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WiMax-新兴无线通信技术简介
 
  作者:中兴通讯移动事业部上海软件二部 王红霞

  WiMax是一项新兴的无线通信技术,能提供面向互联网的高速连接。WiMax的无线信号传输距离最远可达50公里,其网络覆盖面积是3G基站的10倍。

  WiMax(World Interoperability for Microwave Access,全球微波接入互操作性)是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网(Broadband Wireless Access Metropolitan Area Network,BWAMAN)技术。WiMax亦常被称为IEEE Wireless MAN(Metropolitan Area Network),其基本目标是提供一种在城域网一点对多点的多厂商环境下,可有效地互操作的宽带无线接入手段。

  WiMax技术的出现无疑在无线宽带接入技术领域投下了一颗重磅炸弹,众多IT厂商对此大加追捧。此场面与2002年Wi-Fi技术出现时的热闹场面相比,有过之而无不及。

  WiMax的众多支持者早在2001年就成立了WiMax论坛组织,相关研究则开展得更早。WiMax论坛旨在推广IEEE 802.16无线宽带网络技术。目前该组织拥有105个成员,甚至包括Alcatel、AT&T、英国电信、FUJITSU、Nokia以及Intel等行业巨头。WiMax技术的研发、推广是一个早有预期的计划,WiMax的兴起则反映了产业发展的趋势。

  WiMax联盟的成员包括运营商、芯片厂商、设备厂商等,具有完整的产业链。据统计,目前WiMax联盟内1/4的成员都是电信运营商。作为一项新兴的技术,能受到许多大运营商的关注这本身就显示出巨大的市场吸引力。运营商加入WiMax联盟也有利于解决WiMax在未来的互联互通问题。

  WiMax之所以能获得如此广泛的关注,并不完全是商业上的炒作,与其固有的技术优势也是分不开的。各厂商正是看到了WiMax的优势所可能引发的广阔的市场需求才对其抱有浓厚的兴趣。

  WiMax的技术优势

  WiMax的技术优势可以简要概括为以下几点:

  ◆ 传输距离远。

  WiMax的无线信号传输距离最远可达50公里,是无线局域网所不能比拟的,其网络覆盖面积是3G(3rd Generation,第三代移动通信)基站的10倍,只要建设少数基站就能实现全城覆盖,这样就使得无线网络应用的范围大大扩展。

  ◆ 接入速度高。

  WiMax所能提供的最高接入速度是70M,这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。对无线网络来说,这的确是一个惊人的进步。WiMax采用与无线LAN(Local Area Network,局域网)标准802.11a和11g相同的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)调制方式,每个频道的带宽为20MHz。这也和11a和11g几乎相同。不过因为可通过室外固定天线稳定地收发无线电波,所以无线电波可承载的比特数高于11a和11g。因此,可实现74.81M的最大传输速度。

  ◆ 无“最后一公里”瓶颈限制。

  作为一种无线城域网技术,它可以将Wi-Fi热点连接到互联网,也可作为DSL(Digital Subscriber Line,数字用户线)等有线接入方式的无线扩展,实现最后一公里的宽带接入。WiMax可为50公里线性区域内的用户提供服务,用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。

  ◆ 提供广泛的多媒体通信服务。

  由于WiMax较之Wi-Fi具有更好的可扩展性和安全性,从而能够实现电信级的多媒体通信服务。高带宽可以将IP网的缺点大大降低,从而大幅度提高VoIP的QoS(服务质量)。

  从技术层面讲,WiMax更适合用于城域网建设的“最后一公里”无线接入部分,尤其是对于新兴的运营商更为合适。

  WiMax的发展现状



  与WiMax概念的热烈讨论相辅,商业应用研究也在各IT厂商的大力支持下如火如荼地开展着。

  Intel是这场运动中的核心领导者。作为全球最大的芯片供应商,其产品对各种协议的支持一直是某项技术能否最终取得市场成功的重要因素之一。如,在Intel等芯片厂商的支持下,就2003年的营业收入来说,Wi-Fi已经在全球有了33亿美元的收益。据称,Intel将在下半年推出含有WiMax标准的芯片产品。不仅仅Intel,更多的芯片厂商也正在加入WiMax芯片的研发队伍。

  2004年6月初,Intel与大连和成都两市政府达成协议,在这两个城市布设最新的WiMax宽带无线技术。根据Intel与这两个城市签署的谅解备忘录,成都与大连将架设接入WiMax所需的网络设施,届时企业和家庭将可以使用无线方式进行宽带连接。通过对新技术和IT设施的投资,大连与成都在新型无线宽带技术的应用上将遥遥领先。在全球经济一体化的环境下,对无线宽带技术的创造性使用将提高城市的竞争能力。同时这也是WiMax发展历程中的一个里程碑。

  2004年5月,Nokia在其WiMax论坛会员资格到期后没有续签,这让业界充满了疑虑。而一个月之后它又宣布重新加入WiMax论坛组织,此举成为当时业界关注的焦点。无论如何,Nokia重返WiMax论坛对于WiMax技术的推广都是一个利好消息,它将让投资者对这一技术更有信心。同时有了Nokia和Intel等业界巨头的支持,WiMax的前景也更加光明。
 

   
图1为未来数年内全球WiMax设备销售收入的市场预测。


  WiMax与Wi-Fi、3G的区别 

  Wi-Fi接入

  Wi-Fi是一种无线局域网(Wireless LAN,WLAN)接入技术,其信号传输半径只有几百米远。Wi-Fi的目的是使各种便携设备(手机、笔记本电脑、PDA等)能够在小范围内通过自行布设的接入设备接入局域网,从而实现与Internet的联接。Wi-Fi网络使用无绳电话等设备所使用的公用信道,只要有一个“热点”和一个高速互联网连接,就可在其周围数百米的距离内架设一个Wi-Fi网络。

  随着“热点”的增加,Wi-Fi网络所覆盖的面积就像蜘蛛网一样在不断扩大延伸。Wi-Fi的传输速度可以达到每秒11M,属于宽带范畴,可以满足个人和社会信息化的需求。Wi-Fi网络的架构十分简单,厂商在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”后,用户只需要将支持Wi-Fi的设备拿到该区域内,便可以接受其信号,高速接入Internet。

  WiMax接入

  WiMax是一种无线城域网(MAN)接入技术,其信号传输半径可以达到50公里,基本上能覆盖到城郊。正是由于这种远距离传输特性,WiMax不仅能解决无线接入问题,还能作为有线网络接入(Cable、DSL)的无线扩展,方便地实现边远地区的网络连接。

  企业或政府机构可以在城市中架设WiMax基站,所有在基站覆盖范围内的移动设备均可通过基站接入Internet。由于WiMax只能提供数据业务,因此话音业务的提供需要借助VoIP技术来实现。WiMax网络建设与3G网络一样,均需要架设大型基站。但由于它只需要实现城域覆盖,因此网络建设成本相对3G网络比较低。

  3G技术

  3G是一种广域网(Wide Area Network,WAN)技术。而3G网络则是全球移动综合业务数字网,它综合了蜂窝、无绳、集群、移动数据、卫星等各种移动通信系统的功能,与固定电信网的业务兼容,能同时提供话音和数据业务。

  3G的目标是实现所有地区(城区与野外)的无缝覆盖,从而使用户在任何地方均可以使用系统所提供的各种服务。3G同时提供语音和数据服务,在目前的条件下,基于电路交换的语音业务其服务质量比VoIP高出许多。

  三者之间关系

  图2能很好地说明三种技术之间的关系。
 

  WiMax与3G技术相比,在许多方面WiMax都显示出巨大的优势。尽管与当前的技术相比,3G网络的速度已经有了大幅提高,但是相对于WiMax来说,3G网络速度比之慢30倍。在网络覆盖区域上,一个3G基站的覆盖范围也只有WiMax的十分之一。

  在过去几年里,为了获得3G运营牌照,无线运营商已经投入了上千亿美元的资金,而且目前他们还在花费几百亿美元以运行3G网络。而目前WiMax的频谱不需要花费额外费用,基于WiMax技术的网络所需的基站数量也会比3G大大减少。

  对于固定电话运营商来说,他们可以首先建立一个基于WiMax技术的低成本网络,并通过他们的固定电话网络把无线网络与互联网相连,从而可以逐步从移动运营商手中夺回部分市场份额。

  3G网络的核心功能是提供移动电话服务,也可以用来传输数据;WiMax的标准则是高速数据传输,语音质量并不是关键要求。因此这两种技术各自的任务和目标都不相同。WiMax的着眼点是实现宽带无线化,而3G则更多地倾向于实现无线宽带化。

  总之,在如此众多大厂商的共同推动下,我们似乎很有理由相信WiMax将成为未来一项具有革命性应用的技术。但我们在抱有这样的信心的时候,还需要保留对WiMax与其他无线网络技术的关系更客观的认识。

  WiMAX是3G的终结者吗?


  有分析认为WiMAX将是3G的终结者。但实际情况真的会是这样吗?

  首先,WiMAX与Wi-Fi、3G的确具有很多重叠的甚至是超越的功能,具有和Wi-Fi、3G竞争的关系,但它们更多的是一个互补关系。这是因为Wi-Fi、WiMAX、3G分别针对的是无线局域网WLAN、城域网MAN、广域网WAN,具有不同的市场定位。尤其是3G已经取得了实质性的进展,运营商、设备制造商都进行了大量投入,不可能期望已经在3G进行大量投资的运营商会放弃3G技术。电信监管部门也不会让已有的投资付诸东流。因此,未来WiMAX与其它无线网络技术很可能是共存于市场,就如同今天移动通信的GSM和CDMA制式共存一样。

  其次,WiMAX虽然现在风头很劲,但其本身还有待完善,诸如标准统一、互联互通、降低成本等问题。因此,在WiMAX还处于完善、推广时期就断言它能取代已经在许多国家运营的3G技术未免为时过早。

  再次,WiMAX目前的优势之一:免费的频谱,在将来终将不会是免费的午餐。在WiMAX投入大规模应用之时,管理机构必将要求各运营商为现在免费的频谱付出同样高昂的租用费。这些费用最终将体现在其服务成本中,会对WiMAX的吸引力产生削弱作用。

  最后,由于WiMAX使用了免费的频谱,因此相对于3G网络来说,WiMAX信号受其它信号干扰的可能性更大。另外,由于WiMAX所使用的频率范围(2G~11GHz)远高于GSM(Global System for Mobile Communication,即全球通)和3G,因此信号穿透能力将更差,在城区复杂的地形地貌情况下,实现无缝覆盖必将会使整个网络变的异常复杂。

  有分析指出,WiMAX将不是取代3G,而是创造一个在无线局域网和广域网之间的结合点。2006或者2007年市场上将会出现WiMAX和3G双模式手机。移动运营商拥有WiMAX无法匹敌的全球覆盖率。电信运营商应该开发包含局域网、广域网和城域网的无线策略。