WiMax

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全球互通微波訪問(英語:Worldwide Interoperability for Microwave Access,縮寫為WiMAX)是一項高速無線數據網路標準,主要用在城域網,由WiMAX論壇提出並於2001年6月成形。它可提供至少一英里無線寬頻接入,作為電纜和DSL之外的選擇。在IEEE 802.16標準的多個版本和選項中做出唯一的選擇,以保證不同廠商產品的互操作性。在802.16物理層的三個變體中,WiMAX選擇了802.16-2004版的256 carrier OFDM,能夠藉由較寬的頻帶以及較遠的傳輸距離,協助電信運營商與網際網路服務提供商業者建置無線網上的最後一英里,與主要以短距離區域傳輸為目的之IEEE 802.11通信協定有著相當大的不同。

基本信息

簡介

全球互通微波訪問(英語: Worldwide Interoperability for Microwave Access,縮寫為 WiMAX)是一項高速無線數據網路標準,主要用在城域網,由WiMAX論壇提出並於2001年6月成形。它可提供至少一英里無線寬頻接入,作為電纜和DSL之外的選擇。在IEEE 802.16標準的多個版本和選項中做出唯一的選擇,以保證不同廠商產品的互操作性。在802.16物理層的三個變體中,WiMAX選擇了802.16-2004版的256 carrierOFDM,能夠藉由較寬的頻帶以及較遠的傳輸距離,協助電信運營商與網際網路服務提供商業者建置無線網上的最後一英里,與主要以短距離區域傳輸為目的之IEEE 802.11通信協定有著相當大的不同。

WiMAX能提供許多種套用服務,包括最後一英里無線寬頻接入、熱點、移動通信回程線路以及作為商業用途在企業間的高速連線。通過WiMAX一致性測試的產品都能夠對彼此創建無線連線並傳送網際網路分組數據。在概念上類似WiFi,WiMAX傳送速率更快,傳送範圍距離更大,簡單理解為一種“大WiFi”。

WiMAX的升級版WirelessMAN-Advanced(IEEE 802.16m)是兩個4G標準之一。

WiMAX的套用

WiMAX達到的頻寬及傳送距離使其具有提供下列服務套用的潛力:

•作為Wi-Fi熱點間或Wi-Fi熱點到達網上其他部分之連線。

•為最後一英里寬頻訪問提供電纜或數字用戶迴路以外的無線替代方案。

•長距離的通信:無線電波傳送距離長,故涵蓋率較佳。

•提供高速的移動通信服務。

•為企業營運持續項目中的網上連線提供多樣化的來源:若企業同時擁有固定及無線網上連線,特別是由不相關的服務供應商提供時,則這些企業將較不易為特定之服務終止所影響。

•作為全球漫遊連線之套用。

寬頻訪問

許多企業正慎重研究WiMAX作為最後一英里高速連線服務的可能。由於競爭會使價格降低,這項套用將可能降低家庭或企業用戶的費用。

對於先前未創建實體電纜或電話線網上的地區,原本因費用過高而無法提供之寬頻服務將可望由WiMAX提供另一項寬頻訪問的替代方案。在WiMAX之前,許多運營商都提供專用制無線網上作為寬頻服務。

許多製造商均提供室內及室外的WiMAX用戶機組。用戶自行安裝室內機組雖然方便,但與由專業人員安裝比起來,其建築與WiMAX基站間的距離將必須更小。這樣,室內安裝的機組就需要非常高的基礎建設投資,連同因為必須涵蓋整個特定區域的高數量基站而必須花費的運營成本,包括設定地點租賃、線路及維護費用。室內機組與一台電纜數據機或ADSL數據機之大小相似。室外機組允許用戶到WiMAX基站間有較遠的距離,但通常仍需要專業的安裝。室外機組尺寸上約略如一本教科書之大小,安裝方法則與家庭的衛星天線類似。

移動套用

一些移動運營商正評估WiMAX作為增加頻寬以滿足多樣化的數據密集性套用的方法之一;事實上,北美業者Sprint Nextel已於2006年年中宣布,其將於未來幾年內投資約30億美元於一項WiMAX技術的擴建項目。

除這些可能的套用之外,此項技術也具有提供連線偏遠地區與骨幹網上間網上傳輸的套用潛力。雖然WiMAX於偏遠地區的成本效益較高,然而除此之外,它尚可作為降低以專線作為線路的成本,就以許多開發中國家有限的有線基礎設施來說,建造一個WiMAX基站作為連線原有的無線發射塔或甚至作為一個獨立的傳遞中心都會比發展一有線方案的成本來得少,而一些低人口密度及平坦區域也都特別適合WiMAX及其傳輸距離。對於原本因為投資成本過高或嚴酷地理環境而放棄發展有線基礎建設的國家,WiMAX均能提供不昂貴、分散、易部署且有效的無線方案。

產品發布

2005

•2005年7月,諾基亞與英特爾宣布了一項加速項目採用與發展IEEE 802.16e。此項合作涵蓋了移動設備、基礎網上建設、工業用市場的開發。

•摩托羅拉與英特爾在2005年10月宣布聯合採用IEEE 802.16e標準。包含固定與移動的寬頻套用。Intel將與Motorola公司進行移動設備、網上儀器等產品的互通性測試。

•2005年8月,專研CDMA技術的高通公司收購Flarion公司。對於這項以OFDM專利為主的收購案,許多人都質疑高通公司的動機,認為其意圖阻礙WiMax發展,或是代表高通認同OFDM將會是代表4G移動通信的主流。

2006

•802.16e詳細的認證規格將於下半年通過。

•2006年1月,哥倫比亞電信公司宣布了在Bucaramanga城的PRE-WiMAX項目,超過150個WiMAX與pre-WiMAX認證的系統正在被運行中。

•2006年3月,英國開始都會內的WiMAX項目,第一項英國標準的WiMAX網上在Westminster進行。

•2006年3月,Rogers Communications與Bell Canada宣布一項在加拿大境內的聯合發展項目,此項項目將會包含100個都會區與農村的網上。

•WiBro/WiMAXm在韓國的發展自“簡單的移動”至“完整的移動特性”,並與802.16e-2005兼容。

•台灣與韓國一樣,在2.3GHz的頻譜保留了部分頻寬,在政府的支持下於2006年發布商業執照。

•Yozan增加了在日本發展WiMAX的項目。

•越南政府開放了頻譜給四家WiMAX電信業者:VNPT、VTC、FPT及Vietel,頻率分布在3.3-3.4 GHz。

2008

•2008年11月12日,HTC與俄羅斯移動通信電業者Scartel(品牌名為Yota)共同發表全球第一支GSM/WiMAX集成式雙模手機HTC Max 4G。

•中國移動嘉興分公司完成了王店鎮的wimax無線寬頻工程建設,實現了wimax無線信號在王店鎮的全覆蓋。

2010

•英特爾宣布裁撤負責推動全球WiMAX發展的專責單位(WiMAX Program Office,簡稱WPO)。但是英特爾仍然宣稱,會是WiMAX技術及市場最大支持者之一。

固定式與移動式WiMAX

802.16-2004(802.16d)WiMAX只支持固定式的訪問,802.16-2005(802.16e)WiMAX同時支持固定及移動式的訪問,產品也已開始大規模商用。

WiMAX論壇的成員們完成了完整的驗證與互通性的測試,包含:

•MacroMAX基地台與EasyST終端解決方案的套用。

•Axxcelera的ExcelMax基地台

•Sequans Communications的SQN1010-RD終端解決方案

•西門子WayMAX@vantage基地台與終端解決方案

•Aperto的Packetmax 5000基地台

•Redline Communication的RedMAX基地台與終端解決方案

•Proxim Wireless的Tsunami MP16 3500終端解決方案

•Wavesat的miniMAX終端解決方案

•華為的BM系列終端解決方案

各項標準

•IEEE Std 802.16-2004於2004年6月通過。這項標準使得之前的版本802.16-2001與其相關的802.16a、802.16c失效。IEEE Std 802.16-2004闡述固定式系統的標準。

•802.16e是一項針對802.16d的修正案,此項修正案增加了移動機制。

IEEE 802.16e

IEEE 802.16-2005,2005年12月訂定(之前的名稱為802.16e或稱為Mobile WiMAX,但目前仍廣為使用)。WiMAX移動式標準,是一項對於固定式WiMax標準的改良,特別是在調製(modulation schemes)的部分。這項標準經由OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)允許固定式與移動式的Non Line of Sight (NLOS)套用。

許多人認為,經由新的調製方式—Scalable OFDMA (SOFDMA),802.16-2005將會使得舊式802.16-2004使用的OFDM-256顯得過時並失效。

IEEE 802.16m

其他競爭技術

WiMAX技術最早提出時,WiMAX定位是取代WiFi的一種新的無線傳輸方式,但後來發現WiMAX定位比較像3.5G一樣,提供最終用戶任意上網的連結,這些功能3.5G/LTE都可以達到。WiMAX於市場上所面臨的競爭,主要是來自已廣為布局且能提供相同服務的無線系統,如CDMA2000和UMTS,以及許多網上導向的系統如HIPERMAN和WiBro。市場定位模糊成為WiMax的最大致命傷。

3G及4G移動通信系統

3G的兩個主要系統CDMA2000和UMTS均為WiMAX的競爭者,兩者均於語音服務外,尚提供DSL檔次的網上服務。UMTS是WiMAX主要的競爭對手,是由歐洲幾家主要的無線電信運營商所研訂。使用HSDPA技術使得數據傳輸的下行速度高達8-10Mbit/s。UMTS同時加強為UMTS-TDD的形式,使用以WiMAX導向的頻譜,並能在使用高峰導致低頻寬時提供比WiMAX更穩定的服務,以直接與WiMAX競爭。

3G行動語音系統受益於自早先原有的系統升級而來的廣泛基礎建設,其相關業者的用戶在3G系統的傳輸範圍外使用時,也能無縫地以舊有的技術傳輸,如GPRS。

目前主要的行動標準正升級到所謂的4G技術,提供高頻寬、低延遲,及語音服務建置於最上層的全IP網上服務。由GSM/UMTS升級到4G的項目稱為3GPP長期演進技術;而對於CDMA2000這類由AMPS/TIA演進而來的技術也有項稱為超行動寬頻(UMB)的替代方案在推展。兩項項目均捨棄現存的空中接取標準(air interfaces),改以OFDMA為下行鏈路技術,及為上行鏈路採用以OFDM為基礎的多項方案。這些都將帶來可與WiMAX相同,甚至是比WiMAX更快速的網際網路連線服務。

隨著2010年英特爾對WiMAX的放棄,以及LTE在4G市場成了唯一的主流標準,WiMAX的電信運營商也逐漸向LTE轉移,WiMAX論壇也於2012年將TD-LTE納入WiMAX 2.1規範,一些WiMAX運營商也開始將設備升級為TD-LTE。

網上導向之系統

早期的WMAN標準如歐洲的HIPERMAN及韓國的WiBro已成為WiMAX之一部分,與WiMAX彼此均已被視為互補而非競爭的關係,例如所有部署於Wibro的發展母國韓國的網上便早已全是WiMAX。

另一方面,作為如咖啡廳或如機場之類的交通運輸中心的短距離行動網路方案,Wi-Fi系統由於早廣為鋪設且已提供了足夠的覆蓋率,使一些用戶因而認為無租用WiMAX服務的必要性。

比較

移動式系統之比較
標準家族一般用途無線技術下載 (Mbit/s)上傳 (Mbit/s)註記
LTEUMTS/4GSM移動網際網路OFDMA/MIMO/SC-FDMA10050下一代的先進LTE預計可提供1Gbps的下行速度
802.16eWiMAX移動網際網路MIMO-SOFDMA12856下一代的802.16m預期可以提供1Gbps速度(固定定點)和100Mbps速度給移動用戶。
Flash-OFDMFlash-OFDM移動網際網路
移動者速度可達350公里/小時
Flash-OFDM5.3
10.6
15.9
1.8
3.6
5.4
服務範圍約30km
增長至55km
HIPERMANHIPERMAN移動網際網路OFDM56.956.9
WiBroWiBro移動網際網路OFDMA5050服務範圍(900 m)
iBurstiBurst 802.20移動網際網路HC-SDMA/TDD/MIMO64643–12 km
EDGE演進GSM移動網際網路TDMA/FDD1.90.93GPPR7標準
UMTSW-CDMA HSDPA+HSUPA HSPA+UMTS/3GSM移動網際網路CDMA/FDD
CDMA/FDD/MIMO
0.384
14.4
42
0.384
5.76
11.5
HSDPA已廣泛商用。典型下行速率為20 Mbit/s,上行速率為~18+ Mbit/s。
UMTS-TDDUMTS/3GSM移動網際網路CDMA/TDD1616傳輸速率值依據:IPWireless,採用類似HSDPA+HSUPA的16QAM調製。
1xRTTCDMA2000行動電話服務CDMA0.1440.144下一步為EV-DO
EV-DO1xRev.0 EV-DO1xRev.A EV-DORev.BCDMA2000移動網際網路CDMA/FDD2.45
3.1
4.9xN
0.15
1.8
1.8xN
關於Rev B: N是所用頻譜為1.25 MHz的倍數。尚未商用。

優缺點

五大優勢

WiMax之所以能掀起大風大浪,顯然是有自身的許多優勢。而各廠商也正是看到了WiMax的優勢所可能引發的強大市場需求才對其抱有濃厚的興趣。

優勢之一 :實現更遠的傳輸距離。WiMax所能實現的50公里的無線信號傳輸距離是無線區域網路所不能比擬的,網路覆蓋面積是3G發射塔的10倍,只要少數基站建設就能實現全城覆蓋,這樣就使得無線網路套用的範圍大大擴展。

優勢之二 提供更高速的寬頻接入。據悉,WiMax所能提供的最高接入速度是70M,這個速度是3G所能提供的寬頻速度的30倍。對無線網路來說,這的確是一個驚人的進步。

優勢之三 提供優良的最後一公里網路接入服務。作為一種無線城域網技術,它可以將Wi-Fi熱點連線到網際網路,也可作為DSL等有線接入方式的無線擴展,實現最後一公里的寬頻接入。WiMax可為50公里線性區域內提供服務,用戶無需線纜即可與基站建立寬頻連線。

優勢之四:提供多媒體通信服務。由於WiMax較之Wi-Fi具有更好的可擴展性和安全性,從而能夠實現電信級的多媒體通信服務。

優勢之五:從產業鏈來講,Wimax有商用數據上網卡有商用手機(HTC Max 4G),並且還存在終端一致性測試的問題。所以,WiMAX的產業鏈還需要經過像TD-SCDMA產業鏈的規模試驗過程。

三大劣勢

第一、從標準來講WiMax技術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的三個主流標準比,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的標準,還是一個無線城域網的技術。另外,我國政府也組織了相關專家對此做了充分分析與評估,得出的結論是類似的。

第三、WiMAX要到802.16m才能成為具有無縫切換功能的移動通信系統。WiMAX陣營把解決這個問題的希望寄託於未來的16m標準上,而16m的進展情況還存在不確定因素。

移動通信中的關鍵技術1

移動通信是通信領域中最具活力、最具發展前途的一種通信方式。它是當今信息社會中最具個性化特徵的通信手段。發展迅速的移動無線通信正在以前所未有的方式改變著我們的生活。

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