WiMAK技术的发展与应用前景

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   一、WiMAX技术发展态势
  
   以推进WiMAX技术应用为己任的WiMAX论坛宣称这一技术将是一种“仅次于DSL牙口Cable Modem的第三类宽带接入技术”,并将2005年定位为“WiMAX年”,认为明年将是WiMAX技术市场步入快速成长的一年。市场调研机构Visant Strategies公司则预计,2008年,全球WiMAX产品销售总额将可望突破10亿美元。另一家调研机构ADI公司也预计,2008年全球宽带无线设备销售收入将达15亿美元,其中大部分来自于WiMAX设备。一时间,WiMAX似乎不仅锋头压过了近年被热炒的Wi—Fi无线LAN技术,而且许多人还认定这一技术还将会在移动通信技术领域大显身手,甚至可能成为第三代3G无线技术的终结者。在近期德国汉诺威举行的CeBit展览会上,斗导体巨头IBM也开始力推一种被称为WiMAX的技术。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,从而可以逐步从无线运营商手中夺回部分收入。
  4月12日,英特尔在科技论坛上指出,由于近来WiMAX无线网络技术 (正式名称为IEEE802.16)发展快速,未来两年将成为无线网络主要标准,且和3G并行不悖。英特尔科技论坛(1DF)执行副总裁暨通讯事业部总经理马宏升指出,由于W1MAX无线网络技术进展很快,将在未来两年成为无线通讯协议主要标准,且目前业界有多家厂商保持高度兴趣,表示愿意试用。
  与IEEE802.16相比, IEEE802.20的进展较慢,还需一段时间发展,这是一个未来的无线通讯标准。
  另外,有人质疑WiMAX的推展,可能会迟延3G的推出。对此,马宏升表示,过去一段时间,由于3G有些计划已经定下来,亦即基础建设已略具规模,如日本和韩国在3G运用都已相当纯熟,因此WiMAX的推展,不会对3G的推出有所影响,两者之间将并行不悖。
  WiMAX由于传输速度和距离远优于Wi—Fi技术,有助于未来家庭和企业用互联网的连接,因而被认为将带来新一代无线通信革命,因此受到包括英特尔、诺基亚及阿尔卡特等国际大厂的极力推行。
   二、WiMAX技术及其优势
  WiMAX, 又称IEEE802.16e标准,即全球微波存取兼容组,它出现于2001年12月,但在2003年1月正式获得批准;它使用的是10G~66GHz频段,是一项天线城域网技术,是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。它用于将802.11a无线接入热点连接到互联网,也可将公司与家庭等连结到有线骨干结路。它可作为线缆和DSL的无结扩展技术,实现无线宽带接入。
  此标准802.16可以为31英里(50公里)线性区域内提供服务,用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。该无线宽带技术还提供了高达70Mbps的共享数据速率,能够通过一个基站同时支持60多个采用T1连接的企业用户和数百个采用DSL连接的家庭用户;所以WiMAX的速度比3G网络快了30倍,且其基站的涵盖区域也是3G基站的10倍。 WiMAX原本是针对部分偏远地区上网需求所兴起,由于当地人口不多,到当地建置T1专线经济效益不佳,很多有线业者不愿到当地设置,而WiMAX的建置成本是T1的一半,因此到城市以外推动WiMAX技术大有可为。可见WiMAX服务能深入目前无法享受诸如ADSL等宽频上网服务的乡镇、城市和国家。
  IEEE 802.16的出现,为运营商提供了确定的标准,可以用单个基站为成千上万名用户提供不同的服务,再加上基于802.16标准的产品相互兼容,从而实现更大规模的批量生产,有效地降低了生产成本。此外,对于那些有线基础设施条件较差的地区(包括许多发展中国家),802.16简易的实施过程和低廉的成本越发显得重要。因此,WiMAX被视为对数码用户线路和有线宽带的廉价替代品,因为无线底层结构的安装费用跟有线比起来微乎其微。
  最新的802.16e使用户可以在802.16基站之间自由切换,任意漫游,而且当802.16e成功嵌入到移动设备中时,用户就可以在以太网、802.11和802.16之间任意切换。而IEEE 802 Handoff研究小组则致力于解决异构802网络之间的漫游问题,即令移动设备从一个基站切换到另一个基站、从一类802网络切换到另一类802网络 (如从802.11b到802.16),甚至从有线网络切换到802.11或802.16。工作组的目标是实现切换流程的标准化,这样设备在不同类型的网络间漫游时即可实现互操作了。
  802.16还为移动办公用户提供了灵活性优势。因为无需等待数周时间安装T1或DSL线路,无线宽带接入可以轻松快速地在任何临时站点建立起来。IEEE 802切换执行委员会研究小组主席Johnston预计,到IEEE 802.16e成功嵌入PDA或笔记本电脑时,用户将可以在整个城域网内保持连接。用户在有线连接时可以通过以太网或无线局域网连接,而在城市或郊区漫游时则依靠无线城域网保持连接。他认为IEEE802.16标准将为那些新兴企业或经常需要进行移动办公的企业提供充分的便利。这些企业将不再需要有线方式的宽带接入,通过无线接入即可在任何临时站点建立连接。
  对电信接入服务运营商来说,如果没有802.16a标准,设备厂商就必须自己开发基础集成电路芯片、用户宅内设备、基站、网络管理软件等。有标准之后,厂商就可以在其擅长的领域采用革新性的技术,大幅改善性价比。WiMAX能够在同一基站内,为需要不同服务等级的数百或数千名用户提供支持。单一基站区段的数据带宽能够同时支持60多个采用T1连接的企业用户和数百个采用DSL连接的家庭用户。
  典型的基站最多可有6个区段。与专有宽带解决方案相比,这一标准能够帮助服务提供商进一步降低投资风险。基于标准的设备互操作性能够大幅降低客户购买基础设备的成本,同时还使运营商可以混合搭配使用多个厂商的设备。借助该标准,运营商将能够提供远程管理客户服务,从而大大降低运营费用。
  目前,已有7家大型电信业者加入WiMAX论坛,它们是英国电信(BT)、英国宽频(UK Broad-band)、西班牙Iberbanda、墨西哥MVS Net、巴西Neotec、中国电讯盈科(PCCW)以及印度的Reliancelnfocomm。摩托罗拉为了迎合客户的需求,计划向运营商提供整合的无线电接入网络——这种网络可以处理3G、Wi—n、W1MAX和未来可能出现的无线技术。英特尔和阿尔卡特合作开发并推广基于WiMAX无线通信技术的产品,同时此标准亦获得了手机制造商诺基亚的支持。
  WiMAX的优势主要表现在这一技术集成了Wi—Pi无线接入技术的移动性与灵活性,以及DSL与Cable Modem等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性和相对理想的QoS服务质量。这其中最突出的表现是其较理想的非视距传输特性、灵活的部署与配置伸缩性、优秀的QoS服务质量和强大的安全性。
  基于动态适应性信号调制模式,WiMAX不仅具备远距离信号传输能力及穿越树木和建筑物等障碍物的非视距传输能力,而且具有较强的信号反射容错能力。同时,这种调制模式还能够使服务商基站根据信号强弱调整带宽,以确保与用户的正常连接。
  WiMAX还提供了包括灵活的信道规划在内的部署与配置伸缩性,使运营商能够根据所拥有的许可,或无需许可频段资源灵活规划信道带宽,并根据用户群体状况不断升级扩展网络。如对拥有20MHz频谱的运营商而言,既可以将其划分为2个10MHz信道也可以将其划分为4个5MHz信道。
  对于城郊与农村等偏远地区而言,对语音通信的支持尤为重要。为此,WiMAX还提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的QoS服务质量支持,并且能够使服务商基于同一基站同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL等类型连接的家庭消费用户。
  另外,为了保护用户信息安全,尤其是为满足企业用户对商业应用数据安全的需求,WiMAX技术还提供了强大的隐私与加密保护,可通过身份认证与数据加密等途径,保障数据传输安全。
  
  三、WiMAX应用前景
  
   作为一种面向最后一英里接入领域的无线MAN技术,WiMAX可以广泛应用于多个宽带相关领域。尤其是在城郊和农村等DSL与Cable Modem服务有效覆盖范围以外或不便于部署传统宽带接入技术的区域,WiMAX技术更是大有用武之地。当前,DSL与Ca-ble Modem等宽带接入服务由于受技术特性等客观条件的限制,在服务范围上有其各自的局限。如DSL接入的有效覆盖范围仅限于中心局3英里以内的区域,这就将许多城郊附近的区域排除在了DSL服务之外。而Cable Modem的局限性主要表现在部分有线公司由于原有网络架构过于陈旧等方面的原因,无法向网内用户提供Cable Modem接入服务。而卫星宽带接入虽然较少受到地理环境的限制,但服务价格过于高昂,超出了多数普通用户的承受能力。在这种情况下,WiMAX无疑是一种理想的宽带接入选择,并有望推动802.11无线热点与家庭或小型办公领域无线LAN的部署。
  同时,随着IEEE 802.11无线热点数量的急剧增加,用户通常期望能够在离开无线热点有效覆盖范围之后也能继续保持无线连接,作为802.16a延伸标准的IEEE 802.16e就提供了一种可以很好满足用户这类需求的解决方案,这一标准提供漫游支持能够使用户离开家中或办公场所的无线热点覆盖范围后同样可以保持与无线ISP网络连接,甚至可以方便地接入另一城市的另一家无线ISP网络。
  当前,对于许多商业用户而言,宽带接入已成为一种事关业务成败的关键性技术。而WiMAX技术不仅可使服务商随时根据客户需要迅速提供无线宽带接入服务,而且能够提供满足客户包括瞬间交易高峰在内的各种实时带宽需求的宽带接入服务,使服务供应商基于无线带宽按需供应创造新的收入机会。
  由于在美国等部分国家和地区,要求Internet主干供应商必须向第三方服务供应商开放线路租用服务,因此无线运营商通常选择采用基于线缆的蜂窝回程,以降低运营成本。目前在美国,仅有约二成的移动基站采用无线蜂窝回程方式。而WiMAX技术可以提供的充足的无线带宽使其成为诸如包括无线热点和一点对多点回程应用的理想载体。 尽管很多人对WiMAX充满了希望,但是也有专家质疑关于WiMAX可覆盖半径达50公里的报道。认为,尽管WiMAX信号的最远传播距离可达30英里(约48公里),但用户通常只有在二到三英里(约3.2和4.8公里)的范围内才可以体验高速度的WiMAX,超过这一范围数据的传输速率明显下降。
  市场调研机构ABI公司分析师Edward Rerisi指出,WiMAX在市场的最佳切入点是介于Wi—Fi与3G之间的领域,WiMAX技术在市场真正的竞争对手既非Wi—Fi也非3G技术,而更多地来自于同样面向最后一英里接入领域的DSL和Cable Modem等传统宽带接入技术。WiMAX要对任何无线技术造成威胁,还需很多年的时间。
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