1.3 媒质接入控制(MAC)层
WiMAX系统(包括802.16e和802.16-2004)的MAC层最显著的特点是面向连接,即所有业务(包括本身是无连接的业务)在 802.16系统中都将映射到连接上,每条连接都有一个16比特的连接标志(CID)作为唯一标志。WiMAX的MAC层定义了较为完善的QoS机制, MAC层针对每个连接设置不同的QoS参数,包括速率、时延等指标。为了更好地控制上行数据的带宽分配,标准还定义了不同的上行带宽调度模式,针对实时和非实时业务,固定比特率和可变比特率业务的特点采用不同的调度机制,实现带宽的灵活分配。其MAC层的设计既支持点对多点(PMP)结构,又支持网络(Mesh)结构,同时支持连续型业务和突发型业务,包括话音、数据、IP连接、VoIP等。为了解决无线传输环境的不稳定性,MAC层采用了无线链路自适应技术、ARQ和H-ARQ技术等来保证信息传输的可靠性和有效性。
IEEE 802.16e-2005在IEEE 802.16-2004的基础上在MAC层引入了很多新的特性。主要包括三个方面。
(1)切换技术
802.16e除了支持硬切换(HHO)外,还定义了宏分集切换(MDHO)和快速基站切换(FBSS),当移动端(MS)跨小区移动时,为其提供无缝连接。硬切换的特点是先中断与原服务基站的连接,再建立与目标基站的业务连接;
宏分集切换是移动端同时向/从多个基站发送/接收数据。而移动 WiMAX 所特有的快速基站切换,则利用选择分集和快速切换机制提高链路质量,当移动端跨小区移动时,MS同时监视激活集中的多个基站,但只与其中的一个目标基站(anchor BS,锚基站)进行通信。
(2)节电功能
为了降低功耗,延长移动设备的电池寿命,802.16e定义了休眠和空闲两种模式。休眠模式是用户站在预先协商的指定周期内暂时中止基站服务的一种状态。休眠模式对于用户站是可选的,对于基站是必须的。而空闲模式比休眠模式更省电,在进入空闲模式后,用户站只是在离散的状态下周期性地接收下行广播数据(包括寻呼消息和MBS业务),并且在跨越多个基站的移动过程中,不需要进行切换和网络重新进入的过程。
(3)安全能力
802.16eMAC层协议栈的安全子层提供接入控制,通过电子签名认证用户和设备,并且应用密钥变换进行加密以保证数据传输的机密性。
2 WiMAX的技术优势
与现行的3G和WLAN技术(又称Wi-Fi)相比,WiMAX具有以下优势:
(1)传输距离远
WiMAX的传输距离最远可以达到50km,远大于无线局域网;网络覆盖范围为3G基站的10倍,只要建设少数的基站就能实现全城覆盖,扩大了无线网络的应用范围。
(2)数据传输速率高
WiMAX能实现70 Mbit/s的数据传输速率,是3G的30倍以上。与无线LAN标准802.11a和802.11g相同,WiMAX也采用OFDM调制方式,每个频道的带宽为20MHz。由于WiMAX可通过室外固定天线稳定地收发无线电波,无线电波可承载的比特数高于802.11a和802.11g,可以实现的最大传输速度为74.8Mbit/s。
(3)扩展性好
WiMAX的规划要求其能与Wi-Fi实现无缝漫游,也可作为数字用户线(DSL)等有线接入方式的无线的扩展,实现“最后一公里”的宽带接入。WiMAX将有望成为仅次于有线电视(CATV)和DSL的第三大宽带存取模式。
(4)服务质量高
WiMAX比Wi-Fi具有更好的可扩展性、安全性及服务质量(QoS),因此可以更好地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VoIP的服务质量。
3 商用现状及发展趋势
WiMAX在商用化进程上已初步形成了芯片研发、设备生产、系统应用的产业链。以802.16e标准为主导的芯片研究发展迅速,Intel、意法半导体、Runcom、Beceem等公司已经可以陆续提供802.16e芯片组,且大部分终端芯片都支持MIMO/AAS技术。 2006年1月,Samsung公司宣布其WiMAX M8000手持设备通过802.16e直接连接到了WiMAX基站。在网络部署方面,2006年7月韩国KT公司推出了名为“WiBro”的移动 WiMAX商用服务,网络已覆盖首尔的部分热点地区,其市场定位是要与移动数据业务竞争,因此资费比HSDPA便宜20%左右。美国Sprint- Nextel公司也正式宣布投资30亿美元计划于2007年下半年在全美国范围内部署移动WiMAX网络,到2008年将覆盖1亿人口,主要针对DSL展开竞争。