WiMAX技術(shù)概述

1、1 1協(xié)議協(xié)議介紹介紹WiMAX 的全名是全球微波接入互操作性（的全名是全球微波接入互操作性（Worldwide Interoperability for Microwave Access），又稱為），又稱為802.16無線城域網(wǎng)，無線城域網(wǎng)，是一種為企業(yè)和家庭用戶提供是一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一公里最后一公里”的寬帶無線連接方案。的寬帶無線連接方案。2007年年10月月19日，國際電信聯(lián)盟在日內(nèi)瓦舉行的無線通信全體會議日，國際電信聯(lián)盟在日內(nèi)瓦舉行的無線通信全體會議上，經(jīng)過多數(shù)國家投票通過，上，經(jīng)過多數(shù)國家投票通過，WiMAX正式被批準(zhǔn)成為繼正式被批準(zhǔn)成為繼WCDMA、CDMA2000和

2、和TD-SCDMA之后的第四個全球之后的第四個全球3G標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。WiMAX是一項新興的無線通信技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連是一項新興的無線通信技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。接。WiMAX的無線信號傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)的無線信號傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50公里，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積公里，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是是3G基站的基站的10倍。倍。2WiMAX是一項基于是一項基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入城域網(wǎng)（Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network，BWAMAN）技術(shù)。技術(shù)。WiMAX亦常被稱為亦常被稱為IEEE Wi

3、reless MAN（Metropolitan Area Network），其基本目標(biāo)是提供一種在城域網(wǎng)一點(diǎn)對多點(diǎn)的多廠商環(huán)），其基本目標(biāo)是提供一種在城域網(wǎng)一點(diǎn)對多點(diǎn)的多廠商環(huán)境下境下,可有效地互操作的寬帶無線接入手段。由于成本較低，將擴(kuò)大可有效地互操作的寬帶無線接入手段。由于成本較低，將擴(kuò)大寬帶無線市場，寬帶無線市場，使用戶上網(wǎng)更加便捷。使用戶上網(wǎng)更加便捷。3協(xié)議協(xié)議介紹介紹4IEEE 802.16 標(biāo)準(zhǔn)定義了一個物標(biāo)準(zhǔn)定義了一個物理層和一理層和一個個MAC層，其參考模層，其參考模型型如左圖所示如左圖所示最最底層是物理層底層是物理層，該，該層的協(xié)議層的協(xié)議主要是關(guān)于頻率帶寬調(diào)制模式主要是關(guān)于

4、頻率帶寬調(diào)制模式糾錯糾錯技術(shù)技術(shù)以及發(fā)射機(jī)同接收機(jī)以及發(fā)射機(jī)同接收機(jī)之間的同步之間的同步 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率和時分和時分復(fù)用復(fù)用結(jié)構(gòu)等方面的結(jié)構(gòu)等方面的 在在物理層之上是媒體物理層之上是媒體接入控制接入控制（MAC）層，主要負(fù)責(zé)控制用）層，主要負(fù)責(zé)控制用戶接入到共享的戶接入到共享的無線無線媒質(zhì)和將媒質(zhì)和將數(shù)據(jù)組成幀格式來傳輸數(shù)據(jù)組成幀格式來傳輸MAC層層又又分成了分成了三個子層：特定服務(wù)三個子層：特定服務(wù)匯聚子層（匯聚子層（CS）公共部分）公共部分子層子層（CPS）和安全子層（）和安全子層（SS）協(xié)議協(xié)議介紹介紹51 WiMAX1 WiMAX的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)WiMAX的主要特點(diǎn)可以簡要概

5、括為以下幾點(diǎn)：的主要特點(diǎn)可以簡要概括為以下幾點(diǎn)：（1）傳輸距離遠(yuǎn)）傳輸距離遠(yuǎn)WiMAX的無線信號傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)的無線信號傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50公里，是無線局域網(wǎng)所不公里，是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是能比擬的，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G（3rdGeneration，第三代移動通信），第三代移動通信）基站的基站的10倍，只要建設(shè)少數(shù)基站就能實現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使得無倍，只要建設(shè)少數(shù)基站就能實現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。61 WiMAX1 WiMAX的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)（2）接入速度高）接入速度高WiMAX所能提供的最高接入速度是所能提供的最高

6、接入速度是70Mbps，這個速度是，這個速度是3G所能所能提供的寬帶速度的提供的寬帶速度的30倍。對無線網(wǎng)絡(luò)來說，這是一個倍。對無線網(wǎng)絡(luò)來說，這是一個巨大巨大的進(jìn)步。的進(jìn)步。WiMAX采用與無線采用與無線LAN（Local Area Network，局域網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)，局域網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)802.11a和和11g相同的相同的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正，正交頻分復(fù)用）調(diào)制方式，每個頻道的帶寬為交頻分復(fù)用）調(diào)制方式，每個頻道的帶寬為20MHz。71 WiMAX1 WiMAX的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)（3）無）無“最后一公里最后一公里”瓶頸限制瓶頸

7、限制作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將Wi-Fi熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為可作為DSL（Digital Subscriber Line，數(shù)字用戶線）等有線接入方式的，數(shù)字用戶線）等有線接入方式的無線擴(kuò)展，實現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。無線擴(kuò)展，實現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。WiMAX可為可為50公里線性區(qū)公里線性區(qū)域內(nèi)的用戶提供服務(wù)，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。域內(nèi)的用戶提供服務(wù)，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。81 WiMAX1 WiMAX的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn)（4）提供廣泛的多媒體通信服務(wù)）提供廣泛的多媒體通信服務(wù)由于由于WiMAX較之較

8、之Wi-Fi具有更好的可擴(kuò)展性和安全性，從而能夠具有更好的可擴(kuò)展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級的多媒體通信服務(wù)。高帶寬可以將實現(xiàn)電信級的多媒體通信服務(wù)。高帶寬可以將IP網(wǎng)的缺點(diǎn)大大降低，網(wǎng)的缺點(diǎn)大大降低，從而大幅度提高從而大幅度提高QoS（服務(wù)質(zhì)量）。（服務(wù)質(zhì)量）。從技術(shù)層面講，從技術(shù)層面講，WiMAX更適合用于城域網(wǎng)建設(shè)的更適合用于城域網(wǎng)建設(shè)的“最后一公里最后一公里”無線接入部分，尤其適合新興的運(yùn)營商。無線接入部分，尤其適合新興的運(yùn)營商。按照優(yōu)先級由高到低依次提供按照優(yōu)先級由高到低依次提供:1.主動授予服務(wù)主動授予服務(wù)(uGS):提供固定帶寬的實時服務(wù)提供固定帶寬的實時服務(wù),例如例如El、T

9、l以及以及VoPI等等;2.實時輪詢服務(wù)實時輪詢服務(wù)(rtPS):rtPS為可變帶寬的實時服務(wù)為可變帶寬的實時服務(wù),例如例如MPEG視頻流視頻流;3.非實時輪詢服務(wù)非實時輪詢服務(wù)(nrPtS):速率可變的非實時服務(wù)速率可變的非實時服務(wù),例如大的文件傳輸例如大的文件傳輸;4.盡力投遞服務(wù)盡力投遞服務(wù)(BE):根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況提供最大可能的服務(wù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況提供最大可能的服務(wù),例如例如Email。9102 WiMAX2 WiMAX相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)20世紀(jì)世紀(jì)90年代，寬帶無線接入技術(shù)快速發(fā)展起來，但市場一直沒年代，寬帶無線接入技術(shù)快速發(fā)展起來，但市場一直沒有快速擴(kuò)大，一個很重要的原因就是沒有

10、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。有快速擴(kuò)大，一個很重要的原因就是沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。1999年，年，IEEE成立了成立了802.16工作組來專門研究寬帶固定無線接入技術(shù)規(guī)范，目工作組來專門研究寬帶固定無線接入技術(shù)規(guī)范，目標(biāo)就是要建立一個全球統(tǒng)一的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。而為了促進(jìn)該標(biāo)標(biāo)就是要建立一個全球統(tǒng)一的寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。而為了促進(jìn)該標(biāo)準(zhǔn)的成功制訂，諾基亞，準(zhǔn)的成功制訂，諾基亞，Harris（Intersil）與）與Ensemble發(fā)起成立了發(fā)起成立了WiMAX論壇，意圖在全球范圍推廣這一標(biāo)準(zhǔn)。論壇，意圖在全球范圍推廣這一標(biāo)準(zhǔn)。2001年底年底，IEEE802.16工作組發(fā)布了其第一套標(biāo)準(zhǔn)：工作組發(fā)布了其第一套標(biāo)準(zhǔn)：I

11、EEE802.16。 112 WiMAX2 WiMAX相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)具有覆蓋范圍大、數(shù)據(jù)傳輸率高、支持標(biāo)準(zhǔn)具有覆蓋范圍大、數(shù)據(jù)傳輸率高、支持TCP、IP協(xié)協(xié)議、業(yè)務(wù)功能豐富、議、業(yè)務(wù)功能豐富、QoS性能優(yōu)異、安全性能高等主要特點(diǎn)。性能優(yōu)異、安全性能高等主要特點(diǎn)。隨著各種問題的出現(xiàn)和技術(shù)的進(jìn)步，隨著各種問題的出現(xiàn)和技術(shù)的進(jìn)步，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)在不斷地演進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)在不斷地演進(jìn)，目前已經(jīng)演進(jìn)到目前已經(jīng)演進(jìn)到IEEE802.16k。12WiMAXWiMAX相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況類別類別標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)號發(fā)布時發(fā)布時間間相對應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域相對應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域空中空中接

12、口接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.162002.41066GHz固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口IEEE802.16a2003.4211GHz固定寬帶接入系統(tǒng)空中接口固定寬帶接入系統(tǒng)空中接口IEEE802.16c2002.101066GHz固定寬帶接入系統(tǒng)的兼容性固定寬帶接入系統(tǒng)的兼容性IEEE802.16d2004.7266GHz固定寬帶接入系統(tǒng)空中接口固定寬帶接入系統(tǒng)空中接口IEEE802.16e2005.1226GHz固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理信息庫固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理信息庫IEEE802.16f2005.9固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管

13、理信息庫固定寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理信息庫MIB要求要求IEEE802.16g制定中制定中固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理平面流程和服務(wù)固定和移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口管理平面流程和服務(wù)要求要求IEEE802.16h2008.7業(yè)余頻帶上運(yùn)作的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)業(yè)余頻帶上運(yùn)作的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)IEEE802.16i制定中制定中寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口移動寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口移動MIB要求要求IEEE802.16k2007.3局域和城域網(wǎng)局域和城域網(wǎng)MAC網(wǎng)橋網(wǎng)橋IEEE 802.16橋接橋接IEEE802.16m計劃計劃2009年年適應(yīng)下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求，定義了一種基于適應(yīng)下一代移

14、動通信網(wǎng)絡(luò)的需求，定義了一種基于 WirelessMAN-OFDMA 的增強(qiáng)型空口的增強(qiáng)型空口共存共存問題問題標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.16.2-20012001.91066GHz固定寬帶接入系統(tǒng)的共存固定寬帶接入系統(tǒng)的共存IEEE802.16.2a2003.4211GHz之間許可帶寬的系統(tǒng)共存之間許可帶寬的系統(tǒng)共存一致一致性標(biāo)性標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)IEEE802.16.12003.61066GHz無線無線MAN2SC空中接口的協(xié)議一致性說明（空中接口的協(xié)議一致性說明（PICS）形式）形式IEEE802.16.21066GHz無線無線MAN2CS空中接口的測試集結(jié)構(gòu)和測試目的空中接口的測試集結(jié)構(gòu)和測試目的（T

15、SS&TP）13143 WiMAX 3 WiMAX 論壇論壇WiMAX論壇是論壇是2001年年6月在美國加州注冊的以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)的非月在美國加州注冊的以產(chǎn)業(yè)界為主導(dǎo)的非贏利經(jīng)濟(jì)組織，旨在促進(jìn)贏利經(jīng)濟(jì)組織，旨在促進(jìn)WiMAX在全球發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)在全球發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，促進(jìn)IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用推廣，保證采用相同標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用推廣，保證采用相同標(biāo)準(zhǔn)的不同廠家的寬帶無線接入設(shè)備之間的互聯(lián)互通或互操作性。準(zhǔn)的不同廠家的寬帶無線接入設(shè)備之間的互聯(lián)互通或互操作性。WiMAX論壇是唯一在無線寬帶接入領(lǐng)域倡導(dǎo)兼容性和互操作性的論壇是唯一在無線寬帶接入

16、領(lǐng)域倡導(dǎo)兼容性和互操作性的組織，隨著其測試和認(rèn)證的進(jìn)程，組織，隨著其測試和認(rèn)證的進(jìn)程，WiMAX論壇認(rèn)證（論壇認(rèn)證（WiMAX Forum Certified）于）于2004年年底問世。原來每個解決方案都是按照顧客的年年底問世。原來每個解決方案都是按照顧客的需要定制，彼此之間無法實現(xiàn)互操作。需要定制，彼此之間無法實現(xiàn)互操作。WiMAX論壇認(rèn)證的每一個設(shè)論壇認(rèn)證的每一個設(shè)備和備和WiMAX論壇認(rèn)證的其他設(shè)備都是可互操作性的。論壇認(rèn)證的其他設(shè)備都是可互操作性的。153 WiMAX 3 WiMAX 論壇論壇WiMAX論壇認(rèn)證意味著業(yè)務(wù)提供商可以從多個公司購買設(shè)備，并論壇認(rèn)證意味著業(yè)務(wù)提供商可以從多個

17、公司購買設(shè)備，并確信這些設(shè)備都可以互操作，意味著更加富有競爭力的通信業(yè)，意確信這些設(shè)備都可以互操作，意味著更加富有競爭力的通信業(yè)，意味著更低成本的寬帶無線在全球各地更加迅速地發(fā)展。味著更低成本的寬帶無線在全球各地更加迅速地發(fā)展。目前，目前，WiMAX 論壇的成員超過了論壇的成員超過了150 家公司，包括多家服務(wù)供應(yīng)家公司，包括多家服務(wù)供應(yīng)商、系統(tǒng)供應(yīng)商、零部件公司和芯片制造商。商、系統(tǒng)供應(yīng)商、零部件公司和芯片制造商。16174 WiMAX4 WiMAX產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀（1）設(shè)備研發(fā)進(jìn)度）設(shè)備研發(fā)進(jìn)度支持支持IEEE802.16e的芯片已經(jīng)推出，初期階段的設(shè)備將支持固定方的芯片已經(jīng)推

18、出，初期階段的設(shè)備將支持固定方式，支持全移動方式的設(shè)備將在式，支持全移動方式的設(shè)備將在之后之后推出。從終端的形式而言，以推出。從終端的形式而言，以筆記本為主筆記本為主，面向個人用戶市場的手持式面向個人用戶市場的手持式 PDA終端全移動業(yè)務(wù)應(yīng)用，終端全移動業(yè)務(wù)應(yīng)用，目前目前Intel公司已經(jīng)推出了一些支持公司已經(jīng)推出了一些支持WiMAX網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)卡，全面網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)卡，全面商商 用用還需要設(shè)備生產(chǎn)商，運(yùn)營商以及政府的大還需要設(shè)備生產(chǎn)商，運(yùn)營商以及政府的大 力推廣力推廣。184 WiMAX4 WiMAX產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀（2）頻率資源）頻率資源頻率問題是目前頻率問題是目前WiMAX產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的最大問題，目前全球沒有產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的最大問題，目前全球沒有統(tǒng)一的頻段，