WiMAX与xDSL、Wi-Fi、3G的比较

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宽带接入市场可以划分为数据回程、最后一公里接入、热点覆盖和移动宽带接入[1]。长期以来，最后一公里接入主要依赖于有线接入技术，如各种数字用户线(xDSL)和电缆调制解调器(Cable Modem)；数据回程则主要依赖于光纤网络。近年来，随着基于IEEE 802.11系列标准的Wi-Fi产品的高速普及，无线局域网(WLAN)覆盖了越来越多的热点区域，如机场、酒店、会议中心等；另一方面，伴随3G蜂窝移动通信系统的商用，3G系统将为用户提供移动宽带无线接入服务。2004年10月，IEEE发布了最新的固定宽带无线接入技术标准IEEE 802.16-2004[2]， 并正在加紧IEEE 802.16e的标准化，以支持终端中低速移动下的宽带无线接入[3]。在WiMAX论坛的推动下，基于IEEE 802.16的WiMAX产品将很快进入市场。由于采用了许多先进的技术，WiMAX理论上可以同时覆盖前述所有宽带接入市场，使其成为无线通信业新的亮点。    为了便于深入把握WiMAX，本文从技术、应用和市场的角度将WiMAX与其他主流宽带有线和无线宽带接入技术：xDSL、Wi-Fi和3G进行分析比较，在此基础上，进一步对中国WiMAX的产业发展前景进行探讨。
    1.WiMAX与xDSL的比较
    在亚洲，目前xDSL是WiMAX在最后一公里接入市场主要的竞争对手，因此，通常也将WiMAX称为无线DSL。根据采用技术的不同，xDSL包括不对称数字用户线(ADSL)、单线数字用户线(SDSL)、甚高速数字用户线(VDSL)和高数据率数字用户线(HDSL)等，用于家庭联网和消费者市场的主要是ADSL，而VDSL可以提供更高的传输速率。ADSL、VDSL与WiMAX的技术比较如表1所示[4]。与xDSL相比，WiMAX理论上可以覆盖更大的范围，提供更大的数据传输速率，具有更强的可扩展性。但WiMAX提供的是每个小区(扇区)所有用户共享的数据速率，而xDSL提供的是每个用户独享的数据率。因此，当用户数较多时，xDSL的性能将优于WiMAX。同时，由于阴影衰落、多径传播、多谱勒频移等因素的影响，无线信道传播条件比有线信道恶劣，在人口密度较高、固定电话线路比较普及的大中城市，xDSL仍将是最后一公里接入市场的主要技术。但对于没有固定电话线路设施的新兴运营商，则可以通过采用WiMAX技术快速进入市场，并通过逐步扩展网络节省投资。另外，对于人口稀少、地面线路基础设施薄弱的边远和农村地区，WiMAX比xDSL部署更加灵活、成本更低，是首选的宽带接入技术。

    2.WiMAX与Wi-Fi、3G的比较
    宽带无线接入技术标准比较如图1所示。从标准的角度，Wi-Fi、WiMAX和3G蜂窝移动通信系统具有不同的应用范围[1, 5—7]：

    (1)Wi-Fi基于无线局域网(WLAN)标准，主要用于户内、办公室或热点地区的近距离分布式的Internet/Intranet接入。
    (2)3G是无线广域网(WWAN)标准，主要通过基站广域覆盖，提供大范围、高速移动下的电话和中低速数据传输服务。
    (3)WiMAX基于无线城域网(WMAN)标准，主要用于固定和低速移动下的高速数据接入服务。
    随着技术的不断发展，上述三大类标准客观上又存在部分功能上的重叠。例如，通过采用高增益定向天线或格状网(Mesh)网络技术，Wi-Fi也可以提供与WiMAX(即IEEE802.16-2004)相似的远距离高速宽带接入；而基于IEEE802.16e标准的WiMAX也可以为中低速移动用户提供与3G相近的宽带接入。
    2.1WiMAX与Wi-Fi的比较
    WiMAX与Wi-Fi的重叠主要是IEEE 802.16-2004标准与IEEE 802.11a/b/g标准的功能重叠。表2给出了两者间详细的技术比较。与Wi-Fi相比，WiMAX具有下述技术优势：

    (1)WiMAX频段使用适应面更广
    WiMAX既可采用许可证也可以采用免许可证频段，Wi-Fi只使用免许可证频段。
    (2)WiMAX伸缩性更强
    WiMAX运营商可以灵活分配信道带宽，媒体访问控制(MAC)协议可以支持上千个用户；Wi-Fi带宽固定，MAC协议只能支持数十个用户。
    (3)WiMAX的QoS和安全性能更优
    WiMAX的频谱效率、数据传输速率、小区覆盖范围、MAC协议对服务质量(QoS)的支持和安全性能等方面均优于Wi-Fi。虽然Wi-Fi可以通过高增益天线和Mesh网络提供与WiMAX相似的服务，但这些技术尚未标准化，设备的成本和设备间的互操作性不如WiMAX。
    从应用和市场的角度而言，WiMAX可以用于Wi-Fi热点之间的数据传输，但WiMAX在家庭和办公室尚无法替代灵活的、低成本的Wi-Fi。总之，WiMAX为工作于许可证频段和免许可证频段的城域网(MAN)优化设计；Wi-Fi为只工作于免许可证频段的局域网(LAN)优化设计；WiMAX和Wi-Fi可以相互补充，构成完整的MAN/LAN解决方案。
    2.2WiMAX与3G的比较
    基于IEEE 802.16e的WiMAX将可能与3G出现功能与市场的重叠，表3对IEEE802.16e和3G技术进行了比较，可以发现：

    (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)WiMAX的目标在于实现宽带接入的无线化，3G的目标是实现无线移动通信的宽带化，两者发展的初衷与设计目标不同。
    总之，WiMAX和3G在功能上有部分重叠，但 WiMAX将不是取代3G，而是创造一个在无线局域网和广域网之间的一个结合点。WiMAX和3G将会共存于市场。
    3.中国WiMAX产业发展探讨
    根据前面的比较，可以发现，WiMAX产业要获得像蜂窝移动通信系统或Wi-Fi一样的市场成功，要受到更多因素的制约。这些因素包括：
    (1)电信运营商的支持。由于需要建立基站，与Wi-Fi不同，WiMAX要获得市场成功必须要得到运营商的大力支持。运营商的加入也有利于解决WiMAX未来可能面临的互连互通问题。目前，WiMAX论坛有1/4的成员是电信运营商。
    (2)芯片与设备制造商的支持。Intel公司是WiMAX最积极和坚定的支持者。Intel公司宣称将在2006年开始推出集成WiMAX技术的笔记本电脑产品。Siemens Mobile和Alcatel公司已经明确表示将生产WiMAX设备。Alcatel、Proxim和Alvarion公司现均与Intel公司结成同盟，期望率先推出WiMAX产品。
    (3)WiMAX尚无全球统一的频率规划，是否具有足够的频率资源决定其发展前景。
    (4)WiMAX当前面临的最大障碍是部署成本问题。据IEEE估计，WiMAX的单位用户所负担的平均成本下降至300美元之内，且基站成本降至1万美元以下，则WiMAX将可能成为商业或者家庭用户的选择之一。这样的目标到底何时会达到，尚没有厂商给出时间表。
    (5)WiMAX与Wi-Fi和3G的关系问题。如前所述，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，是否能实现这些技术应用之间的互连互通，将决定WiMAX能否进一步拓展市场空间。由于WiMAX技术在应用领域与Wi-Fi和3G技术客观上存在部分重叠的市场，这固然有利于WiMAX分食Wi-Fi与3G的市场蛋糕，但反过来也不可避免地会遭受到这两种技术的打压，从而使市场空间狭小。
    由于WiMAX是否能商业成功有待实际检验，目前大规模市场与应用发展前景并不十分明朗，商业模式与市场开拓非常重要。
    标准的国际化是通信技术发展的趋势，中国企业应积极参与WiMAX标准的制订工作，争取做出贡献。在国际化的过程中，应该看到中国充满着机会。
    WiMAX想兼容太多的需求，在核心应用还未形成的情况下，因系统复杂造成的代价有可能使WiMAX的推广应用失败。根据宽带无线接入市场的业务形态，宽带无线接入技术可作为局部技术存在，因此中国可以研究适合自已市场的宽带无线接入技术与标准(兼容、改进和简化WiMAX)。中国政府与产业界应积极开展制订中国标准的工作。
    WiMAX采用的主要技术(自适应调制、正交频分复用等)在宽带无线接入应用上应是成熟的技术，技术发展方向与3G增强型技术(HSDPA、CDMA2000 1x EV/DV等)殊途同归。目前面临的主要问题是技术的实用化，而企业是推进技术实用化的主体。中国发展WiMAX技术的核心问题是，应抓住2~3年后WiMAX可能大发展的机遇，争取在2~3年内突破芯片制造成本的“瓶颈”(SoC芯片、RF集成、单片集成等)。另外，在接入技术上没有芯片的设计能力就无法处于技术的上游，中国应重视芯片的设计技术。
    4.结论
    WiMAX主要应用于固定和低速移动下的宽带接入，在有线设施不发达的国家和地区可以替代xDSL成为主要的宽带接入技术。同时，WiMAX与Wi-Fi和3G客观上存在部分功能上的重叠，但三者不是相互替代的关系，而是相互补充、相互促进的关系，可适应不同的应用市场，提供完整的宽带无线接入服务。对中国而言，WiMAX既是机遇也是挑战。中国企业应当积极参与WiMAX国家和国际标准的制订，在低成本芯片制造等核心技术上取得突破，带动中国WiMAX产业链的发展。