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WiMAX寬帶無線接入技術簡介
傳統的蜂窩式電話可在大范圍輸入信號下工作。臨近基站，其信號電平在-40dBm左右。盡管這并不是系統的設計目標，但當處于蜂窩的邊緣，信號電平為-113dBm時，電話的通話質量還是令人滿意的。
??? 較高功率的唯一優勢是抗干擾性。在蜂窩基站規劃早期，規劃的重點是覆蓋范圍而不是抗干擾或網絡容量。
??? 不過，如今大多數蜂窩系統都受到干擾的限制而不是范圍的限制。因此，許多移動電話系統都需要昂貴的叉車式升級來適應不斷增長的干擾限制。
??? 通常情況下，全向天線被定向天線所取代。有時，定向天線又被其他前后比更好的定向天線所取代。隨著時間的流逝，選擇合適的波束寬度和波束形狀可為范圍、容量及干擾抑制提供很好的綜合解決方案。
??? 信噪比
??? WiMAX的部署可能會重復這種效率低下的優化過程。在規劃階段，通常不會考慮WiMAX系統與傳統蜂窩系統的差別。雖然新系統的規劃方式可以和傳統蜂窩電話系統的規劃方式相同。但是，WiMAX的工作方式卻大不相同。
??? 在傳統移動電話系統中，如果覆蓋范圍足夠大，并且信噪比（SNR）超過9dB，那么用戶通話的效果就會非常清晰，用戶會因此感到滿意。即使用戶的信噪比增加到20dB，通話效果仍然相同。
??? 然而，在基于WiMAX的系統中，20dB信噪比允許用戶通過一種可以提供非常高的數據吞吐量的調制格式來接收信號。如果信噪比只有9dB，那么連接會慢得多，這是因為WiMAX系統使用了一種基于信噪比的自適應調制格式。這就與我們平常講話時的狀況一樣。如果環境安靜，那么講話人可以說得很快且可以讓人聽懂。然而，如果很吵鬧并且講話人離得很遠，那么他需要大聲說話并且將語速放慢。同理，在嘈雜的環境中，通信鏈路效率很低。
??? 回波處理
??? WiMAX與傳統移動電話網絡的另一個根本區別在于無線電調制。傳統的蜂窩系統，如GSM，使用了一種信號載波系統。整個射頻頻譜被分割為頻道，每個用戶使用一個頻段進行通信。而多路回波限制了用戶的通信速率，它類似于人們在峽谷中大喊引起的回聲。為了使通話清晰，用戶需要放慢語速，以避免回波造成的干擾。WiMAX所使用的OFDM調制方式可以消除回波問題。會話被分成許多慢速的分會話，而每個分會話使用不同的頻率。由于每個會話都很慢，所以回波就不再成為問題。每一個會話都在不同的頻率上，因此相互之間不會發生干擾。對于峽谷里的個人通信而言，這種方法可能不太現實，但它在電路上非常容易實現。
??? 傳統蜂窩電話系統的目標是使用9dBi或者更高的信噪比覆蓋每個地方，消除盲點并實現低的多徑。WiMAX系統則希望在無盲點的覆蓋區域內得到最好的平均SNR值，而不太在意多徑問題。考慮到WiMAX與傳統蜂窩系統的這些根本區別，它們似乎不適合使用相同的規劃方法和天線硬件。
??? 確定最好的配置是一項令人生畏的工作。因為每種配置不盡相同，而變量又太多。這些變量包括已使用的扇區數、頻率重用機制、射頻傳播環境、塔高以及背景干擾級別。高級的優化過程加上傳播模型可以幫助我們探究其中的一些問題。
??? 高級最優化仿真
??? 以下仿真使用Cost231模型—也稱為哈塔模型PCS擴展。這種無線傳播模型對哈塔模型和Okumura模型進行了擴展以覆蓋更廣的頻譜范圍，比如WiMAX常用的那些頻段。
??? 讀取基站天線的完整三維輻射圖，并觀察整個蜂窩的載波干擾比（C/I）。載波干擾比等價于信噪比，其側重的信號是OFDM載波，而干擾來自使用相同載波的一些其他基站。
??? 模型中考慮了塔的高度。進行優化的變量包括天線的指向，塔上的天線數量以及塔高。目標是找到一個場址方案來提供可能達到的最大系統總容量，這是一項與蜂窩內平均載波干擾比密切相關的任務。
??? 網絡優化
??? 首先，考慮基站天線波束形狀的影響。這里比較了頻率尺度變換的優質UMTS基站天線與波束寬度是90°3dB的WiMAX天線。其中，前者的波束寬度是72°3dB。
??? 盡管UMTS天線的增益更高，但WiMAX天線的反向輻射要低得多。UMTS型天線的波束掩模符合ETSISS1波束規格，而WiMAX天線的波束符合ETSISS3波束規格。
??? 在優化過程中以及制造商優化最佳總數據吞吐量時考慮的七塔格中，不推薦使用信道復用。優化結果如圖1所示。
??? 圖1制造商優化總數據吞吐量的結果
??? 每個塔用一個字母表示，相同的字母表示相同的塔配置。在圖1中，彩色表示載波干擾比，而每個位置的容量都是從圖中計算得到。有趣的是，優化者并沒有選擇蜂窩基站常用的標準的三扇區結構，而是為兩個天線都選擇了四扇區結構。可以看到，較緊湊的波束掩碼會產生明顯好得多的平均載波干擾比，從而產生更大的基站容量。通過查看覆蓋圖，可以了解得更深。
??? 圖2WiMAX天線的低后瓣在扇區間提供較干凈的過渡帶
??? 圖2所示為WiMAX天線的低后瓣在扇區間提供的較干凈過渡帶。在使用低性能UMTS型天線的系統中，手機可能會因為天線后瓣或設置不合適的波束寬度而形成的微蜂窩所引起“混淆”而不知道自己在哪個區。這樣可能造成設備很難越區切換。
??? 上面的分析產生了這樣的問題，WiMAX天線正確的天線波束寬度和旁瓣規格是什么？通常，答案要求設計一套工程上的折中。
??? 考慮操作員頻譜受限，想要在地表周期性重復的七塔配置中獲取七個可用的信道。通過僅選擇七個信道，操作者已經提高最大突發容量。然而，可以找到一種重用模式來提供運轉所需的載波干擾比這一點并不明顯。
??? 很明顯這是個具有挑戰性的問題，這里允許優化者選擇最佳天線及結構。
將贊助資金、熱心的發達國家企業家以及較為廣泛的WiMAX網絡覆蓋三方面因素結合起來，類似巴基斯坦這樣的發展中國家可能會得到所需的無線網絡解決方案，幫助這些貧窮但戰略意義重大的國家改善其亟需改進的公共教育系統。
??? 巴基斯坦的WiMAX商機
??? 經過幾年時間的網絡部署后，WiMAX在巴基斯坦的發展非常順利，現在正逐級成為該國電信基礎設施的重要組成部分，其發展速度甚至已超越一些較發達國家。但是，TelecomPK（一個主要報道巴基斯坦電信業相關信息的博客網站）的美國主編BabarBhatti說，WiMAX仍面臨許多挑戰。
??? 在巴基斯坦，至少有三家企業已經部署并正式運行WiMAX網絡。首都伊斯蘭堡等大城市甚至已經出現了業務競爭，WiMAX服務價格最近也因此而有所下降。
??? AbuDhabiGroup（總部位于阿拉伯聯合酋長國）的分公司Wateen已在包括伊斯蘭堡、卡拉奇和拉瓦爾品第在內的22個巴基斯坦城市推出了WateenHome服務。該公司于2006年啟動該項服務，是最早進入WiMAX家庭市場的電信公司。
??? 此后，巴基斯坦最大的移動運營商Mobilink在卡拉奇推出了MobilinkInfinity服務。該公司是總部同樣位于中東地區的埃及Orascom的子公司，其計劃在拉合爾和伊斯蘭堡等其它城市推出該項服務。
??? Wi-tribe是一家僅提供寬帶無線服務的企業，總部也位于中東地區。該公司今年已在拉合爾、伊斯蘭堡和卡拉奇等城市推出服務。這三個城市都采用了3.5GHz頻段的移動802.16eWiMAX技術。
??? 據WiMAX論壇稱，至少還有另外兩家運營商Supernet和BurraqTelecom也打算在巴基斯坦推出WiMAX服務。
??? WiMAX網絡支撐遠程教育
??? KZOEducation位于維吉尼亞州赫頓（Herndon），是一家主要開發在線交互學習內容和技術的公司。其總裁PhilCruver認為，在巴基斯坦靠自身的努力推動其公共教育系統發展的進程中，WiMAX將發揮“至關重要”的作用。
??? Cruver希望其公司開發的Web2.0學習技術能夠貢獻一份力量，幫助這個需求龐大但資源匱乏的國家以極低的成本提供優質的教育。
??? 巴基斯坦的識字人數大約只有50%，而女孩所占的比例更低。現在，該國擁有大約130萬名教師，但是要達到所需的標準（教育方面），還需要將這個數字翻一番。
??? Cruver的想法是，通過WiMAX網絡提供基于交互式流視頻的學習課程。KZO公司已自己出資，在伊斯蘭堡開始試點項目。該項目將兩所學校（一所男子學校，一所女子學校）的網絡連接到巴基斯坦運營商WateenTelecom運營的WiMAX網絡。
??? 該舉措的最終目標是借助可用資源，基于國內外優秀教師的授課視頻來構建遠程學習模塊。雖然在巴基斯坦，教師培訓也至關重要，但Cruver表示：“我們想做的就是告訴人們有哪些事情可以通過網絡完成。”
??? 因為競爭，WiMAX服務價格在巴基斯坦有所下降，Cruver稱，KZO每月只需支付21美元，試點項目中的兩所學校即可獲得1Mbit/s帶寬的寬帶網絡服務。
??? KZO公司的試點項目將側重于技術教育，在這方面，公司已有現成的面向企業客戶的課程內容和專業知識。Cruver認為，這種方式也同樣適用于其它領域的課程。
??? 不過，一切才剛剛開始，使用WiMAX全面部署KZO技術的資金尚未就緒。但在尋找資金方面，Cruver持樂觀態度。
??? KZO有理由樂觀。該公司是美國研究學會（AmericanInstitutesforResearch，AIR）實施的 Links to Learning: Education Support to Pakistan（ED-LINKS）項目的子承包商，該項目由美國國際開發署（The United States Agency for International Development，USAID）援助9千萬美元，歷時5年。
??? ED-LINKS項目主要致力于改進教師教學，不過它是一個多方面的計劃。KZO公司的當前工作直接面向學生。它開展了一項交流計劃，讓巴基斯坦的高中生分批來到美國，進行為時兩周的文化和教育交流。
??? 在美國，巴基斯坦學生將完成一個由KZO公司使用其交互式電子學習工具提供的密集型技術技能培訓計劃。此外，這些學生還將完成關于美國文化和歷史的速成課程。
??? 在ED-LINKS交流項目中，KZO公司用來提供教學內容的技術（在巴基斯坦，正開始用于遠程學習）是其子公司KZOInnovations開發的。該公司表示，在多個基于流視頻的電子學習產品中，其平臺遠遠超出了其它電子學習產品。
??? KZO技術可使用幾乎來自所有來源的視頻，包括專業制作的課程和錄制的電話會議。他們真正的競爭優勢是Web2.0功能。借助該功能，用戶可以在視頻播放時實時發送文本訊息。此外，他們還可以在視頻播放過程中添加標簽和其它注釋，以便進行索引和擴展。
??? 數月后訪問該互聯網內容的用戶，可以使用這些標簽定位到課程的特定部分。注釋可能包括早期用戶對該內容的評論，以及網上相關內容的鏈接。Cruver說：“現在，我們稱之為Learning2.0”。
??? 幾年前創建的KZOInnovations，專注開發面向商業應用的KZO知識資產，電子學習平臺是其中的成果之一。
??? 由于KZO技術是圍繞流視頻創建的，因此要用它進行遠程教學就必須采用寬帶互聯網接入，而這在巴基斯坦等大多數發展中國家都尚未實現。不過，雖然巴基斯坦在其它方面問題纏身，比如經濟不振、資金不足的教育系統，但電信業卻是它的一大亮點。
??? WiMAX發展中的現實挑戰
??? 據稱，Wateen在過去的發展過程中遇到了一些障礙，其中包括由于運行初期網絡性能不穩定，客戶端設備容易出現故障，Wateen服務遭到了客戶的投訴等。現在，有了WiMAX網絡的支持，這些問題已得到解決。
??? 但是，WiMAX客戶端設備的費用為50～80美元，這對較為貧窮的巴基斯坦民眾來說也是一種經濟上的負擔。因此，毫不奇怪，運營商將企業列為首要客戶目標，高端移動辦公人士為第二，而教育機構則為最末。
??? 而Cruver對Wateen服務非常滿意。他說：“服務開通速度很快，交了錢就開通了，24小時不間斷運行。”
??? 當地應用WiMAX業務最大的問題來自于斷電，每次斷電都能使網絡癱瘓好幾個小時。但是，正如Cruver所說的，斷電是巴基斯坦日常生活中的一部分，參與試點項目的所有相關方對此都已習慣。
??? 盡管經常出現斷電現象，但仍有上百個學生注冊了KZO學校平臺的社交網絡課程。只要一恢復供電，教師就會蜂擁下載課程計劃。
工商網監
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