学号：计算机网络前沿技术综述
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2012年3 月
摘要
随着移动通信技术和宽带技术的发展和3G时代的来临，宽带无线技术已经是日新月异。WiMAX技术作为3G网络的补充，它以能独立部署，速率高、覆盖广、成本低的优势已经成为全球电信运营商和设备制造商的关注热点问题之一。本文将从高速发展的宽带无线接入技术出发,阐述了WIMAX 技术及其应用状况其特点、结构、应用等，最后提出了这种技术业务运营中面临的问题,并对其发展趋势进行了展望。
目录
摘要 .................................................................................................................................................. I I 第一章WiMAX简介 ...................................................................................................................... IV
1.1Wifi特点............................................................................................................................ IV
1. WiMax优势 ........................................................................................................................ IV 第二章采用的主要技术............................................................................................................... VI
1 OFDM调制技术 .................................................................................................................. VI
2 HARQ技术 ........................................................................................................................... VI
3 多天线技术........................................................................................................................ VII
4 QoS性能 ............................................................................................................................. VII 第三章现状及应用..................................................................................................................... VIII
3.1市场现状......................................................................................................................... VIII
3.2应用 ................................................................................................................................ VIII
3.2.1军事和国防.......................................................................................................... VIII
3.2.2突发事件.............................................................................................................. VIII
3.2.3公共安全................................................................................................................. I X
3.2.4其它应用................................................................................................................. I X 第四章与其它的无线技术的比较................................................................................................. X
4.1 WiMAX和3G技术的比较................................................................................................. X
4.2 WiMax和Wi-Fi的比较...................................................................................................... X 第五章与3G的结合 .................................................................................................................... X II
5.1 WiMax与3G的关系........................................................................................................ X II
5.2 WiMax 对3G 的影响..................................................................................................... X II 第六章面临的问题..................................................................................................................... XIV 结束语 ........................................................................................................................................... XV 参考文献....................................................................................................................................... XVI
第一章WiMAX简介
WiMAX是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖范围(可以覆盖25～30英里的范围),以及对3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。
1.1Wifi特点
WiMax之所以能掀起大风大浪，显然是有自身的许多优势。而各厂商也正是看到了WiMax的优势所可能引发的强大市场需求才对其抱有浓厚的兴趣。
根据IEEE 802.16e设定的目标，该系统有下面几个基本特征：
①高速移动：可同时支持固定（16d）无线接入和移动（16e）无线接入，通常它的移动速率目标为车速移动（一般认为可以达到120km/h）。目前，实际应用时每3.5 MHz 载波可传输的净速率为18 Mbit/s；
②宽带接入：在不同的载波频率和调制方式下系统可得到不同的接入速率。以10 MHz载波频率为例，假设采用OFDM-64QAM调制方式，去掉传输开销，其单载波频率能提供大约23 Mbit/s的接入速率[2]，由蜂窝或扇区内的所有用户共享；
③城域覆盖范围：单个基站的覆盖范围可远达48km，特别适用于城域范围；
④提供广泛的多媒体业务：802.16e系统主要用于接入基于IP协议的核心网，面向个人用户提供数据接入业务，并能够实现电信级的多媒体通信服务，支持语音、视频和Internet 业务。
1. WiMax优势
WiMax的主要技术优势有：
（1）传输距离远
WiMax 的无线信号传输距离最远可达50 公里，其网络覆盖面积是3G 基站的10倍，只要建设少数基站就能实现全城覆盖，这样就使得无线网络应用的范围大大扩展。理论上信号传输距离可以达到50 kmWiMAX能有效抗衰减抗多径
效应，并可以根据信道状态及传输速率选择不同的编码技术，提高覆盖范围和容量，同时，空间复用多用户检测自适应功率控制等技术的支持使WiMAX具有更大的覆盖范围和容量。
（2）接入速度高
WiMAX接入速度最高可达到70 Mbit/s，是3G提供的30倍，WiMax采用与无线局域网LAN(Local Area Network)标准802.11a和11g相同的正交频分复用（OFDM9Orthogonal Frequency Division Multiplexing)调制方式，每个频道的带宽为20 MHz，可实现74.81 M的最大传输速度。
（3）无“最后一公里”瓶颈限制
作为一种无线城域网技术，它可以将Wi-Fi热点连接到互联网，也可作为数字用户线DSL（Digital Subscriber Line）等有线接入方式的无线扩展，实现最后一公里的宽带接入，它不仅支持固定终端同时支持便携式和移动终端。WiMax 可为50公里线性区域内的用户提供服务，用户无需线缆即可与基站建立宽带连接。
（4）提供广泛的多媒体通信服务
由于WiMax较之Wi-Fi具有更好的可扩展性和安全性，从而能够实现电信级的多媒体通信服务。高带宽可以将IP网的缺点大大降低，从而大幅度提高Vo IP 的QoS（服务质量）。
（5）组网灵活
成本低在固网资源薄，弱以及布缆困难的地区WIMAX宽带接入技术可以弥补传统的基于有线宽带技术的盲区，并更加经济简便。
第二章采用的主要技术
1 OFDM调制技术
由于高速率环境下的单载波技术的均衡器太过复杂，所以iMA X技术的物理层采用多载波的O F D M（正交频分复用）技术。O F D M是一种多载波数字调制技术，它具有较高的频谱利用率，且在抵抗多径效应，频率选择衰落或者窄带干扰上具有明显的优势。其主要特点是采用并行正交窄带信道来有效抵抗频率选择性衰落，并且采用正交的子载波来解决以往的多载波系统中频谱利用率不高的问题，此外，窄带子载波能够带来相对较低的码间干扰。实现方式上来说，主要通过F F T（快速傅里叶变换）来实现，一定程度上简化了整个系统的结构。实现的难度主要在于控制各子载波频率精准性。
2 HARQ技术
HARQ：Hybrid Automatic Repeat reQuest（混合自动重传请求），是ARQ（Automatic Repeat reQuest）和FEC（ForwardErrorCorrection）相结合的纠错方法。
信道编码（尤其是FEC）有检错和纠错两种功能。如果把前面两者结合起来就形成了HARQ，它是先对接收到的误码进行纠错，如果能把错误纠正就不需要重新发送，无法纠正错误的要求发送端重新发送，并对已经接收到的错码有不同的处理方法。ARQ只在接收端进行检测，检测到误码就丢弃或者要求对方重发，传输的可靠性较高，但系统吞吐量较低。
HARQ的优点是：提高了数据的传输可靠性和系统吞吐量；鉴于信道条件能提供准确的编码速率调节，自适应瞬时信道的变化，对误差和延迟都不敏感；结合自适应调制编码的使用，可以弥补因错误操作（因反馈延迟和反馈译码错误等引起）而导致的性能损失等。
3 多天线技术
多天线技术中典型的两种技术是：MIMO和AAS。
MIMO：（Multiple Input Multiple Output，多进多出）技术是一种多天线技术，它将无线通信中的多径原理作为有利因素加以利用。当发射机接受天线间的通道相应独立，即可创造出多个并行的空间信道，和以往的单天线系统比较，成倍的增加了系统的容量，当接受天线数量大于发射天线数时，MI M O系统的容量将随着发射天线数量的增长呈线性增长。M I MO的核心技术是空间复用和空时编码，这两种形式在WiMAX协议中都得到了应用。
AAS：Adaptive/Advanced Antenna System（自适应天线系统），是根据干扰、噪声和多径传播的影响，动态地改变天线方向图的一个天线阵列，可用于改善接收信号的性能、用户的跟踪，也可用于发射时波束形成。
4 QoS性能
WiMax可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频、话音（V oIP）业务。WiMax可以提供三种等级的服务：CBR（Con-stant Bit Rate，固定带宽）、CIR （Com-mitted Rate，承诺带宽、BE（Best Effort，尽力而为）。CBR的优先级最高，任何情况下网络操作者与服务提供商以高优先级、高速率及低延时为用户提供服务，保证用户订购的带宽。CIR的优先级次之，网络操作者以约定的速率来提供，但速率超过规定的峰值时，优先级会降低，还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更多的传输带宽。BE 则具有更低的优先级，这种服务类似于传统IP 网络的尽力而为的服务，网络不提供优先级与速率的保证。在系统满足其他用户较高优先级业务的条件下，尽力为用户提供传输带宽。
第三章现状及应用
3.1市场现状
从2007设备供应商、运营商对的WiMAX支持力度越来越大。除了韩国运营商，其他如日本、美国、新加坡等国家的运营商和ISP也纷纷明确要采用移动WiMAX技术，其中比较有影响力的是KDDI、Sprint Nextel和Clearwire，此外，BT、Bell South、NTT DoCoMo也已经宣布将对移动WiMAX进行测试。其中，Sprint Nextel已经选择了Intel、三星、摩托罗拉等作为自己的设备供应商，并与诺基亚共同研发移动WiMAX便携终端的软件平台。诺基亚、英特尔和摩托罗拉等诸多国际巨头纷纷推出相应产品，例如基站、手机、解决方案。中围的无线城市建设正驶入快车道。
3.2应用
3.2.1军事和国防
现代战争中，通信实力直接左右着战争的胜负和军事威胁的走向。军队的网络要求提供非常安全、非常先进的通信技术和工具。WiMAX移动性架构，较理想地符合了这种新型的复杂战术防御操作模型的要求。
WiMAX提供一个简易、方便和总在线的战地解决方案，使各种便携和手持终端设备用户有能力维护网络连接以及在其军事行动区域接入紧急事件的多媒体数据。借助车载移动天线，士兵可以迅速建立起Adhoc宽带无线网络，通过手持终端获悉实时勘测侦察情况、地图坐标、军事指令等等。区域性的无缝覆盖，满足了士兵之间的无缝统一连接，保证了与指挥部的通信。
3.2.2突发事件
很多突发事件，都是局部发生的，因而政府经常需要调集力量以对事发区域实施援助。政府筹备必须包括一个针对事件管理、资源管理、规范指挥和管理结构的统一步骤。在公共安全和紧急救助行业中，大多数工作人员都处于移动状态，因此在通信方面必须依赖于无线网络解决方案。WiMAX技术可以满足其对数据