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2024年5月27日发(作者:)

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增刊 

重庆邮电大学学报(自然科学版) 

Supplement 

2007年6月 

Journal of Chongqing University of Posts and T 【Natural Science) 

Jan..2007 

WiMAX技术特点与优势及在中国面临的挑战* 

钟声,张德民 

(重庆邮电大学通信与信息工程学院,重庆400065) 

摘 要:WiMAX技术是目前国际上影响力最大的宽带无线接人技术,成为讨论的焦点,鉴于WiMAX的网络部署 

成本等因素,普遍认为wiMAX的市场机会在于亚太地区,而亚太地区的重点则在中国,因此,中国对wiMAX的 

态度将会左右其未来的发展。阐述了WIMAX的标准,讨论了WIMAX技术的特点与优势,最后在此基础上重点 

分析了WIMAX要在中国有一席之地需面临的挑战。  .

关键词:WiMAX;频率;3G;宽带无线接入;OFDM;QoS 

中图分类号:TN915 文献标识码:A 文章编号:1673—825X(2007)增一0032—04 

Characteristics and advantages of WiMAX and its challenges in China 

ZH0NG Sheng.ZHANG De-ming 

(College of Communication and Information Engineering,Chongqing University of Posts and 

Telecommunications,Chongqing 400065,P.R.China) 

Abstract:WiMAX is the most influential Broadband Wireless Access(BWA)technology in the world at present,be— 

coming the focus of the insiders’discussions now.Considering a lot of factors such as the cost of establishing 

WiMAX network。etc.,it is generally recognized by insiders that the market niche of WiMAX lies in Asia-Pacific 

Region where China will play a critical role.Therefore China’S attitude towards WiMAX will have significant influ— 

ence over its development in future.This text will give a general introduction and the standard of WiMAX。discuss 

on the characteristics and advantages of WiMAX technology,and finally make more analysis of the challenges that 

WIMAX will face tO enter into the market in China. 

Key words:WiMAX;frequence;3G;broadband wireless access(BWA);OFDM;QoS 

O 引 言 

联网接人服务。其基站的覆盖半径可达5O km,传 

输速度高达75 Mbit/s,并能覆盖半径达1.6 km的 

近年来,以LMDS,MMDS,Wi-Fi,WiMAX等 

范围,在该范围里,它的数据带宽优于DSL和有线 

技术为代表的宽带无线接人技术是宽带接人领域的 

宽带。而WiMAX终端的传输距离可以达到5 km, 

支生力军。目前WiMAX发展前景良好,发展潜 

传输速度为15 Mbit/s,外形与电视机顶盒类似。 

力公认突显,中国应充分重视其战略发展规划与战 

WiMAX已包含了IEEE 802.11标准的众多成果, 

略支持,包括和谐/协调的发展策略及合理的频率资 

源规划与监管政策,合理、均衡的频率规划支持及检 

如服务质量、高安全性、较高的数据传输、网眼网络 

验其技术有效性与培育市场的试验支持。 

技术(Mesh)以及可以有效利用频段的智能天线技 

宽带无线接人技术作为下一代通信网l中最具发 

术,有很强的互补性。WiMAX已经全面超越了目 

展潜力的接人技术之一,正受到业界越来越多的关 

前最为流行的Wi—Fi无线接人技术,相对于Wi—Fi, 

注。“WiMAX”全称为“World Interopemhility for 

WiMAX传输距离更长,能提供更快速的无线数据 

MicrowaveAccess”,即全球微波接人互操作性,另 

通信服务,它还对安全隐患进行了修复,增加了高质 

个名字是IEEE 802.16,是一项无线城域网 

量电话呼叫功能,并具有能同时传输数据、语音和视 

(WMAN)接入技术。WiMAX能够提供双向的互 

频的能力。 

收稿日期:2007—04—28 

作者简介:钟声(1982一),男,四川广安人,硕士研究生,研究方向为宽带无线接入技术,E-mail:zhongsheng418@163. 

corn;张德民,男,教授,研究方向为数字信号处理。 

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2007年6月 钟声,等:WiMAX技术特点与优势及在中国面临的挑战 ・33・ 

1 WiMAX技术特点 

发展的IP数据业务,必须满足TCP和IP协议对信 

道传输质量的要求。在WiMAX技术的应用条件 

IEEE 802.16标准的空中接口包括IEEE 802. 

下(室外远距离),无线信道的衰落现象非常明显,在 

16d(802.16-2004)和IEEE802.16e(IEEE 802.16— 

质量不稳定的无线信道上运用TCP和IP协议,其 

2005)两个空中接口规范,前者是固定宽带无线接入 

效率十分低。wiMAX技术在链路层加入了ARQ 

系统空中接口规范,2004年通过,不支持移动环境; 

机制,减少到达网络层的信息差错,可大大提高系统 

后者是固定和移动宽带无线接人系统空中接口规 的业务吞吐量。同时WiMAX协议提供实现自适 

范,己通过,支持便携和移动环境,最终支持的移动 

应天线阵(AAS)、MIMO、空时编码(STC)、增强型 

速度可以达到120 km/h。 

天线技术的途径,以应对NL0S造成的深衰落。这 

IEEE 802.16-2005的物理层核心技术主要是 

些措施都提高了WiMAX的无线数据传输性能。 

OFDMA,IEEE802.16的主要技术特征如表1所 (4)IEEE802.16x标准的MAC层支持不佳的 

示。 

用户环境,能够应用于在每个信道上可能有成百上 

(1)IEEE802.16标准是为在各种传播环境(包 

千个用户的环境。它具有ATM汇聚子层和分组汇 

括视距、近视距和非视距)中获得最优性能而设计 

聚子层,通过将多个高层数据单元经过汇聚子层处 

的,即使在链路状况最差的情况下,也能提供可靠的 

理后封装成一个MACPDU发送,可以实现对 

服务。 

ATM、IP和以太网业务的协议透明性。IEEE802. 

(2)OFDM波形在2~40 km的通信距离上支 16MAC具有带宽分配和QoS机制。IEEE802.16 

持高频谱效率,在一个射频内速率高达75 Mbit/s, 的MAC层是靠同意、请求协议接入媒体的,它支持 

可以采用先进的网络拓扑(网状网)和天线技术(波 不同档次的服务(如专用于企业的T1、E1和用于住 

束成形、STC、天线分集)进一步加强覆盖。这些先 

宅的尽力而为的服务)。此协议在下行链路采用 

进技术也可用来提高频谱效率、容量、复用以及每射 

TDM数据流,在上行链路采用TDMA,通过集中调 

频信道的平均与峰值吞吐量,但是.不是所有的 

度支持对时延敏感的业务,如话音和视频等。由于 

OFDM都是相同的。为BWA设计的OFDM具有 

确保了无碰撞数据接入,MAC层提高了系统总吞 

支持较长距离传输和处理多径或反射的能力。 吐量和带宽效率,并确保数据时延受到控制,不致太 

(3)TCP和IP协议的特点之一是对信道的传 

大。TDM、TDMA接人技术还使支持多播和广播 

输质量有较高的要求。无线宽带接入技术面对日益 业务变得更容易。 

表1 IEEE802.16的主要技术特征 

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・ 34・ 重庆邮电大学学报(自然科学版) 增刊 

(5)WiMAX可以向用户提供具有QoS性能的 

数据、视频、话音(VoIP)业务。WiMAX可以提供3 

种等级的服务:CBR(ConstantBitRate)、CIR(Corn— 

mittedRate)、BE(BestEffort)。CBR的优先级最 

WiMAX的态度将会左右其未来的发展方向。然而 

WiMAX的发展仍需面临3方面的挑战。 

3.1 频率问题 

高,任何情况下网络操作者与服务提供商以高优先 

级、高速率及低延时为用户提供服务,保证用户订购 

的带宽。CIR的优先级次之,网络操作者以约定的 

频率问题是WiMAX设计者心头一个挥之不 

去的痛处,也是其发展过程中最大韵难点。首先是 

标准化,只有完成标准化才可能有成熟产品和商用 

速率提供,但速率超过规定的峰值时,优先级会降 

计划;其次是频谱规划,由于WiMAX已经不同于 

低,还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更大 

的传输带宽。BE的优先级更低,这种服务类似于 

传统IP网络的尽力而为的服务,网络不提供优先级 

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。 

(6)在安全性上,MAC层中有一个专用子层提 

供认证、保密和加密功能。 

2 WiMAX的技术优势 

WiMAX技术优势可简要概括为以下几点。 

(1)传输距离远。WiMAX的无线信号传输距 

离最远可达50 km,是wi—Fi(无线局域网)所不能比 

拟的,其网络覆盖面积是3G基站的10倍,只要建 

设少数基站就能实现全覆盖,这样就使得无线网络 

应用的范围大大扩展。 

(2)接人速度高。WiMAX所能提供的最高接 

人速度是70 Mbit/s,这个速度是3G所能提供的宽 

带速度的30倍。对无线网络来说,这的确是一个惊 

人的进步。WiMAX采用正交频分复用(OFDM)调 

制方式,每个频道的带宽为20 MHz,通过室外固定 

天线稳定地收发无线电波,因此,可实现74.81 

Mbit/s的最大传输速度。 

(3)提供广泛的多媒体通信服务。由于 

WiMAX较之wi—Fi具有更好的可扩展性和安全 

性,从而能够实现电信级的多媒体通信服务。其中 

包括语音数据和视频的传输。 

3 wiMAx面临的挑战 

根据WiMAX的计划,2006年下半年将举行了 

第一次互通测试,在2008年左右出现商用产品,尽管 

从技术角度讲,WiMAX的优越性亦是不言而喻,而 

信息产业部也已为无线接人业务划分了2.4 GHz, 

3.5 GHz,5.8 GHz,26 GHz频段.并表示今后将“积 

极支持宽带无线接人的各种新技术的发展”,为 

WiMAX建立良好的温床。鉴于WiMAX的网络部 

署成本等因素,普遍认为WiMAX的市场机会在亚太 

地区,而亚太地区的重点则在中国,因此,中国对 

以往的固定无线接人技术,所以各国在频谱规划上 

也面临着诸多挑战。IEEE 802.16-2001 ̄标准规定 

了固定无线宽带接人技术的MAC层和物理层,其 

工作频带可以在10~66 GHz和ll GHz以下授权 

或非授权频段。IEEE 802.16e明确规定其系统必 

须工作在6 GHz以下授权频带。 

众所周知,频率资源是极其有限而珍贵的。随 

着无线通信系统的增多,卫星通信、集群通信、移动 

通信等已占据了频谱资源的重要位置,使得世界范 

围内的频率资源愈加稀缺,各国也加大了对频率资 

源的监管力度。另外,由于历史的原因,世界各国在 

频率分配及频率使用权限上并不相同。目前已经部 

署WiMAX无线网络的国家,都各自定义了一些频 

段范围供WiMAX使用。韩国已采用2一GHz频 

段,欧盟倾向3.5 GHz,美国分配700 MHz频段,香 

港和新加坡已准确定义WiMAX的频段分别为2.3 

GHz和2.5 GHz。不少研究机构和通信设备厂商 

都在研究WiMAX系统在这些频带与其他系统兼 

容共存的可能性和工作方法。如果在全球范围内无 

法为WiMAX找到一个统一的工作频带,对于其市 

场推广将带来极大的困难。在我国,对WiMAX的 

频率分配也是一个十分敏感的问题。不过,可以肯 

定的是在3G发放执照后,肯定要解决这一问题。 

目前,WiMAX的频率问题已被列为国家有关部门 

的“十一・五”工作计划之一。 

如果能够最大限度地争取全球WiMAX频谱 

资源的统一,上述的频谱难题便会在很大程度上得 

到化解。所以,从近期WiMAX联盟的一连串宣传 

动作来看,抢占频谱资源高地已经成为其工作的重 

点之一。尽管,WiMAX的市场前景依然被人们看 

好,但频谱资源问题也已成为其发展进程的决定性 

环节。 

3.2 不同管理政策决定不同格局 

目前固网的商用模式不很理想,消耗的资源和 

产生的收入不匹配,而WiMAX脱离3G单独组网 

的风险又有太大的尴尬情况,目前总算获得普遍的 

共识,WiMAX和3G是一种互补关系,不期待也不 

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2007年6月 钟声,等:WiMAX技术特点与优势及在中国面I临的挑战 ・35・ 

可能取代3G。3G是按照话音为主来设计,而 

wiMAx的设计是从接入做起,比较适合数据业务 

而非语音。同时双方的距离正逐渐拉近,WiMAX 

正在向宽带移动化靠拢,而3G正在向移动宽带化 

迈进。 

若将wiMAx视为3G网络的补充,未来的准 

3G运营商肯定是WiMAX的资源配置获得者,为 

了平衡利益,必然也将发放3个WiMAX牌照。但 

如此一来,这个频率将被独占,而刚耗费巨资建设 

3G网络的运营商,亦不太可能:再投入大笔资金在 

wiMAx上。在此情况下,wiMAx就的确是补充 

角色,实际上在3G运营商控制下将成为一种点缀, 

徒有其名而无市场之实。 

到了2009年3G成熟时,wiMAx将永远丧失最 

佳发展期;仅能作为补充,但是没有发展。对3G运营 

商而言,就算wiMAx可以与3G核心网能业务支撑 

网融合.WiMAX投资规模也只有1 2亿,尽管已达到 

补充和融合的目的,却丧失了规模经济的优势。这种 

管制的好处确保了3G运营商在3G导入期和转入成 

熟期时不会受到来自wiMAx运营商业务的挑战。 

负面作用使WiMAX资源置于3G运营商的控制之 

中,没有较大的发展可能。当3G新技术成熟引入之 

后,WiMAX便不再有生存空间了。 

如果将wiMAx视为平衡3(2_-运营商、固网运营 

商和新兴运营商市场和资源配置的重要手段,同时向 

3G运营商和与3G牌照失之交臂的固网运营商开放, 

则为固网运营商增加了城域级可移动的网络元素,使 

之与3G运营商的竞争获得一定的资源补偿。另一 

种情形是向传统运营商和新兴运营商同时开放,进一 

步兑现WTO承诺和鼓励非公经济进入电信运营领 

域的政策体现。从频率资源市场化配置和合理,有效 

发挥频率资源效益的角度看,将WiMAX向固网及新 

兴运营商开放,是促进宽带无线业务有效竞争的较好 

方式,在这2种运营商的积极参与下,WiMAX或许 

会成为3G的真正竞争对手。不同管制政策,WiMAX 

在中国的发展前景将大相径庭。目前在WiMAX论 

坛内部已经设立了监管工作组,专门负责跟踪各国政 

府监管政策的走向。 

3.3市场成败攸关WiMAX前景 

现阶段中国的宽带渗透率仍低于5 ,很多投 

资将会增强宽带的渗透率,而由于WiMAX可在移 

动的环境下提供宽带接入,能帮助中国宽带渗透率 

在短期内有飞跃式的上升。作为运营商来讲,必须 

同时考虑新技术的内外部环境,包括:标准、技术、发 

展进程、产品研发情况、应用的探索,并思考如何把 

新技术和用户需求有机结合在一起从而实现技术在 

真正意义上的创新。现在电信运营企业正面临转型 

的问题,这需要整体环境的支撑。 

在内部环境中,主要就是围绕着收入跟利润问 

题打转。固定业务收入放缓利润下降,用户的需求 

多元化,技术的发展、服务质量的提高以及和网络关 

系的维系,都是需要随时检视的重点项目。综上所 

述,从发展WiMAX内外环境来讲,通过对技术进 

行详细分析,WiMAX是适应市场需要而产生的宽 

带无线技术,而移动、宽带、IP是3个重点方向。 

反观外部竞争环境。主要体现在以下几方面: 

①移动的发展已开始展露头角,对固网也可能造成 

定的替代作用;②IP与语音的结合给运营商带 

来很大的压力;③接人手段的争夺主要是在多运营 

商的情况下对一种用户如何进行部署;④技术环境 

通过技术的发展从而实现技术的融台,网络宽带成 

为可能也可归为:①移动跟国网网络融合传输核心 

网页的IMS技术;②LTE的发展(也称为E3G技 

术,在3GPP中的正式名称是Long Term Evolution 

以OFDM为核心);③网络融合,因为技术进步推 

动网络融合的进程而诱发的IP化;④宽带无线接 

接入甚至宽带无线同络的迅速发展。 

全球WiMAX论坛主席RonaId Resniek指出 

WiMAX是第一个从一开始的设计就是能够达到运 

营商对于宽带无线要求的标准,是一种补充的技术, 

和针对室内局域网,且距离较短的Wi-Fi正好互为 

表里,希望把各种不同技术进行融台,进行协同运 

作。WiMAX与通信市场的握手言和也值得留意, 

稍早即传出WiMAX论坛和TD-SCDMA技术正在 

研究捆绑模式的可能性以及捆绑后可能带来影响的 

消息。这是个两难的抉择:一方面要担心WiMAX 

和TD-SCDMA捆绑的困难度,另一方面不免又憧 

憬这会是另一条突围出路。 

任何技术都不是万能的,一定要基于自己的强 

项来进人市场,如果WiMAX还想按照电信运营的 

要求做到面面俱到,恐怕落得事倍功半的下场,但也 

有观察家持保守的态度认为,从技术角度讲捆绑是 

容易实现的,但是从网络运营上却存在着很大的问 

题——真正拿到TD-SCDMA执照的运营商上马 

3G以后,恐怕无暇疑WiMAX,但也有人力倡: 

WiMAX要想得到大的发展,就去专心做好无线数 

据的事,通信的事情最好不要插手。中国会不会成 

为首个融台的展示台,反过来成为全球WiMAX的 

借鉴代表作,且拭目以待。 (下转第38页) 

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・ 38 ・ 重庆邮电大学学报(自然科学版) 增刊 

预测中只是大致考虑在不同地貌环境中智能天线的 

不同增益。 

而这里更多的是关注用户行为对智能天线的影 

响,从而预测网络的性能,所以规划工具所要完成的 

是在MonteCarlo仿真结果上应用智能天线的特 

性,并结合其结果进行其他关键技术的预测,如动态 

相近的切换波束天线数据库,也就是给出每种智能 

天线在一定范围内不同方向上的智能天线的方向图 

(一般按相同角度间隔给出)。在仿真中,规划软件 

将在给不同方向的用户应用对应的天线方向图。 

所以仿真计算中的关键是切换波束的天线数据 

库,越精确的数据库越能逼近天线对网络的影响。 

信道分配。一般来说自适应天线对网络更有效,但 

切换波束天线实现容易。 

智能天线包括自适应天线和切换波束天线。切 

换波束具有有限数目的、固定的、预定义的方向图, 

其天线系统可形成多个固定的波束,在特定的方向 

上提高灵敏度。切换波束天线从几个预定义的、固 

定波束中选择其一,检测信号强度,当移动台越过扇 

区时,从一个波束切换到另一个波束。自适应天线 

具有无限数目的、随时间调整的方向图,该技术是目 

前最先进的智能天线方法,它采用多种较新的信号 

处理算法,可以有效地跟踪、锁定各种类型的信号, 

动态抑制其干扰到最小,而所希望的信号最大。 

切换波束和自适应天线这两种系统都力图根据 

用户的位置来提高增益,但是只有自适应天线系统 

能提供优化增益。一般而言最佳的规划工具应兼备 

处理这两种天线的功能。由于自适应天线算法复 

杂,从实际的角度出发,建议通过切换波束的实现来 

考察智能天线对网络的影响。原因是,各厂家的自 

适应算法不同,如果厂家提供规划软件开发,则另当 

般我们可以通过天线厂家得到,并在实际应用中 

将其调整,不断使规划仿真更为有效。 

4 结束语 

智能天线的优越性在于自身可以分析到达无线 

阵列的信号,灵活、优化地使用波束,减少干扰和被 

干扰的机会,提高了频率的利用率,改善了系统性 

能。这就是自适应天线阵列的智能化,它体现了自 

适应、自优化和自选择的概念,对当前移动通信系统 

的完善起到重大的推动作用。在TD-SCDMA系统 

中,作为其核心技术,智能天线凭借其提高系统容 

量、减小移动台发射功率等方面的优势,将会有效地 

降低运营商的投资并提高其经济收益,我们有充分 

的理由相信,智能天线必将出现美好的应用前景。 

参考文献: 

El3赵绍刚.无线通信智能天线技术的未来发展趋势[EB/ 

OL].(2007—02—21)[2007—04—28].http://www. 

qqread.com/wireless/y299189.htm1. 

别论。另外由于切换波束的思路和方法较简便,对 

于规划工具来说建模更为重要,我们的目的是尽可 

能的逼近实际。所以通过建立与实际智能天线最为 

E23李荣,杨峰.智能天线在第3代移动通信中的应用研究 

[EB/OL].(2007—03—23)[2007—04—283.http://www. 

eefocus.com/html/07—03/12577s.shtm1. 

(上接第35页) 

4 结束语 

随着IEEE 802.16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越来越被看 

好。2005年11月份举行的高峰论坛也就WiMAX 

频谱支持、赢利商业模式、运营模式及市场前景,与 

3G及HSDPA/LTE,cdma2000 1X EV.D0/D0 

极的推进作用。尽管面临着以上各方面的挑战,但 

相信WiMAX还仍有它的一席之地。 

参考文献: 

[1] 唐雄燕.宽带无线接入技术及应用——wiMAx与wi— 

Fi[M].北京:电子工业出版社,2006. 

E23 李文元.无线通信技术概论EM].北京:国防工业出版 

社,2006. 

Rev.A.AIE,TD.SCDMA及其他无线技术的和谐 

发展策略展开了讨论,对WiMAX在2008年北京 

数字奥运的机会,WiMAX的视频业务应用, 

WiMAX芯片制造、认证及互操作性测试等进行了 

E3-1曾春亮.WiMAX/802.16原理与应用EM].北京:机械 

工业出版社。2006. 

E43韩德勋.从WiMAX到MWBAEJ].重庆职业技术学学 

报,2005,14(2):16—18. 

E53宋俊德,张勇.WiMAX与3G系统融合的思考FJ].电 

视技术,2006(1):10—12. 

全方位的交流,并进一步就有关问题达成了共识,让 

国内运营商更能够正确、更全面地理解WiMAX以 

及WiMAX在中国及全球的进一步发展起到的积 

[63高小能,徐鸿渐.MBWA挑战WiMAXEJ].现代通信, 

2006(9):41-44. 

本文标签: 技术天线无线宽带运营商