WiMAX無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的工作原理

WiMAX無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的工作原理 WiMAX無(wú)線(xiàn)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(jì)問(wèn)題 5. 怎樣獲得WiMAX? 引言 一想現(xiàn)在訪(fǎng)問(wèn)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(xiàn)路。 · 無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)接入－－在家里，您可能安裝了無(wú)線(xiàn)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(shū)館里找到無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)熱點(diǎn)。 · 撥號(hào)接入－－如果您仍然在使用撥號(hào)上網(wǎng)方式，很可能是因?yàn)闆](méi)有寬帶，或者是因?yàn)槟J(rèn)為寬帶上網(wǎng)太昂貴。 寬帶接入的主要問(wèn)題是它相當(dāng)昂貴，并且不能覆蓋所有地區(qū)。無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)接入的主要問(wèn)題是熱點(diǎn)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(wèn)題該多好！這種新技術(shù)將提供： · 寬帶服務(wù)的高速 · 無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)，而不是有線(xiàn)接入，因此將比電纜或DSL便宜得多，且更容易擴(kuò)展到郊區(qū)或農(nóng)村地區(qū) · 像手機(jī)網(wǎng)絡(luò)一樣寬廣的覆蓋范圍，而不是小的無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)熱點(diǎn) 實(shí)際上這種系統(tǒng)剛剛問(wèn)世，稱(chēng)為WiMAX。WiMAX是全球微波互聯(lián)接入（Worldwide Interoperability for Microwave Access）的縮寫(xiě)，另外它還有一個(gè)IEEE名稱(chēng)802.16。 WiMAX對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的影響有可能像手機(jī)對(duì)電話(huà)造成的影響一樣。和很多人放棄“陸地線(xiàn)路”而改用手機(jī)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(wú)線(xiàn)上網(wǎng)一樣方便－－打開(kāi)計(jì)算機(jī)后將可以自動(dòng)連接到離您最近的WiMAX天線(xiàn)。 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(jìn)行的努力以及它對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)所具有的意義。 WiMAX工作原理 WiMAX發(fā)射塔 從實(shí)用角度看，WiMAX的操作與無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)相似，但是速度更快，傳播距離更遠(yuǎn)，并且可供更多的用戶(hù)使用。由于電話(huà)和電纜公司還沒(méi)有把必要的電纜鋪設(shè)到邊遠(yuǎn)地區(qū)，因此那里目前仍沒(méi)有寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，WiMAX有潛力消除這些無(wú)信號(hào)區(qū)。 WiMAX系統(tǒng)由兩部分組成： · WiMAX發(fā)射塔－－在概念上與手機(jī)發(fā)射塔相似。單臺(tái)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(jī)－－接收機(jī)和天線(xiàn)可以是一個(gè)小盒子或一張PCMCIA卡，也可以像如今的無(wú)線(xiàn)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(xiàn)連接（例如T3線(xiàn)路）直接連接到互聯(lián)網(wǎng)。它也可以使用視線(xiàn)微波鏈接與另一個(gè)WiMAX發(fā)射塔連接。這種與第二個(gè)發(fā)射塔的連接（經(jīng)常稱(chēng)為回程），以及單塔所具有的約8,000平方公里的覆蓋能力，使得WiMAX能夠覆蓋邊遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)。 從上圖可以看出，WiMAX實(shí)際上可以提供兩種形式的無(wú)線(xiàn)服務(wù)： · 一種是非視線(xiàn)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)型服務(wù)，計(jì)算機(jī)上的小天線(xiàn)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(wú)線(xiàn)上網(wǎng)相似）。較低波長(zhǎng)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(guò)障礙物。 · 另一種是視線(xiàn)型服務(wù)，安裝在屋頂或電桿上的固定截拋物面天線(xiàn)直指WiMAX發(fā)射塔。視線(xiàn)型連接功率更強(qiáng)大、更穩(wěn)定，因此可以在錯(cuò)誤更少的情況下發(fā)送大量數(shù)據(jù)。視線(xiàn)型傳送使用較高的頻率，其范圍可以達(dá)到66GHz。頻率越高，干擾越少，同時(shí)又有高得多的帶寬。 無(wú)線(xiàn)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(jī)的覆蓋范圍差不多）。通過(guò)使用更強(qiáng)大的視線(xiàn)型天線(xiàn)，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(jì)算機(jī)或路由器上。這就是WiMAX能夠達(dá)到其最大傳送范圍的原因。 廣域網(wǎng) 擴(kuò)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(jī)網(wǎng)絡(luò)非常相似，用戶(hù)在跨國(guó)旅行時(shí)仍然可以隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)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(guò)始終連接的移動(dòng)裝置（如膝上型電腦或下一代手機(jī)）進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。 WiMAX的功能 WiMAX的基本操作原理與無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)相同－－通過(guò)無(wú)線(xiàn)電信號(hào)將數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)。配備了WiMAX的計(jì)算機(jī)（臺(tái)式計(jì)算機(jī)或膝上型電腦）將接收來(lái)自WiMAX發(fā)射站的數(shù)據(jù)，期間也許會(huì)使用加密數(shù)據(jù)密鑰以防止未經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)盜用數(shù)據(jù)。 在最佳狀態(tài)下，無(wú)線(xiàn)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(gè)企業(yè)或幾百個(gè)家庭用戶(hù)，它也能為每個(gè)用戶(hù)提供與電纜調(diào)制解調(diào)器相當(dāng)?shù)膫鬏斔俾省? 最大的差別不是速度，而是距離。WiMAX的傳輸距離以公里來(lái)計(jì)算，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的傳輸范圍大約為30米。WiMAX的無(wú)線(xiàn)接入覆蓋范圍將達(dá)到半徑為50公里的范圍。范圍的擴(kuò)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(huì)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(hù)和基站之間不需要視線(xiàn)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，并允許多重PHY層規(guī)范（請(qǐng)參閱開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介） WiMAX可提高政府安全性 在緊急情況下，通信對(duì)于政府官員而言是至關(guān)重要的，因?yàn)樗麄円O(shè)法判斷事故原因、弄清誰(shuí)可能受傷并協(xié)調(diào)救援工作或清障行動(dòng)。煤氣管路爆炸或恐怖分子襲擊可能會(huì)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(lái)設(shè)置備用的（甚至是首要的）通信系統(tǒng)，單次的定點(diǎn)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(yuǎn)。每個(gè)發(fā)射器可以設(shè)在能抵御炸彈和其他襲擊的堅(jiān)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通。 Intel勇為鋪路人 Intel將在今后兩三年內(nèi)開(kāi)始制造配備WiMAX的Centrino膝上型電腦處理器。這將對(duì)WiMAX的成功大有幫助。如果每個(gè)人的膝上型電腦都配備了這種處理器（預(yù)計(jì)到2008年能實(shí)現(xiàn))，那么公司設(shè)立WiMAX基站的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)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(jìn)一步推動(dòng)WiMAX的發(fā)展。Clearwire 計(jì)劃將數(shù)據(jù)從WiMAX基站發(fā)送到小型無(wú)線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器上。請(qǐng)參閱 Intel, Clearwire to Accelerate Deployment of WiMAX Networks Worldwide (Oct. 25, 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(jì)問(wèn)題 用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入來(lái)覆蓋整個(gè)城市聽(tīng)起來(lái)很不錯(cuò)，但是公司可不會(huì)僅僅出于善心就到處設(shè)置WiMAX基站。誰(shuí)來(lái)為WiMAX付費(fèi)？ 這要看它如何使用。實(shí)現(xiàn)WiMAX有兩種方式：一種是開(kāi)設(shè)一個(gè)無(wú)線(xiàn)連接區(qū)，當(dāng)單一的用戶(hù)希望在膝上型電腦上與互聯(lián)網(wǎng)連接時(shí)，就到該區(qū)去（實(shí)現(xiàn)非視線(xiàn)型”超級(jí)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)”）；另一種是開(kāi)設(shè)一個(gè)視線(xiàn)型集線(xiàn)器，為眾多用戶(hù)提供穩(wěn)定的、始終開(kāi)啟的、高速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。 如果采用“超級(jí)無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)”計(jì)劃，城市可以付費(fèi)在企業(yè)和商業(yè)的關(guān)鍵地區(qū)設(shè)置WiMAX基站，然后供人們免費(fèi)使用。對(duì)于無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)人們已經(jīng)這樣做了，但是對(duì)于WiMAX，就不必設(shè)置一大批只能覆蓋幾百平方米的無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)熱點(diǎn)，城市可以付費(fèi)安裝一個(gè)WiMAX基站來(lái)覆蓋整個(gè)商業(yè)區(qū)。如果城市領(lǐng)導(dǎo)人希望為那個(gè)地區(qū)招商，這可以提供強(qiáng)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(fèi)使用。這與用于無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)的策略相似，但是覆蓋面要大得多。啟用了WiMAX的用戶(hù)不必從一個(gè)熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)熱點(diǎn)，只要他們處于距WiMAX基站約50公里以?xún)?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(shí)的收費(fèi)服務(wù)，或者提供按分鐘或小時(shí)計(jì)費(fèi)的服務(wù)。 高速無(wú)線(xiàn)集線(xiàn)器計(jì)劃有希望帶來(lái)革命性的變革。如果您現(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(huà)）公司鋪設(shè)一條通往您家的線(xiàn)路。那條線(xiàn)路與電纜調(diào)制解調(diào)器連接，另一條線(xiàn)路從該調(diào)制解調(diào)器連接到計(jì)算機(jī)。如果您有家庭網(wǎng)絡(luò)，則那條線(xiàn)路首先與路由器連接，然后連接網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。您按月向電纜公司付費(fèi)，其中有部分包括向該居民區(qū)的各家各戶(hù)鋪設(shè)電纜線(xiàn)路的費(fèi)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(gè)WiMAX基站。您要購(gòu)買(mǎi)一臺(tái)啟用了WiMAX的計(jì)算機(jī)（這樣的計(jì)算機(jī)2005年曾在商店有售），或升級(jí)您的舊計(jì)算機(jī)添加WiMAX功能。您會(huì)獲得一個(gè)用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)基站的專(zhuān)用密碼?；緯?huì)從互聯(lián)網(wǎng)向你的計(jì)算機(jī)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(fèi)。這種服務(wù)的費(fèi)用可能要比目前的高速網(wǎng)絡(luò)訂閱費(fèi)低得多，因?yàn)樘峁┥逃肋h(yuǎn)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(gè)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(lán)牙就是PAN的最佳示例。 下一個(gè)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(wú)線(xiàn)上網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)連接。 WiMAX則是在規(guī)模上再提高一個(gè)檔次的無(wú)線(xiàn)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(jì)算機(jī)。您甚至可以讓路由器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)，從而將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和WiMAX結(jié)合起來(lái)。 WiMAX不僅僅會(huì)對(duì)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(jì)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(huà)（VoIP）。VoIP允許人們?cè)谕耆@過(guò)電話(huà)公司的情況下通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)?yè)艽虮镜仉娫?huà)、長(zhǎng)途電話(huà)，甚至是國(guó)際電話(huà)。如果WiMAX兼容的計(jì)算機(jī)變得很普及，VoIP的使用量會(huì)大大增加。幾乎每個(gè)有膝上型電腦的人都可能撥打VoIP電話(huà)。