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[摘要]WiMAX以其高速，覆盖范围广等绝对的优势吸引着人们的眼光，引起了众多运营商的极大关注。首先分析WiMAX采用的一些关键技术，然后对WiMAX的优势进行深入分析，并在最后给出了对WiMAX发展的展望。
[关键词]WiMAX 关键技术 发展 展望
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120050－01
一、WiMAX概述
WiMAX全称为全球微波接入互操作性技术，它是针对微波和毫米波频段提出的一种新的无线城域网(WMAN)技术。2007年10月，WiMAX被ITU正式纳入新的3G标准，对已有的三大主流3G标准构成了挑战。
当前，众多网络运营商紧锣密鼓地进行WiMAX的组网试验。在韩国、日本、美国、英国、法国、意大利、西班牙、新西兰、阿根廷和瑞典等国，WiMAX网络已经进入商用阶段，截至2007年5月，全球共建成超过117个WiMAX网络，另有200多家运营商计划部署WiMAX网络。中国也早已进行了WiMAX可行性测试。2006年，上海贝尔阿尔卡特获得了广东网通WiMAX网络大单。随着时间的推移，企业为移动WiMAX设计的移动电话也在进行中，WiMAX的手机芯片价格最终将是目前3G芯片的1/10，因而价格上很占优势。中国移动、中国联通、中国网通、中国电信等各大运营商都在关注WiMAX技术，并开展规模或大或小的网络试验。
二、WiMAX关键技术分析
（一）物理层关键技术
WiMAX采用的是MIMO-OFDM/OFDMA是公认的下一代无线通信的基石。OFDM称为正交频分复用，基本原理是降高速数据流转换成并行的低速数据流，兵将数据流交织编码调制到正交的子信道上进行传输，达到频谱利用率高的目的。OFDMA又称为正交频分复用多址，它能够通过下行链路复用传输到多个用户，上行链路多址接入多个子信道，从而进一步提高频谱利用率。而且OFDMA可以灵活地适应带宽要求，通过固定子载波频率间隔和符号时间，减少对上层的影响。另外，WiMAX还采用了自适应调制和编码（AMC）、混合自动重传请求（HARQ）及快速信道反馈（CQICH）等技术，可以得到有效的信道干扰噪声比，利于系统容量的扩充以及覆盖范围的扩大。
（二）MAC层关键技术
在WiMAX可以满足不同业务质量的要求。在WiMAX的MAC层中，QoS参数定义了该业务流的传输顺序和调度优先级，从而保证了空口的精度控制。MAC调度业务是为了能够有效利用资源，把宽带数据业务在时变带宽无线信道上传输。其中快速数据调度、上下行调度、动态资源分配、面向QoS和频率选择性调度等特性保证了WiMAX能够服务于宽带数据业务。
（三）MIMO多天线技术
MIMO多天线技术是其中的一个关键技术。主要可分为三类：自适应波束成型技术、空间分集技术与空间复用技术。多天线的使用使得不同用户的信号可以用不同的空间特征来表征，使得空分复用成为可能。空分复用利用传播环境中丰富的多径分量，多个数据通道共用一个频率带宽，从而使信道容量线性(与天线数成正比)增加，而不需要额外带宽或功率消耗；通过空间分集，可以提高链路质量和系统可靠性，还可以通过分集增益来扩大覆盖或者通过支持更高阶数的调制来提高系统容量；通过分集和复用的结合来达到系统容量和链路质量之间的一个均衡。
（四）QoS机制
WIMAx技术定义了良好的QoS机制，可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频、语音(VoIP)业务。WiMAX提供三种等级的服务：CBR（Constant Bit Rate，固定带宽），CIR（Committed Rate，约定带宽）、BE（Best Effort，尽力而为）。cBR的优先级最高，网络操作者与服务商以高优先级、高速率以及低延时为用户提供服务，保证用户定购的带宽。CIR的优先级次之，网路操作者以约定的速率来提供，但是速率超过规定的峰值时，优先级会降低，还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更多的传输带宽。BE则具有最低的优先级，这种服务类似于传统Pl网络的尽力而为的服务，网路不提供优先级与速率的保证。在系统满足其他用户较高优先级业务的条件下，尽力为用户提供传输带宽。
三、WiMAX优势分析
（一）传输速率高
WiMAX致力于提供移动宽带接入业务，于2004和2005年分别推出支持固定接入、移动接入的空中接口标准IEEE802.16d以及IEEE 802.16e。随着WiMAX终端和系统的成熟，出现了越来越多的WiMAX 16e试验局，越来越多的运营商认识到WiMAX的特性。
WiMAX最高可以70M的接入速度，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍，而3G网络承诺的最高速度是在慢速移动时达到2兆，WiMAX的速度也是HSDPA的5倍。与3GPP2拥有相似的移动性，覆盖范围广和高带宽（达75Mbps）是WiMAX最显著的特征。
固定性WiMAX技术在50公里的覆盖范围内可以提供最高75Mbps的传输速率。在移动接入的应用中(移动速度最高可达120km/h)，在4公里的覆盖范围内，可以提供最高可达30Mbps的传输速率。
（二）传输距离远
基于OFDM技术的WiMAX，具备非视距传输能力，能有效抗衰减，抗多径。根据信道状态及传输速率对应不同编码调制技术有助提高覆盖范围和容量。此外，空间复用技术及多用户检测、自适应功率控制等技术使得WiMAX具有更大的覆盖范围和容量。在理论上，WiMAX能实现50公里的信号传输距离。
根据不同的环境特点，基于IEEE802.16系统的覆盖半径可以是3km至15km乃至更大，可以在一个较大的范围内提供给用户高速的数据接入服务；同时WiMAX支持非视距化传输、非室外天线式的用户终端模式使得网络直接接入到用户“桌面”，扩大了应用场景。
（三）无“最后一公里”瓶颈限制
WiMAX技术是一种面向无线城域网的宽带无线接入技术，它主要用于将802.11系列的无线接入热点连接到互联网，也可作为DSL和cable modem等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入。不仅支持固定无线终端也支持便携式和移动终端。
（四）组网成本低
在固网资源薄弱及布缆困难的地区，无论城市和农村，WiMAX宽带接入技术可以弥补传统基于有线的宽带接入技术的盲区，并且更加简便、经济。
四、WiMAX应用展望
（一）提供“最后一公里”服务
在移动通信话音业务覆盖越来越好的情况下，数据业务的发展远远落后于需求。中国幅员辽阔，存在很多经济欠发达地区，尤其是人口密度低，电信基础网络薄弱的农村，有线宽带还没有覆盖这些区域。应用低成本的WiMax技术，则可以给那里架起一座信息高速公路，对当地的经济发展会有很大的促进作用。
（二）快速为临时有宽带需求的热点地区提供宽带服务
现代社会，各种形式的交流活动越来越多，如展览会、文娱活动、体育比赛等，临时需要宽带业务的支持，与DSL等有线接入相比，WiMAX技术较少受距离和社区用户密度的影响，可以发挥快速部署的灵活性，WiMAX部署周期短的特点也比DSL或者Cable接入方式拥有更大地灵活性。
五、结束语
WiMAX应用了当今比较先进的无线通信技术，是一个相当具有前途的无线接入方式。WiMAX在国外已经进入了应用阶段，WiMAX的优势在于它拥有更高的速率和更大的服务半径，但是WiMAX仍然面临着更加激烈的市场竞争和挑战。我国的人口众多，移动用户量也极大，而我国对待通信业的发展一直也是鼓励和持积极的态度，让我们拭目以待WiMAX在我国的发展吧。
参考文献：
[1]杨涛，WiMAX技术发展及关键技术分析.通信世界，2006年第46期.
[2]邓波、李健，WiMAX技术特点及网络规划.内江科技，2007年第5期.
[3]曹恺、罗进文，无线宽带WiMax关键技术研究.信息科学，2008年第2期.
[关键词]WiMAX 关键技术 发展 展望
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1120050－01
一、WiMAX概述
WiMAX全称为全球微波接入互操作性技术，它是针对微波和毫米波频段提出的一种新的无线城域网(WMAN)技术。2007年10月，WiMAX被ITU正式纳入新的3G标准，对已有的三大主流3G标准构成了挑战。
当前，众多网络运营商紧锣密鼓地进行WiMAX的组网试验。在韩国、日本、美国、英国、法国、意大利、西班牙、新西兰、阿根廷和瑞典等国，WiMAX网络已经进入商用阶段，截至2007年5月，全球共建成超过117个WiMAX网络，另有200多家运营商计划部署WiMAX网络。中国也早已进行了WiMAX可行性测试。2006年，上海贝尔阿尔卡特获得了广东网通WiMAX网络大单。随着时间的推移，企业为移动WiMAX设计的移动电话也在进行中，WiMAX的手机芯片价格最终将是目前3G芯片的1/10，因而价格上很占优势。中国移动、中国联通、中国网通、中国电信等各大运营商都在关注WiMAX技术，并开展规模或大或小的网络试验。
二、WiMAX关键技术分析
（一）物理层关键技术
WiMAX采用的是MIMO-OFDM/OFDMA是公认的下一代无线通信的基石。OFDM称为正交频分复用，基本原理是降高速数据流转换成并行的低速数据流，兵将数据流交织编码调制到正交的子信道上进行传输，达到频谱利用率高的目的。OFDMA又称为正交频分复用多址，它能够通过下行链路复用传输到多个用户，上行链路多址接入多个子信道，从而进一步提高频谱利用率。而且OFDMA可以灵活地适应带宽要求，通过固定子载波频率间隔和符号时间，减少对上层的影响。另外，WiMAX还采用了自适应调制和编码（AMC）、混合自动重传请求（HARQ）及快速信道反馈（CQICH）等技术，可以得到有效的信道干扰噪声比，利于系统容量的扩充以及覆盖范围的扩大。
（二）MAC层关键技术
在WiMAX可以满足不同业务质量的要求。在WiMAX的MAC层中，QoS参数定义了该业务流的传输顺序和调度优先级，从而保证了空口的精度控制。MAC调度业务是为了能够有效利用资源，把宽带数据业务在时变带宽无线信道上传输。其中快速数据调度、上下行调度、动态资源分配、面向QoS和频率选择性调度等特性保证了WiMAX能够服务于宽带数据业务。
（三）MIMO多天线技术
MIMO多天线技术是其中的一个关键技术。主要可分为三类：自适应波束成型技术、空间分集技术与空间复用技术。多天线的使用使得不同用户的信号可以用不同的空间特征来表征，使得空分复用成为可能。空分复用利用传播环境中丰富的多径分量，多个数据通道共用一个频率带宽，从而使信道容量线性(与天线数成正比)增加，而不需要额外带宽或功率消耗；通过空间分集，可以提高链路质量和系统可靠性，还可以通过分集增益来扩大覆盖或者通过支持更高阶数的调制来提高系统容量；通过分集和复用的结合来达到系统容量和链路质量之间的一个均衡。
（四）QoS机制
WIMAx技术定义了良好的QoS机制，可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频、语音(VoIP)业务。WiMAX提供三种等级的服务：CBR（Constant Bit Rate，固定带宽），CIR（Committed Rate，约定带宽）、BE（Best Effort，尽力而为）。cBR的优先级最高，网络操作者与服务商以高优先级、高速率以及低延时为用户提供服务，保证用户定购的带宽。CIR的优先级次之，网路操作者以约定的速率来提供，但是速率超过规定的峰值时，优先级会降低，还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更多的传输带宽。BE则具有最低的优先级，这种服务类似于传统Pl网络的尽力而为的服务，网路不提供优先级与速率的保证。在系统满足其他用户较高优先级业务的条件下，尽力为用户提供传输带宽。
三、WiMAX优势分析
（一）传输速率高
WiMAX致力于提供移动宽带接入业务，于2004和2005年分别推出支持固定接入、移动接入的空中接口标准IEEE802.16d以及IEEE 802.16e。随着WiMAX终端和系统的成熟，出现了越来越多的WiMAX 16e试验局，越来越多的运营商认识到WiMAX的特性。
WiMAX最高可以70M的接入速度，这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍，而3G网络承诺的最高速度是在慢速移动时达到2兆，WiMAX的速度也是HSDPA的5倍。与3GPP2拥有相似的移动性，覆盖范围广和高带宽（达75Mbps）是WiMAX最显著的特征。
固定性WiMAX技术在50公里的覆盖范围内可以提供最高75Mbps的传输速率。在移动接入的应用中(移动速度最高可达120km/h)，在4公里的覆盖范围内，可以提供最高可达30Mbps的传输速率。
（二）传输距离远
基于OFDM技术的WiMAX，具备非视距传输能力，能有效抗衰减，抗多径。根据信道状态及传输速率对应不同编码调制技术有助提高覆盖范围和容量。此外，空间复用技术及多用户检测、自适应功率控制等技术使得WiMAX具有更大的覆盖范围和容量。在理论上，WiMAX能实现50公里的信号传输距离。
根据不同的环境特点，基于IEEE802.16系统的覆盖半径可以是3km至15km乃至更大，可以在一个较大的范围内提供给用户高速的数据接入服务；同时WiMAX支持非视距化传输、非室外天线式的用户终端模式使得网络直接接入到用户“桌面”，扩大了应用场景。
（三）无“最后一公里”瓶颈限制
WiMAX技术是一种面向无线城域网的宽带无线接入技术，它主要用于将802.11系列的无线接入热点连接到互联网，也可作为DSL和cable modem等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入。不仅支持固定无线终端也支持便携式和移动终端。
（四）组网成本低
在固网资源薄弱及布缆困难的地区，无论城市和农村，WiMAX宽带接入技术可以弥补传统基于有线的宽带接入技术的盲区，并且更加简便、经济。
四、WiMAX应用展望
（一）提供“最后一公里”服务
在移动通信话音业务覆盖越来越好的情况下，数据业务的发展远远落后于需求。中国幅员辽阔，存在很多经济欠发达地区，尤其是人口密度低，电信基础网络薄弱的农村，有线宽带还没有覆盖这些区域。应用低成本的WiMax技术，则可以给那里架起一座信息高速公路，对当地的经济发展会有很大的促进作用。
（二）快速为临时有宽带需求的热点地区提供宽带服务
现代社会，各种形式的交流活动越来越多，如展览会、文娱活动、体育比赛等，临时需要宽带业务的支持，与DSL等有线接入相比，WiMAX技术较少受距离和社区用户密度的影响，可以发挥快速部署的灵活性，WiMAX部署周期短的特点也比DSL或者Cable接入方式拥有更大地灵活性。
五、结束语
WiMAX应用了当今比较先进的无线通信技术，是一个相当具有前途的无线接入方式。WiMAX在国外已经进入了应用阶段，WiMAX的优势在于它拥有更高的速率和更大的服务半径，但是WiMAX仍然面临着更加激烈的市场竞争和挑战。我国的人口众多，移动用户量也极大，而我国对待通信业的发展一直也是鼓励和持积极的态度，让我们拭目以待WiMAX在我国的发展吧。
参考文献：
[1]杨涛，WiMAX技术发展及关键技术分析.通信世界，2006年第46期.
[2]邓波、李健，WiMAX技术特点及网络规划.内江科技，2007年第5期.
[3]曹恺、罗进文，无线宽带WiMax关键技术研究.信息科学，2008年第2期.