深入浅出析WiMAX
近一段时间，WiMAX这一个名词不断冲击着人们的视野。有人说它将是对3G的一个补充，有人说它将对移动运营网络构成威胁，也有人说它是无线宽带接入的一项技术手段。那么，WiMAX是什么，它的现状和未来如何？我们以下就来讨论这一些问题。
WiMAX是什么
WiMAX是WorldInteroperabilityforMicrowave Access（全球微波接入互操作性）的简称，它基于IEEE 802.16标准，其初衷是提供在城域网多厂商环境下，点对多点的宽带无线接入，因此WiMAX亦常被称为IEEE Wireless MAN（Metropolitan Area Network）。
该技术涉及到两个国际组织的工作：IEEE802标准委员会802.16工作组和WiMAX论坛。IEEE802.16工作组是标准的制定者；WiMAX论坛是IEEE802.16技术的推广者。后文分别对标准演进和应用模式进行介绍。
从图1中，可以看到WiMAX的技术定位，它在城域网中实现无线环境下高速数据接入。
WiMAX标准演进
从WiMAX标准的演进历程，可以清晰地看到这一技术本身的过去和未来。到目前为止，IEEE802.16标准系列包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f、802.16g、802.16h、802.16i、802.16k十个标准，各标准关注的相应技术领域如表1所示。
其中，802.16标准于2001年12月发布，它对10-66GHz系统的空中接口物理层和MAC层进行了规范，由于使用的频段较高，因此仅能应用于视距范围内。
802.16d标准于2004年发布，该标准冻结版本称为802.16-2004，该标准详细规范了2-66GHz系统的空中接口物理层和MAC层，整合前期规范，引入非视距传输，引入OFDM技术。同时，为了能够后向平滑过渡到支持用户终端以车辆速度移动的802.16e标准，802.16d增加了部分功能以支持用户的移动性。
802.16e标准于2006年初发布，该标准冻结版本称为802.16-2005，但还没有产品面市。该标准规定的系统工作在2-6GHz之间适宜于移动性的许可频段，引入OFDMA技术，在5MHz的信道范围内提供15Mbit/s的速率。在提供高速数据业务的基础上，引入用户端以车辆速度的可移动性，提出支持小区和信道间高层切换能力。
WiMAX应用模式
从上述802.16标准来看，目前WiMAX仍不足以独立组建全程覆盖的移动网络，因此，WiMAX论坛成立了网络工作组和应用工作组，研究和开发基于IEEE802.16标准的应用层和网络标准。
网络工作组标准制定分为3个阶段。阶段1定义了游牧、便携和简单移动、全移动4种使用场景和演进，以及4个场景下系统功能和性能需求，目前基本结束；阶段2定义4种模式下参考模型和参考点、网络功能，并选择流程和协议；阶段3制定详细的流程图、协议栈、消息定义以及互操作下的必选和可选要求。
抛开标准的各个阶段，可以把WiMAX的应用划分为两类：固定接入应用模式和移动应用模式。
*固定接入应用模式
固定接入业务是WiMAX基于802.16-2004标准的最基本业务模型。组网模式与现在的点对多点固定无线接入相似。在这个场景下，不支持切换和小区间用户数据交换。终端设备可以选择连接到信号最好的中心站。目前已经开始规模商用。
WiMAX固定应用模式的用户及场景包括：企业用户、小区E1/IP的承载线路；移动通信网络中基站和基站控制器互连的线路；在有上网需求、用户分布分散的地方如农村及边远地区，作为DSL的替代者进行无线宽带接入网络覆盖；有线网络无法进入的地方，如地形地貌限制或历史文化古迹区；链路备份；应急通信。
与目前的3.5GHz点到多点固定无线接入相比，基于802.16-2004的设备的优势在于：空中接口是标准化的，设备之间具备互操作性，并具备大规模生产芯片以降低成本的可能；采用OFDM、MIMO技术以后，增强了抗多径衰落的能力，能够非视距传输，提高了频谱利用率。
从2001年到2004年，信息产业部先后主持了三次3.5GHz频率资源的招标工作，从目前已经取得频率资源的运营商的运营情况看，3.5GHz业务开展得并不顺利。而要求视距传输、空中接口私有化、设备成本高昂、组网复杂一直是3.5GHz在中国不能大规模实施的原因。
*移动应用模式
移动应用模式包括：游牧式业务，终端可以从不同的接入点，接入一个运营商的WiMAX网络，不支持不同基站之间的切换；便携式业务，在步行速度下具有有限的切换能力，主要面向家庭接入和商务人士用户市场，终端可为PCMCIA卡，放置在便携机里，规模商用时间估计要到2007年以后;全移动业务，支持车速移动下无中断的应用，面向个人用户市场，可漫游切换，终端可为PDA，市场容量很大，商用时间估计要到2008年甚至2009年以后。
WiMAX移动应用模式采用符合IEEE802.16e标准的设备。WiMAX移动应用模式是面向个人用户的，提供支持切换和QoS机制的无线数据接入业务，可以通过蜂窝组网方式覆盖较大区域。由于WiMAX移动应用模式和WLAN、3G一样能够提供个人用户无线数据接入业务，而在覆盖范围、速率、移动性支持及终端成本方面各不相同，因此电信运营商需要考虑它们之间的协同工作，以满足用户的多样化需求。但是符合IEEE802.16e标准的设备的工作频段在我国还没有确定下来，相关的系统容量、覆盖范围等仍无法确定。
问题讨论
介绍标准演进和应用模式以后，我们可以看到WiMAX得以声名远播，很大因素上是因为把这一个概念与高速率、高覆盖面积、移动性几个性能指标联系到了一块。为了客观看待这一技术，我们对几个问题做
简要分析。
*WiMAX能否替代现有的3.5GHz系统？
前文在固定接入应用模式中分析了WiMAX与3.5GHz系统相比的优势。3.5GHz系统由于互操作性差、成本高、组网模式不清晰等原因，在中国没有得到广泛应用。
WiMAX覆盖的频率范围比3.5GHz更广，目前，比较成熟的产品多是工作在2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz频段。3.5GHz频段需要执照许可，获得执照的运营商可以利用3.5GHz的频率资源，借助WiMAX网络，提供新
的组网思路，走出目前在3.5GHz点对多点无线宽带接入的业务发展困境。
*WiMAX能够很快形成与3G移动系统的竞争？
WiMAX（802.16e）与3G技术，由于定位的不同，二者存在很大差异。
从运营系统上看，WiMAX首先定义了空中接口的物理层和MAC层，而MAC层之上采用的协议以及核心网部分不在802.16e所包含的范围之内，暂时不构成完成的移动系统。3G首先是完整的移动系统，空中接口、核心网和业务规范等都已经完成了标准化工作。
从无线应用上看，WiMAX在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以提供部分的移动性。3G则是连续覆盖，用户以全移动为主。
从业务能力上看，WiMAX提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务，面向的用户主要是笔记本终端和802.16e终端持有者。3G从设计最初就是为话音业务和数据业务共同设计的，语音QoS有较高的保障
。3G的数据能力也在不断提高，3G增强型如HSDPA，已经可以实现10Mbit/s的接入速率。
WiMAX可作为3G及3G演进的一种无线城域网、多点基站互联的重要支持手段，两者潜在的应用模式存在巨大差异，到目前为止，不存在3G和WiMAX竞争问题。未来WiMAX可能融合入3G的成熟运营系统。在3G发展初期，WiMAX可以在数据方面弥补3G的不足。
总结
从固定宽带无线接入系统的一个分支出发，随着IEEE802.16系列标准的完善以及WiMAX论坛对应用的推动，凭借高数据传输速率、良好的覆盖性能、逐步提高的移动能力，WiMAX的运营模式即将成熟。WiMAX将如何改变人们的通信方式，让我们拭目以待。 | 
