WiMAX技术及其应用

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2024年5月27日发(作者：)

维普资讯

２ｏ（）６年第５期　

ＩＥＥＥ于】９９９年设立８０２．１６工作组后，主要工作是建立　

和推进全球统一的宽带无线标准。近几年相继推出了　

８０２．１６，８０２　１６ａ．８０２．１６ｄ，８０２．１６ｅ等一系列标准，其中　

摘要：ＷｉＭ￣ＬＸ以其传靳速率高、建网速度快、　

建设成本低、覆盖面积广、频谱垃率高等特　

点成为未朱最富有竞争力的无残宽带技术之　

一

８０２．１６ｅ可以支持移动性的无线宽带接人．因而引起业界格　

外关注．被认为是宽带无线城域网（ＷＭＡＮ）的理想解决方　

案、　

ＷｉＭＡＸ除能提供公众网络的话音，教据　

等业务外，最先套在专业网络中获得太规模　

［ＥＥＥ　８０２．１６，［作组主要针对Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ＭＡＮ的物理层和　

ＭＡＣ层等制定了规范和标准。为满足可运营的无线宽带网　

的应用，尤其是在城市安防、，厶＼安消防、智能　

史通、防洪抗灾、政府办，＾＼等专网领城具有　

显著的优势．逐渐成为专网用户、电信速营　

络的需要．由英特尔等通信设备制造商和一些运营商结成　

了一个全球微波接入的互操作性联盟组织（Ｗｏｒｋｌ　Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒ—　

ａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ａｃｃｅｓｓ），因而相关无线城域刚技术叉被　

称之为“ＷｉＭＡＸ技术”。　

１．ＷｌＭＡＸ技术的优势　

（１）物理层　

商，尤其是网络基础设施相对匮乏地区运营　

商关注的无践宽带技术。　

关奠词：ＷｉＭＡＸ　Ｗｉ—Ｆｉ　３Ｇ　

Ａｂｓｔｒ　ｔ：Ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｔｘａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｒａｔｅ．ｈｉ　

ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　５口ｅ　．１ｏｗ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　

ｃｏｓｔ．ｗｉｄｅ　ｃｏｖｅｒａ￣ａｎｄ　ｈｉ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｓｐｅｅｔｒＢｍ　

ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｒａｔｅ．ＷｉＭＡＸ　ｗｉｌｌ　ｂｅｃｏｍｅ　ｆＪ玎ｅ　ｔｈｅ　

在物理层方面。ＩＥＥＥ８０２．１６定义了＿二种不同的物理层调　

制技术：单载波（ＳＣ：Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ）方式主要应用于工作波　

长相对较短．进行视距传输，因此多径衰落是可以忽略的情　

况；正交频分复用（ＯＦＤＭ：Ｏ￣ｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌ—　

ｍｎｓｔ　ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｂｒｏａｄｈａｒｉｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　

ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　Ｅｘｃｅｐｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｖｏｉｃｅ／ｄａｔａ￣ｅｒｖｉｃｅｓ　

ｖｉａ　ｐｕｂＢｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ．ＷｉＭＡＸ　ｗｉｌｌ　ｈａｖｅ　Ｂ　ｌａｒｇｅ一　

ｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式采用２５６个子载波的ＯＦＤＭ调制技术，应用于　

目　ａｌｅ　ａ￣ｌｌｅａｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｔ　蹦．Ｉｎ　

ｔｈｅ　ａｍＢ　ｏｆ　ｃｉｔｙ　ｍｉｆｅｇｕａｒｄｉｎｇ．ｐｕｂｌｉｃ　ｓｅｃｍ＇ｉｔｙ　ａｔＩｄ　

ｉｆｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｒａｆｆｉｃ．ｆｈ州

ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ．ｇｏｖｅｍｍｅｎｔ　

ａｎｄ　

必须考虑多径衰落．视距及非视距传输，ＯＦＤＭ在频城划分　

子信道的方式，使其在抵抗多径衰落上具有明显的优势，每　

个子载波的调整方式可以选用ＢＰＳＫ，ＱＰＳＫ．１６ＱＡＭ或　

ａｎｄ∞　

ｏｎ．ＷｉＭＡＫ　ｈａｓ　ｉｔｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．ａｎｄ　ｉｔ　

ｇｒａｄｕａｌｌｙ　ｂｅｃｍｎｅｓ　ａ　ｗｉｅｓｌｅｓｓ　ｂｒｏａｄｂａｎｄ　

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｈｖ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｕＢｅ　．　

ｔｅｌｅｃｏｍ　ｃａｒｒｉｅｒｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｃａｒｒｉｅｒｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　

６４ＱＡＭ；正交频分多址（ＯＦＤＭＡ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉ－　

ｓｉ０ｎ　Ｍｕｌｔｉ＃ｅ　ＡｃｃｅＢ３）方式采用２　０４８个子载波的ＯＦＤＭ调制　

技术．与ＯＦＤＭ的区别在于ＯＦＤＭＡ在上行和Ｆ行均支持子　

ｒｅｇｉｏｎ￣ｗｈｅｒｅ　ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｎｆｒａ￣；ｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　

ｒｄａｔｉｖｄｙ　ｉｎｓｕｆｉｆｃｉｅｕｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｗ；ＭＡＸ　Ｗ｛一ｎ　３Ｇ　

信道化，ＯＦＤＭ仅在上行方向支持于信道化，ＯＦＤＭ对于不　

同的子载波采用相同的调制编码方式，ＯＦＤＭＡ根据不同的　

子信道情况采用不同的调制方式．提高系统利用率．．　

（２）ＱｏＳ　

在ＱｏＳ方面，ＩＥＥＥ　８０２．１６一系列标艉中都融合了ＱｏＳ　

３７　

维普资讯

的思想，其ＭＡＣ层提供了面向　

连接的传送机制，并定义了４种　

调度业务类型：主动授权业务　

以发生在各个用户站之间，网络　

拓扑中的每个站点都可以和网　

使用，在热点地区通过ＷｉＭＡＸ　

使用Ｗｉ—Ｆｉ连接．这样用户可以　

能不同，所以各自可有着不同的　

集中式调度方式或者两者结合　

服务对象和应用场合，可形成互　

Ｌａｔｅｎｃｙ）、最大时延抖动（Ｍａｘｉ—　

的方式来分配带宽。使系统的资　

补的关系。３Ｇ在应用中更注重语　

ｍｕｍ　Ｊｉｔｔｅｒ）以及优先级　ＭＡＣ层　

源可得到更为合理的分配　

音和相对低速率的数据业务的　

对业务进行分类的目的是提高　

２．ＷＩＭＡＸ与Ｗｉ—ＰＩ、３Ｇ的　

普遍服务，服务对象主要为广大　

轮询／授权效率　通过指定业务流　

比较　

的个人用户；而ＷｉＭＡＸ可提供　

（ＭＲＲ）、最大时延（Ｍｎｘｉｍｕｍ　

的调度类型和相应的ＱｏＳ参数　

集，基站能够较好地预测上行服　

络中的其它站点成接形成通信　

（ＵＧＳ）、实时轮询业务（ｎＰＳ）、非　

链路　通过使用嘲格拓扑模式．　

实时轮＇阗业务（ｎｒｔＰＳ）和尽力而　

ＩＥＥＥ８０２．１６大大提高了网络的　

为业务（ＢＥ）。与这４种调度业务　

灵活性，特别是在带宽的分配问　

相关的关键ＱｏＳ参数包括：最大　

题上．使劂络可根据实际情况灵　

持续速率（ＭＳＲ）、最小保证速率　

活机动地选择分布式调度方式、　

在控个城域网内保持无线连接ｔ　

解决增设有线背接网络比较困　

难的地区ｗｉ・　网络的部署问　

题。　

３Ｇ和ＷｉＭＡＸ由于技术、性　

从无线宽带接人标准本身讲　

ＷｉＭＡＸ，３Ｇ及ｗｉ—ｎ各有自己　

务流的吞吐量和等待时间，从而　

在适当的时间提供轮询和授权，　

并针对不同的ＱｏＳ要求传送和　

调动物理层数据　在物理层方　

面．ＩＥＥＥ８０２．１６　ｌ１Ｉ以根据传输信　

道性能变化．动态渊整调制方式　

的覆盖范嗣　ＷｉＭＡＸ主要用于宽　

带无线城域网，ｗｉ—Ｆｉ主要用于　

宽带无线局域网，３Ｇ为宽带无线　

广域网　通过表ｌ　ＷｉＭＡＸ与　

Ｗｉ—Ｆｉ以及３Ｇ的对比可以看出，　

ＷｉＭＡＸ在应用时的一些特点和　

优势。　

相对用户较少的、高速率的专网　

应用。由于服务对象的不同，　

ＷｉＭＡＸ的先期建设可以不像３Ｇ　

网络建设那样需要至少在一个　

城市内的无缝全覆盖（包括室内　

的覆盖）．根据业务和服务对象　

的不同，可先行在局部建立区域　

网络立刻提供服务。例如用于住　

宅小区安防的可移动监控、公交　

车内的监控系统、需要无线方式　

和物理层参数（如调制参数、ＦＥＣ　

参数、功率电平、极化方式等１Ｉ　

以保证较好的ＱｏＳ质量　

（３）组网　

从表１的对比可以看到，　

Ｗｉ—ＦＩｉ和ＷｉＭＡＸ最明显的区别　

是覆盖范嗣存在　大差别．　

ＷｉＭＡＸ基站的覆盖范嗣广　在运　

做数据和图像的重要场所（体育　

场馆、文物单位等）。在中国部署　

３Ｇ网络之后，ＷｉＭＡＸ会在不同　

应用场合实现与３Ｇ的互补，从　

在组网方面，ＩＥＥＥ８０２　１６的　

ＭＡＣ层支持两种网络拓扑结构，　

营中ＷｉＭＡＸⅡ　以和ｗｉ—ｎ配合　

点到多点（ＰＭＰ）和网状网（Ｍｅｓｈ）．　

ＰＭＰ和Ｍｅｓｈ的ＭＡＣ子层具有　

表１　ＷｉＭＡＸ与ＷＩ—Ｆｉ以及３Ｇ的对比　

完全不同的协泌结构。点到多点　

的连接方式，采用的是集中控制　

机制，每个基站（Ｂｓ）负责一个小　

区内所有用户站（ＳＳ：Ｓｕｂ日ｅｒｉｂ￣Ｉ『　

Ｓｔａ　ｒｉｏｎ）的通信，扮演业务接人点　

（ＳＡＰ：Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔ）的角　

色，业务流只发生在基站和用户　

站之间，通过动态带宽分配技　

术．基站可以根据覆盖区用户的　

情况，灵活选用定向天线、全向　

天线以及多扇区技术满足大缝　

的用户站设备接入核心网的需　

求　在网状网拓扑中．业务流西Ｔ　

一

３８一　

维普资讯

而为消费者提供优质廉价的无　

线宽带移动服务。　

ＷｉＭＡＸ技术的应用　

随着社会的发展，对数据信　

息接入要求越来越高，不但要求　

具有足够带宽支持，而且要求移　

动性、灵活性和实时性。　

ＷｉＭＡＸ技术具有远距离、高　

速率、部署简便、受地理环境等　

客观条件限制少以及具有灵活　

性和移动性的优点，正逐渐得到　

新兴运营商和传统固网、移动运　

营商以及提供宽带接入服务的　

提供商的广泛关注，从而推动着　

综合无线宽带接入技术的发展。　

图１所示的为ＷｉＭＡＸ典型　

固定组网的应用方案。　

大型企业、港口、机场、住宅　

小区等可以利用ＷｉＭＡＸ将其作　

为有线网络的补充，在较大的范　

围内实现无线宽带接入，配合　

Ｗｉ—Ｆｉ，可以实现包括语音、数　

据、视频等服务。应用可以包括　

ＶｏｌＰ语音服务、各种视频安防监　

控信息的上传、户外（或楼宇内）　

视频广告信息的下载等业务。在　

不便敷设线缆的场所（例如故宫　

等文物保护单位），完全可以取　

代有线宽带接入，提供经济灵活　

的无线宽带接入。　

图２所示的为ＷｉＭＡＸ典型　

移动组网应用方案。　

随着８０２．１６ｅ的逐渐成熟，　

ＷｉＭＡＸ系统可支持大范围、高速　

移动下的无中断无线宽带接入　

应用。为用户提供移动数据业　

务，包括移动流媒体的可视电　

话、移动监控、移动游戏、移动数　

据查询等，用户将能感受到真正　

的高速无线业务的全新体验。因　

图１　ＷｉＭＡＸ典型固定组网应用方案　

图２　ＷｉＭＡＸ典型移动组网应用方案　

此，ＷｉＭＡＸ能够为政府办公、交　

询，特别是相关图片和图像的传　

通管理、安全防范、应急通信、沿　输应用，并通过ＧＩＳ等系统的使　

海缉私等领域提供低成本、高速　用，使民警可以迅速地对区域内　

率、安全可靠的无线专用网络。　

的警情做出判断，减少处警时　

应用包括以下几个方面。　

间。在城市交通监控和治安监控　

－

公安警务及智能交通。公安　

方面，可以根据实际需要为监控　

工作具有移动性、突发性、紧急　

区域提供实现实时的无线视频　

性等特点，一线部门需要实时与　连接，监控视频数据通过无线宽　

公安数据中心交换信息，对人员　带网络系统传送到监控中心。类　

信息、车辆信息等进行迅速地查　

似的应用还包括（下转第５０页）　

一

３９—　

维普资讯

观全球的３Ｇ业务发展，主要３Ｇ　

无线Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务。目前，固定的　

场，在热点区域提供高速Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　

运营商的盈利情况并不理想，比　

宽带无线接入市场是未满足的　接入服务是有现实需求的；从发　

如最大的３Ｇ运营商和记的３Ｇ　需求市场，但８０２．１６—２００４仍不　

展分析，ＷｉＭＡＸ尽快找到市场　

业务仍处于亏损状态，其中一个　

能很好地满足这一市场的需求，　切入点，培育潜在市场是发展关　

重要原因是３Ｇ业务的市场需求　

仍将进一步发展完善。移动　

键，是否适应未来的移动通信市　

不足。２～３年后，留给移动　

ＷｉＭＡＸ的市场定位仍需要进一　

场仍有待研究。■　

ＷｉＭＡＸ的潜在市场还有多大？这　步研究，其发展不仅仅是一个技　

是一个值得研究的问题，也是新　术问题，还涉及产业政策等问　

胡　字　中国电信股份有限公司　

兴移动运营商需要关注的问题　

题。　

广州研究院无线通信研究部博士。　

之一。　

高级工程师　

因此，未来两年是ＷｉＭＡＸ发　

结　语　

Ｈｕ　Ｙｕ　Ｄｏｃｔｏｒ，Ｓｅｎｉｏｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，　

展的关键时刻，面对ＬＴＥ／ＡＩＥ的　

Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　

竞争，明确ＷｉＭＡＸ市场定位，尽　

下一代通信网络发展趋势是　

Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｃｈｉｎａ－Ｔｅｌｅｃｏｍ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　

快寻找市场切入点方能赢得市　

核心网逐步融合，接入网呈现多　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　

场，同时要研究新的运营模式，　

元化发展。综合本文，从技术角　

秦家银　中山大学通信与信息技　

促进产业链的发展，使设备商、　度分析，ＷｉＭＡＸ代表了移动通信　

术学院副院长　

运营商均有利可图。ＷｉＭＡＸ的发　

新的发展方向，ＷｉＭＡＸ将与Ｅ３Ｇ　

Ｑｉｎ　Ｊｉａｙｉｎ　Ｖｉｃｅ－ｄｉｅｒｃｔｏｒ，Ｃｏｍｍｕｎｉ－　

展目标应是随时随地为用户提　

技术殊途同归；从市场分析。将　

ｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

供快捷的、高速的、资费低廉的　

ＷｉＭＡＸ定位在宽带无线接入市　

Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｏｎｇｓｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

∞一，０—　々　∞　∞　０　０Ｐ　’ｐ　Ｃ．　（　，ｃ　０　１０咒　●　々　ｅ　ｃ　’　∞　’Ｃ　，Ｃ，Ｃ　＇Ｃ　０ｃ　，ｃ　０ｃ　０ｅ　０Ｐ　’　０Ｃ　，Ｏ—々　々ｅ　

（上接第３９页）实现森林防火、反　

海岸沿线，如何做好海域监控，　

结　语　

恐作战等，利用便携式移动终端　

及时处理海上的紧急状况至关　

将图像信息实时传输到指挥中　

重要。通过ＷｉＭＡＸ无线宽带接　ＷｉＭＡＸ技术具备传输距离　

心，保证指挥人员对全局的把　

入系统，可以有效协调边防、缉　

远、数据速率高的特点，配合其　

握。　

私、鱼政、救助等部门的工作，提　

他设备（如ＶｏＩＰ及Ｗｉ—Ｆｉ等）可　

・

江河防汛应急。长江、黄　

供海上（沿岸）舰船间及与陆地　提供数据、图像和语音等多种较　

河、淮河等河流防汛工作，沿线　

间的各种通信手段，及时将海上　

高质量的业务服务。在有线系统　

流程上千公里，有众多大坝、电　

的图像、视频、话音的信息传送　

难以覆盖的区域和临时通信需　

站、桥梁需要监控，沿线的水文　

到指挥中心，满足日益增加的无　

要的领域，可作为有线系统的补　

信息需要传送，船只需要宽带数　

线宽带通信需求。对于远洋船　

充，具有较大的优势。随着　

据接入的有效手段。利用ＷｉＭＡＸ　

队，可通过ＷｉＭＡＸ构建船队问　

ＷｉＭＡＸ的大规模商用，其成本也　

建立固定或机动无线宽带基站，　

无线宽带通信系统。　

将大幅度降低，相信在未来的无　

具有成本低、工作灵活，覆盖范　

・

公共交通。通过城市的　

线宽带市场中，尤其是专用网络　

围较大，通信能力强的特点，在　

ＷｉＭＡＸ系统的覆盖，可以为公　

市场中，ＷｉＭＡＸ将占有重要位　

平时实现语音、视频、数据的实　

交、出租车辆提供车内监控信息　

置。■　

时传输的同时，也十分适合灾变　上传和车内显示系统的广告和　

现场应急机动通信。机动基站可　公共信息的下载。从而减少公交　

刘培植　北京邮电大学电信工程　

为覆盖区域内提供语音通信、　互　

车上和出租车的治安事件发生。　

学院教授　

联网接入及视频图像等应急通　

该系统可同时应用于电子公交　

Ｌｉｕ　Ｐｅｌｚｈｉ　Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　

信服务。　

站牌、交通的信息板及城市信息　

Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢＵＰＴ　

・

沿海安全。我国具有绵长的　

亭的信息传输。　

一

５Ｏ一　

本文标签： 无线移动业务提供宽带