WiMAX 快速指南

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Wimax - 無線網路介紹

無線意味著使用無線電波作為介質而不是電線來傳輸訊號。無線技術用於諸如關閉電視機等簡單任務，以及為外勤銷售人員提供來自自動化企業應用程式的資訊等複雜任務。現在，無線鍵盤和滑鼠、PDA、尋呼機以及數字和蜂窩電話已成為我們日常生活的一部分。

無線通訊系統的一些固有特性使其對使用者具有吸引力，如下所示 -

• 移動性 - 無線通訊系統允許使用者訪問其辦公桌以外的資訊，並在任何地方開展業務，而無需有線連線。

• 可達性 - 無論使用者在何處操作，無線通訊系統都能使人們保持連線並保持可達性。

• 簡單性 - 與有線網路相比，無線通訊系統易於快速部署。初始設定成本可能有點高，但其他優勢克服了這一高成本。

• 可維護性 - 在無線系統中，您無需花費太多成本和時間來維護網路設定。

• 漫遊服務 - 使用無線網路系統，您可以在任何時間任何地點提供服務，包括火車、公共汽車、飛機等。

• 新服務 - 無線通訊系統提供各種智慧服務，如簡訊和彩信。

無線網路拓撲

基本上有三種方法可以設定無線網路 -

點對點橋接

如您所知，橋接用於連線兩個網路。點對點橋接互連具有不同網路的兩棟建築物。例如，無線區域網橋可以與乙太網網路直接連線到特定的接入點（如下面的影像所示）。

點對多點橋接

此拓撲用於連線三個或更多 LAN，這些 LAN 可能位於建築物中的不同樓層或跨建築物（如下面的影像所示）。

網狀網路或自組織網路

此網路是一個獨立的區域網，未連線到有線基礎設施，並且其中所有站點都直接相互連線（如下面的影像所示）。

無線技術

無線技術可以根據其範圍以不同的方式進行分類。每種無線技術都旨在服務於特定的使用細分市場。每個使用細分市場的需求基於各種變數，包括頻寬需求、距離需求和功率。

無線廣域網 (WWAN)

此網路使您能夠透過無線廣域網 (WWAN) 訪問卡和 PDA 或筆記型電腦訪問網際網路。

與移動通訊技術的速率相比，這些網路提供非常快的速度，並且其範圍也很廣。基於 CDMA 和 GSM 的蜂窩和行動網路是 WWAN 的良好示例。

無線個人區域網 (WPAN)

這些網路與 WWAN 非常相似，只是它們的範圍非常有限。

無線區域網 (WLAN)

此網路使您能夠透過無線區域網 (WLAN) 訪問卡和 PDA 或筆記型電腦在本地熱點訪問網際網路。

它是一種區域網，使用高頻無線電波而不是電線在節點之間進行通訊。

與移動通訊技術的速率相比，這些網路提供非常快的速度，並且其範圍非常有限。Wi-Fi 是 WLAN 技術最廣泛和最流行的示例。

無線都會網路 (WMAN)

此網路使您能夠透過無線區域網路 (WRAN) 訪問網際網路和多媒體流服務。

與移動通訊技術以及其他無線網路的速率相比，這些網路提供非常快的速度，並且其範圍也很廣。

無線網路問題

無線網路存在以下三個主要問題。

• 服務質量 (QoS) - 關於無線資料傳輸的主要問題之一是，與透過有線服務的網際網路不同，QoS 不足。資料包丟失和大氣干擾是無線協議的反覆出現的問題。

• 安全風險 - 這是透過無線網路傳輸資料的另一個主要問題。基本的網路安全機制，如服務集識別符號 (SSID) 和無線等效隱私 (WEP)；這些措施可能足以滿足住宅和小企業的需要，但對於需要更強安全性的實體來說是不夠的。

• 可達範圍 - 通常，無線網路提供的範圍約為 100 米或更短。範圍是天線設計和功率的函式。現在無線的範圍已擴充套件到數十英里，因此這應該不再是一個問題了。

無線寬頻接入 (WBA)

寬頻無線是一種有望透過空中實現高速連線的技術。它使用無線電波直接向潛在使用者傳送和接收資料，無論何時他們需要資料。3G、Wi-Fi、WiMAX 和 UWB 等技術共同滿足獨特的客戶需求。

WBA 是一種點對多點系統，由基站和使用者裝置組成。基站不使用基站和使用者之間的物理連線，而是使用室外天線向用戶裝置傳送和接收高速資料和語音。

WBA 為有線寬頻提供了一種有效且互補的解決方案，已得到全球很大一部分人口的認可。

什麼是 Wi-Fi？

Wi-Fi 代表Wireless Fidelity。Wi-Fi 基於 IEEE 802.11 標準系列，主要是一種區域網 (LAN) 技術，旨在提供室內寬頻覆蓋。

有關 Wi-Fi 的更多詳細資訊，請檢視我們的 Wi-Fi 教程。

WiMAX - 什麼是 WiMAX？

WiMAX 是當今最熱門的寬頻無線技術之一。預計 WiMAX 系統將以經濟的方式向住宅和企業客戶提供寬頻接入服務。

寬泛地說，WiMax 是乙太網的標準化無線版本，主要旨在替代有線技術（如電纜調變解調器、DSL 和 T1/E1 鏈路）為客戶場所提供寬頻接入。

更嚴格地說，WiMAX 是一個行業貿易組織，由領先的通訊、元件和裝置公司組成，旨在促進和認證符合 IEEE 802.16 和 ETSI HIPERMAN 標準的寬頻無線接入裝置的相容性和互操作性。

WiMAX 的工作原理類似於 WiFi，但速度更快，距離更遠，使用者數量更多。WiMAX 能夠即使在有線基礎設施難以到達的地區提供服務，並且能夠克服傳統有線基礎設施的物理限制。

WiMAX 成立於 2001 年 4 月，以期釋出原始 10-66 GHz IEEE 802.16 規範。WiMAX 之於 802.16，如同 WiFi 聯盟之於 802.11。

WiMAX 是

• 全球微波接入互操作性的縮寫。

• 基於無線都會網路技術。

• 一種針對在廣域網上傳輸以 IP 為中心的最佳化的無線技術。

• 一個可擴充套件的無線平臺，用於構建替代和補充的寬頻網路。

• 一種認證，表示根據 IEEE 802.16 或相容標準構建的裝置的互操作性。IEEE 802.16 工作組開發了處理兩種使用模型的標準 -

  • 固定使用模型 (IEEE 802.16-2004)。
  • 行動式使用模型 (IEEE 802.16e)。

什麼是 802.16a？

WiMAX 非常容易理解，以至於人們傾向於將其用於 802.16 標準和技術本身，儘管嚴格來說，它僅適用於滿足 WiMAX 論壇規定的特定一致性標準的系統。

2-11 GHz 的 802.16a 標準是一種無線都會網路 (MAN) 技術，將為固定、行動式和漫遊裝置提供寬頻無線連線。

它可用於將 802.11 熱點連線到網際網路，提供校園連線，併為最後一英里的寬頻接入提供有線電纜和 DSL 的無線替代方案。

WiMax 速度和範圍

預計 WiMAX 最初將為固定和行動式應用提供每個無線通道高達約 40 Mbps 的容量，具體取決於所選的特定技術配置，足以支援數百家企業以 T-1 速度連線和數千個住宅以 DSL 速度連線。WiMAX 可以支援語音和影片以及網際網路資料。

WiMax 旨在為建築物提供無線寬頻接入，無論是與現有的有線網路競爭還是在目前未服務的農村或人口稀少的地區單獨使用。它還可用於將 WLAN 熱點連線到網際網路。WiMAX 還旨在為移動裝置提供寬頻連線。它不會像這些固定應用那樣快，但預期在 3 公里的小區覆蓋範圍內可提供約 15 Mbps 的容量。

藉助 WiMAX，使用者可以真正擺脫當今的網際網路接入安排，並且能夠以寬頻速度幾乎在他們喜歡的任何地方（MetroZone 內）上網。

WiMAX 可以在多種頻段部署：2.3GHz、2.5GHz、3.5GHz 和 5.8GHz。

為什麼選擇 WiMax？

• WiMAX 可以滿足各種接入需求。潛在應用包括擴充套件寬頻功能，使其更接近使用者，填補有線、DSL 和 T1 服務、WiFi 和蜂窩回程的空白，提供從光纖到路邊的最後 100 米接入，併為服務提供商提供另一種支援寬頻服務的經濟高效的選擇。

• WiMAX 可以支援非常高的頻寬解決方案，在需要大規模頻譜部署（例如 >10 MHz）的情況下，可以使用現有基礎設施降低成本，同時提供支援全方位高價值多媒體服務所需的頻寬。

• WiMAX 可以幫助服務提供商應對不斷增長的客戶需求帶來的諸多挑戰，同時無需放棄其現有的基礎設施投資，因為它能夠在各種網路型別之間無縫互操作。

• WiMAX 可以為從即時延遲敏感的語音通話 (VoIP) 到即時流媒體影片和非即時下載的各種應用提供廣域覆蓋和服務質量功能，確保使用者獲得他們期望的所有型別通訊的效能。

• WiMAX 是一種基於 IP 的無線寬頻技術，可以整合到廣域第三代 (3G) 移動和無線及有線網路中，使其成為無縫隨時隨地寬頻接入解決方案的一部分。

最終，WiMAX 旨在作為 3G 行動電話發展過程中的下一步，透過 WiMAX 和 CDMA 標準的潛在組合稱為 4G。

WiMAX 目標

標準本身不足以實現大規模採用。WiMAX 已經邁出一步，幫助解決採用障礙，例如互操作性和部署成本。WiMAX 將透過定義和執行互操作性測試，並在測試成功完成後，為供應商系統貼上“WiMAX 認證™”標籤，從而幫助點燃無線都會網路行業。

WiMAX 與 Wi-Fi 比較

WiMAX 類似於稱為 Wi-Fi 的無線標準，但規模更大，速度更快。漫遊版本將使支援 WiMAX 的裝置在較大區域內保持連線，就像今天的手機一樣。我們可以根據以下因素將其與 Wi-Fi 進行比較。

IEEE 標準

Wi-Fi 基於 IEEE 802.11 標準，而 WiMAX 基於 IEEE 802.16。但是，兩者都是 IEEE 標準。

範圍

Wi-Fi 通常為幾百英尺範圍內的本地網路提供訪問，速度高達 54 Mbps，單個 WiMAX 天線預計覆蓋範圍可達 40 英里，速度為 70 Mbps 或更高。因此，WiMAX 可以提供為本地 Wi-Fi 網路提供服務所需的底層網際網路連線。

可擴充套件性

Wi-Fi 旨在用於 LAN 應用，使用者規模從 1 到 10，每個 CPE 裝置一個使用者。固定通道大小 (20MHz)。

WiMAX 旨在有效地支援從 1 到數百個使用者端裝置 (CPE)，每個 CPE 後面有無限的使用者。靈活的通道大小從 1.5MHz 到 20MHz。

位元率

Wi-Fi 以 2.7 bps/Hz 的速度工作，在 20 MHz 通道中峰值可達 54 Mbps。

WiMAX 以 5 bps/Hz 的速度工作，在 20 MHz 通道中峰值可達 100 Mbps。

服務質量

Wi-Fi 不保證任何 QoS，但 WiMax 將提供多個級別的 QoS。

因此，WiMAX 可以提供為本地 Wi-Fi 網路提供服務所需的底層網際網路連線。Wi-Fi 未提供普遍的寬頻，而 WiMAX 則提供了。

比較表

WiMAX - 主要特點

WiMAX 是一種無線寬頻解決方案，它提供了一套豐富的功能，在部署選項和潛在服務產品方面具有很大的靈活性。一些值得重點介紹的更突出的功能如下：

兩種服務型別

WiMAX 可以提供兩種形式的無線服務：

• 非視距 - 服務是一種類似於 WiFi 的服務。此處，計算機上的小型天線連線到 WiMAX 塔。在這種模式下，WiMAX 使用較低的頻率範圍 - 2 GHz 至 11 GHz（類似於 WiFi）。

• 視距 - 服務，其中固定碟形天線從屋頂或杆子上直接指向 WiMAX 塔。視距連線更強勁且更穩定，因此能夠以更少的錯誤傳送大量資料。視距傳輸使用更高的頻率，範圍可達 66 GHz。

基於 OFDM 的物理層

WiMAX 物理層 (PHY) 基於正交頻分複用，這是一種對多徑具有良好抵抗力的方案，並允許 WiMAX 在非視距條件下執行。

非常高的峰值資料速率

WiMAX 能夠支援非常高的峰值資料速率。實際上，當使用 20MHz 寬頻譜執行時，峰值 PHY 資料速率可以高達 74Mbps。

更典型地，使用 10MHz 頻譜使用 TDD 方案以 3:1 的下行鏈路與上行鏈路比率執行，峰值 PHY 資料速率分別約為下行鏈路的 25Mbps 和上行鏈路的 6.7Mbps。

可擴充套件的頻寬和資料速率支援

WiMAX 具有可擴充套件的物理層架構，允許資料速率隨著可用通道頻寬輕鬆擴充套件。

例如，WiMAX 系統可以使用 128、512 或 1,048 位 FFT（快速傅立葉變換），具體取決於通道頻寬分別為 1.25MHz、5MHz 或 10MHz。可以動態執行此縮放以支援使用者在可能具有不同頻寬分配的不同網路之間漫遊。

自適應調製和編碼 (AMC)

WiMAX 支援多種調製和前向糾錯 (FEC) 編碼方案，並允許根據通道條件以使用者和每幀為基礎更改方案。

AMC 是一種有效的機制，可以在時變通道中最大化吞吐量。

鏈路層重傳

WiMAX 在鏈路層支援自動重傳請求 (ARQ)，以增強可靠性的連線。啟用 ARQ 的連線要求接收方確認每個傳送的資料包；未確認的資料包被假定為丟失，並重新傳輸。

支援 TDD 和 FDD

IEEE 802.16-2004 和 IEEE 802.16e-2005 支援時分雙工和頻分雙工，以及半雙工 FDD，這允許低成本系統實現。

WiMAX 使用 OFDM

移動 WiMAX 使用正交分頻多重進接 (OFDM) 作為多址技術，其中可以為不同的使用者分配 OFDM 音調的不同子集。

靈活且動態的每個使用者資源分配

上行鏈路和下行鏈路資源分配都由基站中的排程程式控制。容量在多個使用者之間根據需求共享，使用突發 TDM 方案。

支援高階天線技術

WiMAX 解決方案在物理層設計中內建了許多掛鉤，這允許使用多天線技術，例如波束成形、空時編碼和空間複用。

服務質量支援

WiMAX MAC 層具有面向連線的架構，旨在支援各種應用，包括語音和多媒體服務。

WiMAX 系統除了盡力而為的資料流量外，還支援恆定位元率、可變位元率、即時和非即時流量流。

WiMAX MAC 旨在支援大量使用者，每個終端有多個連線，每個連線都有自己的 QoS 要求。

強大的安全性

WiMAX 使用高階加密標準 (AES) 支援強大的加密，並具有強大的隱私和金鑰管理協議。

該系統還提供了一個非常靈活的身份驗證架構，該架構基於可擴充套件身份驗證協議 (EAP)，允許使用各種使用者憑據，包括使用者名稱/密碼、數字證書和智慧卡。

支援移動性

該系統的移動 WiMAX 變體具有支援安全無縫切換的機制，以實現延遲容忍的全移動性應用，例如 VoIP。

基於 IP 的架構

WiMAX 論壇已定義了一個基於全 IP 平臺的參考網路架構。所有端到端服務都透過 IP 架構交付，依賴於基於 IP 的協議進行端到端傳輸、QoS、會話管理、安全性和移動性。

WiMAX - 構建模組

WiMAX 系統由兩個主要部分組成：

• WiMAX 基站。
• WiMAX 接收器。

WiMAX 基站

WiMAX 基站由室內電子裝置和 WiMAX 塔組成，其概念類似於手機塔。WiMAX 基站可以為半徑達 6 英里的非常大的區域提供覆蓋。覆蓋區域內的任何無線裝置都能夠訪問網際網路。

WiMAX 基站將使用標準中定義的 MAC 層，這是一個使網路能夠互操作的通用介面，並將根據使用者的需求，基本上即時地為使用者分配上行鏈路和下行鏈路頻寬。

每個基站在一個稱為小區的區域內提供無線覆蓋。理論上，小區的最大半徑為 50 公里或 30 英里，但是，實際考慮因素將其限制在約 10 公里或 6 英里。

WiMAX 接收器

WiMAX 接收器可能具有單獨的天線，或者可以是獨立的盒子或 PCMCIA 卡，位於您的筆記型電腦或計算機或任何其他裝置中。這也被稱為使用者端裝置 (CPE)。

WiMAX基站類似於在WiFi網路中訪問無線接入點，但覆蓋範圍更大。

回程

WiMAX塔站可以使用高頻寬的有線連線（例如，T3線路）直接連線到網際網路。它也可以使用視線微波鏈路連線到另一個WiMAX塔。

回程既指從接入點到基站的連線，也指從基站到核心網路的連線。

可以使用高速回程微波鏈路將多個基站相互連線。這將允許WiMAX使用者從一個基站覆蓋區域漫遊到另一個基站覆蓋區域，類似於手機支援的漫遊。

WiMAX - 參考網路模型

IEEE 802.16e-2005標準提供了WiMAX的空中介面，但沒有定義完整的端到端WiMAX網路。WiMAX論壇的網路工作組（NWG）負責利用IEEE 802.16e-2005作為空中介面，開發WiMAX的端到端網路需求、架構和協議。

WiMAX NWG已經開發了一個網路參考模型，作為WiMAX部署的架構框架，並確保各種WiMAX裝置和運營商之間的互操作性。

網路參考模型設想了一個統一的網路架構，用於支援固定、漫遊和移動部署，並基於IP服務模型。以下是基於IP的WiMAX網路架構的簡化圖示。整個網路在邏輯上可以分為三個部分 -

• 移動臺（MS），由終端使用者用於訪問網路。

• 接入服務網路（ASN），包括一個或多個基站和一個或多個形成無線接入網路邊緣的ASN閘道器。

• 連線服務網路（CSN），提供IP連線和所有IP核心網路功能。

WiMAX論壇NWG開發的網路參考模型定義了許多功能實體以及這些實體之間的介面。下圖顯示了一些更重要的功能實體。

• 基站（BS） - BS負責向MS提供空中介面。可能屬於BS的其他功能包括微移動管理功能，例如切換觸發和隧道建立、無線資源管理、QoS策略執行、流量分類、DHCP（動態主機控制協議）代理、金鑰管理、會話管理和多播組管理。

• 接入服務網路閘道器（ASN-GW） - ASN閘道器通常充當ASN內的第2層流量聚合點。可能屬於ASN閘道器的其他功能包括ASN內位置管理和尋呼、無線資源管理和接入控制、使用者配置檔案和加密金鑰快取、AAA客戶端功能、與基站的移動隧道建立和管理、QoS和策略執行、移動IP的外部代理功能以及到所選CSN的路由。

• 連線服務網路（CSN） - CSN提供到網際網路、ASP、其他公共網路和企業網路的連線。CSN由NSP擁有，幷包括支援裝置、使用者和特定服務身份驗證的AAA伺服器。CSN還提供每個使用者的QoS和安全策略管理。CSN還負責IP地址管理、支援不同NSP之間的漫遊、ASN之間位置管理以及ASN之間的移動和漫遊。

WiMAX架構框架允許在構建物理實體時靈活地分解和/或組合功能實體。例如，ASN可以分解為基站收發器（BST）、基站控制器（BSC）和一個類似於GSM模型的BTS、BSC和服務GPRS支援節點（SGSN）的ASNGW。

WiMAX - 技術

WiMAX是一種基於IEEE 802.16規範的技術，旨在提供最後一英里的無線寬頻接入，作為電纜和DSL的替代方案。WiMAX網路的設計基於以下主要原則 -

• 頻譜 - 能夠部署在許可和免許可頻譜中。

• 拓撲 - 支援不同的無線接入網路（RAN）拓撲。

• 互操作性 - 獨立的RAN架構，能夠與WiFi、3GPP和3GPP2網路以及現有的IP運營商核心網路無縫整合和互操作。

• IP連線 - 支援客戶端和應用程式伺服器中IPv4和IPv6網路互連的混合。

• 移動性管理 - 能夠將固定接入擴充套件到移動性和寬頻多媒體服務交付。

WiMAX定義了兩個MAC系統配置檔案：基本ATM和基本IP。它們還定義了兩個主要的PHY系統配置檔案：用於（美國部署）10.66 GHz範圍的25 MHz寬通道，以及用於（歐洲部署）10.66 GHz範圍的28 MHz寬通道。

WiMAX物理層和MAC層將在本教程的單獨章節中進行解釋。

WiMAX技術工作組正在為IEEE 802.16a和HiperMan標準定義MAC和PHY系統配置檔案。MAC配置檔案包括用於無線都會網路（許可）和無線人類（免許可）的基於IP的版本。

IEEE標準802.16旨在發展成為一套基於通用MAC協議的WMAN空中介面標準，但物理層規範取決於使用頻譜和相關法規。

WiMAX框架基於幾個核心原則 -

• 支援不同的RAN拓撲。

• 定義明確的介面，以實現802.16 RAN架構獨立性，同時實現與WiFi、3GPP3和3GPP2網路的無縫整合和互操作。

• 利用開放的、IETF定義的IP技術，使用通用的現成（COTS）裝置構建可擴充套件的全IP 802.16接入網路。

• 支援IPv4和IPv6客戶端和應用程式伺服器，建議在基礎設施中使用IPv6。

• 功能可擴充套件性，以支援將來遷移到完全移動性和豐富的寬頻多媒體交付。

WiMAX - 物理層

WiMAX物理層基於正交頻分複用。OFDM是實現高速資料、影片和多媒體通訊的首選傳輸方案，並被各種商業寬頻系統使用，包括DSL、Wi-Fi、數字影片廣播-手持式（DVB-H）和MediaFLO，以及WiMAX。

OFDM是一種用於非視線或多徑無線電環境中高速資料傳輸的優雅而高效的方案。

WiMAX中的自適應調製和編碼

WiMAX支援多種調製和編碼方案，並允許根據通道條件在每個突發基礎上逐鏈路更改方案。使用通道質量反饋指示器，移動裝置可以向基站提供下行鏈路通道質量反饋。對於上行鏈路，基站可以根據接收到的訊號質量估計通道質量。

下表列出了WiMAX支援的各種調製和編碼方案 -

PHY層資料速率

由於WiMAX的物理層非常靈活，因此資料速率效能會根據工作引數而有所不同。對物理層資料速率影響很大的引數是通道頻寬和使用的調製和編碼方案。其他引數，例如子通道數量、OFDM保護間隔和過取樣率，也會產生影響。

以下是不同通道頻寬以及調製和編碼方案下的PHY層資料速率。

WiMAX - OFDM 基礎

OFDM屬於稱為多載波調製的傳輸方案系列，該方案基於將給定的高位元率資料流劃分為多個並行的低位元率流，並在單獨的載波上調製每個流的想法，這些載波通常稱為子載波或音調。

多載波調製方案透過使符號時間足夠長來消除或最小化符號間干擾（ISI），以便通道引起的延遲是符號持續時間的一小部分（通常小於10%）。

因此，在符號持續時間較短的高資料速率系統中（與資料速率成反比），將資料流分成許多並行流會增加每個流的符號持續時間，使得延遲擴充套件僅佔符號持續時間的一小部分。

OFDM是多載波調製的一種頻譜效率更高的版本，其中子載波的選擇使得它們在符號持續時間內彼此正交，從而避免了需要非重疊子載波通道來消除載波間干擾。

為了完全消除ISI，在OFDM符號之間使用保護間隔。透過使保護間隔大於預期的多徑延遲擴充套件，可以完全消除ISI。但是，新增保護間隔意味著功率浪費和頻寬效率降低。

WiMAX - MAC 層

IEEE 802.16 MAC專為點對多點寬頻無線接入應用而設計。WiMAX MAC層的主要任務是在較高的傳輸層和物理層之間提供介面。

MAC層從上層獲取資料包，這些資料包稱為MAC服務資料單元（MSDU），並將它們組織成MAC協議資料單元（MPDU）以便透過空中傳輸。對於接收到的傳輸，MAC層執行相反的操作。

IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16e-2005 MAC設計包括一個可以與各種上層協議（例如ATM TDM語音、乙太網、IP以及任何未知的未來協議）介面的收斂子層。

802.16 MAC專為點對多點（PMP）應用而設計，基於載波偵聽多路訪問與衝突避免（CSMA/CA）。

MAC集成了幾個適用於不同移動速度的廣泛應用的功能，例如 -

• MAC層安全的隱私金鑰管理（PKM）。PKM版本2集成了對可擴充套件身份驗證協議（EAP）的支援。

• 廣播和多播支援。

• 可管理性原語。

• 高速切換和移動性管理原語。

• 三個電源管理級別：正常執行、睡眠和空閒。

• 報頭抑制、打包和分片，以有效利用頻譜。

• 五個服務類別：非請求授權服務（UGS）、即時輪詢服務（rtPS）、非即時輪詢服務（nrtPS）、盡力而為（BE）和擴充套件即時可變速率（ERT-VR）服務。

這些功能與可擴充套件OFDMA固有的優勢相結合，使802.16適用於高速資料和突發或等時IP多媒體應用。

對QoS的支援是WiMAX MAC層設計的核心部分。WiMAX借鑑了DOCSIS電纜調變解調器標準QoS設計的一些基本思想。

透過使用面向連線的MAC架構可以實現強大的QoS控制，在該架構中，所有下行鏈路和上行鏈路連線都由服務BS控制。

WiMAX還定義了一個服務流的概念。服務流是具有特定QoS引數的一組資料包的單向流，並由服務流識別符號（SFID）標識。

WiMAX - 移動性支援

WiMAX設想了四種與移動性相關的使用場景 -

• 漫遊 - 使用者可以攜帶固定使用者站，並從不同的連線點重新連線。

• 行動式 - 向行動式裝置（例如PC卡）提供漫遊接入，並期望盡力而為的切換。

• 簡單移動性 - 使用者可以以高達60公里/小時的速度移動，並在切換期間出現短暫中斷（小於1秒）。

• 完全移動性 - 支援高達120公里/小時的移動性和無縫切換（延遲小於50毫秒且資料包丟失率小於1%）。

WiMAX 網路很可能最初會部署用於固定和漫遊應用，然後隨著時間的推移發展為支援可移植性到完全移動性。

IEEE 802.16e-2005 標準定義了一個支援移動性管理的框架。特別是，該標準定義了跟蹤使用者站點的信令機制，當它們在活動時從一個基站的覆蓋範圍移動到另一個基站的覆蓋範圍，或者當它們空閒時從一個尋呼組移動到另一個尋呼組。

該標準還包含協議，以實現正在進行的連線從一個基站到另一個基站的無縫切換。

該標準還包含協議，以實現正在進行的連線從一個基站到另一個基站的無縫切換。WiMAX 論壇利用 IEEE 802.16e-2005 中定義的框架，進一步開發了端到端網路架構框架內的移動性管理。該架構還使用移動 IP 支援 IP 層移動性。

WiMAX - 安全功能

WiMAX 系統從一開始就設計了強大的安全性。該標準包含用於確保使用者資料隱私和防止未經授權訪問的最先進方法，並針對移動性進行了額外的協議最佳化。

安全由 WiMAX MAC 內的隱私子層處理。WiMAX 安全的關鍵方面如下：

支援隱私

使用者資料使用經過驗證的魯棒性加密方案進行加密，以提供隱私。支援 AES（高階加密標準）和 3DES（三重資料加密標準）。

用於匯出密碼的 128 位或 256 位金鑰在身份驗證階段生成，並定期重新整理以提供額外的保護。

裝置/使用者身份驗證

WiMAX 提供了一種靈活的方法來對使用者站和使用者進行身份驗證，以防止未經授權的使用。身份驗證框架基於網際網路工程任務組 (IETF) EAP，它支援各種憑據，例如使用者名稱/密碼、數字證書和智慧卡。

WiMAX 終端裝置內建 X.509 數字證書，其中包含其公鑰和 MAC 地址。WiMAX 運營商可以使用證書進行裝置身份驗證，並在其之上使用使用者名稱/密碼或智慧卡身份驗證進行使用者身份驗證。

靈活的金鑰管理協議

隱私和金鑰管理協議版本 2 (PKMv2) 用於安全地將金鑰材料從基站傳輸到移動站，定期重新授權和重新整理金鑰。

控制訊息的保護

空中控制訊息的完整性透過使用訊息摘要方案（例如基於 AES 的 CMAC 或基於 MD5 的 HMAC）來保護。

支援快速切換

為了支援快速切換，WiMAX 允許 MS 使用特定目標 BS 的預身份驗證來促進加速重新進入。

支援三方握手方案，以最佳化重新身份驗證機制以支援快速切換，同時防止任何中間人攻擊。

WiMAX - IEEE 標準

IEEE 802.16，即《固定寬頻無線接入系統空中介面》，也稱為 IEEE WirelessMAN 空中介面，是一套新興的標準，用於 MAN 中的固定、行動式和移動 BWA。

這些標準由 IEEE 802.16 工作組釋出，該工作組最初涵蓋了 10.66 GHz 射頻頻譜中的無線本地環路 (WLL) 技術，後來透過修訂專案擴充套件到包括 2 至 11 GHz 的許可和非許可頻譜。

WiMAX 傘形目前包括 802.16-2004 和 802.16e。802.16-2004 利用 OFDM 以時分方式為多個使用者服務，採用一種迴圈輪詢技術，但執行速度極快，因此使用者感覺他們始終在傳輸/接收。802.16e 利用 OFDMA，可以透過為每個使用者分配一組“音調”來同時為多個使用者服務。

以下是與 WiMAX 相關的各種 IEEE 802.16 標準的圖表。

注意 - 用於 BWA 的 IEEE 802.16 標準提供了不同供應商裝置之間互操作的可能性，這與之前的 BWA 行業形成對比，在之前的 BWA 行業中，專有產品價格高昂，在市場上佔據主導地位。

WiMAX - WiMAXForum™

一個名為 WiMAX Forum™ 的非營利組織於 2001 年成立，旨在協調不同製造商裝置之間的標準、測試和認證互操作性。

WiMAX Forum™ 由裝置和元件供應商組成，旨在支援 IEEE 802.16 BWA 系統，幫助確保 BWA 裝置的相容性和互操作性，這將透過晶片級實現降低成本。

WiMAX Forum™ 正在做 WiFi Alliance 為無線區域網和 IEEE 802.11 所做的事情。WiMAX Forum Certified™ 產品符合 IEEE 802.16 標準，並提供比大多數現有專有解決方案更高的頻寬、更低的成本和更廣泛的服務功能。

WiMAX Forum™ 正在努力建立一個基線協議，允許來自多個供應商的裝置和裝置互操作，並提供來自不同供應商的裝置和裝置的選擇。

WiMAXForum 成員

WiMAX Forum™ 擁有來自裝置製造商、半導體供應商和服務提供商的 400 多名成員，並且最近為內容提供商開放了會員資格。一些著名的成員包括阿爾卡特、美國電話電報公司、富士通、英特爾、諾基亞、摩托羅拉、SBC 和西門子。

WiMAX - 總結

在本教程中，我們僅介紹了 WiMAX 的基礎知識。那裡有很多優秀的參考材料可供您參考，以成為 WiMAX 專家。請檢視本教程的 WiMAX 有用資源章節，以獲取有關 WiMAX 的更多資訊。

以下是我們在本教程中討論的要點：

• WiMAX 基於 IEEE 802.16 組定義的非常靈活且強大的空中介面。

• WiMAX 類似於稱為 Wi-Fi 的無線標準，但規模更大，速度更快。

• WiMAX 物理層基於 OFDM，這是一種克服多徑失真的一種優雅而有效的方法。

• 物理層支援多種先進技術來提高鏈路層的可靠性。這些技術包括強大的糾錯編碼（包括 Turbo 編碼和 LDPC）、混合 ARQ 和天線陣列。

• WiMAX 支援多種先進的訊號處理技術來提高整體系統容量。這些技術包括自適應調製和編碼、空間複用和多使用者分集。

• WiMAX 具有非常靈活的 MAC 層，可以適應各種型別的流量，包括語音、影片和多媒體，並提供強大的 QoS。

• 強大的安全功能（例如強大的加密和相互身份驗證）內置於 WiMAX 標準中。

• WiMAX 定義了一個靈活的全 IP 基網路架構，可以利用 IP 的所有優勢。

• WiMAX 提供非常高的頻譜效率，尤其是在使用高階 MIMO 解決方案時。

WiMAX Forum™ 是一個行業主導的非營利組織，旨在促進和認證寬頻無線產品的相容性和互操作性。

WiMAX Forum Certified™ 產品基於單一的全球標準 IEEE 802.16，可在全球範圍內實現完全互操作性。

接下來是什麼？

IEEE 802.16 產品正處於商業開發的最後階段，初步試點部署已經開始。因此，準備好迎接新的無線革命階段。

您可能希望瞭解有關 WiMAX 的更多資訊。因此，請檢視 WiMAX 有用資源。

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