WIMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式分析

WIMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式分析 （該文刊登在《郵電設(shè)計(jì)技術(shù)》（2006年11期） 摘要：本文就在現(xiàn)階段實(shí)際的WIMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用中，分析探討了新興通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)WIMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)狀況和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的模式。 關(guān)鍵字：WIMAX 網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 業(yè)務(wù)模式 作為新一代寬帶無線接入的代名詞，WIMAX以NLOS通信能力、更高的速率、更好的靈活性和可擴(kuò)展性、更低的成本、良好的發(fā)展前景，在寬帶無線領(lǐng)域提供了嶄新的選擇。本文從新興通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)的角度對(duì)現(xiàn)階段WIMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了分析。 一． WIMAX概述與發(fā)展 WIMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）是一個(gè)非營(yíng)利性工業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟組織，于2001年4月成立。 WIMAX的目的是為了促進(jìn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無線網(wǎng)絡(luò)在全球的開展，旨在通過建立全球統(tǒng)一的設(shè)備和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)和設(shè)備之間的互通性、兼容性，推動(dòng)2.5GHz～66GHz頻段的寬帶無線接入技術(shù)在全球的推廣。 在過去短短的幾年中，WIMAX產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程在WIMAX組織的推動(dòng)下取得了長(zhǎng)足發(fā)展，802.16d和802.16e兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)先后在2004年6月和2005年12月獲得批準(zhǔn)，產(chǎn)業(yè)鏈已初具規(guī)模。 目前，基于802.16d的固定寬帶接入產(chǎn)品已基本成熟并開始商用，國(guó)際上比較大的且有影響的運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)在已經(jīng)開始WIMAX網(wǎng)絡(luò)。國(guó)內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)部門正有計(jì)劃地部署國(guó)內(nèi)寬帶無線技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展計(jì)劃，包括技術(shù)試驗(yàn)等，802.16d國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（草案）已送審。同時(shí),幾大運(yùn)營(yíng)商在不同程度組織了基于802.16d標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備及互通測(cè)試，部分已建成小規(guī)模商用網(wǎng)絡(luò)。 基于802.16e的移動(dòng)WIMAX是發(fā)展的方向，正逐步發(fā)展成熟。三星基于移動(dòng)WIMAX技術(shù)的WIBRO網(wǎng)絡(luò)率先在今年6月在韓國(guó)部署。但在國(guó)內(nèi)商用的前途還要取決于國(guó)家對(duì)3G、包括B3G技術(shù)及利益的抉擇和平衡。 以下分析主要基于WIMAX固定寬帶無線接入（802.16-2004）。 二． WIMAX主要技術(shù)特點(diǎn) 第一，具有非視距、長(zhǎng)距離下高容量等優(yōu)勢(shì)。WIMAX采用OFDM、OFDMA、AMC、MESH、AAS、MIMO、智能天線等先進(jìn)的技術(shù)改善了非視距性能，出眾的系統(tǒng)增益可提供更強(qiáng)的遠(yuǎn)距離穿透阻擋物能力。WIMAX基站覆蓋范圍最大為50公里，非視距可達(dá)5公里以上，每扇區(qū)吞吐量最高可達(dá)75Mbps，。同時(shí)，WIMAX的信道帶寬可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整，業(yè)務(wù)有QoS保障，有利于抵抗干擾、節(jié)省頻譜資源和進(jìn)行頻譜規(guī)劃。WIMAX可工作在3.5G許可頻段，在3.5MHz頻率帶寬下可以提供18Mbps以上業(yè)務(wù)吞吐。。 第二，系統(tǒng)容量可升級(jí)。WIMAX新增扇區(qū)簡(jiǎn)易，靈活的信道規(guī)劃使容量達(dá)到最大化，并且允許運(yùn)營(yíng)商根據(jù)用戶的發(fā)展情況逐漸擴(kuò)容網(wǎng)絡(luò)。靈活的信道帶寬規(guī)劃適應(yīng)于多種頻率分配情況。從單個(gè)用戶到數(shù)以百計(jì)的用戶，MAC層協(xié)議可以保持高效的分配機(jī)制。 第三．WIMAX面向IP設(shè)計(jì)，容易集成到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，包括NGN、3G網(wǎng)絡(luò)等，能方便快速的提供業(yè)務(wù)。 二． WIMAX網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析 新興通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)由于光纜管道資源匱乏，特別在最后一公里的接入上，手段相對(duì)單一，嚴(yán)重制約了業(yè)務(wù)的發(fā)展和推廣。WIMAX作為固定無線寬帶接入手段，具有覆蓋范圍廣、系統(tǒng)容量可觀、接入方式靈活、工程實(shí)施快捷等特點(diǎn)，并非常容易與NGN體系結(jié)合業(yè)務(wù)。利用WIMAX技術(shù)建設(shè)寬帶無線接入網(wǎng),作為城域接入的重要組成部分，有效地解決有線接入不能立刻部署的困難，用于承載話音接入業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)接入、中小客戶VPN等業(yè)務(wù)。這是新興通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)建設(shè)和發(fā)展WIMAX網(wǎng)絡(luò)的目的。根據(jù)無線頻率資源、網(wǎng)絡(luò)健全性和業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的總體考慮，我們提出以下的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則： 1）WIMAX寬帶無線接入網(wǎng)的建設(shè)必須考慮目標(biāo)覆蓋區(qū)域情況，根據(jù)現(xiàn)有用戶的分布、業(yè)務(wù)需求量，在提供全面覆蓋的同時(shí)，還需考慮業(yè)務(wù)密集區(qū)域的接入容量需求和用戶發(fā)展的方向。 2）無線頻率采用已取得運(yùn)營(yíng)許可的3.5G頻段，按照3×3.5MHz頻率帶寬進(jìn)行組網(wǎng)。 3）規(guī)劃一次到位，分階段建設(shè)。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃按照目標(biāo)區(qū)域全覆蓋，分階段實(shí)施。一期工程主要采取對(duì)重點(diǎn)業(yè)務(wù)區(qū)域進(jìn)行覆蓋，包括業(yè)務(wù)需求較高的中小型企業(yè)、寫字樓、高檔小區(qū)用戶等。后續(xù)工程主要進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)并連續(xù)覆蓋，并根據(jù)不同地區(qū)用戶的需求增長(zhǎng)變化，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容優(yōu)化。 4） 寬帶無線接入網(wǎng)的構(gòu)建必須結(jié)合光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)作為業(yè)務(wù)傳送骨干，力求在城區(qū)中多個(gè)高點(diǎn)處建立中心基站，實(shí)現(xiàn)多扇區(qū)、大容量的覆蓋接入。 5）頻率規(guī)劃方案要充分考慮天線配置的靈活性和熱點(diǎn)分布特點(diǎn)，在滿足覆蓋和容量的前提下高效地使用頻率資源?？紤]3.5G無線頻率的特點(diǎn)，無線規(guī)劃應(yīng)根據(jù)接入點(diǎn)的視距鏈路做計(jì)算基礎(chǔ)，再利用設(shè)備的NLOS能力作為補(bǔ)充手段，來完成鏈路的接入規(guī)劃。 6）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容優(yōu)化。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)必然會(huì)有擴(kuò)容的需要， 而擴(kuò)容方式分為新建基站和原基站扇區(qū)分裂兩種，但不管采取哪種擴(kuò)容方式都必須考慮新的扇區(qū)和頻點(diǎn)對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)的影響。最理想的情況是不用改動(dòng)原有系統(tǒng)的頻點(diǎn)配置，通過合理調(diào)整新扇區(qū)的頻率配置及天線極化方向進(jìn)行升級(jí)擴(kuò)容，倘若必須影響到原有系統(tǒng)的頻點(diǎn)的話，則必須制定相當(dāng)謹(jǐn)慎的擴(kuò)容計(jì)劃，力求把影響減少到最少。另外，上述兩種方式擴(kuò)容實(shí)施前，必須再通過頻率規(guī)劃軟件模擬覆蓋及干擾情況，做到萬(wàn)無一失。 7） 網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化。系統(tǒng)開通后，應(yīng)對(duì)各基站各扇區(qū)的流量進(jìn)行長(zhǎng)期的觀測(cè)，在某些容量要求和實(shí)際扇區(qū)提供容量確實(shí)不相適應(yīng)的扇區(qū)，可以采取相應(yīng)調(diào)整手段。比如一個(gè)扇區(qū)可提供10Mbps的容量，而長(zhǎng)期觀察證明，該扇區(qū)的需求量明顯小于10Mbps的話，則可從該扇區(qū)移去一個(gè)載波，將多余的載波移作它處繁忙扇區(qū)使用。通過此類扇區(qū)容量整合優(yōu)化，也可進(jìn)一步提高整系統(tǒng)的頻率利用率。 三、WIMAX 業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng) 1．業(yè)務(wù)模式 寬帶無線接入網(wǎng)的目標(biāo)是：以現(xiàn)有的寬帶多業(yè)務(wù)骨干網(wǎng)為核心，支持端到端話音、數(shù)據(jù)、圖象、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)和各類增值業(yè)務(wù)的綜合接入。根據(jù)市場(chǎng)需求適度開展接入末端工程建設(shè)，且與現(xiàn)有有線城域網(wǎng)易于實(shí)現(xiàn)互連互通，具有良好的擴(kuò)展性。將主要提供以下業(yè)務(wù)： 1） Internet業(yè)務(wù)接入 面向企事業(yè)集團(tuán)用戶以及社區(qū)寬帶網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供寬帶Internet 接入服務(wù)。主要的應(yīng)用層業(yè)務(wù)包括互聯(lián)網(wǎng)基本服務(wù)（WWW、Email、FTP 、Telnet等），以及各種新型應(yīng)用，如多媒體信息查詢、實(shí)時(shí)廣播傳送、虛擬銀行、網(wǎng)上證券交易、網(wǎng)上訂購(gòu)、各種繳費(fèi)業(yè)務(wù)稅收等。 2） 虛擬專用網(wǎng)（VPN） 面向集團(tuán)用戶提供多點(diǎn)之間的寬帶IP數(shù)據(jù)傳送通道，構(gòu)建企業(yè)內(nèi)部各分支機(jī)構(gòu)的虛擬專用網(wǎng)。 3） VOIP電話 結(jié)合軟交換網(wǎng)絡(luò)，面向企事業(yè)集團(tuán)用戶和社區(qū)用戶、IP話吧提供IP話音和傳真業(yè)務(wù)。 4） 專線業(yè)務(wù) 通過傳送層面的TDM專線方式或通過TDMovIP技術(shù)，向用戶主要是商業(yè)用戶提供具有QOS保證的企業(yè)網(wǎng)互連等業(yè)務(wù)。 5） 視頻業(yè)務(wù) 面向企事業(yè)和社區(qū)居民用戶提供多種視頻交互和廣播業(yè)務(wù)，例如：視頻點(diǎn)播、數(shù)字視頻廣播、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程購(gòu)物、遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程教學(xué)等。 6）、應(yīng)急和備份服務(wù) 對(duì)通信的連續(xù)性要求比較高的用戶，例如政府、軍隊(duì)、銀行等往往有要求第二家運(yùn)營(yíng)商提供備份需求，如果僅采用光纖接入也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。 2． WIMAX的典型組網(wǎng)應(yīng)用 1）模式一：中小型企業(yè)、SOHU辦公和高端住宅用戶，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音的綜合接入。 WIMAX+WIFI+VOIP是解決商務(wù)樓宇內(nèi)、工業(yè)園區(qū)中小型公司通信需求和信息化的有效手段。通過WIMAX和WI-FI結(jié)合，更是排除了用戶室內(nèi)布線的障礙，其中WI-FI作為最后一百米的接入，WIMAX作為最后一公里的接入。電話功能由下掛IAD 或裝載在PC內(nèi)的軟phone通過軟交換實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)，IAD可根據(jù)需要選擇8、16、32線設(shè)備。此方案具有業(yè)務(wù)開通迅速，無需布線等優(yōu)勢(shì)。 圖一 WIMAX數(shù)據(jù)語(yǔ)音綜合接入組網(wǎng)圖 2）模式二： 行業(yè)用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)傳輸 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ谝曨l監(jiān)控的需求越來越多。利用WIMAX系統(tǒng)的無線傳輸特性，可以使監(jiān)控系統(tǒng)在接入層的部署更為快速，簡(jiǎn)便。 圖二 WIMAX行業(yè)用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)傳輸組網(wǎng)圖 4）模式三：話吧 話吧業(yè)務(wù)是大多在城鄉(xiāng)結(jié)合部或農(nóng)村，點(diǎn)分布較廣，端口需求不多，電纜不能到達(dá)或鋪設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)特點(diǎn)。通過WIMAX直接在用戶話吧點(diǎn)安裝遠(yuǎn)端CPE,結(jié)合IAD通過軟交換網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音，免去了機(jī)房租賃等相關(guān)費(fèi)用。今后，對(duì)于那些話費(fèi)收入高或忠誠(chéng)度相對(duì)高的話吧點(diǎn)，在管線資源到達(dá)后，用有線方式替換，對(duì)于話吧收入達(dá)不到一定限額的，根據(jù)需要進(jìn)行拆除重新利用。 圖三 wimax話吧應(yīng)用組網(wǎng)圖 4）模式四：戶外大型活動(dòng) 利用WIMAX覆蓋范圍大、非視距和安裝便捷及我們擁有的頻率資源等優(yōu)點(diǎn)，通過快速部署，為大型戶外活動(dòng)（一般在郊區(qū)、資源覆蓋不足）提供現(xiàn)場(chǎng)寬帶接入，語(yǔ)音服務(wù)等。 四、存在的問題及展望 1．設(shè)備互通性和終端成本 目前大部分WIMAX16.d－2004設(shè)備提供商都是在前期開發(fā)3.5G MMDS設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，許多主流的通信設(shè)備供應(yīng)商都是OEM這些廠家的產(chǎn)品。許多設(shè)備采用私有協(xié)議，互通性較差，全部通過互通性認(rèn)證的設(shè)備還較少。WIMAX的終端本身受制于芯片的規(guī)模商用，價(jià)格還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有下去，目前室外型終端的價(jià)格超過3000元，室內(nèi)型的終端價(jià)格也在2000以上。隨著WIMAX技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在WIMAX組織和核心芯片廠家(如Intel、Fujitsu)進(jìn)一步推動(dòng)下，設(shè)備互通性和終端成本會(huì)進(jìn)一步改善，WIMAX技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。 2．頻率問題 頻率頻譜一直是困擾WIMAX的大問題。WIMAX在制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所定的工作頻率在2GHz－11GHz，是比較寬泛的，但也正是因?yàn)閷挿?，反而難以取得全球頻率一致性。在國(guó)內(nèi)實(shí)際上沒有頻率是明確的給WIMAX。目前實(shí)際可使用的頻段是3.5G，是信產(chǎn)部在01－04年通過招標(biāo)方式確定的頻率，每個(gè)運(yùn)營(yíng)商只有2*10.5M的帶寬,按照3.5M的頻點(diǎn)帶寬，只能提供3個(gè)頻點(diǎn)，復(fù)用方式只能采用FDD方式。一般情況下，需要6～8個(gè)左右的頻點(diǎn)才能實(shí)現(xiàn)較理想的大規(guī)模組網(wǎng)。WIMAX產(chǎn)品要成為主流的最后一公里接入方式，還需要在頻率資源分配的方式上尋求突破。國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)管理部門也正在考慮對(duì)寬帶無線接入頻率作一些新的考慮與規(guī)劃。3.3GHz被建議作為公眾或?qū)Ｓ镁W(wǎng)寬帶無線接入使用，有可能成為WIMAX的指定頻率。 參考： 1．； 2．； 3．; 9