WiMAX与Wi-Fi、DSL和3G的竞合关系

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中国网络通信集团公司南昌分公司 李志鹏 漆强
        WiMAX全称为World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作性。它是一项无线城域网(WMAN)技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种新的空中接口标准。它用于将802.11a无线接入热点连接到互联网，也可连接公司与家庭等环境至有线骨干线路。它可作为线缆和DSL的无线扩展技术，被称作“无线DSL”，从而实现无线宽带接入。WiMAX的特点主要表现在以下几个方面：①使用的频率为2GHz到11GHz；②传送距离最高31英里(50km)；③每区段最大数据速率是每扇区70Mbit/s，每个基站最多6个扇区；④服务质量方面，可支持不同的服务等级，从而可以同时支持采用T1类型连接的企业用户和采用DSL类型连接的家庭用户。此外，它还可以支持话音和视频。WiMAX支持点对点或点对多点的网络结构，可选择在须执照频段或免执照的频谱中操作，端视用户对服务等级的需求而定，WiMAX的最大传输距离是31英里。WiMAX与Wi-Fi、3G、DSL在相当长时间内将会互补共存，并在重叠区有一定程度的彼此竞争。
一、WiMAX与DSL
        xDSL技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种。速率对称型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL(SinglelineDSL)、HDSL2等多种形式，非对称型的xDSL有ADSL(Asymmetric DSL)、G.lite ADSL和VDSL(Very high bit rate DSL)等。目前使用最广泛的是ADSL技术。 ADSL是一种新的在一对双绞线上同时传输电话业务与数据信号的技术，它属于速率非对称型铜线接入网技术，并且可以在一对用户线上进行上行达640Kbit/s，下行达1.5~8Mbit/s速率的传输。另外，ADSL采用了先进的数字信号处理技术来减少线路损伤对传输性能的影响。 虽然ADSL采用先进的数字信号处理技术、编码调制技术和纠错技术，但是在推广ADSL业务时，用户线路的许多特性，包括线路上的背景噪声、脉冲噪声、线路的插入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽头、线路接头和线路绝缘等因素都将影响高速率传输业务的性能。
        对比WiMAX技术与DSL技术，显然各有自己的优势所在。从使用环境上讲，WiMAX技术用于无线接入，而DSL技术用于有线接入，WiMAX技术比DSL技术在组网应用中具有更强的灵活性是必然的。从传输速率上讲，WiMAX技术的最高速率可以达到30Mbit/s，DSL技术的理论最高速率可以达到58Mbit/s，但是DSL较易受到用户线路特性的影响，实际上的速率可能会有所下降。从覆盖范围方面比较，WiMAX最远可以达到6英里，而DSL最远只能覆盖3.6公里(2.2356英里)。尽管DSL技术与WiMAX技术相比存在明显的弱势，但是DSL技术是基于现有的铜线基础之上的，成本上明显低于WiMAX，不过随着时间的推移，一旦WiMAX技术的发展使成本大幅度下降，DSL技术将面临被WiMAX技术淘汰的威胁。
二、WiMAX与Cable
        Cable Modem技术从传输方式上可分为双向对称式传输和非对称式传输。对称式传输速率为2Mbit/s～4Mbit/s、最高能达到10Mbit/s。非对称式传输下行速率为51Mbit/s，上行速率为500Kbit/s～31Mbit/s。CableModem本身不单纯是调制解调器，它集Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、虚拟专网代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网，不占用电话线，可提供随时在线的永久连接。由于CableModem所有用户的信号都是在同一根同轴电缆上进行传送的，因此有被搭线窃听的危险。而CATV的树状网络特点也导致极容易造成单点故障，如电缆的损坏、放大器故障、传送器故障都会造成整个节点上的用户服务的中断。虽然Cable Modem的前期用户一定可以享受到非常优质的服务，因为在用户数量很少的情况下线路的带宽以及频带都是非常充裕的。但是，每一个Cable Modem用户的加入都会增加噪声、占用频道、减少可靠性以及影响线路上已有的用户服务质量。
        而WiMAX技术却没有以上这些顾虑，安全性、稳定性都具有很好的保障。另外，从组网成本上考虑，CableModem需要对HFC改造完成后才能够应用。目前我国大部分HFC只能满足450MHz的频带要求，而利用HFC提供双向业务至少需要750MHz的带宽。这显然需要更换所有不符合要求的同轴电缆。同时，要实现双向的HFC需要更换目前有线电视网上使用的单向放大器，高昂的改造费用也使Cable技术难以与WiMAX技术抗衡。
三、WiMAX与Wi-Fi
        Wi-Fi是无线保真(Wirelessfidelity)的缩写，Wi-Fi技术包括已经批准的IEEE802.11a、b和g规范以及等待批准的802.11n规范。Wi-Fi是第一项得到广泛部署的高速无线技术，在全球的热点中尤其引人注目——包括家庭和办公室以及越来越多的咖啡屋、酒店和机场、Wi-Fi热点几乎是立即风靡全球，并因为其提高工作效率的能力而受到出行在外人士的追捧。然而，Wi-Fi能够支持的范围非常有限：用户只有保持在距离无线接入点设备(AP)300英尺的范围内才能实现高速连接。Wi-Fi是最早期的高速无线数据技术之一，现在因为拥有大量支持产品和技术而收益良多。一些最新的平台甚至能够支持多个Wi-Fi标准(如802.11a、b、g)，从而支持数个无线网络之间的兼容性。虽然Wi-Fi拥有很多优点，但是它存在的安全隐患却是一个致命的缺点。Wi-Fi采用的是射频(RF)技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，无线电波能穿透墙壁和隔板，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
        面对WiMAX咄咄逼人的发展态势，有舆论认为WiMAX将取代Wi-Fi，但也有人认为WiMAX不会取代Wi-Fi，双方将在无线接入中互补。WiMAX与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在巨大差别，Wi-Fi最高只能达到300英尺的覆盖范围，而只能在无线局域网环境中使用，而WiMAX802.16e通常可以达到1～3英里，主要定位在移动无线城域网环境中使用。
四、WIMAX与3G
        通过从速率、频率、覆盖范围、带宽、移动性等指标对比WiMAX与3G，可以看到：

        (1)WiMAX单链路的数据传输速率、频谱效率优于3G，与3G增强技术(WCDMA HSDPA、CDMA2000 1x EV/DV)相当，主要应用于城域网宽带接入市场，也可用于3G系统基站到核心网络的数据传输。
        (2)3G在移动台高速和大范围移动、基站广域覆盖和高质量的语音及中低速数据业务的支持方面优于WiMAX，主要应用于广域网移动电话与中低速数据移动传输市场。
        (3)802.16e提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务，面向的用户主要是笔记本终端和802.16e终端持有者。802.16e接入IP核心网，也可以提供VoIP业务。3G从设计最初就是为话音业务和数据业务共同设计的，对于话音业务，核心网络仍采用电路交换方式实现，QoS有较高的保障。
        从以上对比可以看出，WIMAX相对于其它有线或无线的接入技术，除高速率、大覆盖范围外，WiMAX有统一的国际标准，这使得它在成本控制、设备互操作性以及规模经济的实现上更胜一筹，同时又具有成本低、易实施的优势，从而使新兴运营商有机会快速切入市场，可带给运营商一个能降低网络部署和运营成本并加速性价比提升的公共平台。以前要想联网获取数据，必须要建设基础设施，比如挖掘道路、埋设光纤、进行综合布线，但是WiMAX的出现让这样的基础架构变得非常容易和经济实惠。在基站建设方面，能够帮运营商快速开通T1/E1级别的、按需分配大容量宽带业务。而且，不同于过去所采用的无线技术，移动信号站为了更好的工作，减少障碍物的影响，都需要搭建高高的基站，所以，WiMAX可大大降低移动运营商的成本。其对VoIP的支持也是令运营商和用户心动的地方。此外，WiMAX还具备核心技术独特、开放网络模式、基于IP的无线宽带、可以支持不确定应用的网络等特点。也由于其超视距特性，因此可以允许更多用户的接入，实现更低的部署成本、更大的容量，以及因为标准化和互操作性带来的低CPE（客户前端设备）成本而渗透到大众消费市场。这也是WiMAX在商用方面成功的两大首要前提，一是CPE要低于300美元，另外一条就是要求有更高的数据吞吐量。另外，IEEE802.21工作组正在为建立一个独立于介质之上的切换方案而努力，该方案支持IEEE802.11、IEEE802.16和3G的通用、无缝漫游和切换，这一非常富有远见的举措对WiMAX今后的产业化和规模化已经做了很好的铺垫。结合以上所列WiMAX的优势，可以说，WiMAX是宽带移动性实现的无障碍途径，将成为“4G”的基础，并可提供真正的自由移动性。