WiMax马寅睿.docx

WiMax马寅睿.docx

《WiMax马寅睿.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《WiMax马寅睿.docx（15页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

WiMax马寅睿

WiMax全球微波互联

接入技术

系别：

信息与计算机科学系

班级：

08级网络工程班

姓名：

高技科王冠霖马寅睿

简介

WiMax（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess）,即全球微波互联接入。

WiMAX也叫802·16无线城域网或802.16。

WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。

WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。

WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。

WiMAX是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。

因在数据通信领域的高覆盖范围（可以覆盖25～30英里的范围）,以及对3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。

该技术以IEEE802.16 的系列宽频无线标准为基础。

一如当年对提升802.11使用率有功的Wi-Fi 联盟，WiMAX也成立了论坛，将提高大众对宽频潜力的认识，并力促供应商解决备兼容问题，借此加速WiMAX技术的使用率，让WiMAX技术成为业界使用IEEE802.16系列宽频无线设备的标准。

虽然WiMAX无法另辟新的市场﹙目前市面已有多种宽频无线网方式﹚，但是有助于统一技术的规范，有了标准化的规范，就可以以量制价，降低成本，提高市场增长率。

短期而言﹙2004年﹚，WiMAX论坛将在年底之前，着手开发认证流程，为最后一步的产品测试预作准备。

2005年左右，大型供应商将推出拥有WiMAX认证的产品，多数产品的频率不超过11GHz.长期而言，WiMAX将进步到可以支持最后一里，回程、私人企业应用。

2006/07年左右，WiMAX解决方案将内建于笔记本电脑，可直接进行客户端发送，递送真正的便携式无线宽频，不需外接的客户端设备（CPE）。

WiMAX是一项新兴技术，能够在比Wi-Fi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T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。

凭借其在任意地点的1～6英里覆盖范围（取决于多种因素），WiMAX将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。

此外，凭借这种覆盖范围和高吞吐率，WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。

一、工作原理

WiMAX1被认为当前最好的一种access 蜂窝网络，允许便捷地连接到任何地方服务提供者的宽覆盖区域和采取最高的一Wi-Fiexperience—thefast速度和熟悉宽带互联网体验。

然后结合在一起到一个新无线标准。

能够获得WiMAX作为订购或付费点播as-you-转服务使宽带类似于接收移动电话服务。

　　WiMAX是一种城域网（MAN）技术。

服务供应商部署一个网络的塔，就能启用超过许多英里的访问。

覆盖区域内的任何地方可立即启用互联网连接。

和Wi-Fi一样WiMAX也是一个基于开放标准的技术，它可以提供消费者希望的设备和服务,它会在全球经济范围内创造一个开放而具有竞争优势的市场。

二、主要构成

2.1、传输单元

　　因此WiMAX传输互联网在前景，WiMAX网络使用的做法是，类似于移动电话。

开展某一定地理范围内被分成多个一系列重叠的区域称为单元。

每一个单元提供覆盖范围为用户在该邻域。

当旅行到主要从一个单元到另一个，无线连接是递送关闭从一个单元到另一个。

2.2、主要设备

　　WiMAX网络包括两个主要组件:

一个基站和订户设备。

WiMAX基站安装在一个立式或高楼为广播此无线信号。

订户接收信号在WiMAX启用笔记本电脑,MobileInternetDevice（MID）（或者甚至了WiMAX调制解调器。

2.3、应用范围

　　WiMAX标准支持移动，便携式和固定服务选项。

这使无线供应商提供宽带互联网访问区域相对不发达通过电话和电缆公司。

用于固定WiMAX部署中，服务提供商提供客

户端设备（CPE），作为指向无线“modem”以提供的界面为WiMAX网络为特定位置，如家庭、网吧，或办公室。

WiMAX也以及适合新兴市场作为的经济方法提供高速度互联网。

2.4、技术

　　WiMAX是一项新兴技术，能够在比Wi-Fi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T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。

凭借其在任意地点的1～6英里覆盖范围（取决于多种因素），WiMAX可以为高速数据应用提供更出色的移动性。

此外，凭借这种覆盖范围和高吞吐率，WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。

　　WiMAX构建于高级无线技术，抵消效果的干扰提供更多数据以大范围。

两个关键高级无线突破结合入移动WiMAX标准是正交频分多访问（OFDMA）和多个输入/多个输出（MIMO）智能天线技术。

这两种技术有效地放置到更多的数据的可用电波以提高吞吐量和/或覆盖范围。

尤其有利MIMO高干扰环境中，如中心城市。

　　OFDMA断裂一个信号转换许多独立之前将其传输碎跨电波以增加光谱效率。

通过多元化的信号这样,即使某些块没使它通过，则信号会重建仍然可以对方是否MIMO使用多个天线的两端的无线连接（基站和用户设备）以启用数据到沿多个独立路径。

例如,一个1x2配置指设备带有1Tx（传输）和2Rx（接收）天线;同样,3x3指3Tx和Rx天线3。

　　1WiMAX连接需要一个WiMAX-启用设备和订阅了WiMAX宽带服务。

WiMAX连接性可能需要购买额外的软件或硬件在额外费用。

可用性WiMAX可能受限制，需要咨询自己的载体支持的详情和网络限制。

宽带性能和结果可能不同由于环境因素和其它变量。

三、相关区别

　　为了对WiMAX与WiFi技术进行对比分析，这里从两者的传输范围、传输速度、网络安全性以及标准竞争方面进行分析。

3.1、传输范围分析

　　WiMAX的设计可以在需要执照的无线频段，或是公用的无线频段进行网络运作。

只要系统企业拥有该无线频段的执照，而让WiMAX在授权频段运作时，WiMAX便可以用更多频宽、更多时段与更强的功率进行发送。

一般来说，只有无线IS/7．企业才会使用授权频宽的WiMAX技术。

至于Wi—Fi的设计则只在公用频段中的2.4GHz到5GHZ之间工作。

美国的联邦通讯委员会（FCC）规定Wi—Fi一般的传输功率要在1毫瓦到100毫瓦之间。

一般的WiMAX的传输功率大约100千瓦，所以WiFi的功率大约是WiMAX的一百万分之一。

使用WiFi基地台一百万倍传输功率的WiMAX基地台，会有比WiFi终端更大的传输距离，这也是显而易见的了。

　　虽然WiMAX显然有较长的传输范围，在使用WiMAX基地台时必须注意，要有一个授权的无线电频段才能使用。

而如果WiMAX跟Wi—Fi一样都使用未授权的工作频段，则它的传输优势就消失了。

WiMAX跟WiFi都是基于无线频段传输的技术，所以受同样的物理定律限制。

反之，如果在同样的条件下，让Wi—Fi使用授权频带，WiFi同样也可以跟WiMAX一样有较大的传输范围。

另外，虽然WiMAX可以利用较新的多径处理技术，目前新推出的pre—NMIMO（多天线双向传输）技术Wi—Fi产品也使用了该技术。

3.2、传输速度分析

　　WiMAX的技术优势大多数人都看好是传输速度的优势。

虽然WiMAX声称最高速度每秒70Mbyte，然而最新的Wi—FiMIMO理论上也有每秒108Mbyte的最高速度，而实际环境下也有45mbps的速度，已经是经过实验验证确认其速度约为45Mbps。

而WiMAX的商用产品目前很少。

而WiMAX技术也会受技术问题与物理定律所限制。

无线ISP企业在组建WiMAX网络的时候，同样会遇到现今其他无线企业会遇到的频宽竞争的难题。

授权频段的WiMAX系统涵盖范围极大，约数十公里，其组建的困难可说是一把两刃剑。

这是因为无线覆盖范围非常大，里面会有极多的使用者同时竞争同样的频宽。

即使无线ISP企业使用多个独立的频道来运作，在同一个频道中，还是会有数倍于Wi—Fi的使用人数。

一般来说，一家无线ISP企业，不管是无线微波企业、3G行动企业，到卫星电话企业，同样都会遇到频宽竞争与QoS（服务品质）管控的问题。

如果网络的延迟在大约200到2000毫秒间，这种网络很难使用VoIP、视讯会议、网络游戏，或任何其他的即时应用。

理论上可以在WiMAX加上QoS机制，以供VoIP使用，只是目前仍然没有商用的产品出现。

而在WiFi技术方面，Spectralink上的QoS运作效果已被证实，同时802．1le的无线QoS标准也将要推出。

无线ISP企业的WiMAX组建一般会比非授权的WiMAX或Wi—Fi基地台组建要慢一些，因为对无线ISP企业不太可能会去让少数用户使用整个频段。

使用公用频段的WiMAX基地台，与WiFi基地台的设置两者哪一个速率更快，在实际应用上取决于商用产品的推出。

由于理论上他们的传输功率与频段大致相同，而市场上已经有大量而且成熟的WiFi产品。

WiFi在非授权频段这一边已经领先一大步，因此WiMAX多是往无线ISP企业的方向来推动发展。

3.3、安全性分析

　　WiMAX与WiFi从安全性的角度来说，实际上WiMAX使用的是与WiFi的WPA2标准相似的认证与加密方法。

其中的微小区别在于WiMAX的安全机制使用3DES或AES加密，然后再加上EAP，这种方法叫PKM—EAP．而另一方面WiFi的WPA2则是用典型的PEAP认证与AES加密。

两者的安全性都是可以保证的，因此在实际中网络的安全性一般取决于实际组建方式的正确合理性。

　　WiMAX技术与802．16标准是十分重要的，因为他是无线ISP企业未来合理的演进方向。

但它不是无线网络技术的终极解决方案。

WiMAX或其他的无线网络技术将会是互补的，同时这些无线技术也不可能取代有线技术的需求。

无线的连线方式必定更有行动力、更方便。

而有线的连线方式，一般传输速度更快，更可靠。

3.4、移动性分析

　　从移动业务能力上看，WiMAX标准之一802．16e提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务，面向的用户主要是笔记本终端和802．16e终端持有者。

802．16e接入IP核心网，也可以提供VoIP业务。

但是从覆盖范围上看，802．16e为了获得较高的数据接入带宽（30Mbit/s），必然要牺牲覆盖和移动性，因此802．16e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖，网络可以提供部分的移动性，主要应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接人。

在移动性方面WiFi技术也是支持的，但是不支持两个Wi—Fi基地台之间的终端的切换。

当在两个WiFi基地台之间移动时是一个重新接入的过程。

3.5、网络对比分析

　　WiMAX在整合与标准化无线微波ISP市场的过程中，将会有自己的发展空间，但它并不会直接与大多数的Wi—Fi组建竞争。

WiMAX将会聚焦于授权频段的无线ISP市场，而Wi—Fi将会继续主导私用的无照无线市场，如公司或家用的无线网络。

　　WiMAX与WiFi唯一会重叠的地方，就是收费的WiFi存取点。

由于WiMAX连线的涵盖面积较大，以数十公里计，而WiFi存取点是由数十米的小片面积所组成，所以WiMAX在全球涵盖上会占有优势。

但是因为目前的市场占有率较高，以及因为小范围、同时竞争的用户人数较少，造成WiFi较快、延迟较小的特性，WiFi的收费存取点仍可能持续流行。

因此，WiMAX竞争的关键因素将是WiMAX的QoS机制良好地运作，以及解决过多使用者的问题。

四、技术特点

4.1、链路层技术

　　TCP/IP协议的特点之一是对信道的传输质量有较高的要求。

无线宽带接入技术面对日益增长的IP数据业务，必须适应TCP/IP协议对信道传输质量的要求。

在WiMax技术的应用条件下（室外远距离），无线信道的衰落现象非常显着，在质量不稳定的无线信道上运用TCP/IP协议，其效率可能十分低下。

WiMax技术在链路层加入了ARQ机制，减少到达网络层的信息差错，可大大提高系统的业务吞吐量。

同时WiMax采用天线阵、天线极化方式等天线分集技术来应对无线信道的衰落。

这些措施都提高了WiMax的无线数据传输的性能。

4.2、QoS性能

　　WiMax可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频、话音（VoIP）业务。

WiMax可以提供三种等级的服务：

CBR（Con-stantBitRate，固定带宽）、CIR（Com-mittedRate，承诺带宽、BE（BestEffort，尽力而为）。

CBR的优先级最高，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速率来提供，但速率超过规定的峰值时，优先级会降低，还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更多的传输带宽。

BE则具有更低的优先级，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。

4.3、工作频段

　　整体来说，802.16工作的频段采用的是无需授权频段，范围在2GHz至66GHz之间，而802.16a则是一种采用2G至11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统，其频道带宽可根据需求在1.5M至20MHz范围进行调整。

因此，802.16所使用的频谱可能比其它任何无线技术更丰富，具有以下优点：

（1）对于已知的干扰，窄的信道带宽有利于避开干扰。

（2）当信息带宽需求不大时，窄的信道带宽有利于节省频谱资源。

　　（3）灵活的带宽调整能力，有利于运营商或用户协调频谱资源。

五、优缺点

5.1、WiMax五大优势

　　WiMax之所以能掀起大风大浪，显然是有自身的许多优势。

而各厂商也正是看到了WiMax的优势所可能引发的强大市场需求才对其抱有浓厚的兴趣。

优势之一，实现更远的传输距离。

WiMax所能实现的50公里的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的，网络覆盖面积是3G发射塔的10倍，只要少数基站建设就能实现全城覆盖，这样就使得无线网络应用的范围大大扩展。

　　优势之二，提供更高速的宽带接入。

据悉，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，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。

　　优势之三，提供优良的最后一公里网络接入服务。

作为一种无线城域网技术，它可以将Wi－Fi热点连接到互联网，也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入。

WiMax可为50公里线性区域内提供服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。

　　优势之四，提供多媒体通信服务。

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。

　　优势之五, 从产业链来讲，Wimax有商用数据上网卡有商用手机（HTCMax4G），并且还存在终端一致性测试的问题。

所以，WiMAX的产业链还需要经过像TD-SCDMA产业链的规模试验过程。

5.2、WiMax三大劣势

　　第一，从标准来讲WiMax技术是不能支持用户在移动过程中无缝切换。

其速度只有50公里，而且如果高速移动，WiMAX达不到无缝切换的要求，跟3G的三个主流标准比，其性能相差是很远的。

　　第二，WiMAX严格意义讲不是一个移动通信系统的标准，还是一个无线城域网的技术。

另外，我国政府也组织了相关专家对此做了充分分析与评估，得出的结论是类似的。

　　第三，WiMAX要到802.16m才能成为具有无缝切换功能的移动通信系统。

WiMAX阵营把解决这个问题的希望寄托于未来的16m标准上，而16m的进展情况还存在不确定因素。

六、具体分类

　　根据是否支持移动特性，IEEE802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中接口标准。

802.16d是2～66GHz固定宽带无线接入系统的标准，已经于2004年6月在IEEE802委员会获得通过，以IEEE802.16-2004名称发布。

802.16e是2～6GHz支持移动性的宽带无线接入空中接口标准，该标准2004年还是草案。

　　作为全球最大的芯片供应商，其产品对各种协议的支持一直是某项技术能否最终取得市场成功的重要因素之一，不仅仅Intel，更多的芯片厂商也正在加入WiMax芯片的研发队伍。

七、发展状况

　　WiMAX是一项基于标准的技术，主要用在城市型局域网路（MAN）。

由WiMAX论坛（WiMAXForum）提出并于2001年6月成形。

它可提供最后一公里无线宽带接入，作为电缆和DSL之外的选择。

它在IEEE802.16标准的多个版本和选项中做出唯一的选择，以保证不同厂商产品的互操作性。

在802.16物理层的三个变体中，WiMAX选择了802.16-2004版的256carrierOFDM[1]，能够借由较宽的频带以及较远的传输距离，协助电信业者与ISP业者建置无线网络的最后一哩，与主要以短距离区域传输为目的之 IEEE802.11 通信协定有着相当大的不同。

　　该技术以IEEE802.16的系列宽频无线标准为基础。

一如当年对提升802.11使用率有功的Wi-Fi联盟，WiMAX也成立了论坛，会提高大众对宽频潜力的认识，并力促供应商解决设备兼容问题，借此加速WiMAX技术的使用率，让WiMAX技术成为业界使用IEEE802.16系列宽频无线设备的标准。

虽然WiMAX无法另辟新的市场?

市面已有多种宽频无在线网方式?

，但是有助于统一技术的规范，有了标准化的规范，就可以以量制价，降低成本，提高市场增长率。

短期而言?

2004年?

，WiMAX论坛在2004年年底之前，着手开发认证流程，为最后一步的产品测试预作准备。

2005年左右，大型供应商推出拥有WiMAX认证的产品，多数产品的频率不超过11GHz.长期而言，WiMAX进步到可以支持最后一哩，回程、私人企业应用。

2006/07年左右，WiMAX解决方案内建于笔记本电脑，可直接进行客户端发送，递送真正的便携式无线宽频，不需外接的客户端设备（CPE）。

　　WiMAX（全球微波互联接入）不仅在北美、欧洲迅猛发展，而且这股热浪已经推进到亚洲。

WiMAX又称为802·16无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。

因在数据通信领域的高覆盖范围（可以覆盖25～30英里的范围）,以及对3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。

八、发展部署

　　WiMAX分三个阶段进行部署。

第一阶段是通过室内天线来部署采用IEEE802.16d规范的WiMAX技术，目标用户是固定地点的已知订户。

第二阶段会大量部署室内天线，把WiMAX技术的吸引力拓宽到寻求简化用户点安装的运营商身上。

第三阶段推出IEEE802.16e规范，在此规范中WiMAX认证硬件会应用于便携式解决方案，面向那些希望在服务区内漫游的用户，支持类似于Wi-Fi能力，但更加持久稳固的连接性。

　　WiMAX面临的首要挑战依然是其建设成本和设备价格。

MMDS多点多信道分布式系统，包括WiMAX天线部署在内的每个用户成本高达3000美元左右，这不仅使运营商难以获得足够的投资回报，也会使用户望而生畏、退避三舍，更何况对中国3.5GHz频段这一资源很有限的MMDS宽带无线接入系统，经过几轮方案更新及技术创新后，各类设备已具备相当优良的性价比，WiMAX如果按上述类似的价位参与竞争可能面临严峻的挑战。

　　WiMAX是一种基于标准的技术，可以替代现有的有线和DSL连接方式，来提供最后一英里的无线宽带接入。

WiMAX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基站的情况下提供移动无线宽带连接。

　　在典型的3到10英里半径单元部署中，获得WiMAX论坛认证的系统有望为固定和便携接入应用提供高达每信道40Mbps的容量，可以为同时支持数百使用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，并提供足够的带宽。

移动网络部署能够在典型的（最高）3公里半径单元部署中提供高达15Mbps的容量。

WiMAX技术2006年用于笔记本电脑和PDA，从而使城区以及城市之间形成“城域地带（MetroZones）”，为用户提供便携的室外宽带无线接入

九、应用前景

　　宽带无线接入技术是各种有线接入技术强有力的竞争对手，在高速因特网接入、双向数据通信、私有或公共电话系统、双向多媒体服务和广播视频等领域具有广泛的应用前景。

相对于有线网络，宽带无线接入技术具有巨大的优势，如：

　　*无线网络部署快，建设成本低廉

　　*无线网络具有高度的灵活性，升级方便

　　*无线网络的维护和升级费用低

　　WiMax无线网络的技术以及其应用前景介绍

　　*无线网络可以根据实际使用的需求阶段性地进行投资

　　WiMax的应用主要可以分成两个部分，一个是固定式无线接入，一个是移动式无线接入。

802.16d（IEEE802.16-2004）属于固定无线接入标准，而802.16e属于移动宽带无线接入标准。

INTEL已经宣布开发出符合IEEE802.16-2004标准的芯片，并且从2006年开始WiMAX技术被逐步引入笔记本电脑中。

相信不需要太多时间，WiMax即可得到广泛的应用。

其主要的应用范围主要有：

　　*中国幅员辽阔，存在很多经济欠发达地区，在这些地方的信息化建设是非常落后的。

应用低成本的WiMax技术则可以给那里架起一座信息高速公路，对当地的经济发展会有很大的促进作用。

　　*应用WiMax技术可以迅速部署完成一个高速数据通信网络。

例如2008年奥运会期间可以在奥运场馆构建WiMax网络。

　　*可以使用WiMax技术在大学校园内部署高速无线网络。

使用WiFi技术的校园无线网络已经十分普遍，但是WiMax要比WiFi先进很多，WiMax使用很少的基站即可达到整个校园的无线信号无缝连接。

　　同广泛使用的无线网络相比，WiMax技术有着自己独特的优势。

WiFi技术可以提供高达54Mbps的无线接入速度，但是它的传输距离十分有限，仅限于半径约为100米的范围。

移动电话系统可以提供非常广阔的传输范围，但是它的接入速度却十分缓慢。

WiMax的出现刚好弥补了这两个不足。

因此，WiFi（无线局域网），WiMax（无线城域网），3G（无线广域网）三者的结合会创造出一个完美的无线网络。

随着无线通信技术的不断发展，集成了这三种技术的移动终端能够随时随地提供高速无线连接，借用一句广告语：

“未来是无线的”。

　　2007年10月19日，在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上，经过多数国家投票通过，WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD－SCDMA之后的第四个全球3G标准。

9.1、IEEE标准/WiMAX论坛/规范

　　IEEE802:

TheLAN/MAN标准委员会

　　6个工作组

　　IEEE802.11

　　WLAN?

本地

　　IEEE802.15

　　WPAN?

个人

　　IEEE802.16

　　WMAN?

城域

　　IEEE802.20

　　无线移动

　　IEEE802.21

　　网络间切换及互操作

　　IEE