WIMAX無線技術實例及網絡規劃

2019-11-05 02:14:06

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　　一、WiMAX技術應用 　　WiMAX技術有四個發展階段:固定接入業務階段、游牧式業務階段、便攜式業務階段和全移動業務階段。WiMAX網絡有兩種組網方式:WiMAX網絡單獨組網或者與現有網絡融合組網。目前比較有前景的是第二種方式。2005年4月19日，華為與英特爾在上海簽約合作為全球客戶建設電信級無線寬帶網絡。固網運營商利用傳統有線網絡提供話音和數據接入的同時，移動運營商也通過2G/3G提供話音和移動數據接入;同時，借助WiMAX為企業和商業用戶提供寬帶和專線數據接入業務?？梢灶A見，WiMAX網絡與現有網絡的有效融合將會展現1+1大于2的效果。

　　按照終端的移動性，WiMAX網絡有固定終端接入模式和移動終端接入模式。固定終端接入模式主要解決政府、寫字樓、賓館飯店、居民小區等建筑的集團網絡接入問題，還可以應用于實時監控等非凡應用場景。移動終端接入模式主要解決車載用戶、室外用戶等移動條件下的用戶通信要求。由于移動接入模式的靈活性，這種方式還可以廣泛應用于無線數字多媒體網絡、數字奧運配套通信系統、應急通信系統、搶險指揮系統、城市智能通信系統等綜合通信系統。

　　1.WiMAX系統在無線數字多媒體網絡中的應用

　　目前，這類應用在國外已經進行了試驗檢測。為各類車輛內的乘客提供高速移動狀態下的多媒體服務、定位服務。如在城鐵、地鐵、公交車、火車上為乘客提供高速網絡互動、到站提示、車輛定位、實時影視、廣告等各類服務。同時，由于WiMAX網絡可以兼容Wi-Fi的網絡設備，因此Wi-Fi終端用戶也可享受移動寬帶服務，如圖1所示。

WiMAX

圖1 Wimax系統在無線數字多媒體網絡系統中的應用

　　在國內，北京市石景山區政府、北京艾維通信公司和北京郵電大學WTI研究所合作，從2005年1月開始建設國內第一個基于WiMAX技術的網絡—“石景山區Wi-Plus示范網絡”，目的是針對未來“數字奧運”的遠景規劃和石景山區數碼娛樂產業基地的建設目標，建設一個安全、靈活、實時性強，支持多種復雜應用的無線數字網絡。無論是市民的簡單通信還是各種娛樂媒體業務的實時體驗以及未來北京奧運應急呼叫指揮中心的運作，都可以無障礙地在這個無線網絡中得到實現。

　　類似的城市無線寬帶網的建設，不僅可以為政府所用，很多企業也可以直接使用。各個行業都可以利用這些基礎架構進行應用的開發，比如物流企業完全可以利用這個網絡系統對車隊進行有效的治理。目前，這種技術在銀行、保險業已經開始應用，它的投資回報率非常誘人。

　　2.WiMAX系統在應急指揮系統中的應用

　　建設基于WiMAX技術的城域網，可以大大提升政府對于緊急事件的響應能力，提升城市的整體安全水平。在公共安全和緊急救助行業中，大多數工作人員都處于移動狀態，因此在通信方面必須依靠于無線網絡解決方案。WiMAX技術可以滿足其對數據調度、移動視頻監控、車輛/人員定位、移動指揮車應急通信等業務需求。應急指揮車輛或工作人員只要有一臺筆記本電腦或者手持終端就可以通過無線城域網實時與總部保持視頻、數據和語音通信。

　　3.WiMAX系統在構建城市智能通信系統中的應用

　　通過WiMAX系統在各領域的監控指揮中心與全市的智能通信指揮中心之間建立無線連接，可以構建城市智能通信系統，從而可以保證各部門步調一致、協調作戰，處理城市中出現的各種突發事件，如圖2所示。

WiMAX

圖2 城市智能通信系統

　　二、WiMAX網絡建設和無線網絡規劃

　　WiMAX網絡應根據不同區域的重要程度采用分步實施的規劃和建設方式，網絡規劃遵從先覆蓋后容量、先重點后連續、網絡容量及質量先重點地區后一般地區的原則分期規劃和建設。WiMAX無線網絡規劃包括網絡發展規劃、網絡調研、網絡規模估算、預仿真、站址勘查和網絡具體規劃6個階段。

　　1.網絡發展規劃

　　運營商的戰略定位及其發展規劃決定了網絡需要達到的性能指標，這些性能以一定的信號覆蓋、系統容量和業務質量等指標表現出來，它是WiMAX網絡規劃的具體指標要求。

　　網絡調研是無線網絡規劃的基礎，通過調研可以制定適當的網絡規劃原則和長期發展策略。調研手段是通過與運營商、設備商的溝通，對已有網絡運行狀況的調查來確定目標規劃區域、用戶群和預期網絡質量。對于WiMAX網絡而言，首先要通過調研確定覆蓋熱點，包括密集住宅小區、大型公司企業、賓館飯店、文物保護單位、體育場館以及已部署和即將部署的802.11熱點等;然后，根據不同的規劃區域確定網絡可以提供的業務組合，各種業務的覆蓋概率、阻塞概率，各種業務可以接收的時延等。

　　3.網絡規模估算

　　網絡規模估算是基于網絡調研的結果，對目標規劃區域進行覆蓋和容量兩方面的分析，最終獲得網絡的建設規模。網絡規模估算應在進行鏈路預算的基礎上，確定小區半徑和單小區有效覆蓋面積，然后檢驗熱點密集小區是否滿足容量需求，通過覆蓋和容量的迭代驗證，最終確定建設規模。

　　4.預仿真

　　預仿真是通過仿真軟件根據網絡性能指標和預期網絡規模完成基站的初始布局方案。

　　5.站址勘查

　　站址勘查是基于網絡規模估算和預仿真的結果對候選的站址做站址實勘，選擇無線環境和地理環境具佳的站址。

　　6.網絡具體規劃

　　網絡具體規劃是基于預仿真結果和站址實勘結果設置WiMAX基站站址、工程參數和系統參數、分配頻率資源和信道資源，最后通過網絡仿真和優化分析來判定規劃結果是否符合網絡指標要求，假如不符合則要從預仿真步驟開始迭代設計，直至滿足網絡規劃指標，達到覆蓋、容量、成本和質量的統一。

　　無線網絡的特點是規劃的基礎。不同的無線網絡特點決定了網絡規劃中的重點和難點。對于WiMAX網絡來說，頻率規劃和系統仿真是無線網絡規劃中的兩個重點和難點。

　　(1)頻率規劃

　　為了獲得更大的數據吞吐量，很多的WiMAX設備選用了OFDM或OFDMA的物理層技術，因此頻率規劃也成為大多數WiMAX網絡面臨的棘手問題。頻率規劃方案要在已有頻率資源的基礎上，充分考慮天線配置的靈活性和熱點分布特點，在滿足覆蓋和容量的前提下高效地使用頻率資源。要確保同一基站的相鄰扇區以及相鄰基站的相鄰扇區采用不同的頻率，也可以采取相鄰扇區使用相同頻段的不同子載波的頻率資源分配方案。網絡建設初期，在容量答應的條件下，應盡可能減小頻率復用度，為后期網絡擴容和優化預留資源。

　　(2)系統級仿真

　　系統實際運行效果與地形、基站位置、設備參數配置、實際用戶的分布及用戶行為關系等諸多因素密切相關，因此在完成無線網絡規劃后，還應模擬實際網絡的運行情況，對規劃結果進行系統級仿真。系統級仿真分為靜態仿真和動態仿真兩種。

　　由于在WiMAX無線網絡規劃中的仿真區域面積較大，仿真精度要求相對不高，所以采用靜態仿真的方法比較合適。一次完整的靜態仿真包括對系統的多次獨立采樣，每次采樣成為一次快照，每次快照都獨立產生用戶分布，產生用戶和基站間的衰落環境，然后計算用戶和基站間的傳播損耗，迭代計算出基站和用戶的發射和接收功率，從而統計出各項系統性能指標，包括導頻覆蓋分析、不同業務對應的C/I覆蓋、最佳服務小區覆蓋、不同業務的時延和用戶接入成功率等要害指標。

　　三、總結

　　在眾多的寬帶無線接入(BWA)技術中，WiMAX以其獨具優勢的接入能力成為了業界追捧的寵兒，但是一個新興網絡和一項新技術的成敗最終還是取決于該網絡的質量和該技術的應用能力，WiMAX技術在應用模式、組網方式、規劃方法等方面還需要在實際操作中不斷總結和完善。

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