WiMAX和高速无线数据通讯

        说到高速数据通讯网络，就不能不提到无线局域网802.11WLAN和当前被炒作的火热的3G，其三种代表制式为WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA。相比前者，WiMAX有更大的覆盖范围，相比后者，WiMAX可以提供更高的传输速率，难怪被人如此看好。
       那么WiMAX是如何实现这两个技术思路呢？是先温习一下通讯原理吧。根据申农定律，任何带宽为H赫兹，信噪比为S/N的信道，其最大数据传输速率为：
                 最大数据传输速率(b/s)=Hlog2(1+S/N)
        实际带宽就应该是最大数据传输速率在乘以带宽利用率。从这里可以看出，提高实际带宽的方法有三种：
        第一是增加带宽的利用率，例如从纯ALOHA系统到分隙ALOHA系统在到载波侦听多路访问协议CSMA/CD，其最大的信道利用率分别可达1/2e,1/e和0.85左右。相对于当前广泛使用的CDMA技术，WiMAX使用的是OFDM技术，可以有效的提高信道利用率。
       第二是提高频率，同样是采用电话线作为传输介质，拨号上网速度只有56k，ADSL可以达到数M，根本原因就是ADSL使用了更高的频段。
        第三是增加信噪比，不过从上面可以看出，信噪比进行了log运算，那么，增加信噪对于系统带宽的贡献可谓事倍功半。
        可见，提高频率是增加带宽最直接有效的办法。例如当前主流的WLAN采用802.11b标准，该标准规定WLAN工作频段为2.4GHz～2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbit/s，而802.11a标准中规定WLAN工作频段为5.15GHz～5.825GHz，数据传输速率达到54Mbit/s或72Mbit/s。在WiMAX技术中，802.16d标准使用在无线城域网，采用低于11G的工作频段，数据传输速率达到75Mbit/s，而802.16e标准，使用在移动无线局域网，工作频段为采用2～6GHz，数据传输速率达到30Mbit/s。
        再结合移动蜂窝技术，WiMAX技术的主要思路就比较清楚了，它使用高频段和高发射功率，从而获得比传统移动电话更高的带宽，比WLAN技术更大的覆盖范围。当然，其中必然有很多需要解决的技术难题，但是由此看来，WiMAX技术并非是如同炒作中的具有划时代的变革意义。
        那么，这种技术应用前景如何？一种技术在市场上的成功，往往并不由其技术上的先进性决定，市场上各主体的活动可能更具有决定意义。对于通讯技术来讲，最终用户的需求，运营商的关注程度，设备制造商的产业链情况，社会因素影响，都很有可能对于技术的应用产生决定性的影响。
       WiMAX技术的广泛应用可能会遭遇如下问题：
       第一是频谱问题。主要有两种选择，一个是采用和WLAN类似的5G频段，不过该频段使用的是公共信道，干扰问题比较严重。此外，英特尔属意的是2.5G到2.69G的频段，不过该频段和预计划分给3G的频段比较接近。在几乎寸土寸金的无线频段中，WiMAX技术想获得一个适当频段，估计会付出一些代价。
        第二是组网问题。从其技术特征可以猜想出，其组网架构类似与当前的蜂窝通讯技术。通讯终端通过空中接口和大功率的信号发射器建立无线连接，信号发射器在通过有线的传输介质接入骨干路由器，基本上可以比拟手机到基站在到移动交换中心这样的网络架构。而由于传统的移动通讯网络是基于电信交换的，而WiMAX基于数据通讯，差别太大，基本上不可能复用。因此运营商如果要推广WiMAX技术，必须建立一张新网。对于已过了暴利时代的运营商来讲，这样的投资必然会很慎重。而且，经过了移动通讯网建设之后，很多人对于电磁辐射的危害有了一定认识，在人口密集的市区建立大功率信号发射器，也会遭受很多阻力，这从运营商建立小灵通基站过程中可见一斑。
        第三是最终用户的接受程度。针对无线城域网的802.16d，速率和802.11a相比没有明显的带宽优势，而针对移动无线局域网的802.16e，速度只能达到30Mbit/s，与3G相比，优势也不明显。而且对于一般用户，当前所谓移动办公，其实更类似于便携。用户从A移动到B，会从一个WLAN接入到另外一个WLAN，在移动的过程中，并不能保证也不要求网络时钟保持连接，省却了接线的过程。因此从这个角度讲，802.11技术已经基本上满足了用户需求，最终用户对于WiMAX的需求并不迫切。
        第四是安全性问题。在已有的资料中没有明显看到WiMAX技术对于安全性的描述，换言之，就是没有特别的安全措施。WLAN技术中的安全缺失已经收到了广泛关注，不过由于802.11覆盖范围比较小，作为内网使用，该缺点可以忍受。但是作为城域网的WiMAX技术如果没有相应的安全特性，会很难应用到高端市场。
        不过等待WiMAX的市场消息也有利好方面的。以软交换为核心的NGN发展允许多种模式的接入，例如七号信令网，宽带接入网，无线接入网都可以通过NGN的边缘层接入到核心网络中，底层承载为IP或者ATM交换。在3GPP2中也有类似的设想，其标准中描绘出的网络主要分为3个部分：接入终端AT，接入网AN与核心网CN，AT和AN通过无线信道通讯，CN可以接受多种类型的AN。很多通讯设备商针对3G三种标准的跟踪也是基于类似的思路，BTS部分差别比较大，但是三种制式BSC和MSC差别相对较小，可以建立一个比较统一的硬件和支撑平台，然后针对各种业务分别开发。以后三种制式在AN和CN接口的差别可能会缩小，例如可以通过H323和SIP协议交互，甚至有人提出来SIP协议直接到终端的设想。这样看来，当前运营商对NGN和软交换的关注，可能在很大程度上为WiMAX技术的推广奠定基础。
        不过听过一句话很有道理：所有的规则都是建立在既定的各种可行性的假设上。如果技术发生突破，现有的规则也可能会被打破。WiMAX前景究竟如何,立此存照，拭目以待吧。