移动WiMAX基于IEEE的802.16e-2005协议,它可以让用户从一个网络覆盖区域(或者叫做“蜂窝”)无缝转换到另一个网络覆盖区域。当前,唯一一个建成的移动WiMAX网络部署在韩国的首尔,韩国电信将之命名为WiBro。WiMAX论坛和韩国电信已经达成了一项共识,即将WiBro和移动WiMAX融合为一个标准,这样就消除了两个名字带来的很多混乱,因为这两种技术的本质实际上就是一回事。但是,WiBro这个品牌不会消失,因为韩国电信已经将这个品牌赋予了价值和知名度,很可能韩国的WiMAX网络还是会叫做WiBro。
背景资料
不过,需要提醒的是WiBro至今还未经过WiMAX论坛的互联互通认证。其中一个重要的原因在于,论坛还没有公布其移动技术指标以用于认证。据说,2007年3月在法国南部举办的WiMAX Plugfest会议上(WiMAX论坛的内部会议,专门用于检测竞争设备制造商之间的产品互操作性),成功展示了大约100个基站和移动站之间的互连,而这些设备是由25个不同设备制造商提供的。这些制造商需要在3个频段上通过6个不同的认证指标的检测。就在本文写作的过程中,定于2007年10月在台湾举行的Plugfest会议上,这些试验结果还可能进一步得到优化。可以肯定的是,不同设备制造商在产品互操作性上的进展是积极的、稳健的、持续的。但是,到底什么是WiMAX的技术指标(Profile)呢?
“Profiles”,中文对应词一般是“文件”,也许是最容易被误解的议题。就像之前已经说明过的,WiMAX认证是WiMAX论坛的核心任务。必须要让消费者放心,他所购买的WiMAX PCM/CIA卡在任何一个新建的社区WiMAX网络中都是可用的。为了通过论坛组织的认证,制造商的基站设备或者接取站点的设备必须通过一系列的技术要求。在某些准备部署WiMAX网络的地区,多种RF带宽已经事先占用了频谱资源。为了定义WiMAX产品的认证条款,WiMAX论坛需要定义射频带宽,并定义其通道大小和特别的双工模式。比如,某种待认证设备的固定WiMAX认证指标是3.5/3.5/TDD,意思就是:3.5 GHz频带、3.5 MHz通道、时分双工模式。另外一种固定WiMAX的双工模式是FDD:频分双工模式。表二、三显示了WiMAX论坛正式定义的技术指标。
表二:WiMAX论坛定义的固定WiMAX技术指标
表三:WiMAX论坛定义的移动WiMAX技术指标(黑色部分)。所有的移动WiMAX指标都基于时分双工模式(TDD)。
版本和相关说明
在产品采用新技术和产品尽快市场化之间总是存在着矛盾。根据我们的经验,一种新技术的大规模商用总是要比预计的时间拖后。为了在这两者之间取得更好的平衡,WiMAX论坛决定逐渐地引进其认证指标,以便给制造商留出功能完善和突出产品特色的空间。这种阶段性认证的方法,在WiMAX论坛的“版本及相关说明”中有所体现。
很简单,版本以及相关说明定义了一整套WiMAX认证所需要通过的功能指标。第一版WiMAX的说明即命名为1.0版本,而WiMAX 2.0的版本还在IEEE组织的完善之中。还记得上文提到的802.16m么?这个标准将最终完善成为WiMAX 2.0版本。不过目前,WiMAX 1.0版本是唯一可以确定的标准。
版本的下一级条款叫做“Wave”,没有合适的中文对应词,意译即是对版本的详细解释。根据1.0版本、第一条详细条款的解释,移动WiMAX产品的第一套认证标准包括对实时应用的支持规定、完全的移动性能、高吞吐量和详细的安全和节能指标。版本1.0、第二条详细条款则包括了更高级的功能定义,比如多入多出天线技术(MIMO)、波束形成和多点传送的广播服务。
需要注意的是,所有后来的版本条款以及说明都必须是后向兼容的。另外,这些规定天然具有积累、叠加的特性。比如, WiMAX 论坛对于认证条款中的第二子条目的规定就包括所有第一子条目中已经规定的测试,外加上新增添的测试要求。
功率放大器的有关规定-灵活性
功率放大器技术是WiMAX技术获得快速应用的关键。早期WiMAX手持设备由于电池寿命过短、升温过快的致命缺点,难以获得大规模和远距离的应用。另外,这些设备还应该支持更强大的信号传输需要:如果传输距离增大,那么基站建设的数量、网络铺设的成本都会降低,而且服务提供商们的投资回报周期也会加快。热量、电池寿命、传输能力,这三大要素都极大受制于用户端设备的效能和功率放大器的线性属性。
WiMAX论坛的优越性在于,它将网络的建造商、射频天线制造商和器件制造商都集中在一起,用以确保各个部分都能为了整体应用的成功而相互配合默契。但是,在达到这种协同效应之前,各个产业链环节仍然要面对很大的不同性能指标——某些情况下,这些要求是相互冲突的,特别是功率放大器和其他组成器件之间的矛盾。
从某种意义上说,功率放大器已经成为那些决定系统成败的关键器件之一。在现实条件下,一个好的功率放大器就能够保证整个WiMAX市场的成功部署。因为如果没有它,更多基站就要投资建设,否则便无法保障大范围的WiMAX应用。对于移动设备的用户来说,他们最头疼的事情就是电池耗电过快,设备温度过高。任何一种负面的应用体验都将对一门新技术或者一个新产品带来不好的后果。一个好的功率放大器除了卓越的吞吐能力、电源效率和线性特征之外,还应该适应不同的带宽技术指标(包括2.305-2.32, 2.3-2.4, 2.345-2.36, 2.469-2.69, 3.3-3.4, 3.4-3.8GHz频带,以及尚未得到批准的700MHZ,4.9 GHz和5.8 GHz频带)
一言以蔽之,当前功率放大器的性能还不能满足这个需要。而且,WiMAX产品还有待适应不同的外形尺寸要求,这就对功率放大器提出了更多的要求。比如,一个用在家庭或者公司环境下的固定WiMAX用户端设备,在效率和偏差电压方面都和用在便携式PDA里面的WiMAX用户端设备不同。一个功率放大器必须要同时满足这些要求,同时还要让制造成本能够被厂商和消费者所接受。最终结论就是,一个功率放大器必须足够灵活,以便在不同的频段释放不同的功率,在不同的环境和尺寸要求之下,适应不同的功率要求、线性要求、信号吞吐量要求等等。当然,它的价格还要低到让WiMAX赢得市场。
WiMAX的未来
虽然WiMAX要赢得市场的广泛接受还需要好一番努力,但是即使所有的努力都已经达到目标,只要全球市场对于统一宽带无线接入的需求还没有足够明确,一切努力都是白费功夫。要弄清楚“是否真的有这个需求”,方法也很简单,你只要看看那些主要的玩家是否已经进场:Intel,Sprint,韩国电信(KT)、三星、摩托罗拉、诺基亚、西门子,哪些名字属于WiMAX论坛的500家成员阵列?同时,市场需求是否足够推动短期以及长期的潜在发展?根据图二和图三,TriQuint半导体公司的产品市场部门勾勒了一个强劲增长的图景,这一图景主要根据对当前到2012年的WiMAX市场需求分析和经WiMAX论坛认证的设备数量而做出的。但是,就像弄清楚各种WiMAX复杂信息需要时间一样,任何对于公众消费和市场力量的预测也需要时间进行修正。历史已经证明,即使那些技术上无懈可击、财务模式天衣无缝、市场推广也周密完善的创意,也并不总是能立即成功。但是对于市场研究者来说,他们的共识依然是乐观的:全球经济大势决定了无线技术仍将继续发展,而宽带无线接入技术又是这一浪潮的主要推动力。虽然没有人能断定LTE、超级3G或者其他4G技术将成为蜂窝通讯技术的替代者,满足人们对于宽带通信的渴望,我们却能够确信,WiMAX将成为宽带无线接入市场上的有力竞争者,凭借其特有的性能,为自己争得一块足够大的市场蛋糕。
WiMAX在所谓的“4C”上性能卓著:Cost(成本),当然,这里是指大规模应用之后的成本结构;CaPACity(容量),更高的调制配置、更广的通道带宽;Coverage(覆盖),其OFDM机制提供了优越的空间覆盖能力;Convergence(协同),802.16家族和WiBro/移动WiMAX的融合,保证了全球技术标准化的快速演进。
未来的宽带接入市场将包容一系列不同的标准和协议,比如全球范围沿用下来的蜂窝网络和固定以及移动的 WiMAX 方案。伴随着数据存储、数据传输速率的不断演进,我们对于技术的要求总是从好到更好、从快到更快、我们对于通讯体验的要求也是从固定到随时随地的互联互通,这种要求没有满足,也没有尽头。在这样的背景下,宽带无线产业将继续21世纪第一个十年的迅猛发展势头,进入下一个飞速发展的十年。
图二:TriQuint公司对于WiMAX市场的分析和预测(2005到2012年)
图三:固定/移动WiMAX新增用户的数量
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