WiMAX与McWiLL技术的分析与比较

admin管理员组

文章数量:1536099

2024年5月27日发(作者：)

标准与规范

2007.8电信工程技术与标准化

WiMAX

与

McWiLL

技术的

胡建武

1

余建国

2

余重秀

1

分析与比较

徐大雄

1

（1北京邮电大学北京100876）

(2北方烽火科技有限公司北京100085）

摘要本文首先介绍了WiMAX和McWiLL接入技术的发展历程，然后对两技术物理层和媒质访问层的技术特点

和主要参数进行了分析与比较，最后介绍了WiMAX和McWiLL的市场发展状况。

关键词WiMAXMcWiLL802.16SCDMA

随着互联网和多媒体业务的迅猛发展，人们对带宽

的需求越来越大，并且迫切要求终端设备能够实现自由

移动。但传统的接入技术难以同时满足宽带和移动两方

面的技术要求，为此业界开发了宽带无线接入技术。这

种技术以其低廉的成本、高的传输速率和方便、快捷、

灵活的接入方式，受到人们的越来越多的关注。在我国，

WiMAX和McWiLL是最具代表性和最具发展潜力的两

种无线接入技术，可为用户提供高速上网、视频点播、

VoIP、在线游戏以及移动办公等多种业务，满足人们随

时随地的业务需求，因此有着广阔的应用前景。

IEEE802.16-2004）是802.16、802.16a和802.16c的

整合和修订版本，主要对工作于2～66GHz频段的固定

无线接入系统空中接口的物理层（PHY）和媒质接入层

（MAC）进行规范

[1]

，是目前最成熟和最具实用性的一

个标准；而802.16e标准（发布名称为IEEE802.16-

2005）则是为了支持移动性而制定的标准，它增加了对

小于6GHz许可频段移动无线接入的支持，支持用户站

以120km/h的车辆速度移动

[2]

，支持基站或扇区间的高

层切换功能。除以上版本外，正在发展和计划发展的

802.16系列标准还包括802.16f、802.16g、802.16h、

802.16i、802.16k、802.16m等版本，基于这些标准的

1WiMAX技术

WiMAX全称为全球微波接入互操作性，是基于

WiMAX技术也将逐步被完善。

WiMAX技术支持ATM和IP两种数据接口，主要

应用于高速传输的数据业务，但它同时也支持语音、视

频等多媒体业务的传输。802.16d系统在采用OFDM调

制方式和20MHz信道带宽下，最大传输速率可达

75Mbit/s，最大的覆盖范围可达50km，典型的覆盖半

径为5～15km,因此已成为解决接入网“最后一公里”瓶

IEEE802.16标准的一项无线城域网技术，可提供最后

一公里的固定和移动宽带无线接入。目前已经发布的

802.16系列标准有802.16、802.16a、802.16c、802.16d

和802.16e，其中802.16d标准（发布名称为

胡建武：北京邮电大学博士生，主要研究方向为宽带无线接入系统。

余建国：教授级高级工程师,北方烽火科技有限公司副总经理.

余重秀：教授，博士生导师。

徐大雄：教授，博士生导师，吉尔吉斯斯坦共和国国家科学院院士。

-26-

电信工程技术与标准化2007.8

标准与规范

颈的有效手段。而802.16e系统在5MHz的信道带宽下，

也可以实现15Mbit/s的数据传输速率，它的典型覆盖

范围为几公里。

McWiLL系统是完全基于IP分组交换的宽带无线

系统，采用宏蜂窝网络结构

[3]

，覆盖半径可达10～50km，

典型市内覆盖半径1～3km，可以实现真正意义上的非

视距传输。传输速率上，5MHz的信道带宽下，R4系统

2McWiLL技术

多载波无线信息本地环（McWiLL，Multi_Carrier

的最大净荷吞吐量可达8Mbit/s，终端最大峰值数据速

率3Mbit/s，而R5系统的基站净荷吞吐量可达15Mbit/s，

终端最大峰值数据速率为5Mbit/s。

WirelessInformationLocalLoop），是我国自主开发

的宽带无线接入技术。McWiLL技术源于同步码分多址

（SCDMA）技术，是在SCDMA技术基础上的演进和革

新。早期R1～R3版本的SCDMA系统属于窄带SCDMA

技术体系，主要侧重于语音通信，同时兼顾低速率的数

据业务，而后从2003年开始，McWiLL技术开始研发，

目前开发的McWiLL系统主要包括R4和R5两个版本，

其中R4版本主要应用于固定无线接入系统，针对的是

高速传输的宽带数据业务，并且已经获得了试验频段分

配。而R5版本的McWiLL则定位于高速移动无线接入

系统，支持120km/h的终端移动速度和漫游、切换等

功能，同时支持高速数据业务和高效语音业务，并且针

对我国现有的电信业务模式，专门定义了用于语音承载

的物理信道和资源控制单元，目前此版本已经进入到系

统测试阶段。

表1

McWiLL(R5）

净峰值速率

信道带宽

使用频段

多址方式

双工方式

调制方式

编码方式

帧长（TDD）

干扰抑制

多天线支持

切换机制

典型覆盖范围

移动性支持

语音业务承载

15Mbit/s(5MHz)

1～20MHz

400M、1.8G、3.3GHz、未知频段

SCDMA+OFDMA

TDD

QPSK、8PSK、16QAM、64QAM；

支持AMC

RS码、Turbo码、LDPC码

帧长5ms，上下行时隙比例可为1:7、2:6、

3:5、4:4、5:3、6:2、7:1

干扰零陷算法，动态信道分配

智能天线＋SDMA

先建后切的快速硬切换

1～3km

120km/h

VoIP方式；专用语音业务信道

动态频率选择

AAS、MIMO

硬切换、宏分集切换、快速基站切换

1～5km

120km/h

VoIP

3WiMAX和McWiLL技术的分析与比较

WiMAX和McWiLL既有很多相似点，又存在差

异，表1给出了它们的主要技术特征。本文主要对两种接

入技术的物理层和媒质访问层进行详细的分析与比较。

3.1物理层技术比较

（1）使用频率和调制技术方面。WiMAX使用10～

66GHz的许可频段和小于11GHz的许可与免许可频段，

支持小于6GHz许可频段的移动接入。对于10～66GHz

的许可频段，标准定义了WirelessMAN-SC物理层，采

用单载波调制方式，应用于视距传输，可选信道带宽为

20MHz、25MHz或28MHz。而对于小于11GHz的工作

频段，标准定义了WirelessMAN-SCa、WirelessMAN-

OFDM、WirelessMAN-OFDMA三种物理层规范，主

McWiLL与WiMAX技术特征

WiMAX(802.16e)

15Mbit/s(5MHz)

1.25～20MHz

小于6GHz

TDMA+OFDMA

TDD、FDD、HFDD

QPSK、8PSK、16QAM、64QAM；

支持AMC

卷积码、卷积Turbo码、块Turbo码、LDPC

帧长2.5～20ms，且上下行子帧帧长比例可调

-27-

标准与规范

要用于非视距传输，其中：SCa物理层采用增强的单载

波调制方式;OFDM物理层采用256个子载波的OFDM

调制；OFDMA物理层则采用2048个子载波的OFDM

调制方式。由于OFDMA具有比OFDM更加灵活的资

源分配方式，因此通常认为OFDM物理层应用于固定

无线接入系统，而OFDMA物理层则主要应用于移动无

线接入系统。并且为了支持移动性，802.16e标准还对

OFDMA物理层进行了扩展，支持128、256、512、1024、

2048个子载波的OFDM调制，以适应各地区从1.25～

20MHz的不同信道带宽。

McWiLL目前只使用有许可证的400MHz、1.8GHz、

3.3GHz频段，支持1～20MHz的信道带宽，在用户稀

疏的农村地区用400MHz的McWiLL系统建设低密度

大面积覆盖的“薄网”，而在用户稠密的城市地区用

1800MHz或3300MHz的McWiLL系统建设高容量的

，用户可以使用多频终端在城市与农村之间无缝

切换，从而最大限度提高网络利用率，降低网络建设成

本。R4版本McWiLL系统的物理层采用多载波同步码

分多址（MC-SCDMA）技术，它克服了传统CDMA

系统面对无线宽带数据传输时因扩展频谱而引起的码间

干扰问题，是并行传输FDM技术和CDMA技术的有效

融合；而R5版本的McWiLL系统则采用先进的码扩正

交频分多址（CS-OFDMA）技术，它先对调制符号进

行码扩处理，即将每个符号做8倍的扩频，然后再做

OFDMA调制，由于每个符号在频域上实现了扩频，因

此可以有效对抗时域的瞬时干扰或时间选择性衰落，并

且由于码扩处理将每个符号的能量分到了整个信道的频

带内，因此在接收端还可以实现频率分集接收。

（2）双工方式方面。WiMAX在许可频段采用

TDD、FDD或者HFDD的双工方式，在免许可频段则

只允许使用TDD模式，且必须支持动态频率选择

DFS）技术。采用TDD双工模式时，系统上下行子帧

的划分是动态调整的，可由特定的系统参数来控制，支

持2～20ms的帧长设计。而对于McWiLL系统，则只

设计采用TDD双工模式，帧长固定为10ms，且包含8

个时隙，上下行时隙个数的比例可调，支持1:7、2:6、

-28-

2007.8电信工程技术与标准化

3:5、4:4、5:3、6:2、7:1模式的上下行比例。

（3）多址接入技术方面。WiMAX采用TDMA和

OFDMA的多址接入方式，而McWiLL则采用CS-

OFDMA方式进行接入。CS-OFDMA技术利用了

SCDMA和OFDMA各自的优点，有机地将OFDMA、

TDMA和SCDMA技术融合在一起，因此更加灵活。

（4）调制与编码方面。WiMAX支持BPSK、QPSK、

16QAM、64QAM的调制方式，而McWiLL则支持

QPSK、8PSK、16QAM、64QAM的调制方式，两者都

支持卷积码、Turbo码、LDPC等信道编码方式，以及

都支持自适应调制与编码（AMC）和混合自动重传请

求（HARQ）等链路自适应技术。

（5）空间处理技术方面。WiMAX和McWiLL的

物理层也都支持自适应天线系统（AAS）、多入多出

MIMO）等多天线技术，但WiMAX采用动态频率选择技

术（DFS）来减小频率间干扰，而McWiLL则采用空间

零陷和动态信道分配等来增强智能天线的抗干扰能力，

并且这些处理算法可以完全通过软件无线电来实现。

3.2MAC技术比较

（1）业务的QoS方面。WiMAX系统MAC的最大

特点是面向连接，所有SS的数据传输以及与此相关联

的QoS要求，都是基于连接来实现的。高层到达的数据

包依据一定规则将被映射到某一连接上，并由一个

16bit的连接标识符（CID）唯一标识，针对此连接，系

统可以设置不同的QoS参数，包括速率、时延、时延抖

动等指标。为了更好地控制上行带宽的分配，WiMAX

系统定义了４种不同的调度模式，分别为主动带宽授予

UGS），周期性地分配固定长度的带宽以支持恒比特率

传输，如E1/T1，VoIP等业务；实时轮询业务（rtPS），

周期性地分配可变长度的上行带宽，如MPEG视频业务

等；非实时轮询业务（nrtPS），不定期地分配可变长度

的上行带宽，如数据下载等；尽力而为业务（BE），尽

可能地利用空中资源来传送数据，如网页浏览等。此外，

为了提高带宽使用效率，802.16e增加定义了扩展的实

时轮询业务（ErtPS）类型，BS将像UGS一样主动为

其提供单播授权，分配可变长度的上行带宽，如带有静

“稠网”

（

（

（

电信工程技术与标准化2007.8

标准与规范

默压缩的VoIP业务等。McWiLL系统同样也具备较完

整的QoS机制，定义了实时、高级、尽力的3种业务调

度类型，可以提供基于业务的等级服务。根据包头的指

示字段，McWiLL将所有业务划分为8个不同的优先级，

基站根据优先级来决定数据的发送顺序。为了实现不同

业务的不同QoS，McWiLL系统还提供了64种服务脚

本，这些脚本规定了最小、最大用户上下行速率、最大

和平均队列大小、拥塞控制等参数。

（2）对语音业务的支持方面。与WiMAX相比，

McWiLL系统MAC层的最大特点是实现了语音与数据

业务的融合设计，在承载宽带数据业务的同时，充分考

虑了对窄带语音的支持。WiMAX系统中，语音业务是

以VoIP方式传输的，协议栈采用包头加语音净荷的结

构，包头开销很大，传输效率很低。对此，McWiLL单

独设计了专用于语音业务的物理承载信道，该信道的带

宽分配颗粒度为8kbit/s，一个信道最小可以承载单路

G.729编码的语音媒体流。系统目前支持G.729编码

（8kbit/s）和G.711编码（64kbit/s）两种编码速率，

并通过专门设计的语音接入控制模块（VAC）对G.729

编码和G.711编码的语音业务进行分配，这加快了信令

的交互过程，因此提高了效率。McWiLL也支持标准的

VoIP方式语音接入。

（3）例如在切换机制方面。McWiLL技术采用先建

后切的快速基站切换机制，而WiMAX除了可采用这种

切换机制外，还支持硬切换以及宏分集切换等切换策略。

（4）组网方式方面。McWiLL系统采用宏蜂窝组网

方式，而WiMAX除了可以采用蜂窝方式组网以外，也

支持Mesh组网方式。

4结论

目前，加入WiMAX论坛的世界知名厂商已超过了

400家，而加入SCDMA联盟的厂商却只有少数的几个

国内企业，并且WiMAX技术的推广力度和标准化程度

要远远高于McWiLL。高度的标准化必然导致供货商增

多，技术成熟进程加快，目前基于802.16d标准的固定

WiMAX系统已在世界许多国家得到了成功应用，基于

802.16e标准的移动WiMAX也正得到大力发展，现已

有多款移动WiMAX基带芯片推出。但McWiLL也不

是没有商机可用，首先，SCDMA技术的开发历程较长，

窄带SCDMA系统已有多年的成功商用经验，而定位于

移动接入的McWiLL系统从开始起就以高目标进行设

计，如今它已得到长足发展，正在试商用阶段。另外，

特别值得一提的是，目前SCDMA和McWiLL已得到

了科技部、发改委的大力支持，已成为信息产业科技发

展“十一五”规划的重要扶植对象，因此只要抓住机遇，

创新发展，扩大产业规模，McWiLL完全有能力成为中

国继TD-SCDMA之后的又一个具有自主知识产权的无

线通信技术标准。

参考文献

[1]IEEEStd802.16

TM

-2004,IEEEStandardforLocalandMetropolitanArea

Networks,Part16:AirInterfaceforFixedBroadbandWirelessAccess

Systems

[2]IEEEStd802.16e

TM

-2005andIEEEStd802.16

TM

-2004/Cor1-2005,

IEEEStandardforLocalandMetropolitanAreaNetworks,Part16:Air

InterfaceforFixedandMobileBroadbandWirelessAccessSystems

[3]McWiLL城域无线宽带接入技术分析报告.北京市无线城域宽带网

可行性研究报告，2006.8

[4]2ndMeetingof

Asia-PacificTelecommunityWirelessForum,ShenzhenChina,Sep.2005

AnalysesandComparisonsofWiMAX&McWiLL

HuJianwu

1

YuJianguo

2

YuChongxiu

1

XuDaxiong

1

(1BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)

(2BeijingNorthernFiberHomeTechnologiesCo.,Ltd.,Beijing100085)

AbstractThepaperfirstlyintroducedthedevelopmentcourseofWiMAXandMcWiLL,thenanalyzedandcompared

thetechniquecharacteristicsandmainparametersoftheirPHYandMAC,finallycarriedonsummaryto

theWiMAXandMcWiLLmarketdevelopmentstatus.

KeywordsWiMAX,McWiLL,802.16,SCDMA

-29-

本文标签： 技术系统接入支持无线