二、WiMAX寬帶無線接入的特點分析

然而，IEEE 802.16系列標準只定義了空中無線接口，這也就為上層應用提供了靈活性。同時，作為解決“最后一公里”問題的無線城域網(wǎng)技術，如何在未來城域網(wǎng)接入應用中與目前廣為使用的線纜方式競爭，充分發(fā)揮無線方式的特長，這也是一個值得研究的問題。因此，就這個意義而言，確定其具有競爭力的應用模式具有重要價值。在此，首先對WiMAX寬帶無線接入的技術以及應用特點進行分析，并以此為依據(jù)對其應用模式進行初步的探討。
1.傳輸距離遠、速度快、數(shù)據(jù)安全性
在信息的傳播方式上，WiMAX技術同手機類似，同樣借助無線基站進行數(shù)據(jù)傳輸。當頻寬為20MHz時，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達到75Mbps，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。高達50公里的覆蓋范圍，只要建設少數(shù)基站就能實現(xiàn)全城覆蓋，無線網(wǎng)絡的應用范圍大大擴展，是無線局域網(wǎng)所不能比擬的。除了速度和傳輸距離，無線網(wǎng)絡的安全性也是用戶關心的焦點，誰都不希望機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制，它在介質訪問層（MAC）中定義了一個加密子層，支持128位、192位及256位加密系統(tǒng)，通過使用數(shù)字證書的認證方式，確保了無線網(wǎng)絡內傳輸?shù)男畔⒌玫酵晟频陌踩Ｗo。

2.應用特點

首先，作為寬帶無線接入應用的WiMAX具有逐步投資和彈性部署的特點，網(wǎng)絡運營商可以根據(jù)用戶容量增長的需要，逐步增加投入，逐步擴容到位，實現(xiàn)基本平坦的成本曲線。其次，網(wǎng)絡的規(guī)劃可以不受地形地貌的限制，部局靈活，同時用戶密度較低的地區(qū)仍可以較低的成本實現(xiàn)覆蓋，減小初期投資的風險。再次，網(wǎng)絡部署快速，安裝和擴容方便，不需要復雜的網(wǎng)絡規(guī)劃，網(wǎng)絡結構靈活，尤其在臨時性和突發(fā)性應急通信中能發(fā)揮巨大作用。最后，作為一種小區(qū)半徑可達50km，接入速率可達70Mbit/s的寬帶無線接入技術，既可作為城域網(wǎng)有線方式的無線延伸，亦可作為線纜方式的替代方案。特別地，對于用戶密度或業(yè)務量不高且分布分散的地區(qū)比線纜方式更具競爭力。

3.物理層特點

WiMAX工作頻段可從2-66GHz(對于IEEE802.16標準:2-11GHz;對于IEEE802.16a標準:10-66GHz)，信道帶寬可在1.5-20MHz范圍內靈活調整，有利于在所分配的信道帶寬內充分利用頻譜資源。

WiMAX采用宏小區(qū)方式，最大覆蓋范圍達50km，當在20MHz信道帶寬時，支持高達70Mbit/s的共享數(shù)據(jù)傳輸速率(此時，最大覆蓋范圍為3-5km)。可采用多扇區(qū)技術來提高系統(tǒng)容量，一個扇區(qū)可同時支持60多個采用E1/T1的企業(yè)用戶或數(shù)百個家庭用戶。

WiMAX采用了OFDM、收/發(fā)分集、自適應調制等多種先進技術實現(xiàn)非視距NLOS和阻擋視距ONLOS傳輸，有效提高了城市內無線傳輸?shù)男堋?/P>

物理層支持TDD/DMTA和FDD/TDMA兩種無線雙工多址方式，以適應不同國家或地區(qū)電信體制要求。支持單載波(SC)、OFDM(256點)、OFDMA(2048點)三種調制方式，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，動態(tài)調整調制方式和物理層參數(shù)(例如:調制參數(shù)、FEC參數(shù)、功率電平、極化方式等)，以保證較好的傳輸質量。

4.MAC層特點

支持QoS管理，滿足對不同業(yè)務質量的要求。MAC層根據(jù)業(yè)務QoS要求和業(yè)務參數(shù)，以輪詢方式請求連接帶寬或進行帶寬調整，以保證語音和視頻等實時業(yè)務的低延遲要求。同時，針對無線信道環(huán)境下，較高的誤碼率和丟包率，定義了基于每個應用流的ARQ，保證MAC層業(yè)務數(shù)據(jù)單元MSDU的自動重發(fā)，確保端到端包的傳輸質量。

MAC層具有ATM業(yè)務和分組業(yè)務匯聚子層CS，能方便地實現(xiàn)與ATM業(yè)務或IP業(yè)務為特征的網(wǎng)絡應用。同時，MAC層具有安全子層，支持MAC層安全機制，實現(xiàn)鑒權、加密等安全管理。

5.業(yè)務能力

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)、視頻和語音(VoIP)業(yè)務。在IEEE802.16標準中，MAC層定義了較為完整的QoS機制，還定義了四種不同的業(yè)務，分別為:非請求的帶寬分配業(yè)務(UGS)、實時輪詢業(yè)務(rtPS)、非實時輪詢業(yè)務(nrtPS)、盡力而為業(yè)務(BE)，分別可以用來向用戶提供高質量的視頻和語音業(yè)務、普通質量的視頻和語音業(yè)務，以及質量無保證的諸如Internet等業(yè)務。可以根據(jù)業(yè)務的實際需要來動態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性。因此，WiMAX可為不同業(yè)務提供不同的服務質量QoS。

6.網(wǎng)絡結構特點

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

三、WiMax與3G、Wi-Fi之間的比較

WiMax與3G技術相比，在許多方面WiMax都顯示出巨大的優(yōu)勢。盡管與當前的技術相比，3G網(wǎng)絡的速度已經(jīng)有了大幅提高，但是相對于WiMax來說，3G網(wǎng)絡速度比之慢30倍。在網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域上，一個3G基站的覆蓋范圍也只有WiMax的十分之一。而且WiMAX使用了免費的頻譜，成本也比3G低很多，3G網(wǎng)絡的核心功能是提供移動電話服務，也可以用來傳輸數(shù)據(jù)；WiMax的標準則是高速數(shù)據(jù)傳輸，語音質量并不是關鍵要求。因此這兩種技術各自的任務和目標都不相同。WiMax的著眼點是實現(xiàn)寬帶無線化，而3G則更多地傾向于實現(xiàn)無線寬帶化。

同樣與Wi-Fi技術相比較，WiMAX技術優(yōu)勢似乎更加明顯。但WiFi和WiMAX技術分別解決“最后100米”和“最后1公里”問題，因而具有不同的定位和用途。相反，Wi-Fi可以通過室外天線，利用WiMAX技術直接與骨干網(wǎng)相聯(lián)，而可以不采用當前Wi-Fi網(wǎng)絡需要將無線接入點通過有線網(wǎng)絡與骨干網(wǎng)相連的方式，從而大大減少鋪設有線網(wǎng)絡的成本。因此，針對WiMAX和 Wi-Fi技術的不同定位和優(yōu)勢，兩者可以互為補充，共同發(fā)展。所以這三個技術之間更多的應該是互補關系而不是取代。

四、應用場景
與其它接入方式相比，WiMAX寬帶無線接入具有部署速度更快、擴展能力更強以及靈活性更高的優(yōu)點，其典型應用的場景有：

1、Internet接入

針對有綜合布線的小區(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)內安裝用戶側室內單元和以太網(wǎng)交換機，利用現(xiàn)有綜合布線接入用戶，通過無線空中接口提供寬帶上網(wǎng)服務。
WiMAX真正實現(xiàn)了寬帶無線化，使互聯(lián)網(wǎng)擺脫了線的束縛，與此同時，WiMAX又能根據(jù)用戶需求提供高帶寬，使終端用戶真正體驗到高科技所帶來的極速體驗。
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)絡通信技術進行電話超市的商業(yè)運營。目前VoIP通信技術已經(jīng)廣泛的運用于語音運營業(yè)務，尤其是在電話超市業(yè)務中的運用中，收益最顯著，而且語音質量已可以與傳統(tǒng)電路相媲美。
而網(wǎng)吧主要需要高速率的Internet接入，經(jīng)營Internet上網(wǎng)，在線網(wǎng)絡游戲，語音聊天（QQ，MSN等），在線視頻點播播放電影等業(yè)務。

3、村村通工程

對于農村和偏遠地區(qū)的低端用戶來講，通信業(yè)務主要集中在廉價的語音電話和小數(shù)據(jù)流量的數(shù)據(jù)業(yè)務。農村通信服務要求系統(tǒng)覆蓋范圍大，不依賴線纜的鋪設，接入速度快，成本低。WiMAX（802.16-2004）技術非常適合這一市場，提高了我國農村普遍服務的質量，在更短的時間內縮小與城市之間的“數(shù)字鴻溝”。

4、視頻實時監(jiān)控
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大多只能在現(xiàn)場進行模擬監(jiān)視，傳輸?shù)谋O(jiān)控信息簡單，不能清晰的傳輸大流量的實時圖像，無法及時準確的了解現(xiàn)場的實際情況，監(jiān)控系統(tǒng)效率比較低。
WiMAX網(wǎng)絡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技術的無線寬帶上得以延伸，實時監(jiān)控的業(yè)務應用非常廣泛，幾乎可以涵蓋大部分行業(yè)，常見的應用可以為賓館大廳、銀行營業(yè)廳、保險公司監(jiān)控、交通道路的車流量監(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可以無需鋪設管線，避免了耗時耗力的管道線路施工建設，通過無線傳輸給實時監(jiān)控的業(yè)務提供了方便快捷的接入手段。

5、LAN局域網(wǎng)互連
對于大型企業(yè)，如果在地域內有多個企業(yè)分部，利用WiMAX寬帶固定無線接入系統(tǒng)，可以方便的實現(xiàn)總部和各個分部的局域網(wǎng)連接。

6、窄帶業(yè)務或基站互連
通過WiMAX寬帶固定無線接入系統(tǒng)提供E1接口，可以滿足GSM移動基站的接入，并在將來支持3G網(wǎng)絡基站互連。

五、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
目前，WiMAX已經(jīng)在國外得到大量運用，特別是16d WiMAX芯片的商用加速了設備市場的步伐，已有多家公司現(xiàn)可提供16d設備，全球有多家固定和移動運營商進行了WiMAX試驗，全球30多個國家有130個部署案例，其中30多個商業(yè)網(wǎng)絡，現(xiàn)階段其工作的頻段主要是3.5GHz。

3.5GHz頻率是國際電聯(lián)（ITU）推薦的用于固定無線接入FWA（Fixed Wireless Access）的頻段，3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)采用點對多點微波技術，主要提供大容量的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務，也可以為窄帶無線系統(tǒng)和移動基站提供回傳連接。對于不便鋪設光纜的用戶、相對分散鋪設光纜不經(jīng)濟的用戶以及對開通緊迫性很強的用戶，引入快速經(jīng)濟固定無線接入系統(tǒng)可為用戶提供急需的接入服務，對解決“最后一公司”接入網(wǎng)的瓶頸問題，起到了有力的補充作用。因此具有廣泛的商業(yè)應用前景。
與傳統(tǒng)的3.5GHz點到多點固定無線接入系統(tǒng)相比，采用IEEE 802.16技術標準的3.5GHz WiMAX無線接入系統(tǒng)具有WiMAX和3.5GHz的綜合優(yōu)點，具有標準化、技術成熟、傳輸速度快、覆蓋范圍廣、良好的抗雨衰性能、擴容性強，組網(wǎng)靈活的優(yōu)點，已成為當前運營商寬帶城域網(wǎng)建設“最后一公里”理想的無線接入手段。通過使用該項技術，運營商可以為客戶提供各種增值服務，運營商以較少的初期投資，可迅速地實現(xiàn)大面積的用戶覆蓋，快速占領市場，吸引客戶；而且，隨著客戶群體的不斷發(fā)展壯大，系統(tǒng)擴容的平滑性又滿足了其滾動發(fā)展的需要。