在过去一年多的时间里,新兴的WiMAX技术已经取得显著进展。WiMAX论坛的会员数已经由2004年初的46家增长到现在的356家, 其中包括71家系统制造商。在去年11月,共有10家厂商参加了WiMAX论坛组织的第二次互操作测试(Plugtest),而第一次只有4家。另据WiMAX论坛主席Ronald Resnick透露,全球WiMAX的实验网已经超过150个。这些数据反映出WiMAX的实质进展,以及受关注程度与日俱增。
几种无线技术的发展路线图。
与此同时,在技术方面,802.16e的标准化进程正接近尾声。目前,802.16d的物理层(PHY)采用256 OFDM,而MAC层上行链路采用TDMA。这种OFDM-TDMA系统由于峰均功率比(PAR)太大的限制,上行链路增益预算紧张,必须使用十几分贝的室外天线才能满足最大覆盖范围要求。为了克服这个问题,移动WiMAX标准将采用更先进的正交频分多址(OFDMA),这增加了10dB增益,因而可以使用室内天线。为了提高吞吐量,802.16e还将采用MIMO技术。
不过,虽然WiMAX在系统开发和标准制定两方面齐头并进,但前面的道路依然坎坷。面临的主要考验包括与3G的竞争、频谱划分和运营模式等。这些因素是WiMAX能否成功的关键,有必要作出深入分析。
WiMAX 迫使3G进程提速
WiMAX的最终目标是个人无线宽带,将侧重于数据传输,适于游牧和移动通信应用。中兴通讯美国分公司总经理蒋建平将带宽介于1-5 Mbps之间定义为无线宽带。根据中国城市人口密集的特点,他认为设备每个扇区(sector)的吞吐量要达到约90Mbps,才能在中国提供个人无线宽带。目前,只有WiMAX技术基本符合这项要求,而3G能提供的个人带宽介于数百kbps至2Mbps之间。
基于此,业界形成的共识是,WiMAX与带宽比其低的3G是互补的关系,但是随着3G技术的不断演化,WiMAX与后3G技术将产生竞争。例如,WCDMA HSDPA和CDMA EV-DO可以为用户提供数Mbps的速率,这些被称为3G中期演化的技术与WiMAX瞄准同一市场,都致力提供游牧/移动宽带无线接入服务,不过它们在数据率上仍逊于WiMAX(图1)。面对WiMAX技术的竞争,信息产业部电信研究院副院长曹淑敏透露,3G标准组织加速了长期演化(LTE)计划的进程,将大幅提高数据传输率。
3GPP LTE的目标是下行速率达到100Mbps,上行速率达到50 Mbps,并计划在2007年年中完成标准化。3GPP2则提出了无线接口演进(AIE)计划,目标是下行100Mbps-1G,上行50-100Mbps,其中下行100Mbps-1 Gbps指的是在高速移动环境下支持100Mbps,在低速移动环境下支持1Gbps。这些计划旨在确保3G具有10年以上的持续竞争能力。
另外,3GPP LTE讨论在物理层引入OFDM和MIMO技术,而未来的4G预计将是基于OFDMA的技术。所以,WiMAX和3G沿不同路径演化,最终将采用类似技术(图2)。
总的来说,业界普遍认同,WiMAX与3G是互补的关系,但与增强型3G(E3G)和超3G(B3G)技术是竞争的关系。
错综复杂的频谱问题
频谱问题被认为是WiMAX的最大挑战。目前可供考虑的频谱包括:2.3-2.6GHz、3.3-3.6GHz、5GHz。由于世界各国的频谱分配现状和无线电管治政策差异很大,因而各个地区倾向的WiMAX频谱也有很大差异,见图3。显然,要在全球范围内统一WiMAX频谱是很困难的。这导致了两个问题:一、制造商必须为不同地区制造不同频谱的设备；二、使WiMAX无法实现全球漫游。
单纯从技术角度出发,制造商青睐更低的频段,因为频段越高,无线电的传输距离越受限制,所需基站的数量会更多,从而增大运营商的投资成本。这也是为什么制造商还未推出免授权频段5.8GHz WiMAX设备的原因之一。5.8GHz的另一个缺点是该频段的无线电干扰太多。
在中国,主流的看法是WiMAX频谱可能有两种解决方法:一是收回目前供专有宽带无线接入使用的3.5GHz频段,改为供WiMAX专用；二是发放3.3GHz频段供WiMAX使用。
不过,信息产业部通信科技委委员侯自强提出了另一种可能:使用电视广播频段发展WiMAX宽带无线接入。据他透露,中国无线电管理委员会已经收回798-862MHz的广播频段,可以供宽带无线通信使用,但798MHz以下的广播频段仍由广电总局使用。目前,美国正在申请小于700MHz的电视广播频段用于WiMAX,但仍有待批准。
美国联邦通信委员会(FCC)允许第二用户使用54至862MHz的电视频谱,不过WiMAX作为第二用户必须具有干扰保护机制。为此,IEEE成立了致力于解决共存问题的802.16h工作组,可以使WiMAX适用于UHF电视频段,并避免与其他使用更高频率的WiMAX设备之间的干扰。
在广播频段使用WiMAX的另一种方法是将地面数字电视和WiMAX融合,实现用WiMAX在电视频段传送视频节目,这就不需要专门的干扰保护机制。
WiMAX应用前景
WiMAX与3G中期演化技术的比较。
在WiMAX之前,运营商已经部署了一些基于专有技术的3.5GHz、5.8GHz和26GHz无线接入系统,但并不成功。联通数据与固定通信业务部副经理裴建忠指出,这些专有系统是基于视距传输技术,因而导致基站选址困难,并给用户接入带来不便。由于安装系统需要专业人员以及用户和物业的配合,致使用户满意度低。另外,非统一标准导致设备不兼容和成本高。受诸多因素影响,联通3.5GHz无线接入系统原计划开展视讯、互联网、语音、虚拟专用网、数据专线、村村通、移动基站互联、应急通信等业务,但最后仅局限在IP超市和基站互联业务。联通得出的结论是采用目前的技术在城市做宽带接入既没有比较优势,也没有好的赢利模式。
可以说,3.5GHz专有无线接入技术的失利为运营商部署WiMAX写下了注脚。中国网通技术部技术创新处处长厉盛义认为,WiMAX的应用包括:1、固定无线接入(802.16d)；2、便携、游牧和移动无线接入(802.16e)。
目前,业界的关注点集中在两方面:一、作为一种过渡标准,运营商是否会有兴趣部署802.16d系统？二、3G运营商是否有兴趣部署802.16e系统？
就第一个问题,中兴通讯认为,运营商需要在802.16d系统上积累WiMAX应用经验,然后再考虑升级到802.16e。这种观点从另一家设备制造商北电网络也可以得到印证。“虽然.16d是过渡技术,但国外运营商要求我们提供.16d系统,所以我们也要做。”北电网络大中国区无线网络副总裁黄节表示。他强调北电的重点是.16e,因为北电在OFDM和MIMO上有10年的开发经验,而且他认为.16e是潜力更大的市场。
从当前的实际来看,802.16d的应用机会包括:1、作为回程传输,用于基站互连。2、作为固定无线接入技术,WiMAX可以成为南北固网运营商向对方渗透的手段。北网通和南电信正试图进入对方的市场,但瓶颈是缺乏当地的接入资源。如果重新部署有线网络,成本势必难以承受。802.16d的出现使它们可以利用这种无线接入技术覆盖对方的区域,但问题是其成本能否与已经广泛普及的ADSL技术抗衡。
就802.16e来说,情况就复杂得多,影响最大的因素是3G牌照的不确定性,而持有3G牌照的运营商和没有3G牌照的运营商对WiMAX的态度可能截然不同。业界推测,中国将在2006年发放3G牌照。果真如此的话,运营商在投入巨资建设3G网络后,一方面将无力再投资WiMAX,另一方面运营商将期翼能够从3G的数据服务中尽快收回投资,这将使他们对同样提供数据服务的WiMAX失去兴趣。
值得注意的是,中国主要大中城市的3.5GHz频段已经被电信、网通、移动、联通、铁通、卫通等六大运营商瓜分完毕,用于专有无线接入。如果重选择3.5GHz用于WiMAX,那么会造成的一个局面是:拿到3G牌照的运营商将把持3.5GHz频段,但不进行大规模部署,最多只会将WiMAX作为3G的补充；而没有3G牌照的运营商将把WiMAX视为机会,与3G运营商进行竞争,铁通被认为最有可能成为这样的运营商。
中国无线电频谱管理研究所高级顾问何延润透露,在3.5GHz招标中,中国铁通占有东、中、西部城市分别为57个、72个和21个。从绝对数量看,获得的东部城市3.5GHz资源最多,这有利于铁通抢占东部发达地区宽带市场。他猜测,如果铁通获得WiMAX牌照,将尽快构建WiMAX网络和运营平台,与3G运营商在宽带无线数据领域展开竞争。
总的来看,WiMAX的频段未定、牌照未发,其前景充满不确定性,不过,中国运营商已经表示将围绕2008年北京奥运会来考虑WiMAX的应用机会。
作者:颜健
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