1、概述 

　　隨著通信技術和新業務的部署，市場與技術的相互作用，未來通信領域一些新的特點逐漸顯現出來。   
一方面，傳統寬帶固定接入用戶已經不滿足于僅僅在家庭和辦公室等固定環境內使用寬帶業務，希望使用寬帶接入移動服務；另一方面，傳統的移動用戶也不滿足于簡單的語音、短信和低速數據業務，希望能使用更高數據速率的業務。用戶需求的變化使固定寬帶接入服務和移動服務在技術和業務上呈現融合的趨勢，寬帶移動化和移動寬帶化逐漸成為兩個領域技術發展的趨勢，并互為補充、互相促進。 

　　在移動寬帶化方面，3GPP/3GPP2已經制定了1xEV-DO、HSDPA/HSUPA等技術標準，在移動環境下實現寬帶數據傳輸。在寬帶移動化方面，IEEE802工作組先后制定了WLAN和WiMAX等技術規范，意圖能沿著固定、游牧/便攜、移動這樣的演進路線逐步實現寬帶移動化，其中IEEE802.16WiMAX是寬帶移動的重要里程碑，促進了移動寬帶的演進和發展。  

　　IEEE802.16是為制定無線城域網標準而專門成立的工作組，該工作組自1999年成立以來，主要負責固定無線接入的空中接口標準制定，為了推廣基于IEEE802.16和ETSIHiperMAN協議的無線寬帶接入設備，并且確保他們之間的兼容性和互操作性。2001年4月，由業界主要的無線寬帶接入廠商和芯片制造商共同成立了一個非營利工業貿易聯盟組織——WiMAX。WiMAX與IEEE 802.16之間有著非常緊密的聯系與合作，同時又有著分工的不同，后者是標準的制定者，而前者是標準的推動者。WiMAX逐步成為了IEEE802.16技術在市場推廣方面采用的名稱，其物理層和MAC層技術基于在IEEE 802.16工作組中開發的無線城域網（WMAN）技術，WiMAX也是IEEE 802.16d/e技術的別稱。本文將對WiMAX技術標準及其應用前景進行簡單的介紹。  

2、802.16的標準化現狀 

　　IEEE802.16標準又稱為IEEEWirelessMAN空中接口標準，對工作于不同頻帶的無線接入系統空中接口進行了規范。由于它所規定的無線系統覆蓋范圍在公里（km）量級，因此802.16系統主要應用于城域網。根據使用頻帶高低的不同，802.16系統可分為應用于視距和非視距兩種，其中使用2～11GHz頻帶的系統可以應用于非視距（NLOS）范圍，而使用10～66GHz頻帶的系統應用于視距（LOS）范圍。根據是否支持移動特性，802.16標準又可分為固定寬帶無線接入空中接口標準和移動寬帶無線接入空中接口標準。  

　　IEEE802.16標準系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七個標準，其中：802.16、16a、16d屬于固定無線接入空中接口標準，而802.16e屬于移動寬帶無線接入空中標準。 

　　2001年12月頒布的802.16標準，對工作在10～66GHz頻段的固定寬帶無線接入系統的空中接口物理層和MAC層進行了規范，由于其使用的頻段較高，因此僅能應用于視距（LOS）傳輸。 

　　2003年1月頒布的802.16a標準對之前頒布的802.16標準進行了擴展，對使用2～11GHz許可和免許可頻段的固定寬帶無線接入系統的空中接口物理層和MAC層進行了規范，該頻段具有非視距（NLOS）傳輸的特點，覆蓋范圍最遠可達50公里，通常小區半徑為10公里以內。另外，802.16a的MAC層提供了QoS保證機制，可支持語音和視頻等實時性業務。 

　　2002年正式發布的802.16c標準是對802.16標準的增補文件，定義了工作在10～66GHz頻段的802.16系統的詳細系統框架，它詳細規定了10～66GHz頻段802.16系統在實現上的一系列特性和功能。 

　　802.16d標準是802.16標準系列的一個修訂版本。是相對比較成熟并且最具有實用性的一個標準版本。802.16d對10～66GHz頻段和＜11GHz頻段的固定寬帶無線接入空中接口物理層和MAC層進行了詳細規定，定義了支持多種業務類型的固定寬帶無線接入系統的MAC層和相對應的多個物理層。該標準對前幾個802.16標準進行了整合和修訂，仍屬于固定寬帶無線接入規范。它保持了802.16、16a等標準中的所有模式和主要特性同時未增加新的模式，增加或修改的內容用來提高系統性能和簡化部署，或者用來更正錯誤、不明確或不完整的描述，其中包括對部分系統信息的增補和修訂。2004年6月23日，IEEE正式批準了802.16d標準。 

　　802.16e標準區別于前幾個標準的最大區別在于對移動性的支持。該標準規定了可同時支持固定和移動寬帶無線接入的系統，工作在＜6GHz適宜于移動性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動，同時802.16d規定的固定無線接入用戶能力并不因此受到影響。802.16e標準規定了支持基站或扇區間高層切換的功能。制定802.16e標準的目的，是希望能夠提出一種既能提供高速數據業務又使用戶具有移動性的寬帶無線接入解決方案。 

　　802.16f是2004年7月份正式成立的任務組，該任務組將負責制定802.16f標準，定義802.16固定無線接入系統MAC層和物理層的管理信息庫（MIB）以及相關的管理流程。標準的制定工作目前正處于征求文稿階段，計劃將在2006年發布。 

　　802.16g也是2004年7月份正式成立的任務組，標準制定的目的是為了規定802.16管理流程和接口，從而能夠實現802.16設備的互操作性和對網絡資源、移動性和頻譜的有效管理。802.16g標準的主要工作是圍繞管理平面進行的。該標準的制定工作目前正處于征求文稿階段，計劃將在2007年發布。 

3、802.16的技術特點 

　　IEEE802.16標準所關心的是用戶終端同基站系統之間的空中接口，并且主要定義空中接口的物理層和MAC層。雖然IEEE802.16標準系列包含多個標準，但是由于802.16d是對802.16、802.16a、802.16c的修訂，目前主要提及兩個標準：802.16d固定寬帶無線接入標準、802.16e支持移動特性的寬帶無線接入標準。 

　　（1）應用頻段寬 

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

　　（2）調制方式靈活 

　　在802.16標準中，定義了三種物理層實現方式：單載波、OFDM、OFDMA。其中，單載波（SC）調制主要應用在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系統在同樣的載波帶寬下可以提供更高的傳輸速率。同時，OFDM/OFDMA方式在抵抗多徑效應、頻率選擇性衰落或窄帶干擾上也具有明顯的優勢，已經成為Beyond3G的主要研究技術之一。 

　　（3）QoS機制完善 

　　在802.16標準中，在MAC層定義了較為完整的QoS機制。MAC層針對每個連接可以分別設置不同的QoS參數，包括速率、延時等指標。為了更好地控制上行數據的帶寬分配，標準還定義了四種不同的上行帶寬調度模式，分別為非請求的帶寬分配業務（UGS.UnsolicitedGrantService）、實時輪詢業務（rtPS.RealTime Polling Service）、非實時輪詢業務（nrtPS.Non Real Time Polling Service）、盡力而為業務（BE.Best effort）。  

4、WiMAX技術應用場景 

　　802.16技術是無線接入技術，通過接入核心網向用戶提供業務，核心網通常采用為基于IP協議的網絡。采用802.16技術，在提供數據業務方面具有明顯的優勢，主要表現在：802.16支持FDD和TDD方式，當工作在TDD方式時，能夠根據上下行數據量靈活分配帶寬，對于上下行不對稱業務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，可以提供更高的數據帶寬；802.16采用的按需分配帶寬等資源的方式，更加適合于數據業務所采用的包交換方式。由于802.16技術的技術特性。可以支持不同等級的業務需求，如： 

　　（1）實時固定速率業務，如T1/E1、VoIP等，可采用UGS的帶寬調度方式。 

　　（2）實時可變速率業務，如MPEG視頻業務等，可采用rtPS的帶寬調度方式。 

　　（3）非實時可變速率業務，如數據下載等，可采用nrtPS的帶寬調度方式。 

　　（4）盡力而為的業務，如網頁瀏覽等，可采用BE的帶寬調度方式。 

　　基于以上特點。WiMAX論壇給出WiMAX技術的5種應用場景定義，即固定、游牧、便攜、簡單移動和全移動。 

　　（1）固定應用場景：固定接入業務是802.16運營網絡中最基本的業務模型，包括用戶因特網接入、傳輸承載業務及Wi-Fi熱點回程等。 

　　（2）游牧應用場景：游牧式業務是固定接入方式發展的下一個階段。終端可以從不同的接入點接入到一個運營商的網絡中；在每次會話連接中，用戶終端只能進行站點式的接入；在兩次不同網絡的接入中，傳輸的數據將不被保留。在游牧式及其以后的應用場景中均支持漫游。并應具備終端電源管理功能。 

　　（3）便攜應用場景：在這一場景下，用戶可以步行連接到網絡，除了進行小區切換外，連接不會發生中斷。便攜式業務在游牧式業務的基礎上進行了發展，從這個階段開始，終端可以在不同的基站之間進行切換。當終端靜止不動時，便攜式業務的應用模型與固定式業務和游牧式業務相同。當終端進行切換時，用戶將經歷短時間（最長為2s）的業務中斷或者感到一些延遲。切換過程結束后，TCP/IP應用對當前IP地址進行刷新，或者重建IP地址。 

　　（4）簡單移動應用場景：在這一場景下，用戶在使用寬帶無線接入業務中能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等，但當終端移動速度達到60～120km/h時，數據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場景。在切換過程中，數據包的丟失將控制在一定范圍，最差的情況下，TCP/IP會話不中斷，但應用層業務可能有一定的中斷。切換完成后，QoS將重建到初始級別。簡單移動和全移動網絡需要支持休眠模式、空閑模式和尋呼模式。移動數據業務是移動場景（包括簡單移動和全移動）的主要應用，包括目前被業界廣泛看好的移動E-mail、流媒體、可視電話、移動游戲、移動VoIP（MVoIP）等業務，同時它們也是占用無線資源較多的業務。 

　　（5）全移動應用場景：在這一場景下，用戶可以在移動速度為120km/h甚至更高的情況下無中斷地使用寬帶無線接入業務，當沒有網絡連接時，用戶終端模塊將處于低功耗模式。 

5、WiMAX技術的應用前景 

　　3G逐步走向商用化階段，WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA是目前3G技術體系當中的3個主要標準，它們都能滿足高速率多媒體業務數據傳輸，另外3G系統支持高速移動特性下的全網覆蓋。然而，由于3G系統所使用的頻率為2GHz頻段，這是一非常珍貴和短缺的頻率資源，運營商為了獲得3G牌照需要花很多資金購買，同時，3G網絡建設所需要的巨額資金、標準變化快、吸引用戶的3G商用業務相應匱乏，從全球來看3G發展不如預計樂觀。而從目前業務角度來看，傳輸速率最高為2Mbit/s顯然無法滿足用戶對高速傳輸速率的需求。 

　　與此同時，IEEE802系列標準技術發展和應用卻非常迅速。超過了人們普遍的預期。由于Wi-Fi目前已經得到廣泛的商用。有關3G與Wi-Fi的融合在3GPP和3GPP2正進行中。另外，作為4G技術的IEEE802.20標準剛剛啟動，有關4G標準還有很長一段時間才能確定。所以作為標準已經成熟的WiMAX的網絡構架，特別是其網絡定位，目前已經成為一個研究熱點。WiMAX組網技術直接影響未來無線通信領域的發展。在未來無線通信領域，很難有哪種技術或標準能夠一統天下，而將是各種無線接入技術并存，各種移動通信系統互相兼容和合作的格局。WiMAX作為一種新興的寬帶城域網接入標準，采用了很多先進和成熟的技術，能提供高的傳輸速率和強的QoS保證，并且隨著標準的完善能夠支持用戶的移動性，從而實現全網無縫覆蓋。鑒于目前已存的各種蜂窩系統和發展強勁的Wi-Fi，WiMAX組網和使用首先應定位于對現有網絡高速數據支持的補充，隨著技術和網絡配置不斷完善，充分發揮其技術優勢和組網的靈活性，最后通過獨立組網達到全網覆蓋，既能提供高速的數據傳輸和保證QoS，并且能夠全網無縫漫游。 

6、結術語 

　　從上文分析可以看出，802.16標準有著其獨特的技術特點，技術標準正在不斷成熟，產業化進程正在逐步加快。WiMAX系統網絡架構逐漸完善，使WiMAX對移動業務的支持成為可能。并逐漸對3G及其演進系統構成了競爭威脅。所以，如何在利用WiMAX技術發展成果促進技術進步的同時，加強WiMAX的商用化進程，結合市場推廣，找到合理的應用，從而促進整個無線通信產業的發展，將成為近年來無線技術研究和應用的一個熱點。