窥视下一代无线宽带技术WiMAX

1/1/2008来源:无线技术人气:2958

  Wi-Fi技术的风行,让不少朋友体验到无线连接带来的方便性,但遗憾的是,Wi-Fi只能在热点四周百米范围内发挥作用,并不能像手机那样,拥有随时随地通信的功能。假如说在不远的将来,你想连接到互联网就像手机那样方便,随时随地都可以享受高速冲浪的乐趣,你相信吗?WiMAX的出现就将把这个美好的愿望转变为现实。

  在今年召开的两次IDF大会上,英特尔更是把WiMAX作为演讲的主题之一。借助WiMAX技术,英特尔不但可以巩固自身在笔记本电脑上的霸主地位,还有机会在移动宽带等通信领域占有一席之地。面对如此可怕的“巨爪”,你一定想深入了解WiMAX技术吧?下面就让我们一起揭开WiMAX的神秘面纱。

  

  图1 WiMAX时代即将来临

  WiMAX是什么?

  WiMAX的英文全称为“Worldwide InterOperability for Microwave access”,对应的中文译名是“微波接入全球互通”,在众多的无线家族成员中,它以IEEE 802.16系列宽频无线标准为基础。WiMAX技术的出现,弥补了Wi-Fi传输距离短的缺陷,同Wi-Fi一样,它也须要创建一个“热点”,但其网络覆盖范围是Wi-Fi无法比拟的,WiMAX的传输距离高达50公里,传输速度最高可达75Mbps。对于须要随时随地高速接入互联网的朋友,WiMAX是一种很好的技术解决方案,人们习惯上又把WiMAX称为“无线DSL”。

  目前IEEE 802.16包括两项标准:IEEE 802.16a和IEEE 802.16e。IEEE 802.16a是2003年1月IEEE对 802.16标准的修订版,它对原来的频率范围进行了扩展;IEEE 802.16e与IEEE 802.16a保持兼容,主要加强了移动性,堪称WiMAX的移动版,未来的迅驰套件将整合该技术。

  

  图2 IEEE 802.16可满足无线宽带接入的需要

  

  图3 封装了WiMAX无线芯片的板卡

  WiMAX凭什么吸引你?

  1.传输距离远、速度快

  在信息的传播方式上,WiMAX技术同手机类似,同样借助无线基站进行数据传输。当频宽为20MHz时,数据传输速率最高可以达到75Mbps,这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍。高达50公里的覆盖范围,只要建设少数基站就能实现全城覆盖,无线网络的应用范围大大扩展。

  

  图4 无线局域网通过WiMAX设备接入互联网

  2.QoS(服务质量)机制完善

  为了提高通讯服务质量,IEEE 802.16对介质访问层(MAC)进行了诸多改进,引入了TDMA(Time Division Multiple Access,时分多码)上行/下行协议,可以对用户接入网络进行智能控制,不但改善了系统的时延特性,提高了服务的可靠性,还可以提供优质的语音和图像服务。

  为了让运营商对服务拥有更多的控制权,WiMAX答应对通讯带宽的频率分布进行调整,根据用户需求提供速度和服务范围。比如某基站被分配到20MHz的通讯频谱,使用者可以把它划成平均为二、或者平均为四的通道,从而为用户提供不同的连接速度。

   3.高度的数据安全性

  除了速度和传输距离,无线网络的安全性也是用户关心的焦点,谁都不希望机密文件被他人轻易获取。为了免除人们的后顾之忧,WiMAX提供了完善的加密机制,它在介质访问层(MAC)中定义了一个加密子层,支持128位、192位及256位加密系统,通过使用数字证书的认证方式,确保了无线网络内传输的信息得到完善的安全保护。

  WiMAX为何有如此出色的表现?

  不同的无线传输方式,传输速度及距离也不尽相同,到底是什么原因造成这种“百花齐放”的格局?与其他无线技术一样,WiMAX同样使用载波通讯方式,待传输的二进制数据使用预先指定的调制技术,调制到无线电波后,经由载波传输至目标端,再由接收终端解调,将数据还原。不同的无线传输技术赖以生存的工作机制互不相同,比如工作频带、调制技术以及多址方式的不同,最终造成了数据传输速率、传输距离等方面的差异。

  

  图5 在不同层次的区域使用不同的调制技术

  在无线电波采用同样频宽的条件下,调制技术直接关系到无线传输的实际性能。WiMAX采用QPSK(Quaternary Phase Shift Keying,四相移相键控调制)、16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation,16位的正交振幅调制)和64-QAM(64位的正交振幅调制)三项调制技术,根据传输距离的远近以及稳定性等因素,WiMAX可以智能决定使用哪种调制技术。

  四相移相键控调制技术的原理比较简单,它利用载波的四种不同相位差(0°、90°、180°和270°)来表达数据,比起只用载波的0、π相位来表示二进制数据的二相移相键控技术,实际性能可以提升一倍,一般应用于距离远、终端数量多的区域。

  正交振幅调制技术就要复杂一些,它具有充分利用带宽、抗噪声强等特点。通过专门的比特/符号编码器,待发送的数据被分成速率各为原来1/2的两路信号,分别与一对正交调制分量相乘,求和后发送;接收端在收到信息后,只须正交解调出两个相反码流,通过均衡器补偿由信道引起的失真,最后由判决器识别复数信号并映射回原始的二进制数据。16-QAM与64-QAM的区别只在于二者的数据位宽不同,后者可以提供比前者高出50%的数据传输率,其中性能最好的64-QAM用于基站四周,与基站较远的周边区域使用16-QAM。


  通过使用健全的调制方案,WiMAX能以较高的频谱效率提供较大的长距离吞吐率,根据连接情况,基站还可以自动牺牲吞吐率来确保稳定性,比如不能使用64-QAM建立稳定的连接时,改为16-QAM便可加大有效传输距离。

   WiMAX、Wi-Fi、3G,谁将生存下来?

  1.WiMAX会威胁Wi-Fi的地位吗?

  比起Wi-Fi,WiMAX拥有更多的技术优势,传输距离更是让Wi-Fi望尘莫及。WiMAX的出现,会不会威胁到Wi-Fi的地位呢?目前Wi-Fi正在逐渐普及,未来的802.11n更是拥有出色的表现,最高速度可达500Mbps以上,传输距离可达数公里,在无线局域网的连接速度上,未来Wi-Fi的“能耐”是WiMAX所不能代替的。现在比较一致的看法,就是Wi-Fi凭借着传输距离上的出色表现,更加适合用户外出时使用,满足高速无线接入互联网的需求。

  2.WiMAX会是3G的终结者吗?

  WiMAX的覆盖范围非常宽广,传输速度更是3G所不能比拟的,有人认为WiMAX将是3G的终结者,但实际情况会是这样吗?事实上,3G的大范围漫游能力是WiMAX所不具备的,而且3G体系经过数年的发展已经初具规模,终端方面比起初出茅庐的WiMAX要丰富和成熟多了。普遍认为,WiMAX将扮演无线局域网和广域网结合点的角色。

  假如用WiMAX来部署热点,人们就不用再谈论某个场所是否有无线连接,而是说某个城市、某个区是否有无线连接,面对这样的情形,难道你不心动吗?更快、更远、更便宜,让我们一起迎接无线世界的美好前景!

  

  图6 Wi-Fi、WiMAX、3G,三者共同构成一个“无处不在”的无线网络