ＷＩＭＡＸ組網應用探討

摘要:隨著WIMAX技術的迅速發展，該技術已逐步成熟，初步具備了商用的能力，但目前實際應用的案例較少。該文對WIMAX技術進行了簡要的介紹，并通過構建一個在智能小區中應用的實際場景，對智能小區的各項業務通過WIMAX實現進行了詳細的測試，以探討WIMAX技術的實際應用能力。

關鍵詞:WIMAX;組網;應用測試

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)24-6636-02

20世紀90年代，寬帶無線接入技術快速的發展起來，但是一直沒有統一的全球性標準。1999年，IEEE-SA成立了802.16工作組專門開發寬帶固定無線技術標準，目標就是要建立一個全球統一的寬帶無線接入標準。為了促進這一目的的達成，幾家世界知名企業發起成立了WiMAX論壇，力爭在全球范圍推廣這一標準。WiMAX的全稱是Worldwide Interoperability for Microwave Access，它支持WMAN和IEEE 802.16技術及其改進，提供一個公共的寬帶接入的平臺，并逐步從固定無線寬帶接入向可移動無線寬帶接入的方向發展，它的這一特性使得它的應用前景十分廣泛，近期WiMAX還成為了3G的第四個標準。

1 WiMAX技術的特點

WiMAX技術兼具移動、寬帶和IP化特點，因此是一種很有發展潛力的無線接入技術。

1.1 長距離下的高容量

WiMAX中采用MIMO等先進的技術改善非視距性能，出眾的系統增益提供更強的遠距離穿透阻擋物能力。WiMAX基站可以提供最高每扇區75Mbps的吞吐量。每個基站的覆蓋范圍最大可達到50公里，典型的基站覆蓋范圍為6-10公里。WiMAX支持自適應調制和可變糾錯碼技術，基站可以根據信號的強弱在吞吐量和覆蓋范圍之間進行權衡。WiMAX信道帶寬可以根據實際的需求進行調整，從而更有利于抵抗干擾、節省頻譜資源和頻譜規劃。

1.2 系統容量的可升級性

新增扇區簡易、靈活的信道規劃使容量達到最大化，并且允許運營商根據用戶的發展來逐漸升級擴大網絡。靈活的信道帶寬規劃適應于多種頻率分配情況。從單個用戶到數以百計的用戶，MAC層協議可以保持高效的分配機制。

1.3 有效的服務質量控制

WiMAX中動態TDMA多址方式及(Grant/Request)MAC支持數據、話音(VoIP)以及視頻等對時廷敏感的業務，根據業務的分級不同，帶寬進行按需分配。

2 WiMAX網絡的應用前景

WiMAX可以在不同的應用環境下，作為主流或者輔助無線寬帶接入方式，為用戶提供更高、更優的寬帶接入服務，其應用場景主要集中在如下幾方面:

2.1 光纖接入替代應用

光纖接入以穩定、高寬帶得到了用戶的認同，但其建設周期長，資源不能動態調整，往往會由于不能及時為目標用戶提供光纖接入服務而被競爭對手占先;或者光纖已接入，但由于幾家競爭而最終未能獲得用戶，浪費了光纖接入的投資。WiMAX技術可以作為光纖接入替代手段，快速高效地為用戶提供服務。在獲得用戶后，再逐步將光纖接入。

2.2 無線寬帶接入業務應用

對比有線寬帶接入業務，一般使用DSL技術，但WiMAX技術可以幫助運營商在不擁有電話線資源的情況下，實現無線寬帶接入服務。

2.3 數據專線業務應用

數據專線業務速度高、安全性高，因此擁有廣大的企業用戶市場。在核心網絡大量部署MPLS技術后，數據專線業務有了更加方便和廣大的部署空間。WiMAX技術本身提供完善的L2層網絡接入，所以可以方便快捷地接入到現有的MPLS網絡中去。如從公司分支機構到公司總部利用無線WiMAX網絡即可以方便快捷地實現MPLS2層VPN服務。

3 WiMAX組網應用探討

為探討WiMAX在實際系統的應用情況，構建一個WiMAX技術應用于智能小區的實驗環境，對WiMAX的組網進行應用探討。

3.1 WiMAX組網實驗環境

隨著社會信息化水平的提高，智能小區對通信網絡的需求日益增加，而且應用前景廣闊。因此擬智能小區的實驗環境，該實驗環境對通信的需求如下幾個方面:

1) 易接入性。現在各種器件的發展很快，新的產品層出不窮，且有日益IP化的發展趨勢。要求底層的通信網絡是標準化的產品，易于不同廠家和類型的產品進行順暢的通信。

2) 高帶寬性。智能小區中有視頻監控等功能的需求，視頻的傳送意味著高帶寬的需求，因此小區的通信網絡的帶寬必須足夠用來實時地傳送這些數據。

3) 易擴充性。人們在一個小區的居住是一個長期的行為，在這一過程中，管理要求會根據實際情況的變化而產生一些新的需求，這些新的需求必然要求管理系統進行擴充或調整，在這種情況下，通信網絡的易擴充性很有必要。

3) 可靠性。管理系統對底層通信網絡的要求是有較高的可靠性要求，否則整個智能小區無法正常運轉。

3.2 WiMAX組網的方案

依據小區通信網絡的需求，建立了一個專用的基站對整個小區進行覆蓋，選用的是支持802.16d協議的設備。

在本通信網絡子系統中，分成了前端和中心側兩個部分，前端主要負責分布在小區范圍內的各客戶端信息點的數據的采集和傳送，中心側負責將前端采集數據送往控制中心的服務器。整個通信網絡的結構如圖1所示。

3.3 網絡的性能測試

在網絡構建完成之后，為驗證通信網絡尤其是WiMAX網絡部分的性能是否能夠適應整個智能小區管理系統的需要，進行了一系列的性能測試，總共包括了覆蓋測試、速率測試、時延測試和穩定性測試等幾個方面。

1) 覆蓋測試:測試的方法是在中心基站天線覆蓋的方向上，在一條直線上按照等間隔的距離選擇不同的測試點進行測試，本次測試選擇的測試點有四個點A、B、C、D分別距離基站的直線距離為1、2、3、4公里。考慮到半徑大于4公里的單個小區的情況很罕見，因此在測試中沒有再考慮更遠的距離。

在本次測試過程中，四個點的信噪比的強度基本一致，沒有出現明顯的下降情況，證實在4公里范圍內，信號覆蓋的強度足以滿足使用的需求。

2) 速率測試:測試的方法是在覆蓋范圍內啟用客戶端，進行速率為1M的流媒體視頻的上傳，在中心站將信號接收后進行實時的播放，檢查播放的效果。

在本次測試過程中，流媒體視頻播放的質量都很流暢，均沒有眺幀、時延、抖動和馬賽克等現象，表明空中的傳輸速率能達到1M的實際傳輸速率，滿足視頻監控的需求。

3) 時延測試:測試方法進行兩種典型事件的時延測試，分別是FTP連接建立時延測試和PING包時延測試，每一種事件連續做10次，通過這兩種典型事件的時延平均值，來測試網絡的時延情況。

根據測試的結果，FTP連接建立時延為250ms左右，PING包時延在50ms以下。證實該無線的通信網絡的時延表現能滿足系統的使用。

4) 穩定性測試:測試方法是讓客戶端進行固定速率的大文件FTP下載，觀察FTP下載的重連接測試，實際測試中進行了一個2G的文件下載，速率設置在100Kbps，做了兩次，觀察其ftp下載的重連接測試。

根據測試結果，在下載這一文件分別長達5個小時左右的過程中，兩次測試總共的重連接次數是3次，平均每小時重連0.3次，由此可見系統的穩定性相當的好。

4 結束語

在本次組網的探討中，WIMAX組網的能力得到驗證，各項測試結果表明，該通信網絡在覆蓋、速率、時延和穩定性等各個方面均能滿足系統的使用需求，因此WIMAX的應用前景是可以期待的。

參考文獻:

[1] 徐世龍，李巖峰.802.16/WiMAX技術及組網方案研究[J].通信技術，2007(07):23-27.

[2] WiMAX解決方案介紹[R].3FL500001ABAAWBZZA Edition1.00.上海:阿爾卡特朗訊，2007.

[3] 謝鷹.WiMAX技術及應用前景分析[J].無線電技術與信息，2007(01):20-25.