1、概述 

　　隨著通信技術(shù)和新業(yè)務(wù)的部署，市場(chǎng)與技術(shù)的相互作用，未來(lái)通信領(lǐng)域一些新的特點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。   
一方面，傳統(tǒng)寬帶固定接入用戶已經(jīng)不滿足于僅僅在家庭和辦公室等固定環(huán)境內(nèi)使用寬帶業(yè)務(wù)，希望使用寬帶接入移動(dòng)服務(wù)；另一方面，傳統(tǒng)的移動(dòng)用戶也不滿足于簡(jiǎn)單的語(yǔ)音、短信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，希望能使用更高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務(wù)。用戶需求的變化使固定寬帶接入服務(wù)和移動(dòng)服務(wù)在技術(shù)和業(yè)務(wù)上呈現(xiàn)融合的趨勢(shì)，寬帶移動(dòng)化和移動(dòng)寬帶化逐漸成為兩個(gè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，并互為補(bǔ)充、互相促進(jìn)。 

　　在移動(dòng)寬帶化方面，3GPP/3GPP2已經(jīng)制定了1xEV-DO、HSDPA/HSUPA等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在移動(dòng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。在寬帶移動(dòng)化方面，IEEE802工作組先后制定了WLAN和WiMAX等技術(shù)規(guī)范，意圖能沿著固定、游牧/便攜、移動(dòng)這樣的演進(jìn)路線逐步實(shí)現(xiàn)寬帶移動(dòng)化，其中IEEE802.16WiMAX是寬帶移動(dòng)的重要里程碑，促進(jìn)了移動(dòng)寬帶的演進(jìn)和發(fā)展。  

　　IEEE802.16是為制定無(wú)線城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)而專門成立的工作組，該工作組自1999年成立以來(lái)，主要負(fù)責(zé)固定無(wú)線接入的空中接口標(biāo)準(zhǔn)制定，為了推廣基于IEEE802.16和ETSIHiperMAN協(xié)議的無(wú)線寬帶接入設(shè)備，并且確保他們之間的兼容性和互操作性。2001年4月，由業(yè)界主要的無(wú)線寬帶接入廠商和芯片制造商共同成立了一個(gè)非營(yíng)利工業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟組織——WiMAX。WiMAX與IEEE 802.16之間有著非常緊密的聯(lián)系與合作，同時(shí)又有著分工的不同，后者是標(biāo)準(zhǔn)的制定者，而前者是標(biāo)準(zhǔn)的推動(dòng)者。WiMAX逐步成為了IEEE802.16技術(shù)在市場(chǎng)推廣方面采用的名稱，其物理層和MAC層技術(shù)基于在IEEE 802.16工作組中開(kāi)發(fā)的無(wú)線城域網(wǎng)（WMAN）技術(shù)，WiMAX也是IEEE 802.16d/e技術(shù)的別稱。本文將對(duì)WiMAX技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用前景進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。  

2、802.16的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 

　　IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)又稱為IEEEWirelessMAN空中接口標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工作于不同頻帶的無(wú)線接入系統(tǒng)空中接口進(jìn)行了規(guī)范。由于它所規(guī)定的無(wú)線系統(tǒng)覆蓋范圍在公里（km）量級(jí)，因此802.16系統(tǒng)主要應(yīng)用于城域網(wǎng)。根據(jù)使用頻帶高低的不同，802.16系統(tǒng)可分為應(yīng)用于視距和非視距兩種，其中使用2～11GHz頻帶的系統(tǒng)可以應(yīng)用于非視距（NLOS）范圍，而使用10～66GHz頻帶的系統(tǒng)應(yīng)用于視距（LOS）范圍。根據(jù)是否支持移動(dòng)特性，802.16標(biāo)準(zhǔn)又可分為固定寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)和移動(dòng)寬帶無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)。  

　　IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其中：802.16、16a、16d屬于固定無(wú)線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)，而802.16e屬于移動(dòng)寬帶無(wú)線接入空中標(biāo)準(zhǔn)。 

　　2001年12月頒布的802.16標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工作在10～66GHz頻段的固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的空中接口物理層和MAC層進(jìn)行了規(guī)范，由于其使用的頻段較高，因此僅能應(yīng)用于視距（LOS）傳輸。 

　　2003年1月頒布的802.16a標(biāo)準(zhǔn)對(duì)之前頒布的802.16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)展，對(duì)使用2～11GHz許可和免許可頻段的固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的空中接口物理層和MAC層進(jìn)行了規(guī)范，該頻段具有非視距（NLOS）傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，覆蓋范圍最遠(yuǎn)可達(dá)50公里，通常小區(qū)半徑為10公里以內(nèi)。另外，802.16a的MAC層提供了QoS保證機(jī)制，可支持語(yǔ)音和視頻等實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)。 

　　2002年正式發(fā)布的802.16c標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)802.16標(biāo)準(zhǔn)的增補(bǔ)文件，定義了工作在10～66GHz頻段的802.16系統(tǒng)的詳細(xì)系統(tǒng)框架，它詳細(xì)規(guī)定了10～66GHz頻段802.16系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)上的一系列特性和功能。 

　　802.16d標(biāo)準(zhǔn)是802.16標(biāo)準(zhǔn)系列的一個(gè)修訂版本。是相對(duì)比較成熟并且最具有實(shí)用性的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)版本。802.16d對(duì)10～66GHz頻段和＜11GHz頻段的固定寬帶無(wú)線接入空中接口物理層和MAC層進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，定義了支持多種業(yè)務(wù)類型的固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的MAC層和相對(duì)應(yīng)的多個(gè)物理層。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前幾個(gè)802.16標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整合和修訂，仍屬于固定寬帶無(wú)線接入規(guī)范。它保持了802.16、16a等標(biāo)準(zhǔn)中的所有模式和主要特性同時(shí)未增加新的模式，增加或修改的內(nèi)容用來(lái)提高系統(tǒng)性能和簡(jiǎn)化部署，或者用來(lái)更正錯(cuò)誤、不明確或不完整的描述，其中包括對(duì)部分系統(tǒng)信息的增補(bǔ)和修訂。2004年6月23日，IEEE正式批準(zhǔn)了802.16d標(biāo)準(zhǔn)。 

　　802.16e標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別于前幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的最大區(qū)別在于對(duì)移動(dòng)性的支持。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了可同時(shí)支持固定和移動(dòng)寬帶無(wú)線接入的系統(tǒng)，工作在＜6GHz適宜于移動(dòng)性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動(dòng)，同時(shí)802.16d規(guī)定的固定無(wú)線接入用戶能力并不因此受到影響。802.16e標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了支持基站或扇區(qū)間高層切換的功能。制定802.16e標(biāo)準(zhǔn)的目的，是希望能夠提出一種既能提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)又使用戶具有移動(dòng)性的寬帶無(wú)線接入解決方案。 

　　802.16f是2004年7月份正式成立的任務(wù)組，該任務(wù)組將負(fù)責(zé)制定802.16f標(biāo)準(zhǔn)，定義802.16固定無(wú)線接入系統(tǒng)MAC層和物理層的管理信息庫(kù)（MIB）以及相關(guān)的管理流程。標(biāo)準(zhǔn)的制定工作目前正處于征求文稿階段，計(jì)劃將在2006年發(fā)布。 

　　802.16g也是2004年7月份正式成立的任務(wù)組，標(biāo)準(zhǔn)制定的目的是為了規(guī)定802.16管理流程和接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)802.16設(shè)備的互操作性和對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源、移動(dòng)性和頻譜的有效管理。802.16g標(biāo)準(zhǔn)的主要工作是圍繞管理平面進(jìn)行的。該標(biāo)準(zhǔn)的制定工作目前正處于征求文稿階段，計(jì)劃將在2007年發(fā)布。 

3、802.16的技術(shù)特點(diǎn) 

　　IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)所關(guān)心的是用戶終端同基站系統(tǒng)之間的空中接口，并且主要定義空中接口的物理層和MAC層。雖然IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)系列包含多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但是由于802.16d是對(duì)802.16、802.16a、802.16c的修訂，目前主要提及兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：802.16d固定寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)、802.16e支持移動(dòng)特性的寬帶無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)。 

　?。?）應(yīng)用頻段寬 

　　802.16技術(shù)可以應(yīng)用的頻段非常寬，包括10～66GHz頻段、＜11GHz許可頻段和＜11GHz免許可頻段。 

　?。?）調(diào)制方式靈活 

　　在802.16標(biāo)準(zhǔn)中，定義了三種物理層實(shí)現(xiàn)方式：?jiǎn)屋d波、OFDM、OFDMA。其中，單載波（SC）調(diào)制主要應(yīng)用在10-66GHz頻段，OFDM和OFDMA是802.16中最典型的物理層方式。OFDM、OFDMA方式具有較高的頻譜利用率，它可以使得802.16系統(tǒng)在同樣的載波帶寬下可以提供更高的傳輸速率。同時(shí)，OFDM/OFDMA方式在抵抗多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為Beyond3G的主要研究技術(shù)之一。 

　?。?）QoS機(jī)制完善 

　　在802.16標(biāo)準(zhǔn)中，在MAC層定義了較為完整的QoS機(jī)制。MAC層針對(duì)每個(gè)連接可以分別設(shè)置不同的QoS參數(shù)，包括速率、延時(shí)等指標(biāo)。為了更好地控制上行數(shù)據(jù)的帶寬分配，標(biāo)準(zhǔn)還定義了四種不同的上行帶寬調(diào)度模式，分別為非請(qǐng)求的帶寬分配業(yè)務(wù)（UGS.UnsolicitedGrantService）、實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)（rtPS.RealTime Polling Service）、非實(shí)時(shí)輪詢業(yè)務(wù)（nrtPS.Non Real Time Polling Service）、盡力而為業(yè)務(wù)（BE.Best effort）。  

4、WiMAX技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景 

　　802.16技術(shù)是無(wú)線接入技術(shù)，通過(guò)接入核心網(wǎng)向用戶提供業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)通常采用為基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。采用802.16技術(shù)，在提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在：802.16支持FDD和TDD方式，當(dāng)工作在TDD方式時(shí)，能夠根據(jù)上下行數(shù)據(jù)量靈活分配帶寬，對(duì)于上下行不對(duì)稱業(yè)務(wù)具有較高的資源利用率；802.16采用的OFDM/OFDMA方式，具有較高的頻譜利用率，可以提供更高的數(shù)據(jù)帶寬；802.16采用的按需分配帶寬等資源的方式，更加適合于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所采用的包交換方式。由于802.16技術(shù)的技術(shù)特性?？梢灾С植煌燃?jí)的業(yè)務(wù)需求，如： 

　?。?）實(shí)時(shí)固定速率業(yè)務(wù)，如T1/E1、VoIP等，可采用UGS的帶寬調(diào)度方式。 

　?。?）實(shí)時(shí)可變速率業(yè)務(wù)，如MPEG視頻業(yè)務(wù)等，可采用rtPS的帶寬調(diào)度方式。 

　?。?）非實(shí)時(shí)可變速率業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)下載等，可采用nrtPS的帶寬調(diào)度方式。 

　?。?）盡力而為的業(yè)務(wù)，如網(wǎng)頁(yè)瀏覽等，可采用BE的帶寬調(diào)度方式。 

　　基于以上特點(diǎn)。WiMAX論壇給出WiMAX技術(shù)的5種應(yīng)用場(chǎng)景定義，即固定、游牧、便攜、簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)。 

　?。?）固定應(yīng)用場(chǎng)景：固定接入業(yè)務(wù)是802.16運(yùn)營(yíng)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(diǎn)回程等。 

　　（2）游牧應(yīng)用場(chǎng)景：游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個(gè)階段。終端可以從不同的接入點(diǎn)接入到一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中；在每次會(huì)話連接中，用戶終端只能進(jìn)行站點(diǎn)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(chǎng)景中均支持漫游。并應(yīng)具備終端電源管理功能。 

　?。?）便攜應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進(jìn)行小區(qū)切換外，連接不會(huì)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(jìn)行了發(fā)展，從這個(gè)階段開(kāi)始，終端可以在不同的基站之間進(jìn)行切換。當(dāng)終端靜止不動(dòng)時(shí)，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(jìn)行切換時(shí)，用戶將經(jīng)歷短時(shí)間（最長(zhǎng)為2s）的業(yè)務(wù)中斷或者感到一些延遲。切換過(guò)程結(jié)束后，TCP/IP應(yīng)用對(duì)當(dāng)前IP地址進(jìn)行刷新，或者重建IP地址。 

　?。?）簡(jiǎn)單移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶在使用寬帶無(wú)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(dòng)速度達(dá)到60～120km/h時(shí)，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(gè)場(chǎng)景。在切換過(guò)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(huì)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(jí)別。簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要支持休眠模式、空閑模式和尋呼模式。移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動(dòng)場(chǎng)景（包括簡(jiǎn)單移動(dòng)和全移動(dòng)）的主要應(yīng)用，包括目前被業(yè)界廣泛看好的移動(dòng)E-mail、流媒體、可視電話、移動(dòng)游戲、移動(dòng)VoIP（MVoIP）等業(yè)務(wù)，同時(shí)它們也是占用無(wú)線資源較多的業(yè)務(wù)。 

　?。?）全移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景：在這一場(chǎng)景下，用戶可以在移動(dòng)速度為120km/h甚至更高的情況下無(wú)中斷地使用寬帶無(wú)線接入業(yè)務(wù)，當(dāng)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，用戶終端模塊將處于低功耗模式。 

5、WiMAX技術(shù)的應(yīng)用前景 

　　3G逐步走向商用化階段，WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA是目前3G技術(shù)體系當(dāng)中的3個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)，它們都能滿足高速率多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸，另外3G系統(tǒng)支持高速移動(dòng)特性下的全網(wǎng)覆蓋。然而，由于3G系統(tǒng)所使用的頻率為2GHz頻段，這是一非常珍貴和短缺的頻率資源，運(yùn)營(yíng)商為了獲得3G牌照需要花很多資金購(gòu)買，同時(shí)，3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)所需要的巨額資金、標(biāo)準(zhǔn)變化快、吸引用戶的3G商用業(yè)務(wù)相應(yīng)匱乏，從全球來(lái)看3G發(fā)展不如預(yù)計(jì)樂(lè)觀。而從目前業(yè)務(wù)角度來(lái)看，傳輸速率最高為2Mbit/s顯然無(wú)法滿足用戶對(duì)高速傳輸速率的需求。 

　　與此同時(shí)，IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用卻非常迅速。超過(guò)了人們普遍的預(yù)期。由于Wi-Fi目前已經(jīng)得到廣泛的商用。有關(guān)3G與Wi-Fi的融合在3GPP和3GPP2正進(jìn)行中。另外，作為4G技術(shù)的IEEE802.20標(biāo)準(zhǔn)剛剛啟動(dòng)，有關(guān)4G標(biāo)準(zhǔn)還有很長(zhǎng)一段時(shí)間才能確定。所以作為標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成熟的WiMAX的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，特別是其網(wǎng)絡(luò)定位，目前已經(jīng)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。WiMAX組網(wǎng)技術(shù)直接影響未來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展。在未來(lái)無(wú)線通信領(lǐng)域，很難有哪種技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)能夠一統(tǒng)天下，而將是各種無(wú)線接入技術(shù)并存，各種移動(dòng)通信系統(tǒng)互相兼容和合作的格局。WiMAX作為一種新興的寬帶城域網(wǎng)接入標(biāo)準(zhǔn)，采用了很多先進(jìn)和成熟的技術(shù)，能提供高的傳輸速率和強(qiáng)的QoS保證，并且隨著標(biāo)準(zhǔn)的完善能夠支持用戶的移動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)無(wú)縫覆蓋。鑒于目前已存的各種蜂窩系統(tǒng)和發(fā)展強(qiáng)勁的Wi-Fi，WiMAX組網(wǎng)和使用首先應(yīng)定位于對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)高速數(shù)據(jù)支持的補(bǔ)充，隨著技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)配置不斷完善，充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和組網(wǎng)的靈活性，最后通過(guò)獨(dú)立組網(wǎng)達(dá)到全網(wǎng)覆蓋，既能提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和保證QoS，并且能夠全網(wǎng)無(wú)縫漫游。 

6、結(jié)術(shù)語(yǔ) 

　　從上文分析可以看出，802.16標(biāo)準(zhǔn)有著其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正在不斷成熟，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在逐步加快。WiMAX系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐漸完善，使WiMAX對(duì)移動(dòng)業(yè)務(wù)的支持成為可能。并逐漸對(duì)3G及其演進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)成了競(jìng)爭(zhēng)威脅。所以，如何在利用WiMAX技術(shù)發(fā)展成果促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的同時(shí)，加強(qiáng)WiMAX的商用化進(jìn)程，結(jié)合市場(chǎng)推廣，找到合理的應(yīng)用，從而促進(jìn)整個(gè)無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將成為近年來(lái)無(wú)線技術(shù)研究和應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。