窺視下一代無線寬帶技術WiMAX

2019-11-05 02:14:25

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供稿：網友

　　Wi-Fi技術的風行，讓不少朋友體驗到無線連接帶來的方便性，但遺憾的是，Wi-Fi只能在熱點四周百米范圍內發揮作用，并不能像手機那樣，擁有隨時隨地通信的功能。假如說在不遠的將來，你想連接到互聯網就像手機那樣方便，隨時隨地都可以享受高速沖浪的樂趣，你相信嗎？WiMAX的出現就將把這個美好的愿望轉變為現實。

　　在今年召開的兩次IDF大會上，英特爾更是把WiMAX作為演講的主題之一。借助WiMAX技術，英特爾不但可以鞏固自身在筆記本電腦上的霸主地位，還有機會在移動寬帶等通信領域占有一席之地。面對如此可怕的“巨爪”，你一定想深入了解WiMAX技術吧？下面就讓我們一起揭開WiMAX的神秘面紗。

　　 WiMAX

　　圖1 WiMAX時代即將來臨

　　WiMAX是什么？

　　WiMAX的英文全稱為“Worldwide InterOperability for Microwave access”，對應的中文譯名是“微波接入全球互通”，在眾多的無線家族成員中，它以IEEE 802.16系列寬頻無線標準為基礎。WiMAX技術的出現，彌補了Wi-Fi傳輸距離短的缺陷，同Wi-Fi一樣，它也須要創建一個“熱點”，但其網絡覆蓋范圍是Wi-Fi無法比擬的，WiMAX的傳輸距離高達50公里，傳輸速度最高可達75Mbps。對于須要隨時隨地高速接入互聯網的朋友，WiMAX是一種很好的技術解決方案，人們習慣上又把WiMAX稱為“無線DSL”。

　　目前IEEE 802.16包括兩項標準：IEEE 802.16a和IEEE 802.16e。IEEE 802.16a是2003年1月IEEE對 802.16標準的修訂版，它對原來的頻率范圍進行了擴展；IEEE 802.16e與IEEE 802.16a保持兼容，主要加強了移動性，堪稱WiMAX的移動版，未來的迅馳套件將整合該技術。

　　 WiMAX

　　圖2 IEEE 802.16可滿足無線寬帶接入的需要

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　　圖3 封裝了WiMAX無線芯片的板卡

　　WiMAX憑什么吸引你？

　　1.傳輸距離遠、速度快

　　在信息的傳播方式上，WiMAX技術同手機類似，同樣借助無線基站進行數據傳輸。當頻寬為20MHz時，數據傳輸速率最高可以達到75Mbps，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。高達50公里的覆蓋范圍，只要建設少數基站就能實現全城覆蓋，無線網絡的應用范圍大大擴展。

　　 WiMAX

　　圖4 無線局域網通過WiMAX設備接入互聯網

　　2.QoS（服務質量）機制完善

　　為了提高通訊服務質量，IEEE 802.16對介質訪問層（MAC）進行了諸多改進，引入了TDMA（Time Division Multiple Access，時分多碼）上行/下行協議，可以對用戶接入網絡進行智能控制，不但改善了系統的時延特性，提高了服務的可靠性，還可以提供優質的語音和圖像服務。

　　為了讓運營商對服務擁有更多的控制權，WiMAX答應對通訊帶寬的頻率分布進行調整，根據用戶需求提供速度和服務范圍。比如某基站被分配到20MHz的通訊頻譜，使用者可以把它劃成平均為二、或者平均為四的通道，從而為用戶提供不同的連接速度。

　　　3.高度的數據安全性

　　除了速度和傳輸距離，無線網絡的安全性也是用戶關心的焦點，誰都不希望機密文件被他人輕易獲取。為了免除人們的后顧之憂，WiMAX提供了完善的加密機制，它在介質訪問層（MAC）中定義了一個加密子層，支持128位、192位及256位加密系統，通過使用數字證書的認證方式，確保了無線網絡內傳輸的信息得到完善的安全保護。

　　WiMAX為何有如此出色的表現？

　　不同的無線傳輸方式，傳輸速度及距離也不盡相同，到底是什么原因造成這種“百花齊放”的格局？與其他無線技術一樣，WiMAX同樣使用載波通訊方式，待傳輸的二進制數據使用預先指定的調制技術，調制到無線電波后，經由載波傳輸至目標端，再由接收終端解調，將數據還原。不同的無線傳輸技術賴以生存的工作機制互不相同，比如工作頻帶、調制技術以及多址方式的不同，最終造成了數據傳輸速率、傳輸距離等方面的差異。

　　 WiMAX

　　圖5 在不同層次的區域使用不同的調制技術

　　在無線電波采用同樣頻寬的條件下，調制技術直接關系到無線傳輸的實際性能。WiMAX采用QPSK（Quaternary Phase Shift Keying，四相移相鍵控調制）、16-QAM（Quadrature Amplitude Modulation，16位的正交振幅調制）和64-QAM（64位的正交振幅調制）三項調制技術，根據傳輸距離的遠近以及穩定性等因素，WiMAX可以智能決定使用哪種調制技術。

　　四相移相鍵控調制技術的原理比較簡單，它利用載波的四種不同相位差（0°、90°、180°和270°）來表達數據，比起只用載波的0、π相位來表示二進制數據的二相移相鍵控技術，實際性能可以提升一倍，一般應用于距離遠、終端數量多的區域。

　　正交振幅調制技術就要復雜一些，它具有充分利用帶寬、抗噪聲強等特點。通過專門的比特/符號編碼器，待發送的數據被分成速率各為原來1/2的兩路信號，分別與一對正交調制分量相乘，求和后發送；接收端在收到信息后，只須正交解調出兩個相反碼流，通過均衡器補償由信道引起的失真，最后由判決器識別復數信號并映射回原始的二進制數據。16-QAM與64-QAM的區別只在于二者的數據位寬不同，后者可以提供比前者高出50%的數據傳輸率，其中性能最好的64-QAM用于基站四周，與基站較遠的周邊區域使用16-QAM。

　　通過使用健全的調制方案，WiMAX能以較高的頻譜效率提供較大的長距離吞吐率，根據連接情況，基站還可以自動犧牲吞吐率來確保穩定性，比如不能使用64-QAM建立穩定的連接時，改為16-QAM便可加大有效傳輸距離。

　　　WiMAX、Wi-Fi、3G，誰將生存下來？

　　1.WiMAX會威脅Wi-Fi的地位嗎？

　　比起Wi-Fi，WiMAX擁有更多的技術優勢，傳輸距離更是讓Wi-Fi望塵莫及。WiMAX的出現，會不會威脅到Wi-Fi的地位呢？目前Wi-Fi正在逐漸普及，未來的802.11n更是擁有出色的表現，最高速度可達500Mbps以上，傳輸距離可達數公里，在無線局域網的連接速度上，未來Wi-Fi的“能耐”是WiMAX所不能代替的?，F在比較一致的看法，就是Wi-Fi憑借著傳輸距離上的出色表現，更加適合用戶外出時使用，滿足高速無線接入互聯網的需求。

　　2.WiMAX會是3G的終結者嗎？

　　WiMAX的覆蓋范圍非常寬廣，傳輸速度更是3G所不能比擬的，有人認為WiMAX將是3G的終結者，但實際情況會是這樣嗎？事實上，3G的大范圍漫游能力是WiMAX所不具備的，而且3G體系經過數年的發展已經初具規模，終端方面比起初出茅廬的WiMAX要豐富和成熟多了。普遍認為，WiMAX將扮演無線局域網和廣域網結合點的角色。

　　假如用WiMAX來部署熱點，人們就不用再談論某個場所是否有無線連接，而是說某個城市、某個區是否有無線連接，面對這樣的情形，難道你不心動嗎？更快、更遠、更便宜，讓我們一起迎接無線世界的美好前景！

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