WiMAX：策划通向全球宽带移动性的新途径

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短短几年的时间，世界已经发生巨变。我们正在逐步实现随时随地的全球互通。在世界范围内，数字娱乐和通信无处不在，并且使数十亿人为之受益。无线网络成为我们新的“邻居”，即使最不知名的歌曲和书籍一经上市，不出一个季度都能在互联网上购买到。对于这一点，只需看一下青少年手中的iPod，上面下载的五花八门的歌曲就是证据。或者换个角度来看，近20亿人每天都在使用手机――他们不仅使用语音业务，而且还在越来越多地使用有关社交、移动应用和以数据为中心的互联网应用。由于通信行业手机和业务的发展，目前普通用户不仅期待无所不在的移动性，而且他们还对移动性提出越来越高的要求。  
　　十年前，这样的移动连通性似乎还不可想象。谁又能想到有一天手机还会与语音业务的传统路线出现竞争？比如，手机的摄像功能将变成“必需品”，以至于在某些情况下成为一种社会需要。下面考虑车载导航或GPS的概念：几年前，大多数用户到不熟悉的地方时，都是用地图来引路，甚至从未想到还可能存在另外的方案。而如今，装有内置导航功能和GPS服务设置的车辆，已经让他们真正体验到了它的好处，以及它所带来的自由享受。
　　目前，由于大量移动设备都采用一系列新兴的无线标准和技术，而使这类连通性很容易实现。微波存取全球互通又称为WiMAX，是一种可望进一步增强这种全球范围移动性的技术。
　　尽管WiMAX在商业领域还是一个比较新的事物，但它已引起用户和科技人员越来越多的关注。在全球范围内，它将有可能经济高效地以超快速宽带无线的方式接入一些服务欠发达区域，加之全球频谱分配和标准化方面的最新发展，这都在促进WiMAX的普及。此外，在欧洲、韩国和美国受到的普遍支持也是促使其得到广泛普及的重要因素。
　　插语
　　本文这一部分所包含的2-3段内容与文章将要发布到的特定国家有关。内容涉及这些国家在WiMAX方面的最新成果――例如试验、实际部署、频谱分配等等。
　　虽然几乎没有人会否认WiMAX的商业机会和带来的利益，但要实现它的全部潜力，需要在产品开发和商品化方面有所创新。重要的是，要使WiMAX能在真实世界中实现，还需在测试和测量解决方案方面进行创新。
　　WiMAX是什么？
　　WiMAX是建立在IEEE 802.16和ETSI HiperMAN无线城域网（MAN）标准基础上的无线数字通信技术。它可以为固定站（例如台式机）提供达50km的宽带无线接入，以及为移动站（例如，笔记本电脑、手机、个人媒体播放机和PDA（个人数字助理））提供5-15km的宽带无线接入。相反，流行的Wi-Fi在大多数情况下则局限于仅30-100m。如同Wi-Fi和蓝牙一样，WiMAX利用不同于常规导线的射频波，将互联网和数据发送至固定设备和移动设备。
　　利用WiMAX时，类似Wi-Fi的数据率很容易受到支持，但减少了经常影响Wi-Fi的干扰问题。此外，WiMAX能更有效地利用带宽，并允许在更远距离上有更高的数据率。由于WiMAX工作在许可频率和非许可频率上，因此，它为无线运营商提供了一个稳定的环境和有生命力的经济模型。
　　该技术可用于各种各样的固定（IEEE 802.16d-2004）应用场合，包括“最后一英里”宽带连接、热点和蜂窝回程，以及用于商业的高速企业连通性。虽然有些人认为，固定WiMAX预定会变得像数字用户线（DSL）和电缆调制解调器互联网接入技术那样被广泛采用，但另一些人则认为其真正潜力在于它的移动性。移动WiMAX（IEEE 802.16e-2005）还为蜂窝运营商提供另一个选择，使他们可以用全功能的多媒体移动应用，包括语音、数据和图像来补充其城域网。新的运营商可以配置该技术来与蜂窝网相抗衡。对于用户而言，拥有移动WiMAX功能实质上意味着当他们驱车行驶在大街上时可以一面驾车，一面进行无线通信。
　　插语
　　本文这一部分第1段内容与文章将要发布到的特定国家有关。内容涉及这些国家在固定WiMAX或移动WiMAX方面的机会，以及这些机会将怎样影响所提到的国家。
　　不管WiMAX最终的应用结果如何，它都具有若干独一无二的优点，这些优势使它最近在全球市场上的销售引人注目。首先，宽带无线接入更便宜且易于部署。亦即由于WiMAX因良好的非视线（NLOS）协议而几乎不需要中转站，并在不连续服务的带宽内提供大量重叠信道。此外，组建网络所需的基站数目比较少。
　　各地商业巨头所关注的另一个主要利益是WiMAX提供足够带宽的能力，即能实现移动通信中的“圣杯”――三重播放（即语音、视频和数据），包括高速数据、长途高质量语音和多媒体内容（参见图1）。通过提供三重播放业务，运营商便能从宽带接入基础设施获取递增收入。
  
  
　　图1.三重播放业务方框图
　　自然，要在提供这种三重播放业务的同时又维持低成本，WiMAX提供者需要将他们的无线宽带业务与IP语音通信（VoIP）功能相结合。这样会降低用户每月交纳的费用，尽管在从拨号互联网接入升级到宽带要进行初始投资。此外，用户所感受到的移动通信质量也要提高。目前，Wi-Fi热点允许移动用户一面查收电子邮件或浏览万维网（Web），一面品尝一杯早咖啡。但是，只要一走出门便会失去联系。若顺利执行，总有一天WiMAX将使无线VoIP能够实现过去的梦想。
　　与VoIP结合只是WiMAX的一个方面。若技术只支持数据，那么就没有什么理由来强制推行网络的升级换代。语音推动了运营商更关心技术，以及迫使用户进行尝试。为WiMAX/VoIP增添移动要素将更有利于销售。最终，无线VoIP网络的建立和安装要比有线VoIP网络更便宜。他们在自然灾害如飓风的面前也更安全。在飓风下，“最后一英里”解决方案实际上可能被损坏或被毁坏。
　　WiMAX的实施
　　如何准确地实现WiMAX的这种美景呢？这个问题的答案在于要了解技术的各个执行阶段：即固定部署、漫游部署、简单移动和全移动性。
　　固定部署定义为稳定接入单个基站。这类部署的例子是会议中心的电视会议。在此，DVD（数字视频显示）质量的图像可以用无线方式向会议中心的监视器播放。利用功率足够大的系统，监视器可以独立启动、重新启动和停止，而不影响固定信号的质量。固定部署还可用于在网状网中连接多个Wi-Fi网的无线宽带回程，取代用于这一目的的光线路。
　　漫游部署定义为稳定但可动接入单个基站。这种部署与网上自助销售概念相似，在此，用户可以在基站范围内从任意处连接。利用这种部署，可能同时支持数百个具有T-1速度连通的业务或数千个具有DSL速度连通的住所。
　　便携或移动应用（例如，设备在移动的同时接收和发射信号）是建立在IEEE 802.16e-2005标准的基础上。这样的移动WiMAX系统具有使信号从一个基站切换到下一个基站的能力，从而建立起“大都市区”。它能无缝地在大城市和城域内提供连续的便携户外宽带无线接入，并使最终用户在行进期间仍处于连接状态。
　　至今，用于固定WiMAX和漫游WiMAX的产品已大量推广使用。随着WiMAX移动方案（IEEE 802.16e-2005）的最竞争版本的完成，如今，便携产品已开始推向市场。WiMAX的使用虽然尚待时机，但它最终将提供移动无线宽带连通性，而无需限制在基站的直接视距范围。
　　相互对立的观点
　　虽然WiMAX的情况颇具说服力，但它并非没有其贬低者。一些批评者争辩道，WiMAX的宏伟方案只不过是一场骗局。他们谨慎地指出下列事实：尽管证明该主张的正确性还必须在更大范围内展开，但电话卡和膝上型计算机卡与充分验证过的技术（如Wi-Fi和蜂窝技术）相结合，已证实在短期内更便宜、更可靠。
　　甚至一些传统的手机公司对采用WiMAX似乎也持保留态度，这些公司已经在建立自己的无线语音和数据网投入大量资金，且仍然为因注销昂贵的3G成本而感到痛心。相反，他们希望通过增强到所谓通用移动电话技术（UMTS）的3G移动电话技术来补偿一部分投资。这些增强将以源自第三代移动通信合作计划（3GPP）的新3G长期发展规划（LTE）标准的形式出现，并期待确保UMTS在直到2010年及以后仍然是一项有高度竞争力的技术。
　　通过采用许多与可选无线通信技术如WiMAX相同的技术，3G LTE旨在使3G向着高数据率、低等待时间和最佳分组无线接入的方向发展。它还具有以下特点：工作在可变带宽的频谱的能力，工作在非成对频谱和成对频谱的能力、支持起高速移动性，以及基于IP的核心网。虽然它在实际网络应用中的性能还有待观察（因为其商业应用还未启动），但这些特点（如被实现）具有增强网络的潜力，且相对于移动电视和视频来说，还有实现某些重要的新业务机会。
　　正在进行中的部署
　　WiMAX技术不管其贬低者的评说，正越来越多地被全球的一些国家采用，预期其增长不会在短期内停步。事实上，依据Dell’Oro集团分析人员的估计，直到2011年，WiMAX市场将以超过50%的复合年增长率增加。因此，目前在世界范围内正在进行的试验和商业部署并不足为奇。现今，一些有关业务正在欧洲、印度、波多黎各、俄罗斯、韩国和美国等（这里仅列出少数几个国家）开展。
　　新部署的发布几乎天天都有。一些公司如欧洲的WiMAX Telecom公司、日本的Yozan公司和俄罗斯的Enforta公司已经在固定WiMAX网上提供商业服务。许多运营商或者正在规划类似的固定系统，或者正在等待时机；而移动WiMAX设备正在经历认证过程。
　　为了理解目前WiMAX部署的整个规模，我们对此进行考察。根据2006年6月的资料，有声望的WiMAX市场跟踪数据库列出了2000多家正在规划WiMAX项目或者已经部署试验或构建商业系统的运营商（参见图2）。此外，已统计出全世界总共有117个网络以及14个规划在北美的新网络，其中不包括Sprint广泛报道的数十亿美元的WiMAX项目。
  
  
　　图2.这个表（引自TeleGeography）突出说明最新部署的以及在亚太地区正在规划和试验的大部分网络。由于电信部门的不统一和侧重点不同，非洲采取在技术上对规划的大批网络进行改进的策略，为竞争、投资和获得WiMAX赋予的低成本优势开辟了道路。
　　在法国、德国、希腊和意大利境内也有部署，这些国家目前正计划出售WiMAX许可证。瑞典的电信主管部门甚至还宣布在今年的第四季度举办3.6 - 3.8 GHz频段的WiMAX无线宽带接入的许可证拍卖。
　　插语
　　本文这一部分大致有1-2段内容与文章将要发布到的特定国家有关。内容涉及那些国家的部署计划。
　　遇到的挑战
　　尽管WiMAX的全球广泛部署在应用、设备、网络和服务创新方面创造了重大商业机遇，但它也带来对设备制造商、服务提供商和网络运营商的某些强有力的挑战。
　　对设备制造商来说，这些挑战中有许多是源自IEEE 802.16标准未对某种设备如WiMAX手机应如何提交给实施者作出决定。因此，符合标准的设备可能随公司而极不相同。结果，充分利用所出现的市场机会的能力便与制造商们测试其产品是否符合条例和标准的能力密切相关。还与制造商们借助缩短设计周期和上市时间来跟上所出现的WiMAX应用的能力有关。定期的WiMAX论坛提出的插件固定（Plugfests）也有助于确保互操作性，但有更多的工作要做。另一个挑战是，在提高产品的性能、功能和质量的同时，如何降低它们的设计、制造和测试成本。
　　服务供应商和网络运营商在着手部署和维护WiMAX时，将面对自身的挑战。例如，他们必须保证在基站和网络上提供的网络和服务没有问题。这一点对在快速增长的行业部门掌握市场份额尤为重要。而减少紊乱问题则要求对网络进行正确测试，以保证有最佳性能和质量。那些需求多功能产品的用户所期待的也只不过就是体积小、价格低、服务质量高而已。
　　在此，基本要求是显而易见的：WiMAX是一个对建造、部署和维护的挑战，特别是假定在它的寿命周期内存在任意数目的故障点时则尤其如此。移动设备应良好工作，并能与基站连续交换数据。网络必须能够处理这种数据通信，以及用户间的数据通信，而不会引起掉话或降低数据吞吐量。因此，质量不可能反悔。而需要植根于寿命周期的所有方面。这样做是确保设备、网络等完全按预期那样工作的唯一方法。它也是使用户增添信心的唯一方法。
　　测量的作用
　　一个公司如何完美地应对这些挑战，将最终决定其在新兴WiMAX市场中的成败；也将决定WiMAX在商业市场中的成败。应用测量的地方也正是如此。测量在通过提供安全保证来减轻这种负担方面可能起决定性作用。质量和数据源公司要求技术开发和商品化。
　　许多人未能意识到的是，测量为一种派生行业，意指它能实现一些新兴行业如WiMAX以及支持在该行业内的技术商品化。因而，由此得出，新测量解决方案需要与新技术开发和商品化同步拟定。
　　当新测量解决方案被合理利用时，可能提供一系列重大效益。他们通过确保设备、网络和服务符合无论哪种认证、一致性和条例要求，来帮助标准如WiMAX迅速推广。并且，他们还能为研发工程师、制造商以及无线通信服务提供商顺利对其产品进行测试、加快上市时间和使投资回报最大化所需的工具。测量解决方案还保证使用WiMAX的用户无论在设备、网络或服务方面都能达到质量标准。因此，测量是加速实施基于WiMAX的下一代无线通信的主要动力。
　　但测量解决方案用非专业术语表示的真正含义究竟是什么呢？归结起来是一个简单的事实。测量解决方案并不制作设备或构建用来发射或接收WiMAX信号的网络。而是他们确保那些设备和网络像所期望那样，以最佳性能和质量进行工作，譬如说，使得当用户打开他们的移动设备时，便能发送数据或连接到互联网上而没有丝毫问题。测量解决方案通过帮助工程师们测试手机、网络或基站内存在的任何潜在问题，或通过测量以保证产品符合标准和各种政府条例，来实现最佳性能和质量。这样做将有助于确保用户以物有所值的价格获得质量高、性能卓越、功能齐全的WiMAX感受。
　　首要测量解决方案
　　安捷伦科技是提供支持新出现的WiMAX技术的首要测量解决方案的领先公司。依靠起源于在惠普公司的60多年的测量创新，过去是、现在仍然是处在新出现的无线通信和移动通信市场的前沿。公司的测量解决方案特别适合于一些基于新出现的无线标准如WiMAX的测试应用。
　　安捷伦为测试固定WiMAX和移动WiMAX提供测量解决方案。测量方案涵盖整个寿命周期，从研发、设计验证和预一致性到一致性测试和制造。直到现在，这些综合解决方案为工程师们提供他们部署WiMAX设备、网络和服务所需的可靠、可重复和一致的结果。
　　安捷伦的WiMAX测量解决方案包括以下各项：
　　· 研究与开发
　　无线连通性技术继续面临一系列正在发展的标准。然而，产品研制总不能等待标准固定下来才着手开展。我们的研发工程师们了解WiMAX研制工程师在开发WiMAX新产品时所面临的挑战。安捷伦提供一种完整的综合的研发设计和测试环境，包括仿真、特性表征和评估工具。例如，用于固定WiMAX和移动WiMAX的安捷伦ADS无线设计程序库、89600系列矢量信号分析软件、PSA系列频谱分析仪和E6651A移动WiMAX测试仪提供对元件和系统性能的分析，因而使WiMAX设计成为流水线式设计。
　　· 设计验证和预一致性
　　在研发期间，工程师们必须确认他们的设计是否符合WiMAX标准。
　　并且，为了保证基站和用户服务站符合不同国家所制定的各种条例，必须对WiMAX接收机和发设计两者进行测试。在此，WiMAX信号的产生、检波、解调和故障查询能力至为关键。安捷伦ESG解决方案通过提供已校WiMAX测试信号来帮助简化上述过程。安捷伦PSA系统高性能频谱分析仪也在这个过程中给予帮助，对复合WiMAX信号进行测量和监视。此外，E6651A移动WiMAX测试仪、MXA频谱分析仪和WiMAX设计检验测试系统也对确认WiMAX设计的工程师们给予支持。同时，这些工具还为设计和测试WiMAX部件、子系统合系统提供强有力的解决方案。
　　· 一致性测试
　　一致性测试保证与其它WiMAX设备的互操作性，并使今天的客户享受可靠的最终用户感受。安捷伦的WiMAX测试产品品种结合了最新的业界所需的测量，并出现在AT4无线MINT RCT系统中。MINT T2110依据WiMAX CS 103 001测试规范包括了基站和用户服务站发射机和接收机测试情况。
　　· 制造
　　研制WiMAX接收机和部件的工程师们需要信号生成和分析工具，以检验是否与尚在发展的WiMAX一致性测试要求相符合。带有Signal Studio for WiMAX软件的安捷伦MXA矢量信号发生器能提供评估所需的基于标准的信号，而安捷伦MXA信号分析仪则能使工程师对WiMAX信号进行分析。另一些产品如E6651A移动WiMAX测试仪和MXZ-1000 WiMAX制造测试系统也在这个过程中给予帮助。同时，这些解决方案为目前工程师们提供用于设计和生产环境的完整而快速的WiMAX测试系统。
　　利用测试解决方案，如安捷伦所提供的特别适合于WiMAX应用项目的研发和制造的测试解决方案，能使目前的制造商和无线通信服务提供商充分利用在商业领域新出现的市场机会。
　　结论
　　实现WiMAX的真正全球潜力及它所预示的商业机会要求WiMAX的开发和商品化方面有所创新。重要的是，为了使该技术在真实世界中能够实现，还需在测试和测量解决方案上进行创新。这样做不仅促使制造商、网络运营商和服务提供商安全地进入高质量的用户领域，而且将愈加有助于创建连通性的手段，这将重新规定我们整个社会进行通信联系的方式。