1、現狀
寬帶無(wú)線(xiàn)接入主要面臨三方面的問(wèn)題，即回程、接入和覆蓋。如果說(shuō)具有高增益天線(xiàn)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )可以解決接入問(wèn)題，以Mesh網(wǎng)形式部署的 IEEE802.11熱區可以解決覆蓋問(wèn)題，那么回程問(wèn)題該如何解決呢?一是采用傳統的有線(xiàn)回程，但這種方法成本很高，而且目前還沒(méi)有統一的標準可以實(shí)施，其回程的具體實(shí)施形式也是五花八門(mén);二是采用WiMAX技術(shù)。
Wi-Fi，也就是IEEE802.11，由于初期是為無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)而設計的，所以在面對寬帶無(wú)線(xiàn)接入上會(huì )有一些問(wèn)題，例如AP間的通訊缺乏統一的標準，昂貴的回程消耗，在缺少QoS的情況下不能提供好的VoIP服務(wù)等等。根據物理層的不同，目前廣泛使用的有三個(gè)版本的802.11協(xié)議，分別是 802.11a、802.11b和802.11g。在實(shí)施形式上主要有兩種，一是具有定向天線(xiàn)的Wi-Fi，一是具有Mesh網(wǎng)絡(luò )拓撲結構的Wi-Fi。前者用作解決DSL(DigitalSubscriberLine)和DOCSIS(Data Over Cable InteRFace Specification)的接入問(wèn)題，但仍受限于距離不能過(guò)長(cháng)，而且缺乏QoS和統一的設備標準也限制了這種方式的可擴展性。后者解決了覆蓋問(wèn)題，并且Mesh網(wǎng)絡(luò )拓撲結構較定向天線(xiàn)的結構具有更好的可擴展性，但是缺乏QoS和內部AP缺乏統一標準也限制了Mesh網(wǎng)絡(luò )拓撲結構更進(jìn)一步的發(fā)展。這兩種 Wi-Fi的部署形式較高可以提供54Mbps的傳輸速率，覆蓋范圍可以超過(guò)10公里。
WiMAX，也就是IEEE802.16，目前具有兩種形式，一是解決固定接入的802.16-2004，一是解決移動(dòng)接入的802.16e。雖然WiMAX出現的時(shí)間不長(cháng)，但發(fā)展態(tài)勢良好，近期又被ITU接受為3G標準之一，解決了無(wú)固定頻率問(wèn)題，為WiMAX的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎。
2、Wi-Fi在寬帶無(wú)線(xiàn)接入方面的方案
Wi-Fi的寬帶無(wú)線(xiàn)接入方面主要有兩種方案：具有高增益定向天線(xiàn)的固定式接入和具有Mesh網(wǎng)絡(luò )的熱區式接入。在頻率方面，802.11a在 AP到AP的通訊間采用5GHz頻率，802.11b和802.11g在熱區內采用2.4GHz頻率。在調頻模塊上三者也有不同，802.11b采用 DSSS(直接序列擴展頻譜)，支持帶寬至高可達11Mbps;802.11a和802.11g采用OFDM(正交頻分復用技術(shù))，支持帶寬至高可達 54Mbps，而且OFDM這種調制方式更加適合室外的環(huán)境。
802.11標準提供64個(gè)子載波，這些子載波從BS(basestation)或AP發(fā)出，在SS(subscriberstation)或 client重新組合，采用DSSS技術(shù)的802.11b，在非視距情況下(NLOS：non-line-of-sight)下，載波由于被障礙物反射而造成多路干擾(MPI:multi-pathinterference)，而采用OFDM技術(shù)的802.11a和802.11g可以避免大的時(shí)延，從而對 MPI有良好的抗性。
802.11采用載波監聽(tīng)多路復用/沖突避免(CSMA/CA：carrier-sense,multiple- access/collision-avoidance)協(xié)議來(lái)解決網(wǎng)絡(luò )沖突。CSMA/CA的工作機制是在真實(shí)數據在網(wǎng)絡(luò )上發(fā)送之前首先由 CSMA/CA廣播一個(gè)信號來(lái)監聽(tīng)網(wǎng)絡(luò )上是否有沖突的情形，并且告訴其他設備不要進(jìn)行廣播。這種協(xié)議的弊端是在一個(gè)802.11網(wǎng)絡(luò )中，隨著(zhù)訂戶(hù)數的不斷增加，維護每一個(gè)訂戶(hù)的開(kāi)銷(xiāo)也不斷**，終導致網(wǎng)絡(luò )速度急劇下降。
增加覆蓋可以采用定向天線(xiàn)或是全向天線(xiàn)，定向天線(xiàn)只在一個(gè)方向發(fā)送和接收信號，較適用于點(diǎn)對點(diǎn)的連接;而全向天線(xiàn)是全方面位的發(fā)送和接收信號，較適用于Mesh網(wǎng)絡(luò )的情況。
Mesh網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構擴展了傳統的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的范圍。在Mesh網(wǎng)絡(luò )拓撲結構中，每個(gè)節點(diǎn)互通互聯(lián)，并且每個(gè)節點(diǎn)間共享通訊協(xié)議， Mesh網(wǎng)絡(luò )基礎架構將基于802.11a,802.11b,802.11g協(xié)議的節點(diǎn)互相連接起來(lái)。由于802.11a采用5GHz頻率，不會(huì )與適用 2.4GHz頻率的802.11b和802.11g相互疊加，所以用于A(yíng)P與AP之間的連接，而AP與客戶(hù)端的連接通常使用802.11b或 802.11g。Mesh網(wǎng)絡(luò )有時(shí)也被稱(chēng)作“多跳”網(wǎng)絡(luò )，數據可以在多個(gè)節點(diǎn)間有效地傳遞，當一個(gè)節點(diǎn)受阻時(shí)，數據可以選擇從其他的路徑傳遞下去，而且隨著(zhù)節點(diǎn)的增減或已有節點(diǎn)位置的改變，Mesh網(wǎng)絡(luò )還具有自適應性。
相對于單跳的802.11網(wǎng)絡(luò )，Mesh網(wǎng)絡(luò )有其自身的特點(diǎn)：
1、平衡負載，Mesh網(wǎng)絡(luò )可以提供更大的冗余度以利負載平衡。在比較繁忙的網(wǎng)絡(luò )，例如有兩臺設備進(jìn)行大數據量的通訊，每臺設 備附近都有許多節點(diǎn)可供選擇，創(chuàng )建多條路徑來(lái)平衡負載。而單跳網(wǎng)絡(luò )則沒(méi)有動(dòng)態(tài)調整的能力。
1、健壯性，因為Mesh網(wǎng)絡(luò )不像單跳網(wǎng)絡(luò )，僅僅依靠一個(gè)節點(diǎn)，一旦某個(gè)節點(diǎn)出現故障或者有沖突發(fā)生，Mesh網(wǎng)絡(luò )可以繼續工作，數據也可選擇替代路徑繼續傳遞。
2、空間的復用性，Mesh網(wǎng)絡(luò )可以充分地利用帶寬。在一個(gè)單跳環(huán)境中，所有設備不得不共享一個(gè)節點(diǎn)，如果多臺設備同時(shí)要求接入網(wǎng)絡(luò )，那么必然導致速度變慢;而Mesh網(wǎng)絡(luò )，多設備可以同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò )，卻通過(guò)不同的節點(diǎn)。
總之，Mesh網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)：滿(mǎn)足802.11標準的產(chǎn)品已經(jīng)廣泛使用、對于小范圍的部署初始投資有限、不局限于有線(xiàn)網(wǎng)的靈活性
缺點(diǎn)：為了覆蓋更大的地區需要建立更多的訂閱基站(subscriberbase)、共享帶寬、延時(shí)、外圍設備的投入、隱藏節點(diǎn)問(wèn)題
3、WiMAX在寬帶無(wú)線(xiàn)接入方面的方案
IEEE802.16-2004標準的設計初衷是解決固定接入的問(wèn)題，而IEEE802.16e則面向移動(dòng)設備如何接入WiMAX網(wǎng)絡(luò )而設計的。前者的調制方式時(shí)OFDM，后者的調制方式是OFDMA,與OFDM的相同之處在于都把載波分割為多個(gè)子載波，不同之處在于OFDMA比OFDM更進(jìn)一步，經(jīng)多個(gè)子載波再合并為子信道。
802.16-2004媒體接入控制層(MAC)為長(cháng)距離的連接做過(guò)優(yōu)化，可以容忍更長(cháng)的時(shí)延以及時(shí)延的變化。在無(wú)需照牌頻率范圍內WiMAX 設備使用時(shí)分雙工通訊模式(TDD)，在需牌照頻率范圍內可以使用時(shí)分雙工通訊模式(TDD)，也可以使用頻分雙工模式(FDD)。
在802.16-2004標準下，OFDM信號分為256個(gè)子載波，而不想802.11那樣分成64個(gè)。
802.16-2004和802.11的物理層(PHY)都做出了容忍延時(shí)的設計，由于802.11標準設計傳送距離是100米，所以它僅僅能夠容忍900納秒的時(shí)延，而802.16-2004則可以容忍10毫秒的時(shí)延，幾乎是802.11標準的1000倍。
與802.11不同，802.16采用一種稱(chēng)為授權請求接入的協(xié)議，這種協(xié)議不會(huì )允許數據沖突，因此可以更加有效地利用帶寬，除此之外，802.16較802.11的優(yōu)越之處還包括：
1、改進(jìn)用戶(hù)的連接，憑借802.16-2004標準靈活的帶寬設置，比起固定為20MHz的信道寬的802.11標準，802.16-2004可以服務(wù)更多的低速率用戶(hù)而無(wú)需浪費帶寬。這樣可以比802.11明顯提高用戶(hù)的在線(xiàn)率。
2、高質(zhì)量的服務(wù)，802.16-2004既可以為商業(yè)客戶(hù)提供更高的帶寬、為語(yǔ)音和視頻應用提供低延時(shí)，也可以為家庭用戶(hù)提供便宜的低速接入服務(wù)。
3、802.16-2004的設計初衷就是滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)的要求，所以對WMAN提供全力支持。
4、健壯的載波級操作，隨著(zhù)用戶(hù)數量的增減，線(xiàn)性地影響上網(wǎng)速度，而不像802.11那樣會(huì )有劇烈地變化。
當SS與BS之間的距離增加時(shí)，或者SS開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，在SS和BS之間的數據傳輸就可能失敗。尤其像那種功率很小的筆記本電腦在寬頻條件下很難在較遠距離處與BS進(jìn)行通信。例如802.11的信道就帶寬固定為20MHz，而與此相對第三代移動(dòng)通訊限制帶寬大概在1.5MHz。802.16- 2004和802.16e則有著(zhù)靈活的信道帶寬，范圍在1.5-20MHz之間。利用智能天線(xiàn)的幫助，還可以提高頻普密度和信噪比，前景廣闊。
總之，WiMAX的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
優(yōu)點(diǎn)：內建的QoS、高性能、標準統一、有智能天線(xiàn)支持
缺點(diǎn)：新技術(shù)，還不成熟
4、結論
在Wi-FiMesh網(wǎng)絡(luò )的基礎上，WiMAX能夠允許更多的無(wú)線(xiàn)接入的數量、更加經(jīng)濟的回程方式和更快的接入性能，有望融合Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )，與其相互配合成為“后一公里”的解決方案。
豫公網(wǎng)安備 41060302000085號
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