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?
一想現(xiàn)在訪問互聯(lián)網(wǎng)的方式。基本上有3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 Access)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)。
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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,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。
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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?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,并允許多重PHY層規(guī)范(請參閱開放系統(tǒng)互連(OSI)標準簡介)
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, 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?;緯幕ヂ?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。
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)。
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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。
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