WiMAX技术应用及其发展前景的探讨.pdf

1 注意：注意： 本文已被节选、并发表在本文已被节选、并发表在 2005 年年 8 月总第月总第 18 卷第卷第 8 期的第期的第 40 到到 44 页“世界电信”杂志上， 题目为“ 页“世界电信”杂志上， 题目为“WiMAX 技术应用及其发展前景”；技术应用及其发展前景”； 限于篇幅原因，这里只节选部分内容，如您感兴趣，请限于篇幅原因，这里只节选部分内容，如您感兴趣，请 E-MAIL 至至 sales 索 取。 索 取。 WiMAX 技术应用及其发展前景的探讨技术应用及其发展前景的探讨 北京阳天宽频网络技术有限公司 杨天喜 WMAX 全球微波存取兼容组织(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，又叫全球微 波接入互操作性，是由英特尔主导、基于 IEEE 802.16ade 标准的无线城域网技术，是一个传输半 径可达 31 英里（即 50 公里）覆盖范围的、75 Mbps 高速度传输的 IEEE802.16a 技术标准，因此被 定义为无线城域网接入技术或广域无线网解决方案(wide area wireless solution)。就频谱而言，也叫 IEEE 802.16a/d/e WirelessMAN。所以也可把 WiMAX 当成是一种新兴的无线协议 IEEE802.16 标 准的代名词，是专门为宽带无线接入和回程而开发的无线宽带接入技术，其数据吞吐率可高达 75Mbps，传输距离可达 31 英里，也即在 50 公里的范围最高可提供每秒 75Mbps 的数据传输的速 度。 其论坛 WMAX Forum 或者某种意义上是一个唯一在无线宽带接入领域倡导兼容性、 标准化和互 操作性的联盟性组织，也称宽带无线技术论坛，同时也为全球宽带无线接入(BWA)产业协会，提供 质量控制和认证，以保证成功的 WiMAX 标准化的部署。它由英特尔 Intel 牵头，于 2002 年 4 月和 支持 IEEE802.16 标准的众多无线通信设备和器件供应商、软件开发商、运营商成立的一个非赢利 性的工业贸易联盟组织的机构团体，旨在推广和验证基于 IEEE 802.16 标准的、不同供应商提供宽 带产品与解决方案的兼容性和互操作性。 相比 3G 提供小于 2M 的带宽，WiMAX 每个基站最多可以划分成 6 个扇面，每个扇面可以提供 70M 独立带宽，并且基站的覆盖范围是 3G 基站的 10 倍。因此有人认为 WiMAX 将取代 3G，成为 下一代通讯的主流技术。但事实上，WiMAX 论坛从来都不认为移动运营商是其最大的客户，而认为 WiMAX 技术可以作为 3G 网络的部署和优化。 重要的是 WiMAX 有 WiMAX 论坛这样的一个组织在背后支撑，目标就是致力于 WiMAX 产品的 全球统一，这对于 WiMAX 的“生态”系统与整体网络架构的发展将起到非常关键的作用。众多传统的 MMDS 厂商，如摩托罗拉、奥维通和红线通信等，已经积极地参与到 WiMAX 的市场宣传和推广中 来了。现在 WiMAX 组织包括芯片制造商（例如英特尔）、设备供应商（例如阿尔卡特）、电信运 营商（例如英国电信 BT），其产业链已经十分完整。当然，并非仅仅移动运营商才是 WiMAX 的客 户，WiMAX 的客户是全部运营商，包括移动运营商、传统固网运营商、虚拟运营商以及 Cable 运 营商、卫星公司等等。WiMAX 论坛试图建立一种开放式的平台，让全部运营商都成为论坛的客户。 当然，不同的运营商将有不同的使用方式，但是毫无疑问，它们都需要宽带多媒体应用。 一、一、WiMAX 技术的应用技术的应用 先从 WiMAX 本身的技术发展来看， WiMAX 有固定版 （IEEE802.16a/d） 和移动版 （IEEE802.16e） 之分，其应用就可从此开始谈起。 2 ? 固定接入方面的应用固定接入方面的应用 ? 游离式接入方面的应用游离式接入方面的应用 ? 便携式接入方面的应用便携式接入方面的应用 ? 全移动接入方面的应用全移动接入方面的应用 ? 可用做蜂窝通信的回程，在部署一个较大区域的无线接入网络时，可以利用 WiMAX 基站之 间的无线链接，进一步延伸网络覆盖的范围。 ? 对于在家庭和企业、单位部署了 Wi-Fi 的用户，可能会临时移动到 Wi-Fi 覆盖范围之外，这 时候 IEEE802.16e 作为 IEEE802.16a/d 的扩展， 可以保证移动用户在 Wi-Fi 网络和 WiMAX 网络中平滑漫游，这样客户端可以自动选择利用 Wi-Fi 还是 WiMAX，从而保证了其最佳的 链接方式。当然家庭和企业、单位的用户可以直接用 WiMAX 做无线宽带的接入。 ? WiMAX 也可用做 Wi-Fi“热点”（Hop Spots）回程，在一个区域部署 Wi-Fi“热点”，热点与互 联网之间的远距离链接则由 WiMAX 完成，从而延伸了“热点”的使用范围。 ? 一些 DSL 或者 Cable 接入方式难以覆盖的地方，例如社区的无线宽带的快速实现、以及其 它较少受距离和社区密度影响的场所、一些临时性的聚集地，例如展会等，WiMAX 可以用 较短的时间、及其低廉的成本实现无线宽带的覆盖，也比 DSL 或者 Cable 接入方式拥有更 大地灵活性。因而，WiMAX 可以率先从人口不稠密、DSL 和缆线宽带网络铺设不密集的地 区进行，一旦 WiMAX 的成本下降到与 DSL 和缆线宽带网络差不多时，就可能会成为通信 市场上的翘楚，也因此引来全球市场的高度期盼。 ? 经济欠发达地区可能没有事先部署双绞线或者同轴电缆，如果重新布线，则受用户密度的 制约，成本也高；另外象故宫这类的文物单位，显而易见，重新布线是被允许的，所以， 经济欠发达地区或者需要保护的地方，WiMAX 就成为一个最佳的选择。 3 ? 无线通信的 ISP 们，可以用 WiMAX 做大范围、低成本的快速覆盖。 ? 后进入的当地运营商可作为一个竞争者，如香港电信盈科在英国是新进入者，就可以采用 WiMAX 技术，还有其它地区性的小公司也可以做地区无线的接入服务。 ? 针对移动服务提供商，也可以用 WiMAX 作为高速数据传输的补充手段。 具体的了来说，WiMAX 作为城市无线宽带网，可使政府、远程医疗卫生、远程教育、交通、金 融、物流等许多行业在内都能从中受益。 1WiMAX 在政府公共事业中的应用在政府公共事业中的应用 A城市安全城市安全 在 911 事件以后，城市安全已经成为国际上的首要问题。在美国，很多的城市与州政府、防 恐单位，已经开始密切合作，来保证市民的公共安全，并要在确保万无一失下，不同政府职能 部门的信息可以互通互联。通过未来的 WiMAX 无缝漫游的高安全性的警察专用网，警察局就可 以快速有效、及时地查找违法犯罪人员的记录情况。而且可以应用 WiMAX 无线宽带技术，来大 大提升城市的紧急事件的快速处理能力，有效的提升城市整体安全防范的水平。 另外，除了城市消防信息的无线联网，甚至在森林防火方面上，目前 IBM 已经帮助消防部 门开发了一套森林防火系统。 B监控交通状况，控制交通拥堵监控交通状况，控制交通拥堵 国内的大中城市， 均有不同程度的交通堵塞现象， 以及由于交通堵塞所带来的环境污染问题。 利用基于 RF ID 和 WiMAX 技术的智能交通综合管理方案， 就可以事先预防并解决这类问题的发 生。例如，IBM 就和新加坡政府进行了合作，对进入特定区域内的车辆，实行特定的收费。具 体方案是采用 RF ID 技术监控进入特殊路段的车辆， 通过 WiMAX 技术全程跟踪车辆情况， 并记 录到后台系统，按月收取其费用。通过这种方式，新加坡政府可以在特定区域或者时间(上下班 高峰期)控制交通拥堵，同时通过收取费用来收回成本。 C金融行业金融行业 很显然，通过 WiMAX 无线城域网，可将全城的银行系统连接起来，甚至可完成不同银行之 间的金融信息的交换，因此这项技术在银行、保险业的投资回报率也非常诱人。 D医疗保健行业医疗保健行业 医疗保健行业可能在无线应用上需要更多的创新。结合相应无线应用软件，可使城市内各医 院之间的医生和保健人员，能够通过无线设备接收病人的信息，包括检验结果和分析数据，甚 至通过无线设备下达药物治疗试验和临床试验的处方。虽然目前很多这样的无线应用软件能处 理的数据量还不是很大，绝大部分无线网络提供图像的质量都难以达到诊断要求。 在未来，从与病人相连的数百万、甚至是数十亿无线连接的感应器那里，通过遥感测量，可 以将在自己家里的病人的相关进行数据收集、调度，再通过类似 WiMAX 无线网络，就可直接传 输到医生的移动设备中进行分析和处理。所以，下一代无线宽带网络，也会刺激具有流媒体功 能的应用软件和内容的相应发展，以及移动视频会议技术在企业和消费者中的发展。 4 E物流企业物流企业 UPS 公司这家年收入达 370 亿美元的速递公司，目前已经在美国和欧洲约 500 座仓库内部 署 Wi-Fi 网络， 也是正在建设中的全球最大的 Wi-Fi 网络， 当 2006 年建成时， 整个网络将在 UPS 公司全球 1,700 座仓库拥有 1.5 万无线接入点。在其仓库中，包裹运输工人装卸包裹时，他们就 用一条具有蓝牙功能的“手链”，从包裹标签上扫描运输信息，这些信息随后会被传输到手链 带上的无线终端。因这些终端都配备了 IEEE802.11 无线接入设备，所以能够及时把收到的信息 再传输到服务器上。这样，包裹的运输信息就源源不断地传输到 UPS 公司的固定网络和后台系 统中。因而，只要包裹的位置发生了变化，货主就可在几秒钟内得到最新的包裹位置等相关信 息。 在未来的智能城市中，无线网络将无处不在，其它类似 WiMAX 的技术也可能全面覆盖城市 区域，以提供比 Wi-Fi 热点（Hot Spots）范围更广的高速无线连接。如果可以利用 WiMAX 无 线城域网，再配合传感器和相关的无线应用软件，将给类似 UPS、TNT、FedEX、EXPRESS 等大型物流企业的车队和运送的包裹、货物进行有效的跟踪和管理，可使用户随时了解任一时 刻其委托物流企业的包裹、货物的实际状态。 2WIMAX 技术很可能将是技术很可能将是 IPTV 无线到户的另外一个好的选择。无线到户的另外一个好的选择。 IPTV 的质量在很大程度上是依赖于宽带互联网的 QoS 和带宽， 就从目前的技术应用来看， 其在 接入方式的带宽和稳定性等因素方面表现并不完美，但仍然可以通过 ADSL2+、FTTH 或者 FTTP 等实现 IPTV 的接入服务。而 WIMAX 也是进行 IPTV 接入的另外一个很好的一种选择。因为，对于 中国典型的小区式住宅结构，WIMAX 有着独特优势。在典型的 3 到 10 英里半径单元覆盖的小区部 署中，获得 WiMAX 论坛认证的系统可以为固定和便携接入应用提供高达每信道 40Mbit/s 的容量， 可以同时响应支持数百个使用 T-1 连接速度的商业用户或数千使用 DSL 连接速度的家庭用户的需 求，并可以提供足够的带宽。其中商业用户可能需要更宽的带宽，而家庭用户可能就不需要很高的 带宽；视频点播 VOD 需要较小的上行带宽而需要很高的下行带宽，对这些 WiMAX 都可以灵活配置 予以满足。而在距离和通讯速度之间，WiMAX 也可以自动适应，例如为了满足距离要求，可以调整 信号调制方式，以降低速度来保证通信质量等；这些都为 IPTV 无线宽带的接入应用，打开了富有 想象力的可发展空间。 3WIMAX 技术是构建无线家庭网络系统的基础技术是构建无线家庭网络系统的基础 5 随着人们日益习惯和喜爱无线生活方式，必然带动无线网络产品的大发展，企业也从中看到了 无限的商机。目前很多厂商相信，未来 WiMAX 的应用会给最终上网用户带来新的网络生活体验。 采用宽带无线接入方式，每个家庭可以享受到 25M 以上的带宽应用服务。这样的带宽，将满足家庭 对多媒体网络的各种需求。 未来的家庭网络将进一步扩展成可处理视频内容的网络系统，也包括 HDTV 节目，并且最终将 把家庭中的几乎所有消费电子设备都连在一起。任何内容的显示设备，譬如卧室中的电视，都应能 从家中其它地方的任何信息源(如放在客厅的个人录像机)来访问内容。骨干及集群(cluster)网络拓 扑，有可能发展成为包括数种网络技术的组合。例如，原有同轴电缆可将内容传送到安装它的房间 内，而无线则能将内容传送到该房间及邻近的房间中，并用不断改进的技术，无线还能覆盖有线方 案所不能覆盖的整个家庭。这其中 IEEE802.11n 和 IEEE802.16d/e 无线解决方案,将在其中都将扮 演重要的角色。 尽管高速的数据访问被认为是 WiMAX 对消费者产生吸引力的主要因素，但运营商也必须捆绑 VoIP 等功能，来获得生存所必需的财源。 二二、WiMAX 的发展前景的发展前景 2004 年中期后，作为继 3G 和 WLAN 之后，被业界寄予高度厚望的 WiMAX 技术得到了快速、 迅猛的发展。 毫无疑问，WiMAX 这项令人激动的新技术，将使无处不在的互联网真正成为可能，即不管你是 在城市中心、稍远的城郊，还是在偏僻的山区、人口稀少的西部，WiMAX 技术都可以让你连接上互 联网，真正实现宽带网络 “随时随地的接入”的梦想。这也反过来会促进 IT 产业的进一步发展，因为 那时会有越来越多的便携设备提出联网的要求，一个庞大的市场也由此打开。完全可以说，WiMAX 是继以太网之后，网络技术发展的里程碑，无论设备厂商、电信企业还是消费者，都会从 WiMAX 中感受到一场疾风骤雨的互联网技术革命。它将创造出一个更庞大、无处不在的宽带信息网络，并 且更加有力的促进信息经济的发展。同时，WiMAX 本身就是一个潜力无限的市场，未来十年内，全 球各地对 WiMAX 设备的需求量极其惊人。而且，规模经济也使成本大大下降，WiMAX 的应用领域 也将随之扩大。 可以预见，WiMAX 在未来五年内的将逐步盛行，也毋庸置疑，类似 Wi-Fi、WiMAX、UWB、4G 等的无线技术是下一轮网络通信产业最大的增长点。据高科技咨询机构 In-Stat/MDR 的最新研究报 告显示，预计 WiMAX 将在 2006 或 2007 年迎来一个大发展时期；到 2009 年，全球将有 3%的宽 带用户即 850 万用户采用基于 WiMAX 技术的宽带无线接入服务，其中接近 450 万的 WiMAX 用户 将使用基于 WiMAX 语音的通信业务；而在城市里，WiMAX 在宽带市场的份额将达到 15%；此外作 为一种低成本的宽带技术，以 IEEE802.16 为基础的 WiMAX，只要建立一座基地台，就可为方圆 31 英里的用户提供宽带存取服务，是相当具有经济效益的无线通讯网络技术，因而，WiMAX 比较 适合于发展中国家的新兴市场和偏远的地区。 另据美国市场