WiMAX無線上網(wǎng)的工作原理

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1、 WiMAX無線上網(wǎng)的工作原理 WiMAX無線上網(wǎng)的工作原理 1. 引言 2. WiMAX工作原理 3. WiMAX的功能 4. WiMAX的經(jīng)濟問題 5. 怎樣獲得WiMAX? 引言 一想現(xiàn)在訪問互聯(lián)網(wǎng)的方式?；旧嫌?種不同選擇： · 寬帶接入－－在家里，您有DSL或電纜調(diào)制解調(diào)器。在辦公室，您的公司可能使用T1或T3線路。 · 無線上網(wǎng)接入－－在家里，您可能安裝了無線上網(wǎng)路由器，它可以讓您悠閑地用筆記本電腦在網(wǎng)上沖浪。在旅途中，您可以在餐廳、旅館、咖啡館和圖書館里找到無線上網(wǎng)熱點。 · 撥號接入－－如

2、果您仍然在使用撥號上網(wǎng)方式，很可能是因為沒有寬帶，或者是因為您認為寬帶上網(wǎng)太昂貴。 寬帶接入的主要問題是它相當(dāng)昂貴，并且不能覆蓋所有地區(qū)。無線上網(wǎng)接入的主要問題是熱點小，所以覆蓋范圍分散。 如果有一種新技術(shù)能解決所有這些問題該多好！這種新技術(shù)將提供： · 寬帶服務(wù)的高速 · 無線上網(wǎng)，而不是有線接入，因此將比電纜或DSL便宜得多，且更容易擴展到郊區(qū)或農(nóng)村地區(qū) · 像手機網(wǎng)絡(luò)一樣寬廣的覆蓋范圍，而不是小的無線上網(wǎng)熱點 實際上這種系統(tǒng)剛剛問世，稱為WiMAX。WiMAX是全球微波互聯(lián)接入（Worldwide Interoperability for Microwave Ac

3、cess）的縮寫，另外它還有一個IEEE名稱802.16。 WiMAX對寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的影響有可能像手機對電話造成的影響一樣。和很多人放棄“陸地線路”而改用手機一樣，WiMAX有可能取代電纜和DSL服務(wù)，不管您走到那里，它都能提供通用的互聯(lián)網(wǎng)接入。WiMAX也將像無線上網(wǎng)一樣方便－－打開計算機后將可以自動連接到離您最近的WiMAX天線。 在本文中，我們將弄清WiMAX是怎么回事、工程師們?yōu)榱送晟芖iMAX而進行的努力以及它對無線網(wǎng)絡(luò)的未來所具有的意義。 WiMAX工作原理 WiMAX發(fā)射塔 從實用角度看，WiMAX的操作與無線上網(wǎng)相似，但是速度更快，傳播距離更遠，并且可供更多的

4、用戶使用。由于電話和電纜公司還沒有把必要的電纜鋪設(shè)到邊遠地區(qū)，因此那里目前仍沒有寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，WiMAX有潛力消除這些無信號區(qū)。 WiMAX系統(tǒng)由兩部分組成： · WiMAX發(fā)射塔－－在概念上與手機發(fā)射塔相似。單臺WiMAX發(fā)射塔可以覆蓋非常大的面積－－約8,000平方公里。 · WiMAX接收機－－接收機和天線可以是一個小盒子或一張PCMCIA卡，也可以像如今的無線上網(wǎng)接入方式一樣內(nèi)置到膝上型電腦中。 WiMAX發(fā)射塔站可以使用高帶寬的有線連接（例如T3線路）直接連接到互聯(lián)網(wǎng)。它也可以使用視線微波鏈接與另一個WiMAX發(fā)射塔連接。這種與第二個發(fā)射塔的連接（經(jīng)常稱為回程），以及

5、單塔所具有的約8,000平方公里的覆蓋能力，使得WiMAX能夠覆蓋邊遠的農(nóng)村地區(qū)。 從上圖可以看出，WiMAX實際上可以提供兩種形式的無線服務(wù)： · 一種是非視線無線上網(wǎng)型服務(wù)，計算機上的小天線可與發(fā)射塔連接。在這種模式下，WiMAX使用較低的頻率范圍－－2GHz到11GHz（與無線上網(wǎng)相似）。較低波長傳輸不容易被物理障礙物干擾，傳輸可以很好地衍射、彎曲或繞過障礙物。 · 另一種是視線型服務(wù)，安裝在屋頂或電桿上的固定截拋物面天線直指WiMAX發(fā)射塔。視線型連接功率更強大、更穩(wěn)定，因此可以在錯誤更少的情況下發(fā)送大量數(shù)據(jù)。視線型傳送使用較高的頻率，其范圍可以達到66GHz。頻率越高

6、，干擾越少，同時又有高得多的帶寬。 無線上網(wǎng)型接入方式局限于半徑為大約6到10公里的范圍（相當(dāng)于65平方公里的覆蓋范圍，與手機的覆蓋范圍差不多）。通過使用更強大的視線型天線，WiMAX發(fā)射站可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到以該發(fā)射站為中心，半徑為大約48公里范圍（9,300 平方公里的覆蓋范圍）內(nèi)設(shè)置的已啟用WiMAX的計算機或路由器上。這就是WiMAX能夠達到其最大傳送范圍的原因。 廣域網(wǎng) 擴大局域網(wǎng)的最后一步是建立廣域網(wǎng)（GAN）。用于GAN的協(xié)議是 IEEE 802.20。真正的GAN的工作方式與今天的手機網(wǎng)絡(luò)非常相似，用戶在跨國旅行時仍然可以隨時訪問網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有足夠的帶寬以便提供可

7、與電纜調(diào)制解調(diào)器服務(wù)相媲美的互聯(lián)網(wǎng)接入，但還應(yīng)能夠通過始終連接的移動裝置（如膝上型電腦或下一代手機）進行訪問。 WiMAX的功能 WiMAX的基本操作原理與無線上網(wǎng)相同－－通過無線電信號將數(shù)據(jù)從一臺計算機發(fā)送到另一臺計算機。配備了WiMAX的計算機（臺式計算機或膝上型電腦）將接收來自WiMAX發(fā)射站的數(shù)據(jù)，期間也許會使用加密數(shù)據(jù)密鑰以防止未經(jīng)授權(quán)的用戶盜用數(shù)據(jù)。 在最佳狀態(tài)下，無線網(wǎng)絡(luò)連接每秒鐘能最多能傳輸54MB的數(shù)據(jù)。WiMAX每秒鐘應(yīng)該能處理最多70MB的數(shù)據(jù)。即使該70MB的數(shù)據(jù)分別屬于幾十個企業(yè)或幾百個家庭用戶，它也能為每個用戶提供與電纜調(diào)制解調(diào)器相當(dāng)?shù)膫鬏斔俾省? 最大的

8、差別不是速度，而是距離。WiMAX的傳輸距離以公里來計算，遠遠超出了無線網(wǎng)絡(luò)。無線上網(wǎng)的傳輸范圍大約為30米。WiMAX的無線接入覆蓋范圍將達到半徑為50公里的范圍。范圍的擴大應(yīng)歸因于所使用的頻率和發(fā)射器的功率。當(dāng)然，在那樣的距離上，在某些情況下，受地形、天氣和高大的建筑物的影響將會縮小最大覆蓋范圍，但覆蓋廣大地域的潛力是不言而喻的。 IEEE802.16規(guī)范 · 覆蓋范圍－－以基站為圓心，半徑50公里的范圍 · 速度－－每秒70MB · 用戶和基站之間不需要視線型連接 · 頻帶－－2到11GHz和10到66GHz（獲得許可和未獲得許可的頻段） · 定義MAC和PHY層，

9、并允許多重PHY層規(guī)范（請參閱開放系統(tǒng)互連（OSI）標(biāo)準(zhǔn)簡介） WiMAX可提高政府安全性 在緊急情況下，通信對于政府官員而言是至關(guān)重要的，因為他們要設(shè)法判斷事故原因、弄清誰可能受傷并協(xié)調(diào)救援工作或清障行動。煤氣管路爆炸或恐怖分子襲擊可能會切斷領(lǐng)導(dǎo)人和官員與他們重要的信息網(wǎng)絡(luò)之間的連接電纜。 WiMAX可以用來設(shè)置備用的（甚至是首要的）通信系統(tǒng)，單次的定點襲擊很難破壞這種通信系統(tǒng)?？梢栽诟采w主要指揮中心的范圍內(nèi)設(shè)置一組WiMAX發(fā)射器，但相互之間的距離盡可能遠。每個發(fā)射器可以設(shè)在能抵御炸彈和其他襲擊的堅固掩體中。任何一次襲擊不可能摧毀所有的發(fā)射器，所以指揮中心的官員可以始終保持通信暢

10、通。 Intel勇為鋪路人 Intel將在今后兩三年內(nèi)開始制造配備WiMAX的Centrino膝上型電腦處理器。這將對WiMAX的成功大有幫助。如果每個人的膝上型電腦都配備了這種處理器（預(yù)計到2008年能實現(xiàn))，那么公司設(shè)立WiMAX基站的風(fēng)險將會大大降低。 Intel還宣布它將要與一家名為 Clearwire的公司合作以便進一步推動WiMAX的發(fā)展。Clearwire 計劃將數(shù)據(jù)從WiMAX基站發(fā)送到小型無線調(diào)制解調(diào)器上。請參閱 Intel, Clearwire to Accelerate Deployment of WiMAX Networks Worldwide (Oct. 25

11、, 2004)（Intel，Clearwire打算加速發(fā)展 WiMAX全球網(wǎng)絡(luò)（2004年10月 25日））。 WiMAX的經(jīng)濟問題 用無線網(wǎng)絡(luò)接入來覆蓋整個城市聽起來很不錯，但是公司可不會僅僅出于善心就到處設(shè)置WiMAX基站。誰來為WiMAX付費？ 這要看它如何使用。實現(xiàn)WiMAX有兩種方式：一種是開設(shè)一個無線連接區(qū)，當(dāng)單一的用戶希望在膝上型電腦上與互聯(lián)網(wǎng)連接時，就到該區(qū)去（實現(xiàn)非視線型”超級無線上網(wǎng)”）；另一種是開設(shè)一個視線型集線器，為眾多用戶提供穩(wěn)定的、始終開啟的、高速無線網(wǎng)絡(luò)連接。 如果采用“超級無線上網(wǎng)”計劃，城市可以付費在企業(yè)和商業(yè)的關(guān)鍵地區(qū)設(shè)置WiMAX基站，然后

12、供人們免費使用。對于無線上網(wǎng)人們已經(jīng)這樣做了，但是對于WiMAX，就不必設(shè)置一大批只能覆蓋幾百平方米的無線上網(wǎng)熱點，城市可以付費安裝一個WiMAX基站來覆蓋整個商業(yè)區(qū)。如果城市領(lǐng)導(dǎo)人希望為那個地區(qū)招商，這可以提供強大的吸引力。 某些公司可能設(shè)置WiMAX發(fā)射器，然后讓需要用它連接互聯(lián)網(wǎng)的人付費使用。這與用于無線上網(wǎng)的策略相似，但是覆蓋面要大得多。啟用了WiMAX的用戶不必從一個熱點轉(zhuǎn)移到另一個熱點，只要他們處于距WiMAX基站約50公里以內(nèi)的任何地方，都能連接互聯(lián)網(wǎng)。這些公司可以提供包月不限時的收費服務(wù)，或者提供按分鐘或小時計費的服務(wù)。 高速無線集線器計劃有希望帶來革命性的變革。如果您

13、現(xiàn)在有高速網(wǎng)絡(luò)接入，它的工作方式也許如下面所述：電纜（或電話）公司鋪設(shè)一條通往您家的線路。那條線路與電纜調(diào)制解調(diào)器連接，另一條線路從該調(diào)制解調(diào)器連接到計算機。如果您有家庭網(wǎng)絡(luò)，則那條線路首先與路由器連接，然后連接網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機。您按月向電纜公司付費，其中有部分包括向該居民區(qū)的各家各戶鋪設(shè)電纜線路的費用。 怎樣獲得WiMAX? 面講述獲得WiMAX將需要哪些步驟。一家互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商在離您家十幾公里的地方設(shè)置了一個WiMAX基站。您要購買一臺啟用了WiMAX的計算機（這樣的計算機2005年曾在商店有售），或升級您的舊計算機添加WiMAX功能。您會獲得一個用來訪問基站的專用密碼。基站會從

14、互聯(lián)網(wǎng)向你的計算機發(fā)送數(shù)據(jù)（速度有可能比電纜調(diào)制解調(diào)器要高），您要為此按月向提供商付費。這種服務(wù)的費用可能要比目前的高速網(wǎng)絡(luò)訂閱費低得多，因為提供商永遠不必鋪設(shè)電纜。 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模 規(guī)模最小的網(wǎng)絡(luò)是個人局域網(wǎng)（PAN）。PAN允許網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備跨越短距離互相通信。藍牙就是PAN的最佳示例。 下一個檔次就是局域網(wǎng)（LAN）。LAN允許網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備共享信息，但是局限于相當(dāng)小的中心區(qū)域，例如公司總部、咖啡館或您的家。許多LAN使用無線上網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無線連接。 WiMAX則是在規(guī)模上再提高一個檔次的無線解決方案，即都市局域網(wǎng)（MAN）。MAN允許像城市那么大的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。 如果您有家庭網(wǎng)絡(luò)，情況與此差不多。WiMAX基站將數(shù)據(jù)發(fā)送到啟用WiMAX的路由器，之后，該路由器將數(shù)據(jù)發(fā)送到您網(wǎng)絡(luò)上的不同計算機。您甚至可以讓路由器通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機，從而將無線網(wǎng)絡(luò)和WiMAX結(jié)合起來。 WiMAX不僅僅會對DSL提供商和電纜調(diào)制解調(diào)器服務(wù)構(gòu)成威脅。WiMAX協(xié)議設(shè)計成可以適應(yīng)多種不同的數(shù)據(jù)傳輸方法，其中之一是IP電話（VoIP）。VoIP允許人們在完全繞過電話公司的情況下通過寬帶網(wǎng)絡(luò)連接來撥打本地電話、長途電話，甚至是國際電話。如果WiMAX兼容的計算機變得很普及，VoIP的使用量會大大增加。幾乎每個有膝上型電腦的人都可能撥打VoIP電話。