（产业经济学专业论文）宽带无线WiFi与WiMAX应用研究.pdf

宽带无线w i f i 与w i m a x 应用研究 摘要 近年来，w i f i 与w i m a x 发展如火如荼，w i f i 迅速席卷了笔 记本电脑市场，目前已经向手机、游戏机等嵌入式领域发展，成为构 建数字家庭和数字企业的主要无线技术。而w i m a x 的主要标准相继 确定，互操作性测试已经开始，主流厂商大力推动，固定w i m a x 网 络已经在2 0 0 6 年开始部署。到2 0 0 7 和2 0 0 8 年，随着移动w i m a x 网络的部署，w i m a x 开始嵌入手持设备，与3 g 、h s d p a 和w i f i 等技术共存与融合，实现随时随地的无缝宽带漫游。 因此，在w i f i 与、7 i ，i m a x 技术上面，适合承载什么业务，进行 什么应用，就成为急需研究的课题，本文旨在通过对w i m a x 和w i f i 的市场和应用场景的研究，为中国乃至全球的宽带无线发展提供一些 思路。 全文共分为五个部分： 第一部分对宽带无线接入技术做了一个整体的描述； 第二部分，从概念、特征以及发展进程入手，对宽带无线接入技 术中的w i f i 和w i m a x 进行了描述，并分别提出w i m a x 和w i f i 以及w i m a x 和3 g 的组网方案； 第三部分，专门研究了w i f i 的应用情况，包括w i f i 的应用场 景以及w i f i 的行业应用； 第四部分，研究了w i m a x 的应用情况，从市场角度出发，研究 了w i m a x 的应用场景；从技术角度出发，研究了w i m a x 技术的主 要应用；还列举了w i m a x 的应用实例； 第五部分，谈到w i f i 和w i m a x 在国外和国内的应用。主要谈 及的是在国内的应用情况，从中国电信业的现状谈起，分别对w i f i 和w i 在国内的应用进行了探讨。 尽管w i m a x 是个很热的话题，但国内尚未有人专门对其应用进 行讨论和研究。本文的最大的成果就是补充了国内的这个空白，希望 可以给国内的w i m a x 发展提供一些思路。 关键词：宽带无线接入、w i f i 、w i m a x 、i e 髓8 0 2 1 1 、m e e 8 0 2 1 6 应用场景 s t u d yo nw i na n dw i 【a xo f b r o a d b a n dw i r e l e s s i nr e c c my e a 墙，w i - f j 她dw i m a xd c v e l o pu k cam g i n g 舭w i - f ie x p a n d m p i d l yi nt h em a r k e to f t h en o t e b o o kp c n o w ，w i f ia l s os e t sf o o ti ne m b e d d c d f i e l d s ，s u c h 嬲m o b i l ep h o n e w i - f ib e c o m e sam a j o rw i r e l e s st e c h n o l o g yt o n s t n l c td i g j t a lf a m i l ya n dd i g i t a le n t e i p r i s e w i m a x sm a i ns t 柚d a r d sh a v e i d e n t j f i e do n c 础e ra i l o t h e r w i m a x si n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n gh a sb e g l l n m a n y m 锄u f a d u f c sa ”p u s h j n gw i m a xt or c a l i s t i cu s a g ea c t i v e l y t h ef ! i x e dw i m a x n e 艄o r k sh a v ed c p l o y c di n2 0 0 6 u n m2 0 0 7a n d2 0 0 8 ，w i m a xw me m b e di n h 锄d s e td e v 妣s 诵t ht h ed i s p o s i t i o n0 fm o b n ew i m a xn e 细o r l 谣w i m a xw m c o 懿i s t c n c 柚di n t e g r a t i o n 奶t h3 g ，h s d p a 姐dw i f i n sp o s s i b l et 0 姗b l ei n s c a l i l l e s sb m a d b 柚ds u r f i n gi ns p i t eo f 锄y t i m e 觚d 锄y w h c t 1 l e f e f o r e ，“su r g e n tt 0 l v es 咖ep m b l e m s ，s u c h 勰w h a to p e 珀t i o n ss h o u l d c a 】吖柚dw h a ta p p l i c a t i o n ss h o u l d 惦cb 鹚e do nw i - f ia l l dw i m a x 。1 1 l i sp a p e r t h r o u g l lm a f k e t i n ga n du s a g es c e n a f i or c s e a r c ho fw i m a xa n dw i f ip r o v i d e d s u g g e s t i o ni d c 船t oc h i n ac v 明g l o b a lb r o a 曲粕dw i r c l e s sd c v e l o p m e n t t 1 1 ef l i l lp a p e ri sd i v i d e dj l l t of i v ep a n s ： 皿ef i r s tp a n a u t h o rh o l i s t j c a l l yd e s c r i b e dt h eb m a d b a n dw i r c l e s sa c c e s s t e c h n o l o g y n es e c o n dp a n ，a u t h o rs t a 删劬mt h ec o n c e p t 、 c h a r a c t e r i s t i c s姐d d e v e b 叩m e mp r o c c s st 0d c s c 曲e db r o a d b a n dw i r e l c s sa c c e s st ot h ew i f ia n d w i m a x t c c l l n o l o g y a u t h o fa l s og i v eaw i m a x 、w i - f i 蛐dw i m a x 、 3 gn e t 、阳r k s u g g e s t i o n t h et h i r dp a n ，a u t h o rs p e c i a l l yr c s e a f c h e du 圮a 即l i c a t i 伽o fw i - f i ，i n c l u d i n g w i - f iu s a g es c c n a r i 0 柚dt h ei n d u s n yu s a g c 皿cf o u n hp a r t ，a u t h o rr c s e a r c h c dt h ca p p i i c a t i o no f w i 地镊a u t h o r 舶mt h e m a r k e tp c 塔p e c t i v c ”s e a r c h c dt l l e 印p l i c a t i 0 fw i m a xs c e n a r i o ，劬mt h ct e c h n i c a l p e r s p c 斌i v e 坤a r c h e dt l l em a i na p p l i c a t i o n0 fw i m a xt e d m o l o g y ，i n d u d i n gt h e w i m a xc i t c dc x 锄p l e so ft h e 印p l i t i 蛐 n e 衄hp a n ，a u t h o rt a l l 【e da b o u tt h cw i - f i 衄dw i m _ a xa p p l i c a t 加i l lm e f o r e i 鲷c o u n 町柚d j nd 咖e s t i ca u t h o rm a i n l yt a i k c da b o mt h ed o m e s t i c 印p l i c a t i 伽 0 ft h ew i f i 柚dw i m a x 伽t c l c c 0 删u n i c a t i o n si i l d u s t r y 舢t h o u g l l w i m a x i sah o t 自叩i c ，b u t i t sa p p l i c a t i o n h 觞y c tb c e nd e v o t c d t o t h 。 d i s c i l 豁i 衄卸d 艘a f c h 1 砧i st h eg r c a t e s ta c l l i c v e m c mo ft l l i sg a pi i ld 咖e s t i c ，啪 p r o v i d cs o m ei d e 鹳f o “h cd e v e l o p m e n to f t h cd o m e s 虹cw i m a x k e yw o r d s ：b r o a d b a n dw i r e l e s sa c c e s s ( b w q 、w i - f i 、w i m a x 、 i e e e 8 0 2 1 1 、i e e e 8 0 2 1 6 、u s a g es c e n a r i o 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 第一章宽带无线接入概述 1 1 宽带无线接入概念 从整个电信网角度看，可以将电信网划分为公众网和用户驻地网两部分。其 中用户驻地网属于用户所有，因此通常所说的电信网指的是公众电信网。公众电 信网又可以分为长途网、中继网和接入网三部分，其中，长途网和中继网可以合 并称为核心网。 图1 1 接入网示意图 如图1 1 所示，接入网介于用户终端和核心网之间。就电话业务而言，接 入网就是本地交换机和用户之间的连接部分。 根据传输方式的不同，接入网可以分为有线接入网和无线接入网两种。对于 无线接入网，按照空中接口承载业务带宽的大小，又可以进一步分为宽带无线接 入网和窄带无线接入网。 宽带无线接入( b r o a 曲柚dw i r c l e s sa c c e s s ，b 、淞) 是指从交换节点到用户 终端采用无线通信，并能实现宽带业务接入的技术，它实际上是核心网络的无线 延伸。“ 1 2 宽带无线接入特点“ 一、覆盖范围灵活 接入点的覆盖范围从几十米到几千米不等，可以使b w a 技术灵活的运用在 从局域网到城域网的整个区域。 二、应用频率范围广 从2 g k 到几十g ，宽带无线接入技术可以灵活的应用于不同频率划分的 地区。 三、频谱利用率高 现在绝大部分b w a 系统物理层普遍采用的是o f d h 0 f d m a 等调制多址技 术，使得从交换节点到用户终端的空中接口链路无线频谱的利用率显著提高。而 且，由于b w a 技术普遍用于2 g h z 以上的频段，其可用信道带宽较宽。因此可 以满足高吞吐量宽带数据业务的需求。 四、m a c 层具备调度机制 空中接口的m a c 层能通过不同业务的带宽请求进行调度，使宽带无线接入 系统实现端到端的q o s 成为可能，也有效的保证了宽带无线接入系统对多业务 的支持能力。 五、动态带宽分配能力 宽带无线接入系统能够支持同一扇区内不同的终端之间的动态带宽分配和 同一个终端里不同接口之间的动态带宽分配，一方面提高了系统的频率使用效 率，改善了频谱效率，一方面配合了m a c 层的调度机制，从而更好的支持多业 务并发机制。 六、安全系数高 通过数据包加密封装和密钥管理等手段实现空中接口数据的加密传输；通过 网络管理上的防火墙、地址协议过滤和m a c 地址锁定等一系列策略，可以最大 限度地保证系统不同级别的安全需求。 七、应用模式正在从固定向移动方向转化 b w a 技术的应用领域发生了翻天覆地的变化：从传统的点对点微波通信系 统，发展到点对多点的分配式通信系统；从固定接入向游牧接入、便携移动和移 动加广域漫游的方向演进。 1 3 几项现有宽带无线接入技术 一、b l u et 0 伽i ( 蓝牙) 蓝牙技术作为一种正在迅猛发展的短距离无线连接技术，用于在小范围内实 现各个办公或商用设备之间的短信息发送、文件传输、信息同步、信息传真、因 特网接入等语音和数据通信业务。它是一种低功耗的无线通信技术，能取代现有 的p c 、打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口。蓝牙技术自诞生之日 起，其出发点就立足于解决小型移动设备问的短距离、低功耗的无线互连问题， 因此它的通信距离有限，一般情况下，蓝牙设备传输的覆盖范围为直径1 0 米， 但通过增加发射功率，其传输覆盖范围可以达到1 0 0 米左右。 二、w i 肼 w j - f i ( 砌r c l e 鸥f i d e l i t v 无线保真) 技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室 和家庭中使用的无线局域网通信技术。相对于蓝牙技术十几米左右的电波覆盖范 围，w i f i 根据产品性能以及传播环境的不同可以覆盖几十米至几百米的范围。 2 该技术是基于m e e8 0 2 1 1 标准的无线通信技术，目前正在使用的通信标准为 正e e8 0 2 1 1 a 、i 髓舳2 1 1 b 和m e e8 0 2 1 1 9 。从8 0 2 1 1 9 标准的发展情况来看， 未来的w u 蝌技术标准还将不断演进，高带宽将是最主要的发展方向，下一代 w ia n 网络的传输速率可以达到5 4 0 m b p s 。 该技术由于其自身的优点，受到了广大厂商的青睐。目前机场、车站、宾馆、 饭店、图书馆等人员密集的地方已经部署了大量的w u n 热点( h o t s p o t ) ，为 用户提供高速便捷的因特网接入。同时，w i f i 技术已经被许多国际性大都市认 可，用于全城的无线接入建设。 为了推广e e 8 0 2 1 1 标准，国际上成立了w i f i 联盟，旨在保证不同设备 商的m e e 8 0 2 1 1 产品的兼容性和互操作性。如今，w i f i 和w l a n ( 无线局域 网) 、正e e 8 0 2 1 1 几乎成了同义词，都是同一个意思的不同表达方式。 三、w i m a x w i m a x 全名是“w b r i d w i d ei n t e r o p e r a b i l i t yf o rm j c r o w a v ea c c e s s ”，中文译 为“微波存取全球互通”，是一项新兴的无线通信技术，能提供面向互联网的高 速连接。无论在传输距离、数据传输速度、建网成本方面都是一种业界认可的理 想的宽带无线接入解决方案。该技术是基于i e e e8 0 2 1 6 标准的城域无线宽带接 入技术，该标准可以应用于2 1 1 g h - z 非视距( n l o s ) 传输和1 0 6 6 g h z 视距 ( l o s ) 传输，具有代表性的标准包括8 0 2 1 6 删固定无线接入和8 0 2 1 6 e 移动无 线接入标准。按照目前的技术发展情况，8 0 2 1 6 a d 主要定位于企业用户，提供 长距离传输的手段，而i e e e8 0 2 1 6 e 的用户群则定位于个人用户，支持用户在 移动状态下宽带接入网络，为了支持移动特性，在m e e8 0 2 1 6 d 的基础上加入 了切换、q o s 、安全等新的特性。 w i m a x 技术能够在比w i f i 更广阔的地域范围内提供“最后一公里”宽带 连接性，由此支持企业客户享受t 1 类服务以及居民用户拥有相当于线缆d s l 的 访问能力。凭借其在任意地点几公里的覆盖范围( 取决于多种因素) ，w i m a x 将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。 为了推广i e e e 8 0 2 1 6 标准，国际上成立了w i m a x 联盟。作为推动 i e e e 8 0 2 1 6 标准和产品发展的国际组织，w i m a x 在宽带无线接入领域的影响逐 渐增强。如今，w i m a x 也等同于髓e 8 0 2 1 6 的意思。 四、m c w i l l m c w i u 。( m u l t i c a i e rw i r c l e s sh l t c m e tl d c a ll 0 0 p ) 即多载波无线因特网本 地环路技术是由我国科技人员在其s c d m a ( 同步码分多址技术) 基础上独立研 发的宽带无线通信技术，该技术主要包括采用s c d m a 的l h 版本和采用 c s o f d m a ( 码扩正交频分多址) 技术的r 5 版本。 m c w i l lr 4 版本主要采用多载波同步码分多址技术( m c s c d m a ) ，提供 固定、游牧和便携式的数据接入服务，基站净荷吞吐量8 m b p s ，终端最大峰值数 据速率3 m b p s ；m c w i u 且5 版本采用码扩正交频分多址技术( c s o f d m a ) ，提 供高速移动数据接入，终端移动速度可达1 2 0 k m m ，基站净荷吞吐量1 5 m b p s ， 终端最大峰值数据速率5 m b p s 。m c w i l l 技术的覆盖半径在1 0 5 0 公里，典型市 内覆盖半径1 3 公里。同时，m c w i l l 系统还采用了国际通信领域先进的智能天 线，软件无线电，自适应调制方式以及多载波传输技术，并在空中接口采用自主 开发的s w a p + 同步无线接入协议。 五、m u r n i b u 塔t 是i e e e 8 0 2 2 0 标准中比较有代表性的技术。i b u 俗t 系统是面向未来 i n t e m c t 应用而开发的宽带无线接入系统。通过i b u 巧t 系统，运营商可以利用较 低的成本覆盖更广泛的区域，比较容易地实现随时随地提供宽带l i i t e m e t 接入业 务，使得无所不在的i n t e m c t 成为可能。 1 4 i e e e 8 0 2 系列宽带无线接入标准介绍 一、m e e 8 0 2 1 1 ( 无线局域网) 1 9 9 7 年6 月，美国电机电子工程师协会( 衄e ) 为解决无线网路设备互连， 制订发布了e e 8 0 2 1 1 的无线局域网标准。 m e e 8 0 2 1 l 是e e 制订的第一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局 域网和校园网用户与用户终端的无线接入，业务主要局限于数据访问。由于它在 速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，m e e 又陆续推出了8 0 2 1 1 b 、 8 0 2 1 1 a 和8 0 2 1 1 9 三个标准，2 6 年1 月，高速下一代w i f i 标准8 0 2 1 1 n 草案 通过。 二、：e e 8 眈1 5 ( 短距无线通信) 磁e 8 0 2 1 5 致力于个人区域网络( p a n ) 的标准化，其目的是使人们的便携 装置随时接入网络。它又可以分为五个标准：8 0 2 1 5 1 是蓝牙标准；8 0 2 1 5 2 解 决了蓝牙和w i f i 共存频段的互干扰问题；8 0 2 1 5 3 是超宽带( u w b ) 标准； 8 0 2 1 5 4 是特别的节点技术和低复杂度方案；8 0 2 1 5 5 定位在m e s h 网的m a c 层， 具体标准还在制定中。 三、髓e 8 忆1 6 ( 无线城域网) e e 8 0 2 1 6 标准是点对多点( p m p ) 宽带固定无线接入系统的权威规范。 e e 8 0 2 1 6 标准定义了适用于m e ew m 6 n 空中接口规范，由于它所规定的无 线系统覆盖范围是公里的量级，因此8 0 2 1 6 系统主要应用于城域网。 4 8 0 2 1 6 标准又可以分为固定宽带无线接入空中接口标准( 麟0 2 1 6 d ) 和 移动宽带无线接入空中接口标准( 匝e e 8 0 2 1 6 c ) 。8 0 2 1 6 d 是2 0 0 3 年1 月颁布的 踟2 1 6 a 的增强。8 0 2 1 6 e 标准的目的是希望可以提出一种既能提供告诉数据业务 又可以使用户具有移动性的宽带无线接入解决方案。正e e 8 0 2 1 6 的后续系列协 议还在草案发展过程中。 四、眦e 8 吆2 0 ( 移动宽带接入) m e e 8 0 2 2 0 是由e e 8 0 2 标准委员会于2 0 0 2 年1 2 月成立的关于移动宽带 无线接入技术的标准制定工作组，致力于为移动用户开发一个支持在3 g h z 频段 高可靠性的进行高速无线数据传输的标准。m e e 8 0 2 2 0 是一种新的适合于移动 无线l i i t e m e t 分组l p 数据传输的移动宽带无线接入系统，支持的用户数据速率和 有效用户数以及频谱均大于现有移动通信系统，覆盖范围也达到了广域网，支持 高移动性车载通信。 2 1 w 1 研介绍 2 1 1 w i - h 概念 第二章w i f i 与w i m a x 概述 w i f i 全称为w i r e l e s sf i d e l i t y ，中文名为无线保真技术，又称8 0 2 n 标准。 和蓝牙技术一样，它也属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。它的最大 优点就是传输速度较高。另外，它的有效距离可达百米，同时还可以和现在已有 的各种8 0 2 1 1 设备兼容。现在流行的笔记本电脑技术一一迅驰技术就是基于该 标准的。 2 1 2 w i n 的特征 一、安装便捷 无线局域网免去了大量的布线工作，只需要安装一个或多个无线访问点 ( a p ) ，就可以覆盖整个建筑内的局域网络，而且便于管理和维护。 二、易扩展性 无线局域网有多种配置方式，每个a p 可以支持1 0 0 多个用户的接入，只需 要在现有的无线局域网基础之上增加a p ，就可以把几个用户的小型网络扩展成 为几百、几千个用户的大型网络。 三、可靠性 通过使用和以太网相类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送 和网络带宽的有效使用。 四、高移动性 在无线局域网信号覆盖范围内，各个节点可以不受地理位置的限制进行任意 移动。通常来说，a p 支持的范围在室外是3 0 0 米，在办公环境中达到1 0 一一1 米。在无线信号覆盖的范围内，都可以接入网络，而且可以在不同运营商和不同 国家的网络问进行漫游。 6 2 1 3 w i - n 的发展进程 为了让w u 婀技术能够被广为接受和使用，就必须要建立一个业界标准， 以确保各厂商生产的设备都能具有兼容性，也确保产品的稳定性。1 9 9 0 年e e ( 电气电子工程师学会) 8 0 2 标准化委员会成立e e8 0 2 1 1 无线局域网标准工 作组，主要研究工作在2 4 g k 开放频段的无线设备和网络发展的全球标准。1 9 9 7 年6 月，提出m e e8 0 2 1 1 ( 别名w i f i ，w h l e s s 丘d e l i t v ，无线保真) 标准。 m e e8 0 2 1 1 标准的制定是无线局域网发展的里程碑，它是由大量的局域网 以及计算机专家审定通过的标准。m e e8 0 2 1 1 标准定义了单一的m a c 层和多 样的物理层，其物理层标准主要有e e8 0 2 1 1 b ，a 和g 以及下一代高速无线局域 网通信标准i e e e8 0 2 1 1 n 。 i e e e8 0 2 1 1 b 1 9 9 9 年9 月正式通过的e e8 0 2 1 1 b 标准是e e8 0 2 1 1 协议标准的扩展。 它可以支持最高1 1 m b p s 的数据速率，运行在2 4 g h z 的i s m 频段上，采用的调 制技术是c c k 。 i e e e8 0 2 1 l a 唧8 0 2 1 1 a 工作5 g h z 频段上，使用o f d m 调制技术可支持5 4 m b 口s 的传 输速率。8 0 2 1 1 a 与8 0 2 1 1 b 两个标准都存在着各自的优缺点，8 0 2 1 1 b 的优势在 于价格低廉，但速率较低( 最高1 1 m b p s ) ；而8 0 2 1 1 a 优势在于传输速率快( 最高 5 4 m b p s ) 且受干扰少，但价格相对较高。另外，1 1 a 与1 1 b 工作在不同的频段上， 不能工作在同一a p 的网络里，因此1 1 a 与1 1 b 互不兼容。 i e e e8 0 2 1 l g 为解决上述问题并进一步推动无线局域网的发展，2 0 0 3 年7 月8 0 2 1 1 工作 组批准了8 0 2 1 1 9 标准，新的标准终于浮出水面成为人们对无线局域网关注的焦 点。8 0 2 1 1 9 与以前的8 0 2 1 1 协议标准相比有以下两个特点：在2 4 g 频段使用 o f d m 调制技术，使数据传输速率提高到2 0 m b p s 以上；能够与8 0 2 1 1 b 的w i f i 系统互相连通，共存在同一a p 的网络里，保障了后向兼容性。这样原有的w l a n 系统可以平滑的向高速无线局域网过渡，延长了i e 髓8 0 2 1 1 b 产品的使用寿命， 降低用户的投资。 m e8 0 2 n n 玎巳e e8 0 2 1 1 n 计划将w l a n 的传输速率从8 0 2 1 1 a 和8 0 2 1 1 9 的5 4 m b p s 增 加至1 0 8 m b p s 以上，最高速率可达3 2 0 m b p s ，成为8 0 2 1 1 b 、8 0 2 1 1 a 、8 0 2 1 1 9 之后的另一场重头戏。和以往的8 0 2 1 1 标准不同，8 0 2 1 1 n 协议为双频工作模式 ( 包含2 4 g h z 和5 g 两个工作频段) ，就保障了与以往的8 0 2 1 1 a b ，g 标准兼容。 m e e8 0 2 1 1 n 计划采用m i m 0 与o f i m 相结合，使传输速率成倍提高。另 7 外，智能天线技术及高性能传输技术，使得无线局域网的传输距离大大增加，可 以达到几公里( 并且能够保障1 0 0 m b p s 的传输速率) 。砸e e8 0 2 1 l n 标准全面改 进了8 0 2 1 1 标准，不仅涉及物理层标准，同时也采用新的高性能无线传输技术 提升m a c 层的性能，优化数据帧结构，提高网络的吞吐量性能。 其他相关标准 另外，其他主要的相关标准包括： i e e e8 0 2 1 l i e e8 0 2 1 1 i 对w l a n 的m a c 层进行了修改与整合，定义了严格的加密格 式和鉴权机制，以改善w l a n 的安全性。主要包括两项内容：w i f i 保护访问 ( w p a ) 和强健安全网络( r s n ) ，并于2 0 0 4 年初开始实行。 m e e8 0 2 1 l e 恤 m e e8 0 2 1 1 e 标准对w u 埘m a c 层协议提出改进，以支持多媒体传输，以 支持所有w l a n 无线广播接口的服务质量保证q o s 机制。 i e e e8 0 2 1 1 f ，定义访问节点之j 1 日j 的通讯，支持i e e e8 0 2 1 1 的接入点互操作 协议( i a p p ) 。 m e e8 0 2 1 1 h 用于正e e8 0 2 1 1 a 的频谱管理技术。 m e e 8 0 2 1 1 a ，b ，g 标准特性比较如下表2 1 所示： 表2 1 e e8 0 2 1 1 标准特性比较 8 0 2 1 1 a8 0 2 1 b 8 0 2 1 1 9 频段 5g h z2 4 g h z2 4 g h z 传输条件n l o sn l o sn l o s 覆盖范围( 标准规定) 1 8 米1 0 0 米1 0 0 米 兼容性 8 0 2 1 1 a8 0 2 1 1 b 8 0 2 1 1 b g 传输速率( 理论值)5 4 m b p s1 1 m b p s5 4 m b p s 调制方式o f d m d s s so f d m 规范完成时间2 0 0 1 年1 9 9 9 年2 0 0 3 年 2 1 4 w i h 联盟 w i f i 联盟是于1 9 9 9 年成立的一个组织，其主要目的就是在全球范围内推行 w i f i 联盟产品的兼容认证，发展8 0 2 1 1 技术。目前，已有超过2 0 0 家在业界非 常领先的公司加入了这个联盟。 8 2 2 w i m a x 介绍 2 2 1w i m a x 概念 w i m a x ( w b f l d w i d eh t e m p c f a b i l i t yf o rm i c r o w a v e a c c e 豁) 学名是微波存取 全球互通。属于新一代宽带无线城域网( w l a n ) 技术，特指以砸e 跳1 6 的 系列无线标准为基础的宽带无线接入技术。 它用于将无线接入热点连接到互联网，也可以连接公司于家庭等环境至有线 骨干线路。可以作为现有的有线和d s l 的无线扩展技术，从而实现宽带无线接 入。 w i m a x 可以提供固定、移动、便携形式的无线宽带连接，并最终能够在不 需要直接视距机站的情况下提供移动宽带无线连接。 作为一种无线城域网技术，w i m a x 信号传输距离可达到几十公里，基本上 能够覆盖到城郊。正是由于具备这种远距离的传输特性，w i m a x 将不仅仅是解 决无线接入的技术，还能够作为有线网络的接入的无线扩展，方便地实现边远郊 区的网络连接。 2 2 2 w i m a x 的特征 一、传输距离远、接入速度高 w i m a x 采用o f d m 技术，能有效对抗多径干扰：同时采用自适应编码调 制技术可以实现覆盖范围和传输速率的折衷；此外，还利用自适应功率控制，可 以根据信道状况动态调整发射功率。从而使得w i m a x 具有更大的覆盖范围以及 更高的接入速率。 二、接入灵活、系统容量大 作为一种宽带无线接入技术，w i m a x 接入灵活、系统容量大。服务提供商 无需考虑布线、传输等问题，只需要在相应的场所架设w i m a x 基站。w i m a x 不仅支持固定无线终端也支持便携式和移动终端，能适应城区、郊区以及农村等 各种地形环境。一个w i m a x 基站可以同时为众多客户提供服务，为每个客户提 供独立带宽请求支持。 三、提供广泛的多媒体通信服务 w i m a x 可以提供面向连接的、具有完善q o s 保障的电信级服务，满足用户 的各种应用需要。按照优先级由高到低依次提供： ( 1 ) 主动授予服务( u g s ) ：提供固定带宽的实时服务，例如口； ( 2 ) 实时轮询服务( n p s ) ：r t p s 为可变带宽的实时服务，例如m p e g 视频流； ( 3 ) 非实时轮询服务( 1 i n p s ) ：速率可变的非实时服务，例如大的文件传输； 9 ( 4 ) 尽力投递服务( b e ) ：根据网络状况提供最大可能的服务，例如e m a i l 。 四、提供安全保证 w i m a x 系统安全性较好。w i m a x 空中接口专门在m a c 层上增加了私密 子层，不仅可以避免非法用户接入，保证合法用户顺利接入，而且提供加密功能， 充分保护用户隐私，例如提供e a p s i m 认证。 五、对移动性具有良好的支持能力 m e e 8 0 2 1 6 d 具备对固定模式和游牧模式的支持，m e e 8 0 2 1 6 c 更增加了对 移动模式的支持，车载速度1 2 0 k i n h 的情况下仍能良好的进行通信。 六、应用范围广 w i m a x 可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭“最后一公里”接入、 热点覆盖、移动宽带接入以及数据回程等所有宽带接入市场。值得提出的是，在 有线基础设施薄弱的地区，尤其是广大农村和山区，w i m a x 更加灵活、成本低， 是合适的宽带接入技术。 2 2 3 w i m a x 的发展进程 。 e e8 0 2 1 1 系列标准在无线l n 领域获得巨大成功之后，e e 进而希望 将这种成功的应用模式推向更广阔无线城域网( w m a n ) 的领域。1 9 9 9 年，e e 专门成立了也e e8 0 2 1 6 工作组，为固定移动模式下宽带无线接入定义w m a n 的空中接口规范。 皿e 8 0 2 1 6 标准于2 0 0 1 年1 2 月发布时，因为仅支持1 0 6 6 g h - z 的工作频 段，只能提供可视范围内的承载服务，市场应用受到很大限制。经过进一步完善， m e e 在2 0 0 3 年1 月又发布了新的扩展协议耻e 8 0 2 1 6 a 。髓e 8 0 2 1 6 a 引入了 新的物理层技术，如利用o f i m 来抵抗多径效应等，并对m a c 层做了进一步 的强化，工作频段也扩展到2 1 lg i k 的许可频段和非许可频段支持非可视 ( n u ) s ) 的接入方式。m e e8 0 2 1 6 a 具有很强的市场竞争力，真正成为可用于 城域网的无线接入手段。e e8 0 2 1 6 a 是2 - 6 6 g i k 固定宽带无线接入系统的标 准，是对髓e8 0 2 1 6 、m e e8 0 2 1 6 a 和m e e8 0 2 1 6 c 的整合和修订。i e e e8 0 2 1 6 a 也是目前e e8 0 2 1 6 家族中最成熟的、商用化产品最多的标准。m e e8 0 2 1 6 标准的下一步演进方向是e e8 0 2 1 6 c 。m e e8 0 2 1 6 c 在继承匝e e8 0 2 1 6 a 能力 的基础上增加了对全移动性的支持，理论移动速度可以达到1 2 0 k m h 。m e e 8 0 2 1 6 c 协议已于2 0 0 5 年1 2 月份正式发布。 w i m a x 是采用无线方式代替有线实现“最后一公里”接入的宽带接入技术。 w 跏【a x 的优势主要体现在这一技术集成了w i f i 无线接入技术的移动性与灵活 性，以及x d s l 等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性： e e8 0 2 1 6 系列标准中各标准特性的比较如表2 2 所示： 表2 2m e e8 0 2 1 6 标准特性比较 8 0 2 1 6 8 0 2 1 6 a 8 0 2 1 6 d 8 0 2 1 6 e 固定模式 ( 8 0 2 1 6 2 0 0 4 )移动模式 固定模式，游牧模式 规范完成时2 0 0 1 年1 2 月 2 0 0 3 年1 月( 8 0 2 1 6 a )2 0 0 5 年1 2 月 阅2 0 0 4 年1 0 月 ( 8 0 2 1 6 2 0 0 4 ) 频段 1 0 - 6 6 g h z2 1 1 g h z 或1 0 6 6 g h z 6 g h z 传输条件 l o sn l o sn l o s 传输速率 3 2 1 3 4 m b p s可高达7 5m b p s ( 2 0 m h z可高达1 5 m b p s ( 理论值)( 2 8 m h z 信道 信道带宽)( 5 m h z 信道带宽) 带宽) 调制方式q p s k l 6 a i a m ，o 同d m2 5 6s u b c a r r i e 体可扩展o f d m a 可达 6 4 q a m0 f d m a 2 0 4 8f f r2 0 m i z 和2 0 4 8 f f r q p s l 【，1 6 q a m ，6 4 q a m 移动性支持固定模式支持固定模式、游牧模式支持固定模式、游牧模 式、便携模式、移动模 式( 车载速度可达 1 2 0 l 【i n 1 1 ) 信道带宽 2 0 2 5 和2 8可扩展同8 0 2 1 6 a m h z1 5 至2 0 m h z 典型的小区2 5 公里7 1 0 公里2 5 公里 半径最大：5 0 公里 可选功能智能天线技术同8 0 2 1 6 2 0 0 4 ，并略 基于每连接的a r q 有补充 m e s h 组网支持 空时编码 2 - 2 4w 孙i a x 论坛 w i m a x 论坛成立于2 0 0 1 年4 月，由英特尔、诺基亚、富士通等公司共同 发起建立的非营利性组织。该组织最初的目的是为了确保w i m a x 产品的互通和 相互的兼容，降低芯片和设备成本。 l l 随着业界对0 2 1 6 技术的逐渐关注，加入到w i m a x 论坛中的成员越来越多。 w i m a x 论坛陆续成立了认证工作组( c w g ) 、技术工作组( t w g ) 、频谱工作 组( r w g ) 、市场工作组( m w g ) 、需求工作组( s p w g ) 、网络工作组( n w g ) 以及应用工作组( a w g ) 。 目前，w i m a x 论坛成员主要包括运营商、电信设备制造商和芯片制造商等。 运营商方面，包括法国电信、英国电信和西班牙电信等都是组织成员，中国电信 和中国网通也正在申请加入w i m a x 论坛；电信设备制造商方面，组织成员包括 摩托罗拉、西门予、阿尔卡特等等，我国的中兴和华为也加入到了该组织中。 目前，w i m a x 论坛成员超过4 0 0 个，其中电信运营商超过1 1 0 个，对于运 营商，尤其是对于新兴的运营商而言，w i m a x 提供了一种快速切入市场的手段。 w i m a x 已经形成了芯片制造商、设备制造商何运营商在内的比较完整的产 业链，表2 3 列举了这个产业链上的一些企业： 表2 3w i m a x 的一些芯片制造商、设备制造商及运营商 芯片制造商设备制造商 运营商 l l l t e ia j v a r i o na t & t f u j i l s ua i 话p 觚 b t ( 英国电信) w a v e s a t a p e n o f r ( 法国电信) s e q u a 璐 s i 锄e n b 0 w 琰吨 s i g er e d u n cr e h a n c e 中兴t b w e 墙n 锄 华为 s p 血t 上海贝尔 2 3w i m a x 典型应用方案 2 3 1 w i m a x 和w i n 混合组网方案 w i f i 是局域网接入技术，它的传输半径最多只有几百米的距离。随着热点 的不断增加，w i f i 网络所覆盖的面积不断扩大。w i f i 的传输速度最高可以达 到1 1 m b p s ，属于宽带范围，可以满足个人及社会信息化的需求。w i f i 网络的架 构也非常简单，只要在机场、酒店、咖啡店、图书馆等人员比较密集的地方设置 热点，用户在这些地方，就可以享受到高速接入互联网的服务。这样w i m a x 和 w i f i 就可以有效地相互结合何补充，为用户提供完善的宽带无线解决方案。 w i m a x 比w i f i 的优势体现在以下几个方面： 一、覆盖 w i m a x 可覆盖几十公里，最远可以达到5 0 公里，而w i f i 只可覆盖最多 几百米。 二、可扩展性 w m a x 的扩展能力强，当用户数量增加时，其m a c 层能从一个扩展到数 百个用户；而w i f i 的扩展能力就很弱，当用户数量增加时，就很有可能满足不 了所有用户的需求。 三、q o s w i m a x 的m a c 层是靠请求同意协议来接入媒体的，改善了系统总的吞吐 量和带宽效率，确保了数据时延收到控制，不至太大。而w i f i 则不具备这个特 征。 四、接入速度 w i m a x 的最高接入速度可以达到7 5 m b p s ，而w i f i 最多只有1 1 m b p s 。 五、“最后一公里” w i m a x 作为一项无线城域网技术，它可以把w i f i 热点连接到互联网，也 可以作为