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2024年5月27日发(作者:)

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T 

: 量汽 习勘 

WiMAX技术特 

尹萌靳赘 

应用 

(中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司 石家庄050021) 

摘要 本文简介WiMAX技术的定义、所采用的协议,与其他宽带无线接入技术的比较以N:WiMAX技术的组网、 

应用。 

关键词 WiMAX宽带无线接入组网技术演进TD—SCDMA 

1 WiMAX概述 

WiMAX(World Interoperability for Microwave 

Access,微波接入全球互操作性)认证联盟,其宗旨是 

在保证服务质量的前提下,有效的降低每比特成本以更 

好的满足用户需求对运营商意义重大。WiMAX正是这 

样一种极具潜力的应用。 

对基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入产品进行一致 

性和操作性认证,鼓励所有的无线宽带接入相关产业的 

厂商遵循一个统一的规范,因此WiMAX主要的目标也 

就是为了使各个产品之间具有良好的互操作性,最后体 

现在通过WiMAX认证的产品会有一个WiMAX认证 

的标识。 

与WCDMA等其他3G技术来源于电信领域不同, 

2 WiMAX优劣势分析 

2.1优势分析 

WiMAX技术相对于其他宽带接入技术而言具备以 

下优势: 

(1)大容量、广覆盖。 

(2)非视距传输:当视距不再成为网络部署的必 

要条件时,站址选择、网络组织、基站部署都将变得更 

为灵活,并会加快设备的部署。 

(3)标准统一:传统的3.5G无线宽带接入技术由 

于标准不统一,接口不开放,大大制约了该技术的发展。 

WiMAX采用全球统一的技术标准和统一的产品认证体 

系,使得产品、接口等兼容性大大增强。 

(4)强大的产业联盟:WiMAX作为一个产业联 

盟,发展十分迅猛。目前已云集了世界上众多知名厂商 

(如Intel、Motorola、Alcatel、Nokia等)和电信运营 

商(如NTT、AT&T、BT、KT等),成为世界上规模 

WiMAX起源于计算机领域,最初是由英特尔、奥维通 

等一部分厂商倡导成立的。随着摩托罗拉、朗讯、思科、 

北电网络和富士通等国际公司,以及华为、中兴等国内 

网络通信企业的加入,WiMAX作为新的3G标准,发 

展前景呈现一片光明,将来在无线宽带领域会占据更多 

优势。 

随着移动通信技术和宽带技术的发展,WiMAX已 

经成为全球电信运营商和设备制造商关注的热点问题之 

技术的发展使得越来越多的多媒体应用进入到人们 

的生活,运营商提供的服务也随之变化。但是从现网的 

实践来看,大量的多媒体应用给现有移动网络资源造成 

巨大消耗,远远超过了相关收入的增加。所以解决如何 

最大的IT产业联盟之一。 

(5)低成本:完整的产业链、众多运营商和设备制 

13— 

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2008

5 电信工 

造商的参与,都将大大降低WiMAX的产品成本。 

(6)终端市场逐步形成:Intel计划在2008年上半 

年将WiMAX集成到笔记本电脑中,实现城域网(MAN) 

范围内的可移动宽带无线数据服务。 

3 WiMAX组网方式 

未来的网络必将具备以下的特点:无线化、IP化、 

宽带化、成本更经济、网络更便于管理,并且多种技术 

通过统一的核心网相互融合,可以实现业务间的无缝 

切换。 

(7)WiMAX与wiFi完美结合:用户可以快速容 

易地访问、漫游WiFi热点。笔记本电脑、个人手持终 

端(PDA)、手机也可以通过在wiFi和WiMAX间自 因此WiMAX网络与现有网络融合是非常必要的。 

由切换访问互联网,实现无缝的无线连接。 

2.2劣势分析 

WiMAX作为一种新兴的宽带无线接入技术。相对 

于传统的“最后lkm”接人手段,? ̄IxDSL、FTTP、HFC、 

wiFi、非标准的宽带无线系统cdma2000 lx EV—DO、 

WCDMA、HSPDA等,虽有独到的优势和市场空间, 

但是距离成功商用仍有许多路要走。 

(1)频率问题:频率资源及其分配方式直接决定 

了无线系统的容量和规模,而系统所能达到的容量和规 

模将直接决定运营商的投资力度和经营方向。 

目前,国际上为宽带无线规划的执照频率主要 

为2.5GHz(美国)和3.5GHz(除美国外),非执照频 

率为5.8GHz,潜在的频率还包括3.3GHz。按照目前 

各国的频率分配方式最多为4个频点,而一般情况下需 

要6~8个频点才能实现大规模组网。因此。WiMAX产 

品要成为主流的“最后lkm”接入方式之一,还需要在 

频率资源的分配上寻求突破。 

(2)来自其他技术发展的压力:WiMAX采用了一 

系列先进技术,使得目前在技术上相对于3G等其他技 

术占据一定的优势。但3GPP、3GPP2等组织陆续提出 

的LTE、AlE等技术也应用了这些先进技术,各方面性 

能大有接近和超越WiMAX的态势;同时,WiMAX技 

术也面临来自IEEE 802.20等标准的挑战。因此,如何 

快速地将现有技术优势转化为产品优势、扩大商用规模 

是WiMAX发展的当务之急。 

(3)其他层面标准尚未完善。WiMAX的固定和移 

动的空口规范分别于2004年和2005年底发布,其他层 

面,如安全、用户的认证、计费、组网等规范正由 

wiMAX论坛进行相应完善,尚未正式发布。 

..

14.. 

这可以降低WiMAX网络部署成本,保护运营商的现有 

投资,提供一体化的综合服务,简化网络维护和管理。 

未来,BWA网络无缝地融合进NGN(下一代网络)和 

IMS(IP多媒体子系统)网络。通过融合,可以统一不 

同网络间的AAA平台和用户管理,实现网间无缝切换, 

并依据现有网络资源开发新业务。 

WiMAX的核心网采用移动IP的构架,具备与全 

IP网络无缝融合的能力。WiMAX核心网可以满足不同 

业务和应用的QoS需求,有效利用端到端的网络资源; 

核心网具有可扩展性、伸缩性、灵活性和鲁棒性,能够 

满足电信级组网要求;具备先进的移动性,包括寻呼、 

位置管理、不同技术之间的切换以及不同运营商网络之 

间的切换,同时具备安全性保障和全移动模式下的QoS 

保证。 

WiMAX网络组网有两种方式:WiMAX网络单独 

组网和与现有网络融合组网。 

(1)松耦合方式:充分利用现有网络的核心网,因 

此风险相对较大,初期是以松耦合为主;松耦合时, 

WiMAX不直接连接到3GPP核心网,而是连接到3GPP 

核心网中新增的分组数据网关(PDG),PDG直接将 

WiMAX业务数据转发到Intemet,而不影响3GPP内 

部的SGSN/GGSN。WiMAX和3GPP网络可以进行独 

立部署和流量设计,用户可以以同一个身份接入不同网 

络。 

(2)紧耦合方式:紧耦合是WiMAX发展的最终目 

标,WiMAX网络和现有网络充分融合达到1+1大于 

2,可以实现网络间无缝切换,统一的计费、认证和鉴 

权,统一管理。同时也可以充分依托现有网络和业务平 

台的资源开展新业务。紧耦合时,WiMAX网络将被当 

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j ; 

作3GPP系统的一般无线接入网络而连接到3GPP核心 

网(SGSN),WiMAX网络可以作为3GPP网络的一个 

和数据业务;提供宽带Internet接入服务。 

(2)特殊用户(回程、传输):为特殊用户提供可 

定制服务质量的传输链路;wiFi热点的回程连接;交 

通、港口等无线视频监控;应急通信,重要线路备份。 

(3)偏远地区用户(接入):提供语音和数据接入 

服务。 

RNC单元,这对3GPP核心网原有的设计会造成冲击, 

因此sGsN/GGsN需要重新设计。 

WiMAX和3GPP网络既可以松耦合也可以紧耦 

合。 

wiMAX系统建网最好能够和3G网络协同进行。 

在人口稠密的热点区域,用802.16系统提供高速上网 

业务,用3G系统提供话音和低速上网的业务,在人口 

密集度较低的区域,用3G系统提供基本话音业务,保 

证该用户能够随时随地通信的要求。 

除了3GPP以外,WiMAX网络还可以和WiFi、 

图l~3显示出了wiMAX各种组网应用的情况。 

4.2 WiMAX 16e组网应用 

从应用的角度分析可以分为两类业务:第一类,通 

过便携式笔记本电脑所提供的低速流媒体和视频电话以 

及高带宽流媒体等业务,即便携式应用;第二类,通过 

PDA或者类似于手机的移动终端所提供VoIP语音、视 

ADSL、Cable接入等接入技术融合,以适应多种宽带 

网络共存的现实,获得自身的大规模应用。 

频业务、媒体流等业务,即全移动业务,如图4所示。 

5 WiMA)【与TD-SCDMA技术的 匕较 

4 WiMAX组网应用 

国际电信联盟(ITU)已批准WiMAX成为ITU无 

4.1 WiMAX(16d)组网应用 

目标用户: 

(1)中小企业大客户(接入):提供集成的IP语音 

线标准,成为IMT一2000 3G标准家族的一员,以下对 

WiMAX成为3G标准之一,是否就会影, ̄TD-SCDMA 

的发展及国际化进程的问题进行分析。 

网管中心 

IP城域网 

以太网线 

——

电话线 

图1大客户VolP和数据综合接入 

15— 

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2008.5 电信工 

图2 WiMAX接入专网实现应急通信 

图3 WiMAX接入实现农村信息化 

5.1标准的成熟度 

(1)基于802.16d的固定WiMAX目前已经有了成 

领域。 

(3)TD—SCDMA以及TD—SCDMA增强型技术 

仍然是产业主流,相关技术、业务以及市场正逐步进入 

规模发展阶段。 

5.2产业化 

(1)目前802.16e已经商用的只有数据上网卡,还 

没有手机,并存在终端一致性测试的问题。802.16e基 

本上比TD—SCDMA晚两年,同样需要经过TD— 

熟的标准和成功的商用经验,而移动WiMAX无论从技 

术还是产品上,由于存在很多争议,尚没有成熟的产品 

推出。 

(2)WiMAX/802.16e在无缝移动性的支持上完全 

落后于TD—SCDMA。同时,WiMAX要进入3G的标 

准,表明了未来的3G应用有广阔的前景,特别是在TDD 

16. 

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图4 WiMAX(16e)应用场景 

SCDMA前期规模试验的过程才能成熟。目前WiMAX 

802.16e适合作宽带无线接入的应用,并且有一定的市 

场。 

(2)在TD-SCDMA发展战略中,主要包括产业化 

与标准化两个方面的部署:一方面是关于现有T D— 

SCDMA产业的商用;另一方面是关于TD—SCDMA标 

准的长期演进。积极准备基于TDD的4G技术预研和标 

准储备,保障TD-SCDMA标准与产业演进路径清晰, 

实现TD-SCDMA标准与产业的可持续发展。 

5.3运营模式 

(1)WiMAX标准和运营模式均未成熟,近两年在 

中国市场产生爆发性增长的可能性不大。 

(2)WiMAX ̄UTD—SCDMA在应用场景、用户需 

求方面都不一样,WiMAX与3G大类别不同,不属于 

蜂窝系统。WiMAX面临的不仅仅是标准、频谱问题, 

而且面临WiMAX的网络建设主体、运营和赢利模式问 

题。 

5.4频率 

基于802.16d的固定WiMAX在国际上一般采用 

3.5GHz频段,而基于802.16e的移动WiMAX只有采 

用3GHz以下的频段才能支持切换和漫游等移动性,频 

谱问题是制约移动WiMAX在全球和中国市场发展的重 

要障碍之一。 

5.5 WiMAX对TD・SCDMA演进的影响 

WiMAX加入3G其真实意义要体现在后3G演进 

上,特别是4G方案标准的竞争中,它使TD—sCDMA 

向4G演进尤其不利。在2010年ITU选择4G标准时, 

可能选择同为TDD的WiMAX,而放弃中国的TD— 

SCDMA演进方案。 

WiMAX的加入给3G阵营增加了新的力量,对原 

有3G市场肯定会有一定影响,网络和技术的融合是通 

信发展的最终规则,WiMAX给TD—SCDMA带来了近 

期挑战的同时也带来了TDD技术市场扩大的广阔空间。 

在载频带宽为20 MHz时,WiMAX运营商频谱需 

求总量为400 MHz左右。可能出现将中国坚持给4G的 

2,3~2.4 GHz频谱前分配给WiMAX,这既影响中国 

4G频谱方案,又夺去了TD-SCDMA的扩展频段,尤 

其对TD-SCDMA今后向国外进军不利。 

WiMAX的加入为TD—SCDMA带来新的契机,因 

为TD-SCDMA和WiMAX都是TDD模式,如果可以 

把WiMAX的先进技术融入TD—SCDMA的下一代演 

进,对TD-SCDMA走向国际化非常有利。 

6 WiMAX技术演进 

由于WiMAX在无线链路的物理层和MAC层的设 

计考虑了突发型的分组数据业务的要求,能够自适应无 

线信道环境,因此它在宽带能力上不仅可与DsL和有线 

接入相比,甚至是光纤接入技术的竞争者。 

IEEE 802.1 6e标准将有较好的移动性支持,可以 

单独组网实现全网覆盖。所以从技术的演进、支持用户 

移动性和全网覆盖角度来看,WiMAX组网是一个逐渐 

演化的过程,从补充网络到局部的单独网络到最后的全 

覆盖网络,大体上,其组网方式的演进可分为三个阶段。 

第一阶段是WiFi、wiMAx和3G其它网络共存阶 

段。W i F i定位于热点地区内的高速率数据接入。 

WiMAX把不同的热点地区串接起来,实现更广范围的 

高速数据接入,主要解决“最后lkm”的通信需求;而 

3G其他网络定位于移动用户的语音通信和全网范围内 

的低速数据无线通信。由于wiFi和WiMAX都只是定 

义了无线空中接口的物理层和MAC层,这时需要和3G 

其它网络采用松散模式进行网络融合,使得用户的鉴 

17— 

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权、加密和计费由3G网络承担。 

第二阶段,WiMAX增加了移动设备的便携式和慢 

速移动特性,但是终端用户并不具有在不同WiMAX基 

站之间进行切换的能力。为了能达到全网通信,终端具 

分重叠的市场,不可避免地会遭受到这两种技术的打 

压。 

7 WiMAX发展趋势分析 

WiMAX的初衷及市场目标为宽带无线接入城域网 

有WiFi/WiMAX/其他3G多模功能,此时wiFi/ 

wiMAX/其他3G不同网络之间的融合问题更加复杂。 

和第一阶段一样,本阶段主要通过松耦合的方式,借用 

3G的IP核心网络进行寻址、认证、服务授权、加密和 

计费等网络管理,以减少核心网的投资成本。 

第三阶段贝U随着WiMAX网络的逐步扩展,IEEE 

802.16e标准不断完善以及对移动性的良好支持,采用 

WiMAX全网覆盖的组网方式。 

WiMAX面临的挑战: 

尽管WiMA X技术提供了一种较为理想的无线 

MAN解决方案,可以在很大程度上弥补DSL与有线等 

传统宽带接入技术在覆盖范围等方面的缺憾,但作为一 

种新兴技术,WiMAX市场的发展也不可避免地面临诸 

多挑战与障碍。 

与数年前刚刚起步时的W i F i技术市场一样, 

WiMAX技术市场首先会面临来自设备成本方面的制 

约。只有当平均部署成本降至接近或略高于当前wiFi 

技术的水平,WiMAX才有望真正成为家庭与小型商业 

用户青睐的、能够与DSL ̄I有线等其他宽带接入并驾齐 

驱的“最后lkm”接入技术。 

而且,在作为WiMAX技术主战场的“最后lkm” 

接入领域,这一技术注定将会受到来自DSL ̄I有线等其 

他宽带接入技术的竞争。尤其是在商业应用领域,由于 

受到部署成本、无线信息安全等方面问题的困扰, 

WiMAX技术短时间内尚难与T1、DSL等传统宽带接 

入技术匹敌。因此,WiMAX技术必须考虑如何向商业 

应用市场拓展的问题。 

另外,由于WiMAX与wiFi、其他3G等技术会在 

市场上共同存在,并不存在谁取代谁的问题,因此,设 

法保障与这些技术应用之间的互联互通,以进一步拓展 

应用空间也是WiMAX面临的现实问题。由于WiMAX 

技术在应用领域上与wiFi、其他3G技术客观上存在部 

18. 

(BWAMAN)技术,也称IEEE Wireless MAN,基本 

目标是要提供一种城域网领域点对多点的宽带无线接入 

手段,其性能堪与xDSL,CaMe Modem等传统线缆宽 

带接入手段相媲美。OFDM技术的引入,可有效对抗微 

波宽带传输的多径效应,取得一定意义上的非直视传输 

能力及便于安装维护等工程的实施,并可适应一定条件 

与一定速度的移动状态下的运行能力。同时,随着 

WLAN热点的快速增加,用户通常期望能在离开热点 

区后延伸服务连接,从而又在802.16a标准基础上改进 

为另一新标准802.16e,以解决这类用户需求,使其离 

开家中或办公场所的WLAN热点地区后,仍可保持与 

无线ISP网络连接,甚至可方便地接入另一城市的另一 

家无线ISP网络。 

从技术发展看,4G要采用0FDM、智能天线或 

MIMO,这也是WiMAX采用的技术。由于二者在覆盖 

热点、提供服务内容上的互补性,在未来融合到下一代 

网络(NGN)中是必然的和可能的。通信领域的现状是 

多技术共存,可以预测的是,他们会互相延伸,但目前 

并不存在全面竞争的关系。 

WiMAX已经被ITU接受成为3G家族的一员,这 

反映出电信变革发展的大趋势。目前WiMAX做为蜂 

窝移动电话并没有很大优势,至今还没有满足辐射安 

全标准的手机。但是作为宽带无线接入则具有很大优 

越性。由于采用MIMO技术,实验室测试下行可以达到 

33Mbit/s,远高于HSPA,其扁平化的网络结构可以减 

少时延,降低成本,具有很强的竞争力。 

ITU接受WiMAX的定位是“IMT-2000 OFDMA 

TDD WMAN”,并不是WiMAX的全部,而是限定为采 

用0FDMA、工作于TDD模式、用于无线城域网。 

WiMAX进3G的主要目的是能够使用3G频率,目前国 

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212 

际上可供使用的3G TDD的频率主要是2.5~2.69GHz, 

但是只能在部分国家使用。2007年l1月世界无线电大 

会确定2.3~2.4GHz为全球通用的TDD频段,WiMAX 

有了全球通用的频段。WRC-07还确定了IMT使用 

UHF频段的进程,为今后WiMAX采用UHF频段打开 

大门。WiMAX使用UHF频段将具有非常优越的性能, 

位置。WiMAX的其他优势如采用MIMO的速率优势, 

网络扁平化的优势,随着对手技术改进也将逐步减弱。 

与LTE相比WiMAX还存在终端PAR高的不利因素, 

因此未来WiMAX的竞争前景并不乐观。从技术上讲 

WiMAX的最大优势是直接接入互联网,低成本,低时 

延高效率。要在竞争中取胜牢牢把握这一点是非常重要 

的。为此在网络方面要采用两层的扁平结构,在ASN 

的实现中采用B结构,不需要使用专门的ASN GW,而 

是用城域以太网上的交换机和路由器来实现基站锚定和 

还将在消除数字鸿沟方面发挥重要作用。使用UHF频 

段还将促进WiMAX与地面数字电视广播的融合发展移 

动多媒体。 

今后在3G内WiMAX将面临来自HSPA ̄DEVDO 

控制等。这样有可能进一步简化网络结构,降低成本, 

减小延时。 

(收稿日期:2008年4月7日) 

以及未来LTE的竞争,而WiMAX在频率上处于不利 

Characteristics and Application of WiMAX Technique 

YinMeng JinYun 

(China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd.Hebei branch,Shijiazhuang 05002 1) 

Abstract This article briefly describes the definition of WiMAX technique,its protocol,the comparison with other 

broadband wireless access technique and the network structure and the implement of WiMAX technique. 

Keywords 

WiMAX,broadband wireless access,network structure,technique devoloment,TD—SCDMA 

服务奥运圣火跨越珠峰全球海拔最高通信营业厅开张 

近日,中国移动在海拔5200m珠峰大本营建成了营业厅和网吧,为工作在这里的政府官员、登山队员和媒体记者提供办 

理移动业务和网吧上网服务。这是目前世界海拔最高的网oE¥O营业厅,中国移动是为奥运圣火跨珠峰提供通信支持的唯一运 

营商。 

西藏自治区党委常委、自治区常务副主席吴英杰,中国登山协会常务副主席李致新等领导参加中国移动珠峰大本营网oE¥O 

营业厅启动仪式,并“为奥运加油”活动签名。吴英杰常务副主席对中国移动在珠峰大本营建设网吧、营业厅以及举行“为奥 

运加油”签名活动给予高度评价。 

值得一提的是,在原有网络基础上,为保障大本营多家单位工作人员的上网需求,特别是保障相关媒体新闻传送需求,中 

国移动又对大本营出口带宽进行了紧急扩容,全力保障珠峰大本营区通信的顺畅。为使有限的网络资源更有效地用于圣火传递 

所必须的工作,中国移动对珠峰大本营的上网线路及账号进行了严格管理,优先保证新华社、中央电视台等新闻媒体所需的通 

信带宽。同时在中国移动本营网吧为其他相关人员提供优质的上网服务。 

目前,中国移动珠峰大本营营业厅除提供异地缴费、换卡等基本服务外,还提供免费电影放映、自动售货机和新业务体验 

等服务,极大地方便了营地工作人员的工作和生活。此外,考虑到在营地工作人员需要存储较大数据资料的需求,中国移动还 

提供免费的刻盘服务,为保存珍贵历史资料提供便利。 (本刊讯) 

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本文标签: 技术网络接入无线