WiMAX魅力無限距離廣傳輸快 為最後一哩首選

隨著資訊需求量的增加,數據通訊也相對要求傳輸速率的增加,從早先家用的28kbps的數據機,到現今8Mbps的ADSL...
隨著資訊需求量的增加,數據通訊也相對要求傳輸速率的增加,從早先家用的28kbps的數據機,到現今8Mbps的ADSL,無線通訊數據傳輸也從早先無線區域網路(WLAN) 802.11b的1Mbps提升到現今802.11a/g的54Mbps。  

而為了擴展遠距離的數據無線傳輸,英特爾(Intel)繼推出無線區域網路的迅馳電腦後,打算推再出WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)技術,這項技術究竟擁有什麼魅力?為何如此受到矚目?其所影響的層面又如何?都是本文所探討的重點。  

WiMAX的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),將此技術與微波設備相結合之後,由於成本較低,將提升寬頻無線市場,改善企業與服務供應商的通訊品質。WiMAX是由科技廠商組成推動 802.16a無線標準的組織,802.16a標準於今年初獲得IEEE通過,而另一個802.16e技術也正朝標準制訂進行;如同Wi-Fi聯盟推動 802.11a/b/g無線標準,802.11標準被統稱為Wi-Fi,因此802.16標準也被稱為WiMAX。  

WiMAX的傳輸距離長達50公里,與第三代行動通訊基地台的涵蓋能不相上下,傳輸速率74Mbps,則比WLAN還多,比起第三代行動通訊系統的 2Mbps更是天壤之別,更具有挑戰3G的實力。然而無線區域網路的傳輸距離僅100公尺,覆蓋範圍小,並不適合於移動中通訊。而WiMAX技術,卻可補足這兩方面的不足,未來筆記型電腦無線傳輸距離可望更遠、速率也會更快。  

WiMAX技術背景  

802.16a針對802.16加以改進,特別是有較佳非直線傳輸的特性,容許有效的等化器修正在多重路徑傳播下之振幅及相位加成或相減(表1)。為提升資料傳輸的速度及穩定性,應用下列技術機制:  

.適應性脈波(Adaptive Burst Profiles)。  

.向前錯誤修正(Forward Error Correction)。  

.動態頻率選擇 (Dynamic Frequency Selection, DFS),主要操作於無執照的頻段。  

.先進天線系統(Advanced Antenna System)  

.網狀網路架構(Mesh Topology)  

.適應性調變(Adaptive Modulation)  

WiMAX與802.16a實體層  

802.16a所使用的頻段為2GHz到11GHz,與802.11a/g使用相同的調變方式-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex),所不同的是使用256點快速傅立葉轉換的OFDM,或2048點快速傅立葉轉換,也可為單一載波的傳送,見圖1。對於通道的頻寬是採取彈性的頻寬,從1.75MHz到20MHz,調變方式從QPSK、16QAM、64QAM,組成各種不同速率,見表2。  

圖2為WiMAX802.16a WirelessMAN-OFDM實體層發射器架構。在通道編碼(Channel Coding)使用了PRBS-15(Pseudo-Random Binary Sequence)作為資料的攪亂(Scrambling ),接著使用前進錯誤編碼(Forward Error Coding),作為資料的保護,再加以交錯(Interleaving),以提升接收機執行錯誤修正的效率。通道編碼之後即為調變,將資料對應至所使用的調變方式,接以256點反快速傅立葉轉換(IFFT),加上保護時間(Guard Time, Tg),見圖3,Tb/Tg可為1/4,1/8,1/16或1/32,之後加上Root Nyquist濾波器,送至射頻模組。  

無線最後一哩的最佳選擇  

WiMAX的最大傳輸距離是30英里,在20MHz的頻寬上,資料傳輸速率逼近70Mbps。在低頻寬區段、靠近訂戶基地站,NLOS的傳輸品質更好。若在最大傳輸距離30英里那端,唯有視距傳輸(Light-of-Sight)可派上用場。NLOS固定寬頻無線上網服務的基地覆蓋範圍是3至5英里,端視頻段而定。相較於Wi-Fi,WiMAX傳輸距離更長、速度更快,適合作為T1、Cable Modem或xDSL等另一種無線替代選擇,因此許多廠商規劃中的WiMAX產品將類似目前的xDSL數據機的角色,企業或家庭透過此裝置和ISP或電信公司無線上網;此外,電信公司的內部網路也可透過WiMAX連接。  

打造寬頻無線上網的新未來  

WiMAX組織的動機是希望業者透過較低廉的價格、更高通訊品質的表現、更快速的傳輸速率,擴大寬頻無線上網的市場,進而帶動硬體製造商與服務供應商的生機。服務供應商與企業享有設備與設備之間的互通性。硬體供應商可以減少產品規格的差異性,降低生產成本。WiMAX的到來意味網路更為普及,不僅在家或辦公室可以上網,連在路上也可以隨時上網遨遊。一如當年對提升802.11使用率有功的Wi-Fi聯盟,WiMAX也成立了論壇,將提高大眾對寬頻無線傳輸的認識,並力促供應商解決設備相容問題,藉此增加WiMAX技術的使用率,讓WiMAX技術成為業界使用IEEE 802.16系列寬頻無線設備的標準,與3G行動通訊系統互別苗頭。  

(本文作者為安捷倫科技公司技術顧問)  

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