移動通信論文

-5-移動通信論文WIMAX技術(shù)及發(fā)展前景學(xué)號：姓名：學(xué)院：計算機與信息工程學(xué)院專業(yè)：通信工程WIMAX技術(shù)及發(fā)展前景摘要：WiMAX的全名是微波存取全球互通，將此技術(shù)與需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務(wù)供應(yīng)商的認知度。在全球的3G頻段規(guī)劃中，WiMAX將瓜分原本由中國的TD所占有的3GTDD頻段，它將直接阻礙中國TD標(biāo)準(zhǔn)的國際化進程，這樣的后果是，WiMAX在中國的發(fā)展，空間非但沒有擴大，反而更加局促和渺茫，畢竟二者的競爭是直接的。1、Wimax技術(shù)WiMax其實是以IEEE802.16e標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)為基礎(chǔ)所創(chuàng)造出來的一個營銷名字。這項技術(shù)的發(fā)展原本是要支持10至66GHz頻段之間一對多的寬帶無在線網(wǎng)。這種技術(shù)有許多種部署，可以支持標(biāo)準(zhǔn)的無線固網(wǎng)寬帶到手機上的行動數(shù)據(jù)等各種不同應(yīng)用。它的主要目的是要用在都會網(wǎng)絡(luò)上。當(dāng)然，這種技術(shù)用在戶外寬帶上絕對比Wi-Fi更適合。例如，一臺WiMax網(wǎng)絡(luò)基地臺，其覆蓋范圍可達到3公里之大。WiMAX又稱為802·16無線城域網(wǎng)，是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。因在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的高覆蓋范圍(可以覆蓋25～30英里的范圍),以及對3G可能構(gòu)成的威脅，使WiMAX在最近一段時間備受業(yè)界關(guān)注。該技術(shù)以IEEE802.16的系列寬頻無線標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)。一如當(dāng)年對提升802.11使用率有功的Wi-Fi聯(lián)盟，WiMAX也成立了論壇，將提高大眾對寬頻潛力的認識，并力促供應(yīng)商解決設(shè)備兼容問題，借此加速WiMAX技術(shù)的使用率，讓W(xué)iMAX技術(shù)成為業(yè)界使用IEEE802.16系列寬頻無線設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。雖然WiMAX無法另辟新的市場﹙目前市面已有多種寬頻無在線網(wǎng)方式﹚，但是有助于統(tǒng)一技術(shù)的規(guī)范，有了標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范，就可以以量制價，降低成本，提高市場增長率。WiMAX傳輸互聯(lián)網(wǎng)在前景，WiMAX網(wǎng)絡(luò)使用的做法是，類似于移動電話。開展某一定地理范圍內(nèi)被分成多個一系列重疊的區(qū)域稱為單元。每一個單元提供覆蓋范圍為用戶在該鄰域。當(dāng)旅行到主要從一個單元到另一個，無線連接是遞送關(guān)閉從一個單元到另一個。WiMAX網(wǎng)絡(luò)包括兩個主要組件:一個基站和訂戶設(shè)備。WiMAX基站安裝在一個立式或高樓為廣播此無線信號。訂戶接收信號在WiMAX啟用筆記本電腦,MobileInternetDevice(MID)(或者甚至了WiMAX調(diào)制解調(diào)器。WiMAX標(biāo)準(zhǔn)支持移動，便攜式和固定服務(wù)選項。這使無線供應(yīng)商提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問區(qū)域相對不發(fā)達通過電話和電纜公司。用于固定WiMAX部署中，服務(wù)提供商提供客802.16系列各標(biāo)準(zhǔn)負責(zé)的技術(shù)領(lǐng)域戶端設(shè)備(CPE)，作為指向無線“modem”以提供的界面為WiMAX網(wǎng)絡(luò)為特定位置，如家庭、網(wǎng)吧，或辦公室。WiMAX也以及適合新興市場作為的經(jīng)濟方法提供高速度互聯(lián)網(wǎng)。這些條蜂窩電話或無線筆記本電腦告訴人們的強度無線信號。這些圖形背后indicators的世界的無線通信。無線網(wǎng)絡(luò)旅行空中使用無線電信號工作在給定頻率,稱為頻譜。經(jīng)距離,無線電信號會變?nèi)跻蛱鞖?、建筑物、甚至枝葉.這就是為什么無線網(wǎng)絡(luò)依賴與廣播多個塔之間重疊的領(lǐng)域的大型以毯區(qū)域。頻是任一許可或無許可證。無許可證頻是打開以任何用戶,這引起的可能性來自其它設(shè)備干擾。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)使用無許可證頻譜。WiMAX服務(wù)供應(yīng)商使用許可頻譜,從而允許獨占權(quán)利對其使用以了解更多可預(yù)見性和穩(wěn)定性。WiMAX是一項新興技術(shù)，能夠在比Wi-Fi更廣闊的地域范圍內(nèi)提供“最后一公里”寬帶連接性，由此支持企業(yè)客戶享受T1類服務(wù)以及居民用戶擁有相當(dāng)于線纜/DSL的訪問能力。憑借其在任意地點的1～6英里覆蓋范圍(取決于多種因素)，WiMAX可以為高速數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更出色的移動性。此外，憑借這種覆蓋范圍和高吞吐率，WiMAX還能夠提供為電信基礎(chǔ)設(shè)施、企業(yè)園區(qū)和Wi-Fi熱點提供回程.WiMAX構(gòu)建于高級無線技術(shù)，抵消效果的干擾提供更多數(shù)據(jù)以大范圍。兩個關(guān)鍵高級無線突破結(jié)合入移動WiMAX標(biāo)準(zhǔn)是正交頻分多訪問(OFDMA)和多個輸入/多個輸出(MIMO)智能天線技術(shù)。這兩種技術(shù)有效地放置到更多的數(shù)據(jù)的可用電波以提高吞吐量和/或覆蓋范圍。尤其有利MIMO高干擾環(huán)境中，如中心城市。2、WIMAX的應(yīng)用前景WiMAX論壇給出WiMAX技術(shù)的5種應(yīng)用場景定義，即固定、游牧、便攜、簡單移動和全移動。

(1)固定應(yīng)用場景：固定接入業(yè)務(wù)是802.16運營網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)及Wi-Fi熱點回程等。

(2)游牧應(yīng)用場景：游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個階段。終端可以從不同的接入點接入到一個運營商的網(wǎng)絡(luò)中；在每次會話連接中，用戶終端只能進行站點式的接入；在兩次不同網(wǎng)絡(luò)的接入中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。在游牧式及其以后的應(yīng)用場景中均支持漫游，并應(yīng)具備終端電源管理功能。

(3)便攜應(yīng)用場景：在這一場景下，用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進行小區(qū)切換外，連接不會發(fā)生中斷。便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上進行了發(fā)展，從這個階段開始，終端可以在不同的基站之間進行切換。當(dāng)終端靜止不動時，便攜式業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型與固定式業(yè)務(wù)和游牧式業(yè)務(wù)相同。當(dāng)終端進行切換時，用戶將經(jīng)歷短時間(最長為2s)的業(yè)務(wù)中斷或者感到一些延遲。切換過程結(jié)束后，TCP/IP應(yīng)用對當(dāng)前IP地址進行刷新，或者重建IP地址。

(4)簡單移動應(yīng)用場景：在這一場景下，用戶在使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等，但當(dāng)終端移動速度達到60～120km/h時，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。這是能夠在相鄰基站之間切換的第一個場景。在切換過程中，數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍，最差的情況下，TCP/IP會話不中斷，但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷。切換完成后，QoS將重建到初始級別。簡單移動和全移動網(wǎng)絡(luò)需要支持休眠模式、空閑模式和尋呼模式。移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動場景(包括簡單移動和全移動)的主要應(yīng)用，包括目前被業(yè)界廣泛看好的移動E-mail、流媒體、可視電話、移動游戲、移動VoIP(MVoIP)等業(yè)務(wù)，同時它們也是占用無線資源較多的業(yè)務(wù)。

(5)全移動應(yīng)用場景：在這一場景下，用戶可以在移動速度為120km/h甚至更高的情況下無中斷地使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)，當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時，用戶終端模塊將處于低功耗模式。3、傳輸速度分析WiMAX的技術(shù)優(yōu)勢大多數(shù)人都看好是傳輸速度的優(yōu)勢。雖然WiMAX聲稱最高速度每秒70Mbyte，然而最新的Wi—FiMIMO理論上也有每秒108Mbyte的最高速度，而實際環(huán)境下也有45mbps的速度，已經(jīng)是經(jīng)過實驗驗證確認其速度約為45Mbps。而WiMAX的商用產(chǎn)品目前很少。而WiMAX技術(shù)也會受技術(shù)問題與物理定律所限制。無線ISP企業(yè)在組建WiMAX網(wǎng)絡(luò)的時候，同樣會遇到現(xiàn)今其他無線企業(yè)會遇到的頻寬競爭的難題。授權(quán)頻段的WiMAX系統(tǒng)涵蓋范圍極大，約數(shù)十公里，其組建的困難可說是一把兩刃劍。這是因為無線覆蓋范圍非常大，里面會有極多的使用者同時競爭同樣的頻寬。即使無線ISP企業(yè)使用多個獨立的頻道來運作，在同一個頻道中，還是會有數(shù)倍于Wi—Fi的使用人數(shù)。一般來說，一家無線ISP企業(yè)，不管是無線微波企業(yè)、3G行動企業(yè)，到衛(wèi)星電話企業(yè)，同樣都會遇到頻寬競爭與QoS(服務(wù)品質(zhì))管控的問題。如果網(wǎng)絡(luò)的延遲在大約200到2000毫秒間，這種網(wǎng)絡(luò)很難使用VoIP、視訊會議、網(wǎng)絡(luò)游戲，或任何其他的即時應(yīng)用。理論上可以在WiMAX加上QoS機制，以供VoIP使用，知識目前仍然沒有商用的產(chǎn)品出現(xiàn)。而在WiFi技術(shù)方面，Spectralink上的QoS運作效果已被證實，同時802．1le的無線QoS標(biāo)準(zhǔn)也將要推出。無線ISP企業(yè)的WiMAX組建一般會比非授權(quán)的WiMAX或Wi—Fi基地臺組建要慢一些，因為對無線ISP企業(yè)不太可能會去讓少數(shù)用戶使用整個頻段。4、移動性分析從移動業(yè)務(wù)能力上看，WiMAX標(biāo)準(zhǔn)之一802．16e提供的主要是具有一定移動特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和802．16e終端持有者。802．16e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)。但是從覆蓋范圍上看，802．16e為了獲得較高的數(shù)據(jù)接入帶寬(30Mbit／s)，必然要犧牲覆蓋和移動性，因此802．16e在相當(dāng)長的時間內(nèi)將主要解決熱點覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動性，主要應(yīng)用會集中在游牧或低速移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接人。在移動性方面WiFi技術(shù)也是支持的，但是不支持兩個Wi—Fi基地臺之間的終端的切換。當(dāng)在兩個WiMAX發(fā)展前景優(yōu)勢之一，實現(xiàn)更遠的傳輸距離。WiMax所能實現(xiàn)的50公里的無線信號傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴展。優(yōu)勢之二，提供更高速的寬帶接入。據(jù)悉，WiMax所能提供的最高接入速度是70M，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。對無線網(wǎng)絡(luò)來說，這的確是一個驚人的進步。優(yōu)勢之三，提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將Wi－Fi熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為DSL等有線接入方式的無線擴展，實現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。WiMax可為50公里線性區(qū)域內(nèi)提供服務(wù)，用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。優(yōu)勢之四，提供多媒體通信服務(wù)。由于WiMax較之Wi－Fi具有更好的可擴展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級的多媒體通信服務(wù).優(yōu)勢之五,從產(chǎn)業(yè)鏈來講，Wimax有商用數(shù)據(jù)上網(wǎng)卡有商用手機(HTCMax4G)，并且還存在終端一致性測試的問題。所以，WiMAX的產(chǎn)業(yè)鏈還需要經(jīng)過像TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)模試驗過程。5、WiMax三大劣勢第一，從標(biāo)準(zhǔn)來講WiMax技術(shù)是不能支持用戶在移動過程中無縫切換。其速度只有50公里，而且如果高速移動，WiMAX達不到無縫切換的要求，跟3G的三個主流標(biāo)準(zhǔn)比，其性能相差是很遠的。第二，WiMAX嚴格意義講不是一個移動通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，還是一個無線城域網(wǎng)的技術(shù)。另外，我國政府也組織了相關(guān)專家對此做了充分分析與評估，得出的結(jié)論是類似的。第三，WiMAX要到802.16m才成成為具有無縫切換功能的移動通信系統(tǒng)。WiMAX陣營把解決這個問題的希望寄托于未來的16m標(biāo)準(zhǔn)上，而16m的進展情況還存在不確定因素。6、總結(jié)WiMAX是一項基于標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，主要用在城市型局域網(wǎng)路（MAN）。由WiMAX論壇（WiMAXForum）提出并于2001年6月成形。它可提供最后一公里無線寬帶接入，作為電纜和DSL之外的選擇。它在IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的多個版本和選項中做出唯一的選擇，以保證不同廠商產(chǎn)品的互操作性。在802.16物理層的三個變體中，WiMAX選擇了802.16-2004版的256carrierOFDM[1]，能夠借由較寬的頻帶以及較遠的傳輸距離，協(xié)助電信業(yè)者與ISP業(yè)者建置無線網(wǎng)絡(luò)的最后一哩，與主要以短距離區(qū)域傳輸為目的之IEEE802.11通信協(xié)定有著相當(dāng)大的不同。WiMAX分三個階段進行部署。第一階段是通過室內(nèi)天線來部署采用IEEE802.16d規(guī)范的WiMAX技術(shù)，目標(biāo)用戶是固定地點的已知訂戶。第二階段會大量部署室內(nèi)天線，把WiMAX技術(shù)的吸引力拓寬到尋求簡化用戶點安裝的運營商身上。第三階段推出IEEE802.16e規(guī)范，在此規(guī)范中WiMAX認證硬件會應(yīng)用于便攜式解決方案，面向那些希望在服務(wù)區(qū)內(nèi)漫游的用戶，支持類似于Wi-Fi能力，但更加持久穩(wěn)固的連接性。從上文分析可以看出，WiMAX系統(tǒng)在空中接口方面采用了具有較高頻譜效率的OFDM調(diào)試技