WiMAX技術的發(fā)展過程基本可以分為四個階段,即:固定接入業(yè)務階段、游牧式業(yè)務階段、便攜式業(yè)務階段和全移動業(yè)務階段。2006年國內外各大運營商業(yè)務拓展的需求推動了第一代WiMAX技術和產品逐漸走向成熟,固定接入式的寬帶無線網絡一時風生云起。在此,本文對就WiMAX16d的網絡結構、規(guī)劃、建設和維護的經驗略作回顧和小結,以期拋磚引玉之效用。
WiMAX802.16d的網絡架構和特點
IEEE802.16協(xié)議族定義了WiMAX網絡的空中物理層和MAC層接口,旨在為城域網的接入層提供基于IP的、具備端到端QoS保障的無線接入。目前已定制的兩大系列標準包括802.16-2004(即802.16d)和802.16-2005(即802.16e),前者面向固定式寬帶無線接入,后者側重于移動性和便攜性。
從固定式WiMAX系統(tǒng)主體來看,它包括基站(BaseStation,簡稱BS)、用戶站(CustomerPremiseEquipment,簡稱CPE)以及網管等主要部分,構成點到多點的星型拓撲結構。基站和用戶站之間的空口遵循IEEE802.16d規(guī)范,定位于最后一公里的接入,結構簡潔、標準清晰。
WiMAX16d的標準定義和網絡結構體系,決定了它具有以下一些突出的優(yōu)勢和特點:
可完全融入現(xiàn)有網絡架構。作為IP系統(tǒng)的二層接入部分,WiMAX以其全IP化的設計,可以完全融入現(xiàn)有網絡架構,充分利用已有的傳輸網絡和核心網。WiMAX基站向上提供標準的以太網接口,可以方便得融入IP城域網和核心網,為缺乏管線資源的地區(qū)提供迅速系統(tǒng)部署以及各類應用服務;用戶站可以直接下聯(lián)二層交換機、IAD、WLAN等設備,或者直接與終端連接,提供數(shù)據、語音等豐富的業(yè)務內容。
IPQoS機制植入于MAC層。在這種QoS機制的保障下,WiMAX能夠真正的合理分配資源,既滿足公平性原則,也能平衡不同用戶的業(yè)務容量需求,從而最大程度得利用有限頻譜資源。MAC層QoS面向每個連接,可以獨立定制其帶寬門限、時延和QoS等級,使其能夠真正確保端到端的QoS的實現(xiàn)。QoS包括四個等級:非請求的帶寬分配業(yè)務(UGS)、實時輪詢業(yè)務(rtPS)、非實時輪詢業(yè)務(nrtPS)和盡力而為業(yè)務(BE)。
傳輸和業(yè)務安全性有保障。從安全性角度來說,WiMAX空中接口具備了認證加密的功能以及其他各種準入手段,可以確保數(shù)據的安全傳送。對于WiMAX網絡本身來說,能夠完全兼容于現(xiàn)有網絡的各種認證計費手段,所以一般沒有也不需要專配計費功能。因而,在發(fā)展部署新用戶時,無需對業(yè)務控制層面進行改動,非常靈活。
除了架構上的優(yōu)勢之外,WiMAX面向4G的無線技術和傳輸穩(wěn)定性也為人津津樂道。作為接入技術,除了數(shù)據吞吐量外,其穩(wěn)定性和可靠性是運營商和終端用戶關注的焦點問題。事實表明,WiMAX先進的無線技術特性,能適合于大部分應用的需求,這主要歸功于WiMAX16d的以下無線特性:
支持非視距傳播。從固定無線寬帶接入的發(fā)展來看,原先的3.5GHz的MMDS在解決非視距傳播方面,始終未能盡如人意。而WiMAX技術在物理層引入了OFDM調制技術,使其對非視距環(huán)境中的寬帶數(shù)據傳播有較強的抗多徑能力。作為OFDM技術本身,其出彩之處在于:高頻譜利用率、抗頻率選擇性衰落和抗窄帶干擾能力。從實踐經驗上來看,16d技術在城市非視距環(huán)境中,小區(qū)覆蓋半徑可以達到3公里左右,足以滿足一般業(yè)務的運營需求。
頻譜利用率高。IEEE802.16d的規(guī)范定義了無線鏈路上下行至少需達到16QAM的調制解調能力,而部分廠家的設備甚至能夠支持到64QAM的調制解調。這意味著,在良好的無線環(huán)境下,空中信道中的每個符號可以攜帶6個比特;在3.5Mhz的物理帶寬下,采用OFDM512技術,MAC層數(shù)據傳輸能力就可至12Mbps左右的水平。外場FTP測試表明,WiMAXBS端到CPE端的應用速率可以輕松得達到9~10Mbps,完全能夠滿足一般個人用戶和中小企業(yè)用戶的需求。
自適應調制技術。通過此項技術,系統(tǒng)能夠自主得統(tǒng)計測量無線鏈路質量水平,并根據系統(tǒng)定義的算法,將信號調制到與之適應的編碼方式上。在高質量的信號水平下,遠端站能夠適配至較高的調制方式下工作;反之,則適配至低調制方式,提高鏈路的穩(wěn)健性。如此便能兼顧帶寬和穩(wěn)定兩方面的要求,使整個系統(tǒng)工作于均衡的狀態(tài)下,最大程度地利用頻譜資源。
當然,規(guī)范本身所定義的技術細節(jié)還更加先進廣泛,包括上行信道的子信道化,AAS的應用等等,但是從市場定位、業(yè)務需求和成本定位來綜合考慮,各個廠家的第一代WiMAX產品都只是實現(xiàn)了到規(guī)范中的部分功能。即便如此,實際網絡經驗已足以證明WiMAX16d系統(tǒng)無愧于無線DSL的美譽。