深入探究WiMAX网络技术-物联网终端技术研究

1.WiMAX技术简介

近年来随着IPTV、流媒体等业务的开展，用户对“最后一公里”宽带化的需求日益突出。WiMAX作为最具影响力的宽带无线接入技术受到了国内外通信界的广泛关注。WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access），RP全球微波互联接入，是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，随着技术标准的发展，WiMAX逐步实现宽带业务的移动化，而3G则实现移动业务的宽带化，两种网络的融合程度会越来越高。WiMAX技术采用的标准是IEEE802.16d和IEEE802.16e。IEEE802.16d标准是固定网络的补充和延伸，不具有移动接入的性能，IEEE802.16e支持移动接入。

WiMAX的优势体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xDSL等基于线缆的传统宽带接入技术的高宽带性，其技术优点可以概括如下：

（1）传输距离远，接入速度高

WiMAX采用OFDM技术，能有效对抗多径干扰；同时采用自适应编码调制技术可以实现覆盖范围和传输速率的折中；此外，还利用紫石英功率控制，可以根据信道状况动态调整发射功率，从而使得WiMAX具有更大的覆盖范围和更高的接入速率。例如，当信道条件较好时，可以将调制方式调整为64QAM，同时采用编码效率更高的信道编码，提高传输速率，WiMAX最高传输速率可以达到75Mbit/s；反之，当信道传输条件恶劣，基站无法基于64QAM建立连接时，可以切换为16QAM或QPSK调制，同时采用编码效率更低的信道编码，这样可以提升传输的可靠性，扩大覆盖范围。

（2）无“最后一公里”瓶颈限制、系统容量大

作为一种宽带无线接入技术，WiMAX接入灵活、系统容量大。服务提供商无须考虑布线、传输等问题，只需在相应的场所架设WiMAX基站。WiMAX不仅支持固定无线终端，也支持便携式和移动终端，能适应城区、郊区以及农村等各种地形环境。一个WiMAX基站可以同时为众多客户提供服务，为每个客户提供独立带宽请求服务。

（3）提供广泛的多媒体通信服务

WiMAX可以提供面向连接的、更加完善QoS保障的电信级服务，以此来满足客户的各种应用需要，按照优先级由高到低依次提供。WiMAX系统安全性较好。WiMAX的空中接口专门在MAC层上增加了私密子层，不仅可以避免非法用户接入，保证合法用户顺利接入，并且提供加密功能，充分保护用户隐私。

（4）互操作性好

运营商在网络建设中能够从多个设备制造商处购买WiMAX Certified设备，而不必担心兼容性问题。

（5）应用范围广

WiMAX可以应用于广域接入、企业宽带接入、家庭“最后一公里”接入、热点覆盖、移动宽带接入以及数据回传等所有宽带接入市场。在有线基础设施薄弱的地区，尤其是广大农村和山区，WiMAX更加灵活、成本低，是首选其宽带接入技术。

2.WiMAX组网模式

（1）WiMAX网络架构(www.xing528.com)

参考通用的无线通信体系结构，WiMAX的网络参考架构可以分成终端、接入网和核心网三个部分。WiMAX终端包括固定、漫游和移动三类终端，WiMAX接入网主要为无线基站，支持无线资源管理等功能，WiMAX核心网主要解决用户认证、漫游等功能及WiMAX网络与其他网络之间的接口关系。这是典型的点到多点（PMP）的组网方式。WiMAX网络组网关键技术包括基于频率复用技术的小区规划方案、媒体访问机制、入网与初始化、资源分配策略、认证计费和移动性管理等方面。

（2）WiMAX应用模式

WiMAX解决方案适用于提供宽带数据业务，以及基于宽带的NGN话音业务。WiMAX作为“最后一公里”的无线接入解决方案为实际部署提供更多的手段，增强了部署灵活性和可搬移性。从接入方式的角度可以分为以下几种：无线宽带固定式接入——作为光纤、DSL线路的有效替代和补充，开展IP话音，作为Wi-Fi热点回程等；无线宽带游牧式接入——方便个人电脑用户区域性数据接入；无线宽带便携式接入——方便笔记本电脑、PDA用户随时随地宽带数据接入；无线宽带移动式接入——支持车载速度移动宽带数据接入。

3.WiMAX的应用

（1）城市安全

通过未来的WiMAX无缝漫游的高安全性的警察专用网，能够快速有效、及时地查找违法犯罪人员的记录情况。WiMAX无线宽带技术的应用可提升城市对紧急事件的快速处理能力，有效提升城市整体安全防范的水平。另外WiMAX无线城域网甚至可以应用在城市消防。在无线城域网的支撑下，各个消防员之间采用Wi-Fi技术相互连接，能有效保证火场中数据的有效沟通，帮助消防人员与外界取得联系；而且消防指挥员还能够根据实际状况，有效调度人员和器材，快速地控制火势。可以想象，通过WiMAX无线城域网系统，对整个城市安全方面信息的沟通和传达、命令将以更有效、快速和更广覆盖的方式实施。

（2）监控交通状况，控制交通拥堵

目前国内大中城市均有不同程度的交通堵塞现象，以及由于交通堵塞所带来的环境污染问题。利用基于RFID和WiMAX技术的智能交通管理方案，就可以事先预防并解决这类问题的发生。例如，对进入特定区域内的车辆，实行特定的收费。具体方案可采用RFID技术监控进入特殊路段的车辆，通过WiMAX技术全程跟踪车辆情况，并记录到后台系统，按月收取费用。通过这种方式，政府可以在特定区域或者时间（上下班高峰期）控制交通拥堵，同时通过收取费用来回收成本。

（3）金融行业

WiMAX无线城域网可连接全城的银行系统，甚至能够实现不同银行之间的金融信息交换，因此这项技术在银行、保险业的投资回报率也非常可观。

（4）医疗保健行业

WiMAX结合相应的无线应用软件，可使各医院之间的医生和保健人员能够通过无线设备接收病人的信息，包括检验结果和分析数据，甚至通过无线设备下达药物治疗试验和临床试验的处方。随着更高带宽的WiMAX无线城域网应用，以及移动设备图形处理能力更强，医生、放射师以及其他医疗人员就能在无线设备上接收和查看X光照片、CT扫描图以及其他医疗图像，再结合相应的无线应用软件，还可更好地和语音系统集成起来，将所需的医疗和病人相关的数据及时传输给医疗人员。

（5）物流企业

在未来的智能城市中，无线网络无处不在，其他类似WiMAX的技术可能覆盖城市区域，以提供比Wi-Fi热点范围更广的高速无线连接。如果可以利用WiMAX无线城域网，再配合传感器和相关的无线应用软件，这对大型物流企业的车队和运送的包裹、货物进行有效跟踪和管理，可使用户随时了解任一时刻其委托物流企业的包裹、货物的实际状态，提升物流企业的运送效率。