WiMax技术的规范及面临哪些技术挑战？

在这篇文章中，小编将对WiMax的相关内容和情况加以介绍以帮助大家增进对它的了解程度，和小编一起来阅读以下内容吧。

一、WiMax

全球微波接入互操作性(World Interoperability for Microwave Access，WiMax)，WiMax的另一个名字是802.16。

IEEE802.16标准，又称WiMax，或广带无线接入(Broadband Wireless Access，BWA)标准。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，也可连结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，从而实现无线宽带接入。

WiMAX的拥护者常常在大肆宣扬该技术的速度优势。虽然WiMAX声称最高速度每秒70mbyte，然而最新的Wi-Fi MIMO理论上也有每秒108mbyte 的最高速度，而实际环境下也有45mbps的速度。我可以去商场买一个Wi-Fi MIMO的基地台回家组装，自行确认其速度约为45mbps，然而WiMAX 的产品至今却尚未出现。WiMAX 技术同样受技术问题与物理定律所限制，要谈论WiMAX 的实际频宽还是太早。

无线ISP企业在建置WiMAX的时候，同样会遇到现今其他无线企业会遇到的频宽竞争难题。授权频段的WiMAX系统涵盖范围极大，约数十公里，其建置的困难可说是一把两刃之剑。这是因为无线覆盖范围非常之大，里面会有极多的使用者同时竞争同样的频宽。就算无线ISP 企业使用多个独立的频道来运作，在同一个频道中，还是会有数倍于Wi-Fi 的使用人数。我所认识的每一家无线ISP 企业，不管是无线微波企业、3G行动企业，到卫星电话企业，同样都会遇到频宽竞争与QoS (服务品质)管控的问题。

如果网络的延迟在200到2000毫秒间游移，这种网络根本不可能使用VoIP、视讯会议、网络游戏，或任何其他的即时应用。虽然已经有人谈论将WiMAX加上QoS机制，以供VoIP使用，然而实作方法与实作效益仍旧有待观察。而在Wi-Fi 方面，Spectralink 上的QoS 实作成效已被证实，同时802.11e 的无线QoS 标准也将要推出。无线ISP 企业的WiMAX 建置一定会比非授权的WiMAX 或Wi-Fi 基地台建置来得慢，因为对无线ISP 企业不可能会去让少数用户使用整个频段。

二、WiMax技术规范

IEEE 802.16标准规定了一个包含两个核心组件的系统：用户站点(SS)或用户端设备(CPE)和基站(BS)。一个基站和一个或多个用户站点可以构成一个 点到多点(P2MP)结构的小区。在无线通信过程中，基站控制小区内部的所有通信活动，包括任何用户站点接入无线通信网络、指配相应的服务质量(QoS) 等级和根据网络安全机制管理网络。

利用多个基站，可以配置一个无线通信网络。采用正交频分复用(OFDM)技术，这个小区的覆盖范围最高 可达方圆30英里;但是，这是在良好的无线通信环境条件下，并且只能提供最低数据率。一般而言，实际可行的小区覆盖范围约为5英里甚或更小。请注意，也可 以在点到点(P2P)或网状网络结构中采用WiMax标准，利用成对的定向天线，实现高于P2MP网络的系统有效覆盖范围。

802.16 MAC协议是专门针对P2MP无线接入环境而设计的，可以支持诸如ATM、以太网和互联网协议(IP)等传输协议，并且可以通过特定的汇聚层，适应未来的技术发展。MAC层还可以利用物理层来实现很高的数据吞吐量，同时提供符合ATM标准的服务质量(QoS)，如UGS、rtPS、 nrtPS和尽高带宽(BE)。

在802.16网络框架结构中，可以根据链路状况，向用户终端动态分配上行和下行突发配置，从而实时地为用户终端折衷选择通信容量和强健性。此外，相比于非自适应系统，802.16网络实现了2倍(平均值)的通信容量。

802.16 MAC采用了一个可变长度协议数据单元(PDU)和其他创新概念，显著提高了网络效率。例如，可以将多个MAC PDU并置到一个SINGLE BURST(单次突发中)，从而节省物理层(PHY)开销。也可以将多个业务数据单元(SDU)并置到一个MAC PDU中，以节省MAC报头开销。通过数据包分段，可以利用多个帧来发送很大的SDU，确保服务质量。此外，可以利用有效负载报头压缩，降低SDU报头冗余造成的开销。

802.16 MAC协议采用自矫正带宽请求/授予机制，消除了确认延迟，并且实现了优于传统确认机制的服务质量。取决于各种业务的服务质量和流量参数，用户终端可以选择请求不同的带宽。

802.16 协议中的保密层采用了与DOCSIS标准相同的模型。利用密码块链接(CBC)模型中实现的数据加密标准(DES)，加密需要传输的有效负载和辅助管理连 接。利用个人知识管理(PKM)协议，对用户站点进行基于认证的鉴权。利用RSA公共密钥方法和x.509认证，在基站和用户站点之间传递密钥。

三、WiMax技术面临的挑战

在 实现WiMAX系统时，面临的最为严峻的挑战大概是确定处理器应当执行哪些任务以及硬件或者更确切的说，基于FPGA的加速器应当执行哪些任务。确定这种 硬件和软件分工的关键是找到系统性能和处理要求以及产品上市速度之间的最佳平衡点。取决于实现这种折衷的方式，可以产生不同的用户端设备和基站实现。

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