马云飞 于遐
近日，WiMAX成为网络与通信领域高搜索频率的关键字，WiMAX要取代Wi-Fi,WiMAX要取代3G，争论的声音越来越大，争论的焦点也不尽相同，从标准到技术，从市场到应用，俗话说：“外行看热闹，内行看门道”，让我们到门道里来看看，近面剖析WiMAX的本质。
近来，随着西门子、阿尔卡特等部分移动设备制造商相继宣布将推出支持WiMAX标准的设备，自去年就已伺机而动的WiMAX技术终于开始跃上前台，成为当前网络与通讯业瞩目的焦点和新宠。
以推进WiMAX技术应用为己任的WiMAX论坛宣称这一技术将是一种“仅次于DSL和Cable Modem的第三类宽带接入技术”，并将2005年定位为“WiMAX年”，认为明年将是WiMAX技术市场步入快速成长的一年。市场调研究机构Visant Strategies公司则预计，2008年，全球WiMAX产品销售总额将可望突破10亿美元；另一家调研机构ABI公司也预计，2008年，全球宽带无线设备销售收入将达15亿美元，其中大部分来自于WiMAX设备。一时间，WiMAX似乎已将来自业内观察家、设备供应商、服务商和用户的万千宠爱集于一身，俨然已成为未来主流无线技术的不二之选。不仅锋头压过了近年被热炒的Wi-Fi无线LAN技术，而且许多人还认定这一技术还将会在移动通信技术领域大显身手，甚至可能成为第三代3G无线技术的终结者。
事实果真如此吗？难道从一开始就命运多蹇、生不逢时的3G技术果真在刚刚出现转机时又将再次陷入四面楚歌的境地？难道这一蛰伏已久的技术注定将与主流技术舞台无缘？抑或这仅仅是少数业内人士言过其实、危言耸听的夸大之词？
不妨让我们从WiMAX技术本身的特性入手来探讨一下这个问题。
集中有线/无线优势
WiMAX的优势主要表现在这一技术集成了Wi-Fi无线接入技术的移动性与灵活性、以及DSL与Cable Modem等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性和相对理想的QoS服务质量。这其中最突出的表现是其较理想的非视距传输特性、灵活的部署与配置伸缩性、优秀的QoS服务质量和强大的安全性。
WiMAX基于动态适应性信号调制模式，因而使这一技术不仅具备远距离信号传输能力和穿越树木和建筑物等障碍物的非视距传输能力，而且具有较强的信号反射容错能力。同时，这种调制模式还能够使服务商基站根据信号强弱调整带宽，以确保与用户的正常连接。例如，如若某一基站无法基于64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)正交振幅调制模式建立连接时，可以切换为16QAM或QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)正交相移键控调制模式，通过牺牲带宽的手段提高有效传输距离，扩大服务范围。
WiMAX还提供了包括灵活的信道规划在内的部署与配置伸缩性，使运营商能够根据所拥有的许可，或无需许可频段资源灵活规划信道带宽，并根据用户群体状况不断升级扩展网络。如对拥有20MHz频谱的运营商而言，既可以将其划分为2个10MHz信道、也可以将其划分为4个5MHz信道。
对于城郊与农村等偏远地区而言，对语音通信的支持尤为重要。为此，WiMAX还提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的QoS服务质量支持，并且能够使服务商基于同一基站同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL等类型连接的家庭消费用户。
另外，为了保护用户信息安全、尤其是为满足企业用户对商业应用数据安全的需求，WiMAX技术还提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认证与数据加密等途径，保障数据传输安全。
应用领域更广
作为一种面向最后一英里接入领域的无线MAN技术，WiMAX可以广泛应用于多个宽带相关领域。尤其是在城郊和农村等DSL与Cable Modem服务有效覆盖范围以外、或不便于部署传统宽带接入技术的区域，WiMAX技术更是大有用武之地。当前，DSL与Cable Modem等宽带接入服务由于受技术特性等客观条件的限制，在服务范围上有其各自的局限。如DSL接入的有效覆盖范围仅限于中心局3英里以内的区域，这就将许多城郊附近的区域排除在了DSL服务之外。而Cable Modem的局限性主要表现在部分有线公司由于原有网络架构过于陈旧等方面的原因，无法向网内用户提供Cable Modem接入服务。而卫星宽带接入虽然较少受到地理环境的限制，但服务价格过于高昂，超出了多数普通用户的承受能力。在这种情况下，WiMAX无疑是一种理想的宽带接入选择，并有望推动802.11无线热点与家庭或小型办公领域无线LAN的部署。
同时，随着IEEE 802.11无线热点数量的急剧增加，用户通常期望能够在离开无线热点有效覆盖范围之后也能继续保持无线连接，作为802.16a延伸标准的IEEE 802.16e就提供了一种可以很好满足用户这类需求的解决方案，这一标准提供漫游支持能够使用户离开家中或办公场所的无线热点覆盖范围后同样可以保持与无线ISP网络连接，甚至可以方便地接入另一城市的另一家无线ISP网络。
当前，对于许多商业用户而言，宽带接入已成为一种事关业务成败的关键性技术。而WiMAX技术不仅可使服务商随时根据客户需要迅速提供无线宽带接入服务，而且能够提供满足客户包括瞬间交易高峰在内的各种实时带宽需求的宽带接入服务，使服务供应商基于无线带宽按需供应创造新的收入机会。
另外，在美国等部分国家和地区，要求Internet主干供应商必须向第三方服务供应商开放线路租用服务，因此无线运营商通常选择采用基于线缆的蜂窝回程，以降低运营成本。目前在美国，仅有约二成的移动基站采用无线蜂窝回程方式。而WiMAX技术可以提供的充足的无线带宽使其成为诸如包括无线热点和一点对多点回程应用的理想载体。
WiMAX有成本劣势
尽管WiMAX技术提供了一种较为理想的无线MAN解决方案，可以在很大程度上弥补DSL与Cable Modem等传统宽带接入技术在覆盖范围等方面的缺憾，但作为一种新兴技术，WiMAX市场的发展也不可避免地面临诸多挑战与障碍。
与不少新兴技术领域一样，WiMAX当前面临的最大障碍是部署成本问题。与数年前刚刚起步时的Wi-Fi技术市场一样，WiMAX技术市场首先会面临来自设备成本方面的制约。市场调研机构Yankee集团分析师Lindsay Schroth指出，目前，提供无线宽带接入服务的MMDS(Multipoint Multichannel Distribution System)多点多通道分布式系统供应商包括WiMAX天线架设在内的平均部署成本约在每用户3000美元左右，这种高昂的部署成本不仅很难使服务供应商获得足够的投资回报，也会让多数用户退避三舍。因此，只有当平均部署成本降至接近、或略高于当前Wi-Fi技术的水平，WiMAX才有望真正成为家庭与小型商业用户青睐的、能够与DSL和Cable Modem等其它宽带接入并驾齐驱的最后一英里接入技术，而这一目标却绝非可以一蹴而就的，需要经历一定的市场培育期方能实现。
而且，在作为WiMAX技术主战场的最后一英里接入领域，这一技术注定将会受到来自DSL和Cable Modem等其它宽带接入技术的竞争。尤其是在商业应用领域，由于受到部署成本、以及无线信息安全等方面问题的困扰，WiMAX技术短时间内尚难与T1、DSL等传统宽带接入技术匹敌。ABI公司指出，如若定点无线宽带接入的目标市场定位于家庭消费领域，则很难获取足够的利润。因此，WiMAX技术必须考虑如何向商业应用市场拓展的问题。
另外，由于WiMAX与Wi-Fi、3G等技术将会在市场上共同存在，并不存在谁取代谁的问题，因此，设法保障与这些技术应用之间的互通互连，以进一步拓展应用空间也是WiMAX技术面临的现实问题。并且由于WiMAX技术在应用领域与Wi-Fi、以及3G技术客观上存在部分重叠的市场，这固然有利于WiMAX技术分食Wi-Fi与3G的市场蛋糕，但反过来也同样不可避免地会遭受到这两种技术的打压。
3G终结者：子虚乌有
通过以上对WiMAX技术的分析我们不难看出，尽管WiMAX技术具备数据传输速率高、部署简便、受地理环境等客观条件限制少等优势，尤其是在此前传统宽带接入尚未覆盖的区域、以及展会等需要临时性宽带接入的领域，有着得天独厚的优势。更重要的是，WiMAX技术兼具了基于线缆的传统宽带接入的带宽优势，以及无线接入的灵活性与移动性，并能够提供可满足语音和视频服务应用的QoS服务质量支持，加之近来无线VoIP应用正如火如荼，使WiMAX技术与3G似乎有了颇多相似之处。也正是因为如此，才导致了部分业内人士将其与3G相提并论，甚至声称这一技术将会成为3G技术的终结者。
实际上，这种看法存在着很大的偏颇之处，也从根本上混淆了两种技术的本质差别。作为分别立足于MAN与WAN的两种不同领域技术，二者的基础架构是截然不同的，WiMAX的着眼点是实现宽带无线化，而3G则更多地倾向于实现无线宽带化。
IEEE电气电子工程师协会曾综合数百名业内专家意见，给出了无线标准的层次示意图，该图囊括了从面向个人区域网（Personal Area Network，PAN)的IEEE 802.15到面向局域网（Local Area Network，LAN）的IEEE 802.11、面向城域网（Metropolitan Area Network，MAN）的IEEE 802.16，直至提议中面向广域网（Wide Area Network，WAN）的IEEE 802.20，从这一示意图我们可以直观地发现，将来3G的真正对手应当是面向WAN领域的IEEE 802.20，绝非面向MAN领域的IEEE 802.16，因此，认为WiMAX将成为3G终结者的说法显然是不切实际的。
市场调研机构ABI公司分析师Edward Rerisi也指出，WiMAX在市场的最佳切入点是介于Wi-Fi与3G之间的领域，WiMAX技术在市场真正的竞争对手既非Wi-Fi、也非3G技术，而更多地来自于同样面向最后一英里接入领域的DSL和Cable Modem等传统宽带接入技术。
因此，从这个意义上来说，WiMAX与Wi-Fi、3G技术之间虽然存在着部分市场重叠之处，但却远未到水火不容的地步，作为分别着眼于LAN、MAN与WAN三个层次分明的技术领域的三类技术，WiMAX与Wi-Fi、3G并非冤家对头，而是总体网络框架中并行不悖、优势互补的有机组成部分。
典型WiMax配置示意图
IEEE电气电子工程师协会的无线标准层次示意图
相关链接
WiMAX本质是定点宽带无线MAN技术
如同Wi-Fi无线LAN技术一样，目前业内对WiMAX技术其实并没有一个明确的定义。当前业内所称的WiMAX通常是指IEEE 802.16a标准，这一技术是IEEE电气电子工程师协会于2002年4月发布的工作于10至66GHz频段下的IEEE 802.16标准的扩展，是针对微波和毫米波频段提出的一种新型空中接口标准。但也可以将WiMAX技术广义地理解为当前WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）论坛极力推介的IEEE 802.16系列标准。正如有人认为Wi-Fi无线LAN技术专指802.11b标准，而有人则理解为802.11系列标准的统称一样。
IEEE 802.16标准的正式名称是“定点宽带无线接入系统空中接口（Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems）”，又称为IEEE WirelessMAN空中接口，这种一点对多点技术的研发初衷是在MAN城域网领域提供一种性能堪与Cable Modem、DSL或T1等基于线缆的传统宽带接入媲美的、工作于10GHz到66GHz频段的最后一英里无线宽带接入技术。但后来发现，工作于2GHz至11GHz的系统基本上可以满足大多数无线宽带接入需求，而且由于11GHz以下无线频段范围具备较理想的非视距特性，信号传输受树木与建筑物等影响小，可以将基站安装于建筑物顶部，不需要安装高大的信号传输塔，因而更适合最后一英里接入领域。
2003年1月，IEEE通过了工作于2GHz至11GHz频段下的802.16a标准。2003年4月，为确保不同供应商产品与解决方案的兼容性，802.16技术的部分领先供应商发起并成立了旨在推进无线宽带接入的WiMAX论坛，目前，这一论坛的成员已有包括英特尔、西门子、富士通、AT&T、Covad通讯等在内的近八十家成员。
典型的802.16a通常由安装于建筑物上的基站或塔式基站和家庭或办公场所内的用户接入终端组成，传输距离最高可达30英里，通常情况下的有效覆盖范围可达4至6英里，在这一范围内，这一技术的非视距传输特性与穿透性都极为理想。而在单一基站的2至3英里覆盖范围内，还可以提供高达75MBps的带宽。与此同时，802.16a还可较好地实现与现有公共802.11无线LAN及商用无线热点的互连互通，因而能够担当从电信核心网到家庭无线LAN桥接重任，进一步提高现行无线热点的利用效率。
摘自《中国计算机报》
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