WiMAX 快速指南

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Wimax - 无线网络介绍

无线意味着使用无线电波作为介质而不是电线来传输信号。无线技术用于诸如关闭电视机等简单任务，以及为外勤销售人员提供来自自动化企业应用程序的信息等复杂任务。现在，无线键盘和鼠标、PDA、寻呼机以及数字和蜂窝电话已成为我们日常生活的一部分。

无线通信系统的一些固有特性使其对用户具有吸引力，如下所示 -

• 移动性 - 无线通信系统允许用户访问其办公桌以外的信息，并在任何地方开展业务，而无需有线连接。

• 可达性 - 无论用户在何处操作，无线通信系统都能使人们保持连接并保持可达性。

• 简单性 - 与有线网络相比，无线通信系统易于快速部署。初始设置成本可能有点高，但其他优势克服了这一高成本。

• 可维护性 - 在无线系统中，您无需花费太多成本和时间来维护网络设置。

• 漫游服务 - 使用无线网络系统，您可以在任何时间任何地点提供服务，包括火车、公共汽车、飞机等。

• 新服务 - 无线通信系统提供各种智能服务，如短信和彩信。

无线网络拓扑

基本上有三种方法可以设置无线网络 -

点对点桥接

如您所知，桥接用于连接两个网络。点对点桥接互连具有不同网络的两栋建筑物。例如，无线局域网桥可以与以太网网络直接连接到特定的接入点（如下面的图像所示）。

点对多点桥接

此拓扑用于连接三个或更多 LAN，这些 LAN 可能位于建筑物中的不同楼层或跨建筑物（如下面的图像所示）。

网状网络或自组织网络

此网络是一个独立的局域网，未连接到有线基础设施，并且其中所有站点都直接相互连接（如下面的图像所示）。

无线技术

无线技术可以根据其范围以不同的方式进行分类。每种无线技术都旨在服务于特定的使用细分市场。每个使用细分市场的需求基于各种变量，包括带宽需求、距离需求和功率。

无线广域网 (WWAN)

此网络使您能够通过无线广域网 (WWAN) 访问卡和 PDA 或笔记本电脑访问互联网。

与移动通信技术的速率相比，这些网络提供非常快的速度，并且其范围也很广。基于 CDMA 和 GSM 的蜂窝和移动网络是 WWAN 的良好示例。

无线个人局域网 (WPAN)

这些网络与 WWAN 非常相似，只是它们的范围非常有限。

无线局域网 (WLAN)

此网络使您能够通过无线局域网 (WLAN) 访问卡和 PDA 或笔记本电脑在本地热点访问互联网。

它是一种局域网，使用高频无线电波而不是电线在节点之间进行通信。

与移动通信技术的速率相比，这些网络提供非常快的速度，并且其范围非常有限。Wi-Fi 是 WLAN 技术最广泛和最流行的示例。

无线城域网 (WMAN)

此网络使您能够通过无线区域网络 (WRAN) 访问互联网和多媒体流服务。

与移动通信技术以及其他无线网络的速率相比，这些网络提供非常快的速度，并且其范围也很广。

无线网络问题

无线网络存在以下三个主要问题。

• 服务质量 (QoS) - 关于无线数据传输的主要问题之一是，与通过有线服务的互联网不同，QoS 不足。数据包丢失和大气干扰是无线协议的反复出现的问题。

• 安全风险 - 这是通过无线网络传输数据的另一个主要问题。基本的网络安全机制，如服务集标识符 (SSID) 和无线等效隐私 (WEP)；这些措施可能足以满足住宅和小企业的需要，但对于需要更强安全性的实体来说是不够的。

• 可达范围 - 通常，无线网络提供的范围约为 100 米或更短。范围是天线设计和功率的函数。现在无线的范围已扩展到数十英里，因此这应该不再是一个问题了。

无线宽带接入 (WBA)

宽带无线是一种有望通过空中实现高速连接的技术。它使用无线电波直接向潜在用户发送和接收数据，无论何时他们需要数据。3G、Wi-Fi、WiMAX 和 UWB 等技术共同满足独特的客户需求。

WBA 是一种点对多点系统，由基站和用户设备组成。基站不使用基站和用户之间的物理连接，而是使用室外天线向用户设备发送和接收高速数据和语音。

WBA 为有线宽带提供了一种有效且互补的解决方案，已得到全球很大一部分人口的认可。

什么是 Wi-Fi？

Wi-Fi 代表Wireless Fidelity。Wi-Fi 基于 IEEE 802.11 标准系列，主要是一种局域网 (LAN) 技术，旨在提供室内宽带覆盖。

有关 Wi-Fi 的更多详细信息，请查看我们的 Wi-Fi 教程。

WiMAX - 什么是 WiMAX？

WiMAX 是当今最热门的宽带无线技术之一。预计 WiMAX 系统将以经济的方式向住宅和企业客户提供宽带接入服务。

宽泛地说，WiMax 是以太网的标准化无线版本，主要旨在替代有线技术（如电缆调制解调器、DSL 和 T1/E1 链路）为客户场所提供宽带接入。

更严格地说，WiMAX 是一个行业贸易组织，由领先的通信、组件和设备公司组成，旨在促进和认证符合 IEEE 802.16 和 ETSI HIPERMAN 标准的宽带无线接入设备的兼容性和互操作性。

WiMAX 的工作原理类似于 WiFi，但速度更快，距离更远，用户数量更多。WiMAX 能够即使在有线基础设施难以到达的地区提供服务，并且能够克服传统有线基础设施的物理限制。

WiMAX 成立于 2001 年 4 月，以期发布原始 10-66 GHz IEEE 802.16 规范。WiMAX 之于 802.16，如同 WiFi 联盟之于 802.11。

WiMAX 是

• 全球微波接入互操作性的缩写。

• 基于无线城域网技术。

• 一种针对在广域网上传输以 IP 为中心的优化的无线技术。

• 一个可扩展的无线平台，用于构建替代和补充的宽带网络。

• 一种认证，表示根据 IEEE 802.16 或兼容标准构建的设备的互操作性。IEEE 802.16 工作组开发了处理两种使用模型的标准 -

  • 固定使用模型 (IEEE 802.16-2004)。
  • 便携式使用模型 (IEEE 802.16e)。

什么是 802.16a？

WiMAX 非常容易理解，以至于人们倾向于将其用于 802.16 标准和技术本身，尽管严格来说，它仅适用于满足 WiMAX 论坛规定的特定一致性标准的系统。

2-11 GHz 的 802.16a 标准是一种无线城域网 (MAN) 技术，将为固定、便携式和漫游设备提供宽带无线连接。

它可用于将 802.11 热点连接到互联网，提供校园连接，并为最后一英里的宽带接入提供有线电缆和 DSL 的无线替代方案。

WiMax 速度和范围

预计 WiMAX 最初将为固定和便携式应用提供每个无线信道高达约 40 Mbps 的容量，具体取决于所选的特定技术配置，足以支持数百家企业以 T-1 速度连接和数千个住宅以 DSL 速度连接。WiMAX 可以支持语音和视频以及互联网数据。

WiMax 旨在为建筑物提供无线宽带接入，无论是与现有的有线网络竞争还是在目前未服务的农村或人口稀少的地区单独使用。它还可用于将 WLAN 热点连接到互联网。WiMAX 还旨在为移动设备提供宽带连接。它不会像这些固定应用那样快，但预期在 3 公里的小区覆盖范围内可提供约 15 Mbps 的容量。

借助 WiMAX，用户可以真正摆脱当今的互联网接入安排，并且能够以宽带速度几乎在他们喜欢的任何地方（MetroZone 内）上网。

WiMAX 可以在多种频段部署：2.3GHz、2.5GHz、3.5GHz 和 5.8GHz。

为什么选择 WiMax？

• WiMAX 可以满足各种接入需求。潜在应用包括扩展宽带功能，使其更接近用户，填补有线、DSL 和 T1 服务、WiFi 和蜂窝回程的空白，提供从光纤到路边的最后 100 米接入，并为服务提供商提供另一种支持宽带服务的经济高效的选择。

• WiMAX 可以支持非常高的带宽解决方案，在需要大规模频谱部署（例如 >10 MHz）的情况下，可以使用现有基础设施降低成本，同时提供支持全方位高价值多媒体服务所需的带宽。

• WiMAX 可以帮助服务提供商应对不断增长的客户需求带来的诸多挑战，同时无需放弃其现有的基础设施投资，因为它能够在各种网络类型之间无缝互操作。

• WiMAX 可以为从实时延迟敏感的语音通话 (VoIP) 到实时流媒体视频和非实时下载的各种应用提供广域覆盖和服务质量功能，确保用户获得他们期望的所有类型通信的性能。

• WiMAX 是一种基于 IP 的无线宽带技术，可以集成到广域第三代 (3G) 移动和无线及有线网络中，使其成为无缝随时随地宽带接入解决方案的一部分。

最终，WiMAX 旨在作为 3G 移动电话发展过程中的下一步，通过 WiMAX 和 CDMA 标准的潜在组合称为 4G。

WiMAX 目标

标准本身不足以实现大规模采用。WiMAX 已经迈出一步，帮助解决采用障碍，例如互操作性和部署成本。WiMAX 将通过定义和执行互操作性测试，并在测试成功完成后，为供应商系统贴上“WiMAX 认证™”标签，从而帮助点燃无线城域网行业。

WiMAX 与 Wi-Fi 比较

WiMAX 类似于称为 Wi-Fi 的无线标准，但规模更大，速度更快。漫游版本将使支持 WiMAX 的设备在较大区域内保持连接，就像今天的手机一样。我们可以根据以下因素将其与 Wi-Fi 进行比较。

IEEE 标准

Wi-Fi 基于 IEEE 802.11 标准，而 WiMAX 基于 IEEE 802.16。但是，两者都是 IEEE 标准。

范围

Wi-Fi 通常为几百英尺范围内的本地网络提供访问，速度高达 54 Mbps，单个 WiMAX 天线预计覆盖范围可达 40 英里，速度为 70 Mbps 或更高。因此，WiMAX 可以提供为本地 Wi-Fi 网络提供服务所需的底层互联网连接。

可扩展性

Wi-Fi 旨在用于 LAN 应用，用户规模从 1 到 10，每个 CPE 设备一个用户。固定信道大小 (20MHz)。

WiMAX 旨在有效地支持从 1 到数百个用户端设备 (CPE)，每个 CPE 后面有无限的用户。灵活的信道大小从 1.5MHz 到 20MHz。

比特率

Wi-Fi 以 2.7 bps/Hz 的速度工作，在 20 MHz 信道中峰值可达 54 Mbps。

WiMAX 以 5 bps/Hz 的速度工作，在 20 MHz 信道中峰值可达 100 Mbps。

服务质量

Wi-Fi 不保证任何 QoS，但 WiMax 将提供多个级别的 QoS。

因此，WiMAX 可以提供为本地 Wi-Fi 网络提供服务所需的底层互联网连接。Wi-Fi 未提供普遍的宽带，而 WiMAX 则提供了。

比较表

WiMAX - 主要特点

WiMAX 是一种无线宽带解决方案，它提供了一套丰富的功能，在部署选项和潜在服务产品方面具有很大的灵活性。一些值得重点介绍的更突出的功能如下：

两种服务类型

WiMAX 可以提供两种形式的无线服务：

• 非视距 - 服务是一种类似于 WiFi 的服务。此处，计算机上的小型天线连接到 WiMAX 塔。在这种模式下，WiMAX 使用较低的频率范围 - 2 GHz 至 11 GHz（类似于 WiFi）。

• 视距 - 服务，其中固定碟形天线从屋顶或杆子上直接指向 WiMAX 塔。视距连接更强劲且更稳定，因此能够以更少的错误发送大量数据。视距传输使用更高的频率，范围可达 66 GHz。

基于 OFDM 的物理层

WiMAX 物理层 (PHY) 基于正交频分复用，这是一种对多径具有良好抵抗力的方案，并允许 WiMAX 在非视距条件下运行。

非常高的峰值数据速率

WiMAX 能够支持非常高的峰值数据速率。实际上，当使用 20MHz 宽频谱运行时，峰值 PHY 数据速率可以高达 74Mbps。

更典型地，使用 10MHz 频谱使用 TDD 方案以 3:1 的下行链路与上行链路比率运行，峰值 PHY 数据速率分别约为下行链路的 25Mbps 和上行链路的 6.7Mbps。

可扩展的带宽和数据速率支持

WiMAX 具有可扩展的物理层架构，允许数据速率随着可用信道带宽轻松扩展。

例如，WiMAX 系统可以使用 128、512 或 1,048 位 FFT（快速傅里叶变换），具体取决于信道带宽分别为 1.25MHz、5MHz 或 10MHz。可以动态执行此缩放以支持用户在可能具有不同带宽分配的不同网络之间漫游。

自适应调制和编码 (AMC)

WiMAX 支持多种调制和前向纠错 (FEC) 编码方案，并允许根据信道条件以用户和每帧为基础更改方案。

AMC 是一种有效的机制，可以在时变信道中最大化吞吐量。

链路层重传

WiMAX 在链路层支持自动重传请求 (ARQ)，以增强可靠性的连接。启用 ARQ 的连接要求接收方确认每个发送的数据包；未确认的数据包被假定为丢失，并重新传输。

支持 TDD 和 FDD

IEEE 802.16-2004 和 IEEE 802.16e-2005 支持时分双工和频分双工，以及半双工 FDD，这允许低成本系统实现。

WiMAX 使用 OFDM

移动 WiMAX 使用正交频分多址 (OFDM) 作为多址技术，其中可以为不同的用户分配 OFDM 音调的不同子集。

灵活且动态的每个用户资源分配

上行链路和下行链路资源分配都由基站中的调度程序控制。容量在多个用户之间根据需求共享，使用突发 TDM 方案。

支持高级天线技术

WiMAX 解决方案在物理层设计中内置了许多挂钩，这允许使用多天线技术，例如波束成形、空时编码和空间复用。

服务质量支持

WiMAX MAC 层具有面向连接的架构，旨在支持各种应用，包括语音和多媒体服务。

WiMAX 系统除了尽力而为的数据流量外，还支持恒定比特率、可变比特率、实时和非实时流量流。

WiMAX MAC 旨在支持大量用户，每个终端有多个连接，每个连接都有自己的 QoS 要求。

强大的安全性

WiMAX 使用高级加密标准 (AES) 支持强大的加密，并具有强大的隐私和密钥管理协议。

该系统还提供了一个非常灵活的身份验证架构，该架构基于可扩展身份验证协议 (EAP)，允许使用各种用户凭据，包括用户名/密码、数字证书和智能卡。

支持移动性

该系统的移动 WiMAX 变体具有支持安全无缝切换的机制，以实现延迟容忍的全移动性应用，例如 VoIP。

基于 IP 的架构

WiMAX 论坛已定义了一个基于全 IP 平台的参考网络架构。所有端到端服务都通过 IP 架构交付，依赖于基于 IP 的协议进行端到端传输、QoS、会话管理、安全性和移动性。

WiMAX - 构建模块

WiMAX 系统由两个主要部分组成：

• WiMAX 基站。
• WiMAX 接收器。

WiMAX 基站

WiMAX 基站由室内电子设备和 WiMAX 塔组成，其概念类似于手机塔。WiMAX 基站可以为半径达 6 英里的非常大的区域提供覆盖。覆盖区域内的任何无线设备都能够访问互联网。

WiMAX 基站将使用标准中定义的 MAC 层，这是一个使网络能够互操作的通用接口，并将根据用户的需求，基本上实时地为用户分配上行链路和下行链路带宽。

每个基站在一个称为小区的区域内提供无线覆盖。理论上，小区的最大半径为 50 公里或 30 英里，但是，实际考虑因素将其限制在约 10 公里或 6 英里。

WiMAX 接收器

WiMAX 接收器可能具有单独的天线，或者可以是独立的盒子或 PCMCIA 卡，位于您的笔记本电脑或计算机或任何其他设备中。这也被称为用户端设备 (CPE)。

WiMAX基站类似于在WiFi网络中访问无线接入点，但覆盖范围更大。

回程

WiMAX塔站可以使用高带宽的有线连接（例如，T3线路）直接连接到互联网。它也可以使用视线微波链路连接到另一个WiMAX塔。

回程既指从接入点到基站的连接，也指从基站到核心网络的连接。

可以使用高速回程微波链路将多个基站相互连接。这将允许WiMAX用户从一个基站覆盖区域漫游到另一个基站覆盖区域，类似于手机支持的漫游。

WiMAX - 参考网络模型

IEEE 802.16e-2005标准提供了WiMAX的空中接口，但没有定义完整的端到端WiMAX网络。WiMAX论坛的网络工作组（NWG）负责利用IEEE 802.16e-2005作为空中接口，开发WiMAX的端到端网络需求、架构和协议。

WiMAX NWG已经开发了一个网络参考模型，作为WiMAX部署的架构框架，并确保各种WiMAX设备和运营商之间的互操作性。

网络参考模型设想了一个统一的网络架构，用于支持固定、漫游和移动部署，并基于IP服务模型。以下是基于IP的WiMAX网络架构的简化图示。整个网络在逻辑上可以分为三个部分 -

• 移动台（MS），由最终用户用于访问网络。

• 接入服务网络（ASN），包括一个或多个基站和一个或多个形成无线接入网络边缘的ASN网关。

• 连接服务网络（CSN），提供IP连接和所有IP核心网络功能。

WiMAX论坛NWG开发的网络参考模型定义了许多功能实体以及这些实体之间的接口。下图显示了一些更重要的功能实体。

• 基站（BS） - BS负责向MS提供空中接口。可能属于BS的其他功能包括微移动管理功能，例如切换触发和隧道建立、无线资源管理、QoS策略执行、流量分类、DHCP（动态主机控制协议）代理、密钥管理、会话管理和多播组管理。

• 接入服务网络网关（ASN-GW） - ASN网关通常充当ASN内的第2层流量聚合点。可能属于ASN网关的其他功能包括ASN内位置管理和寻呼、无线资源管理和接入控制、用户配置文件和加密密钥缓存、AAA客户端功能、与基站的移动隧道建立和管理、QoS和策略执行、移动IP的外部代理功能以及到所选CSN的路由。

• 连接服务网络（CSN） - CSN提供到互联网、ASP、其他公共网络和企业网络的连接。CSN由NSP拥有，并包括支持设备、用户和特定服务身份验证的AAA服务器。CSN还提供每个用户的QoS和安全策略管理。CSN还负责IP地址管理、支持不同NSP之间的漫游、ASN之间位置管理以及ASN之间的移动和漫游。

WiMAX架构框架允许在构建物理实体时灵活地分解和/或组合功能实体。例如，ASN可以分解为基站收发器（BST）、基站控制器（BSC）和一个类似于GSM模型的BTS、BSC和服务GPRS支持节点（SGSN）的ASNGW。

WiMAX - 技术

WiMAX是一种基于IEEE 802.16规范的技术，旨在提供最后一英里的无线宽带接入，作为电缆和DSL的替代方案。WiMAX网络的设计基于以下主要原则 -

• 频谱 - 能够部署在许可和免许可频谱中。

• 拓扑 - 支持不同的无线接入网络（RAN）拓扑。

• 互操作性 - 独立的RAN架构，能够与WiFi、3GPP和3GPP2网络以及现有的IP运营商核心网络无缝集成和互操作。

• IP连接 - 支持客户端和应用程序服务器中IPv4和IPv6网络互连的混合。

• 移动性管理 - 能够将固定接入扩展到移动性和宽带多媒体服务交付。

WiMAX定义了两个MAC系统配置文件：基本ATM和基本IP。它们还定义了两个主要的PHY系统配置文件：用于（美国部署）10.66 GHz范围的25 MHz宽信道，以及用于（欧洲部署）10.66 GHz范围的28 MHz宽信道。

WiMAX物理层和MAC层将在本教程的单独章节中进行解释。

WiMAX技术工作组正在为IEEE 802.16a和HiperMan标准定义MAC和PHY系统配置文件。MAC配置文件包括用于无线城域网（许可）和无线人类（免许可）的基于IP的版本。

IEEE标准802.16旨在发展成为一套基于通用MAC协议的WMAN空中接口标准，但物理层规范取决于使用频谱和相关法规。

WiMAX框架基于几个核心原则 -

• 支持不同的RAN拓扑。

• 定义明确的接口，以实现802.16 RAN架构独立性，同时实现与WiFi、3GPP3和3GPP2网络的无缝集成和互操作。

• 利用开放的、IETF定义的IP技术，使用通用的现成（COTS）设备构建可扩展的全IP 802.16接入网络。

• 支持IPv4和IPv6客户端和应用程序服务器，建议在基础设施中使用IPv6。

• 功能可扩展性，以支持将来迁移到完全移动性和丰富的宽带多媒体交付。

WiMAX - 物理层

WiMAX物理层基于正交频分复用。OFDM是实现高速数据、视频和多媒体通信的首选传输方案，并被各种商业宽带系统使用，包括DSL、Wi-Fi、数字视频广播-手持式（DVB-H）和MediaFLO，以及WiMAX。

OFDM是一种用于非视线或多径无线电环境中高速数据传输的优雅而高效的方案。

WiMAX中的自适应调制和编码

WiMAX支持多种调制和编码方案，并允许根据信道条件在每个突发基础上逐链路更改方案。使用信道质量反馈指示器，移动设备可以向基站提供下行链路信道质量反馈。对于上行链路，基站可以根据接收到的信号质量估计信道质量。

下表列出了WiMAX支持的各种调制和编码方案 -

PHY层数据速率

由于WiMAX的物理层非常灵活，因此数据速率性能会根据工作参数而有所不同。对物理层数据速率影响很大的参数是信道带宽和使用的调制和编码方案。其他参数，例如子信道数量、OFDM保护间隔和过采样率，也会产生影响。

以下是不同信道带宽以及调制和编码方案下的PHY层数据速率。

WiMAX - OFDM 基础

OFDM属于称为多载波调制的传输方案系列，该方案基于将给定的高比特率数据流划分为多个并行的低比特率流，并在单独的载波上调制每个流的想法，这些载波通常称为子载波或音调。

多载波调制方案通过使符号时间足够长来消除或最小化符号间干扰（ISI），以便信道引起的延迟是符号持续时间的一小部分（通常小于10%）。

因此，在符号持续时间较短的高数据速率系统中（与数据速率成反比），将数据流分成许多并行流会增加每个流的符号持续时间，使得延迟扩展仅占符号持续时间的一小部分。

OFDM是多载波调制的一种频谱效率更高的版本，其中子载波的选择使得它们在符号持续时间内彼此正交，从而避免了需要非重叠子载波信道来消除载波间干扰。

为了完全消除ISI，在OFDM符号之间使用保护间隔。通过使保护间隔大于预期的多径延迟扩展，可以完全消除ISI。但是，添加保护间隔意味着功率浪费和带宽效率降低。

WiMAX - MAC 层

IEEE 802.16 MAC专为点对多点宽带无线接入应用而设计。WiMAX MAC层的主要任务是在较高的传输层和物理层之间提供接口。

MAC层从上层获取数据包，这些数据包称为MAC服务数据单元（MSDU），并将它们组织成MAC协议数据单元（MPDU）以便通过空中传输。对于接收到的传输，MAC层执行相反的操作。

IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16e-2005 MAC设计包括一个可以与各种上层协议（例如ATM TDM语音、以太网、IP以及任何未知的未来协议）接口的收敛子层。

802.16 MAC专为点对多点（PMP）应用而设计，基于载波侦听多路访问与冲突避免（CSMA/CA）。

MAC集成了几个适用于不同移动速度的广泛应用的功能，例如 -

• MAC层安全的隐私密钥管理（PKM）。PKM版本2集成了对可扩展身份验证协议（EAP）的支持。

• 广播和多播支持。

• 可管理性原语。

• 高速切换和移动性管理原语。

• 三个电源管理级别：正常运行、睡眠和空闲。

• 报头抑制、打包和分片，以有效利用频谱。

• 五个服务类别：非请求授权服务（UGS）、实时轮询服务（rtPS）、非实时轮询服务（nrtPS）、尽力而为（BE）和扩展实时可变速率（ERT-VR）服务。

这些功能与可扩展OFDMA固有的优势相结合，使802.16适用于高速数据和突发或等时IP多媒体应用。

对QoS的支持是WiMAX MAC层设计的核心部分。WiMAX借鉴了DOCSIS电缆调制解调器标准QoS设计的一些基本思想。

通过使用面向连接的MAC架构可以实现强大的QoS控制，在该架构中，所有下行链路和上行链路连接都由服务BS控制。

WiMAX还定义了一个服务流的概念。服务流是具有特定QoS参数的一组数据包的单向流，并由服务流标识符（SFID）标识。

WiMAX - 移动性支持

WiMAX设想了四种与移动性相关的使用场景 -

• 漫游 - 用户可以携带固定用户站，并从不同的连接点重新连接。

• 便携式 - 向便携式设备（例如PC卡）提供漫游接入，并期望尽力而为的切换。

• 简单移动性 - 用户可以以高达60公里/小时的速度移动，并在切换期间出现短暂中断（小于1秒）。

• 完全移动性 - 支持高达120公里/小时的移动性和无缝切换（延迟小于50毫秒且数据包丢失率小于1%）。

WiMAX 网络很可能最初会部署用于固定和漫游应用，然后随着时间的推移发展为支持可移植性到完全移动性。

IEEE 802.16e-2005 标准定义了一个支持移动性管理的框架。特别是，该标准定义了跟踪用户站点的信令机制，当它们在活动时从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围，或者当它们空闲时从一个寻呼组移动到另一个寻呼组。

该标准还包含协议，以实现正在进行的连接从一个基站到另一个基站的无缝切换。

该标准还包含协议，以实现正在进行的连接从一个基站到另一个基站的无缝切换。WiMAX 论坛利用 IEEE 802.16e-2005 中定义的框架，进一步开发了端到端网络架构框架内的移动性管理。该架构还使用移动 IP 支持 IP 层移动性。

WiMAX - 安全功能

WiMAX 系统从一开始就设计了强大的安全性。该标准包含用于确保用户数据隐私和防止未经授权访问的最先进方法，并针对移动性进行了额外的协议优化。

安全由 WiMAX MAC 内的隐私子层处理。WiMAX 安全的关键方面如下：

支持隐私

用户数据使用经过验证的鲁棒性加密方案进行加密，以提供隐私。支持 AES（高级加密标准）和 3DES（三重数据加密标准）。

用于导出密码的 128 位或 256 位密钥在身份验证阶段生成，并定期刷新以提供额外的保护。

设备/用户身份验证

WiMAX 提供了一种灵活的方法来对用户站和用户进行身份验证，以防止未经授权的使用。身份验证框架基于互联网工程任务组 (IETF) EAP，它支持各种凭据，例如用户名/密码、数字证书和智能卡。

WiMAX 终端设备内置 X.509 数字证书，其中包含其公钥和 MAC 地址。WiMAX 运营商可以使用证书进行设备身份验证，并在其之上使用用户名/密码或智能卡身份验证进行用户身份验证。

灵活的密钥管理协议

隐私和密钥管理协议版本 2 (PKMv2) 用于安全地将密钥材料从基站传输到移动站，定期重新授权和刷新密钥。

控制消息的保护

空中控制消息的完整性通过使用消息摘要方案（例如基于 AES 的 CMAC 或基于 MD5 的 HMAC）来保护。

支持快速切换

为了支持快速切换，WiMAX 允许 MS 使用特定目标 BS 的预身份验证来促进加速重新进入。

支持三方握手方案，以优化重新身份验证机制以支持快速切换，同时防止任何中间人攻击。

WiMAX - IEEE 标准

IEEE 802.16，即《固定宽带无线接入系统空中接口》，也称为 IEEE WirelessMAN 空中接口，是一套新兴的标准，用于 MAN 中的固定、便携式和移动 BWA。

这些标准由 IEEE 802.16 工作组发布，该工作组最初涵盖了 10.66 GHz 射频频谱中的无线本地环路 (WLL) 技术，后来通过修订项目扩展到包括 2 至 11 GHz 的许可和非许可频谱。

WiMAX 伞形目前包括 802.16-2004 和 802.16e。802.16-2004 利用 OFDM 以时分方式为多个用户服务，采用一种循环轮询技术，但执行速度极快，因此用户感觉他们始终在传输/接收。802.16e 利用 OFDMA，可以通过为每个用户分配一组“音调”来同时为多个用户服务。

以下是与 WiMAX 相关的各种 IEEE 802.16 标准的图表。

注意 - 用于 BWA 的 IEEE 802.16 标准提供了不同供应商设备之间互操作的可能性，这与之前的 BWA 行业形成对比，在之前的 BWA 行业中，专有产品价格高昂，在市场上占据主导地位。

WiMAX - WiMAXForum™

一个名为 WiMAX Forum™ 的非营利组织于 2001 年成立，旨在协调不同制造商设备之间的标准、测试和认证互操作性。

WiMAX Forum™ 由设备和组件供应商组成，旨在支持 IEEE 802.16 BWA 系统，帮助确保 BWA 设备的兼容性和互操作性，这将通过芯片级实现降低成本。

WiMAX Forum™ 正在做 WiFi Alliance 为无线局域网和 IEEE 802.11 所做的事情。WiMAX Forum Certified™ 产品符合 IEEE 802.16 标准，并提供比大多数现有专有解决方案更高的带宽、更低的成本和更广泛的服务功能。

WiMAX Forum™ 正在努力建立一个基线协议，允许来自多个供应商的设备和设备互操作，并提供来自不同供应商的设备和设备的选择。

WiMAXForum 成员

WiMAX Forum™ 拥有来自设备制造商、半导体供应商和服务提供商的 400 多名成员，并且最近为内容提供商开放了会员资格。一些著名的成员包括阿尔卡特、美国电话电报公司、富士通、英特尔、诺基亚、摩托罗拉、SBC 和西门子。

WiMAX - 总结

在本教程中，我们仅介绍了 WiMAX 的基础知识。那里有很多优秀的参考材料可供您参考，以成为 WiMAX 专家。请查看本教程的 WiMAX 有用资源章节，以获取有关 WiMAX 的更多信息。

以下是我们在本教程中讨论的要点：

• WiMAX 基于 IEEE 802.16 组定义的非常灵活且强大的空中接口。

• WiMAX 类似于称为 Wi-Fi 的无线标准，但规模更大，速度更快。

• WiMAX 物理层基于 OFDM，这是一种克服多径失真的一种优雅而有效的方法。

• 物理层支持多种先进技术来提高链路层的可靠性。这些技术包括强大的纠错编码（包括 Turbo 编码和 LDPC）、混合 ARQ 和天线阵列。

• WiMAX 支持多种先进的信号处理技术来提高整体系统容量。这些技术包括自适应调制和编码、空间复用和多用户分集。

• WiMAX 具有非常灵活的 MAC 层，可以适应各种类型的流量，包括语音、视频和多媒体，并提供强大的 QoS。

• 强大的安全功能（例如强大的加密和相互身份验证）内置于 WiMAX 标准中。

• WiMAX 定义了一个灵活的全 IP 基网络架构，可以利用 IP 的所有优势。

• WiMAX 提供非常高的频谱效率，尤其是在使用高阶 MIMO 解决方案时。

WiMAX Forum™ 是一个行业主导的非营利组织，旨在促进和认证宽带无线产品的兼容性和互操作性。

WiMAX Forum Certified™ 产品基于单一的全球标准 IEEE 802.16，可在全球范围内实现完全互操作性。

接下来是什么？

IEEE 802.16 产品正处于商业开发的最后阶段，初步试点部署已经开始。因此，准备好迎接新的无线革命阶段。

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