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浅析移动WiMAX技术的特点与应用
2008年2月25日 15:15    C114    评论()    
作 者:电子产品世界

    (3)安全性

    移动WiMAX使用了当今最为先进的安全性技术,因此它的安全性能也十分突出,它主要使用的技术包括以下几个方面:

    ●码字管理协议版本2(PrivacyandKeyManagement Protocol)是IEEE 802.16e加密的基础,其它诸如通信量加密编码、切换键交换以及多播和广播安全信息等加密措施均以它为基石。

    ●用户和设备鉴权:移动WiMAX使用了IETFEAP协议来提供基于SIM卡、数字认证、用户名/密码等多种用户和设备鉴权方式。

    ●通信量加密编码:AES-CCM可以在移动WiMAX的MAC层接口保护所有的用户数据。EAP鉴权系统产生码字来开启密码。通信量加密编码有周期性的码字更新机制,系统能持续不断地转换码字从而更加提高了系统的安全性。

    ●消息控制协议:通过基于CMAC的AES或是基于MD5的HMAC算法控制数据。

    ●快速切换支持:移动WiMAX支持3种握手算法来优化重新验证机制以达到支持快速切换的目的。

    3、移动WiMAX与3G性能比较

    3.1移动WiMAX与3G系统参数的比较

    1xEVDO和HSDPA/HSUPA是主流3G标准的演进方向,它们最初构想是以移动语音业务为主要的网络提供数据服务。1xEV DO和HSPDA/HSPA在继承3G标准优点的同时也受到3G标准局限性的限制。而WiMAX最初是为固定宽带无线接入和最优化的宽带数据服务而发展的,正因为如此WiMAX也曾面临着不断增加移动性需求的挑战。表2对1x EV DO,HSPDA/HSPA以及移动WiMAX系统参数进行了比较。

    表2移动WiMAX和3G标准系统参数的比较

    3.2抗多径干扰和自干扰性能的比较

    在OFDMA系统中,子信道在循环前缀窗中保持了正交性,可以有效降低码间干扰,因此多径信号的数量不会影响系统的性能。

    在CDMA系统中,通常使用RAKE接收机来抗多径衰落。除了多径衰落以外,频点偏移、多普勒效应等都会使CDMA系统受到小区内其它用户的干扰甚至是自干扰。这些干扰可以通过时域均衡器加以减弱,但CDMA系统不可能像OFDMA系统那样完全消除这些干扰。因此,在无线通信系统多径干扰十分普遍的情况下,OFDMA系统比CDMA系统具有更好的健壮性和更低的复杂性。

    3.3频谱利用率的比较

    当今世界无线频率无疑是非常宝贵的资源,3G标准和WiMAX技术都十分关注本系统的频谱利用效率,它们都使用了频率重用技术。为了更为直观地比较移动WiMAX,1xEVDO和HSDPA频谱利用率,可作以下几点假设:第一,所有系统每个群只有1个基站,只有1个频率需要被重用,每个基站有3个扇区;第二,每个扇区所有的通信量由10个活跃用户模拟;第三,假设移动WiMAX采用2×2的MIMO配置。以这几点假设为前提,WiMAX的仿真结果如表3所示。

    表3移动WiMAX与3G标准频谱利用率的比较

    4、WiMAX技术的机遇与挑战

    4.1WiMAX技术的应用

    IEEE802.16建议的WiMAX技术的应用主要有以下4种:

    (1)终端接入:在终端接入模式下,用户终端设备直接通过作为SAP的WiMAX基站接入核心网。这种应用用户需要配备WiMAX无线网卡。

    (2)小区回程:WiMAX也可以作为基站和BSC,BSC和MSC之间的通信连接手段。

    (3)企业网互联:WiMAX也可以充当将企业网、校园网等局域网接入到城域网的手段。

    (4)无线网桥:WiMAX提供点到点无线链接,与网桥的作用相似,其目的是把地理位置分离的两个子网络通过WiMAX无线链路连接在一起。

    笔者认为,在无线宽带接入需求日益增长的环境中第一种应用将最具市场活力,但与3G的应用有些冲突。剩余的几种应用方式本质上是将WiMAX作为一种无线传输手段。在这种应用方面3.5G技术虽然已经商用,但3.5G技术出现了“拍热用冷”的局面,其商用程度并不理想。WiMAX技术的初期市场主要在后面几种应用。

    4.2WiMAX技术的机遇与挑战

    每一种新技术的出现都是机遇与挑战并存的,WiMAX技术也一样存在着机遇和挑战。

    如上文所述的WiMAX技术的应用方式从全球来讲均有其对应的市场空间,无论是已经形成较为完整网络的老牌运营商,还是刚进入移动通信市场的新兴运营商,都对WiMAX技术有较大的兴趣。

    移动WiMAX技术在诸如双工方式、智能天线技术等许多技术层面与我国的TD-SCDMA标准有不少相似之处。相对于其它两种主流3G标准来讲,移动WiMAX技术与我国TD-SCDMA技术的结合是最佳“结合点”,我国的TD-SCDMA的发展也将为其提供发展的契机。

    相对于其它无线通信产品的互通性测试所需时间往往高于最初的期望,由图2可以看到WiMAX技术的发展过程中十分注重产品的兼容性和互通性测试,这样使企业的投资风险明显的降低,有利于吸引更多的企业投资WiMAX技术的研发工作。WiMAX技术已经得到许多大型通信企业的关注,通过共同参与标准的制定,有更多的企业进入了这个市场。同时,有更多的企业参与竞争最终将使产品更为廉价。

    当然,WiMAX技术面临的挑战也不少。笔者认为它所面临的挑战主要有以下几点:

    首先,最为吸引运营商目光的移动WiMAX标准已于2005年底发布,其实验室验证于2006年底完成,商用化产品至少要到2008年年初才能投向市场。这段时间正处于中国3G牌照发放的敏感时期,国家政策对我国WiMAX技术发展的影响是决定性的。

    其次,根据无线电波的传播模型,在700/800MHz频率上的有效小区半径是1.9GHz频率上的约两倍。同理,2.5~3.5GHz的有效小区半径是700/800MHz的1/8~1/4,也就是使用3.5G频率的WiMAX系统在以覆盖为目的的初期网络建设中,所需基站数量要远多于GSM系统。这对于运营商初期的设备和基站土建投资是一个考验。

[1]  [2]  [3]  编 辑:张翀
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