完整的QoS机制，还定义了四种不同的业务，分别为：非请求的带宽分配业务（UGS）、实时轮询业务（rtPS）、非实时轮询业务（nrtPS）、尽力而为业务（BE），分别可以用来向用户提供高质量的视频和语音业务、普通质量的视频和语音业务，以及质量无保证的诸如Internet等业务。可以根据业务的实际需要来动态分配带宽，具有较大的灵活性。因此，WiMAX可为不同业务提供不同的服务质量QoS。

5、网络结构特点

支持的点到多点（PMP，PointtoMultipoint）体系结构，可构建以WiMAX基站为中心的星形接入网结构。最新颁布的IEEE802.16a同时也支持网状网Mesh体系结构，该结构中允许多个WiMAX节点采用无线互连方式构建网状网。这意味着可以灵活地拓展接入网的结构，在骨干网覆盖不到的地方，采用WiMAX网状网覆盖，实现城域网的弹性延伸。

从网络结构和应用角度看，WiMAX无线接入技术具有无线技术带来的所有优势，同时从技术上看，高效调制技术提高了频谱利用率；QoS机制提高了业务能力；宏小区覆盖方式，特别适合户外应用；并且其以较高的接入速率，克服了无线技术的带宽瓶颈，成为今后线缆传输方式的补充或替代方式。可以预见，随着WiMAX技术的普及，设备成本的下降，其完全可能成为解决信息高速公路“最后一公里”极具竞争力的手段。