移动WiMAX—WiBro技术剖析

移动WiMAX—WiBro技术剖析

无线宽带接入（WiBro）专为高速无线宽带用户定制，被人们视作移动WiMAX。WiBro商用服务针对大容量数据的发送与接收，利用新型的网络技术，在时速60km的移动环境中，以1Mbps的高速无线接入进行传输，使用户在移动环境中享用宽带服务。

　　1、引言

　　WiBro，Wireless Broadband Accessservice。无线宽带接入，是韩国自定的标准，由韩国电子通信协会和三星电子共同发起的高速便携式互联网(HPI)项目发展而来。WiBro是一个服务品牌，采用WiMAX技术，完全兼容IEEE802.16e标准，是世人所关注的Mobile WiMAX市场开拓者。

　　无线宽带技术能够随时、随地获得人们想要的信息，资费较低，受到越来越多的人的追捧。在现有的技术中，无线数据业务主要采用WLAN或者蜂窝技术。WLAN虽然有低成本、高速率的优势，但是在覆盖范围、移动能力方面差强人意，而且在安全性和业务质量方面难以达到运营商的要求，其盈利模式也不是很清楚。蜂窝系统主要基于语音业务，在移动性和业务质量上都有很好的保证，但是数据传输速率慢、接入成本高，难以让用户接受。WiBro既能保证数据业务的接入速率、降低接入成本，同时又兼顾安全、质量等不同的业务需求。

　　2、WiBro系统的组成

　　如图1所示，WiBro系统由以下几个部分组成：RAS(基地台)、PSS(基地台前端所服务的末端装置)、ACR(基地台往上汇集回溯的骨干)、HA(本地代理)、CN(移动节点)和基于IP子网的网络。这个系统显著的特征是子网的网络协议是IPv6，IPv6是全IP的网络，所以，支持IP层的有效移动管理与WiBro数据链路层的有效移动管理同样重要。在这样的环境下，在ACR之间的切换需要基于IPv6无缝切换的移动管理。因此，WiBro为了获得移动状态下的无缝切换，考虑了IP移动管理机理。

  

　　

　　图1　WiBro系统的组成

　　3、WiBro技术中的切换机理

　　ACR之间的切换基于IPv6，典型的IPv6移动管理方案是移动IPv6。这个方案对在切换中时间灵敏和损耗灵敏的申请有严格的限制，也就是当一个移动节点进入另外一个IP网络中，必须更新在HA和CN中的care-of-address。

　　在WiBro系统中，当PSS连接到RAS，PSS周期性地接收到从serving RAS(服务基地台)发送来的信息。于是，PSS监控从serving RAS发送来的无线信号强度。一旦信号强度比预定的门限值低，PSS给serving RAS发送SCN-REQ(扫描间隔分配请求)信息，检查相关的target RAS(目标基地台)是否和CN不断的通信。当通过扫描，PSS确定需要在RAS之间进行切换时，PSS或者发送PSSHO-REQ(PSS切换请求)信息，此信息包括从target RAS到serving RAS的列表，或者从serving RAS处接收RASHO-REQ(RAS切换请求)信息。在WiBro系统中，PSS、RAS都可以提出切换的要求。当Serving RAS接收到PSSHO-REQ信息后，通过HOreq(切换请求)、HOind(切换提示)和HOcnf(切换确认)这些信息和target RAS协商，是否进行切换。ACR接收到从target RAS发送来的HOcnf。信息后，发送HOrsp信息，给pRAS(先前的RAS)一个回应，同意切换。于是，pRAS，也就是serving RAS停止下行链路的传输，并且阻塞信息包。这时，PSS给pRAS发送HOind信息，意味着切换开始。PSS携带的信息通过ACIind(访问切入点连接指示)和ACIcnf(访问切入点连接确认)从pRAS传送到nRAS(新的基地台)。ACR给pRAS发送ACIcnf信息，而向nRAS发送所有PSS的信息包。在pRAS中没有传送的，被阻塞的信息包，也从pRAS传输到nRAS，最后，在PSS和nRAS之间通过RNG-REQ(修正请求)、RNG-RSP(修正回应)、REG-REQ(注册请求)和CREGreq(蜂窝注册请求)这些信息进行连接。当这些注册信息在PSS、nRAS、ACR之间全部完成，PSS新的服务开始了，切换顺利结束。这样的切换类似于3G中的软切换。

  

　　上述的切换是在WiBro系统中进行的，无论在何时何地，WiBro技术都支持各种类型的无线多媒体应用和各种多媒体终端(例如PDA、笔记本、智能手机)，都能给用户提供优质的服务，不会产生掉话、掉线、时延、抖动等问题，让用户真正享受到宽带带来的乐趣。

　　与此同时，WiBro技术在和无线局域网或者其它移动通信网络之间进行切换时，实行无缝切换。因此，用户在使用的过程中，不会因为不同网络之间的相互切换而受到影响，使用户真正享受到先进技术带给他们的无穷乐趣和无尽方便。

　　4、WiBro覆盖范围和传输速度

　　不同的网络，受到各种因素的影响，覆盖的范围有所不同。而判断一个网络的好坏，覆盖范围是个很重要的因素。3G采用WCDMA技术，带宽为5.00MHz、最大的传输速率为14.4Mbps(固定或者移动);CDMA2000带宽为1.25MHz、最大的传输速率为3.2Mbps(固定或者移动);而WiBro的信号带宽是8447MHz，传输速率能达到70Mbps，在时速60km的高速移动状态下仍可正常工作，支持不小于60km/h的移动速度。由此看来，WiBro是一项不受时间和地点限制的超高速携带互联网技术，它的数据传输速度是目前为止所有移动通信技术当中最快的。

　　WiBro的业务覆盖区域根据不同的小区类型在以下范围内必须支持每用户最低速率要求：微微蜂窝(100m)，微蜂窝(400m)，宏蜂窝(1km)。当用户在WiBro系统不同蜂窝之间移动或者和其他网络系统(例如无线局域网)互相切换时，WiBro也能提供以下的数据速率：每个用户的最小数据速率为下行链路512kbps，上行链路128kbps;每个用户的最大数据速率为下行链路3Mbps，上行链路1Mbps。

　　5、WiBro中的干扰

　　韩国政府目前已为WiBro在2.3GHz频率中配置了100MHz的使用频段。在WiBro 中，频率复用因子FRF=1，也就是说在多小区环境中所有扇区都使用相同的载波。WiBro基于OFDMA技术，利用多信道发送和接收数据，干扰较小，使用TDD方法，使得频谱的使用率更高。而3G技术(例如1x EV-DO、HSDPA)干扰较大。

  

　　6、WiBro系统的业务

　　在WiBro中，业务是指在静止或者移动的环境中，何时何地都能通过PSS提供高速无线互联网接入的便携互联网业务。业务分为四类：

　　a)实时业务：需要保证资源，满足时延要求的业务。如流媒体业务、交互式游戏等。

　　b)非实时业务：一些后台处理，没有时延要求的业务。如FTP、MMS、聊天、e-commerce等。

　　c)Best-effort业务：没有资源保证的业务。如Web浏览、e-mail等;

　　d)unsolicited grant业务：如VoIP。

　　所有的业务都能支持静止、游牧和中速移动用户，并满足不低于1Mbps无线数据速率。所有基于IP的业务在小区之间能无缝切换，支持鉴权和加密功能。我们可以根据不同的业务级别提供不同的服务质量(QoS)，并且根据用户不同的需求，提供不同的计费费率。针对不同用户业务，根据连接时间、包的数量、服务级别、服务质量、连接中断等，收取不同的费用。

　　WiBro系统支持与其它移动通信系统之间的漫游，保证了业务的可连续性。用户可以根据不同的自身需要，选择不同的业务。

　　7、WiBro和3G的关系

　　正要上市的3G是人们关注的热点。上市3G，抛开其它因素不讲，很大一部分是因为3G能提供比2G更快的数据速率，但它们都是工作在静止状态下，一旦在移动环境中，服务质量常常受到一定影响。而WiBro系统，能在移动环境下提供远比3G出色的高速数据通信服务，那么对于像WiBro这样的宽带无线技术的引入，会不会给3G带来威胁?答案是否定的，因为WiBro不可能完全替代3G网络，只能是一种补充。3G的目的是提供一个全覆盖、有质量保证的通信网络，可以提供语音和数据业务，数据传输速率高达2Mbps，它的定义包括了完整的核心网和接入网。而WiBro致力于移动宽带接入服务，支持70Mbps的数据传输速率，主要针对热点地区无线移动宽带业务的接入市场。

　　对于这样两个市场定位不一样，但是又各具特色的系统，我们该如何处置?一方面，因为WiBro只能在特别的，通常是比较小的范围内提供高速数据服务;另一方面，无线移动系统提供的服务范围比较大。如把两者合理结合起来，能很好的解决各种各样的问题，使用户享受到更多、更好的服务。在技术上如实现WiBro和CDMA、WCDMA等网络的融合，则能大幅度提高服务质量、增加服务类型，节省重复建网的费用，减少大量的人力物力。

　　8、结束语

　　本文从不同方面介绍了WiBro系统，提出在高速移动环境下，WiBro技术能提供足够高的数据速率，保证人们在火车、汽车以及其他高速运行的交通工具上随时随地的上网。WiBro不是3G的取代者，而是一种有效的补充。而且当WiBro和其他蜂窝网络合理结合，则能提供更多、更好、更便捷的服务，使人们可以在更广阔的空间、不受限制的完成自己想做的事情，真正体验到高科技带来的美好享受。