6.1 WiMAX的未來

　　WiMAX未來的發(fā)展方向主要有3個(gè)不同的方向：

　　1) 與LTE或其它多址技術(shù)相結(jié)合。2012年年底，WiMAX論壇采納了WiMAX與LTE和諧共存的建議[19].wiMAX 2.2將聚焦在與多種無線接入技術(shù)的兼容性方面以及載波聚合和負(fù)載平衡等關(guān)鍵技術(shù)。預(yù)計(jì)能同時(shí)支持WiMAX和LTE兩種標(biāo)準(zhǔn)和多種接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)將在2014年年內(nèi)出現(xiàn)。

　　2) 無線以太網(wǎng).wiMAX技術(shù)將被用于航空、能源、電力等這種對(duì)可靠性、安全性、帶寬有較高要求的專有網(wǎng)絡(luò)細(xì)分市場(chǎng)上，用于對(duì)它們自身的管理。這就是所謂的無線以太網(wǎng)。

　　3) 對(duì)于那些已經(jīng)獲得了TDD頻譜牌照的運(yùn)營(yíng)商來說，堅(jiān)持部署WiMAX網(wǎng)絡(luò)。在日本、韓國(guó)、馬來西亞和美國(guó)等這樣的傳統(tǒng)市場(chǎng)中，其市場(chǎng)發(fā)展在未來一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù)增長(zhǎng)。日本最大的WiMAX運(yùn)營(yíng)商UQ和馬來西亞的運(yùn)營(yíng)商YTEL已經(jīng)有了持續(xù)部署WiMAX 2.0網(wǎng)絡(luò)的計(jì)劃。

　　無線技術(shù)是解決能源、航空這種場(chǎng)景覆蓋問題的最佳解決方案。這為WiMAX提供了應(yīng)一個(gè)可選擇的發(fā)展方向，即為專用網(wǎng)絡(luò)定制方案，在這樣的細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展。2013年年初正式發(fā)布的WiGRID是一種基于IEEE 802.16e的廣域網(wǎng)技術(shù)[20]。它能夠滿足能源、電力行業(yè)對(duì)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)高實(shí)時(shí)性和高安全性的要求，為智能電網(wǎng)或能源系統(tǒng)的遙測(cè)、監(jiān)控和管理提供網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支撐[21]。為了能夠支撐這類服務(wù)，WiMAX仍需要一步優(yōu)化上行鏈路，減少時(shí)延、擴(kuò)大覆蓋范圍，增強(qiáng)覆蓋能力[20]，其設(shè)備能力也要能夠支持1.4 GHz、1.8 GHz、2.3 GHz、3.65 GHz和5.8 GHz等多個(gè)常用頻段[20]。在面對(duì)用擁塞問題時(shí)，公用WiMAX、LTE和3GPP的其它網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)所能提供的服務(wù)可靠性也是不一樣的，WiMAX能有效避免網(wǎng)絡(luò)擁塞。另一方面，公共蜂窩網(wǎng)絡(luò)可用于智能計(jì)量服務(wù)，因?yàn)楣�共蜂窩網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋較好，同時(shí)這種應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和安全性要求也相對(duì)較低[22]，配電站的監(jiān)測(cè)則建議采用基于WiMAX技術(shù)的專用無線系統(tǒng)。例如文獻(xiàn)[22]中提出了WiMAX可以與SCADA（數(shù)據(jù)采集與視頻監(jiān)控系統(tǒng)，Supervisory Control And Data Acquisition）共用223~225 MHz的頻譜資源的建議，僅需要對(duì)WiMAX的MAC（媒介訪問控制，Media Access Control）層和物理層協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的處理即可。

　　AeroMACS技術(shù)是WiMAX技術(shù)的一種，可用于機(jī)場(chǎng)的基礎(chǔ)通訊設(shè)施的建設(shè)。在運(yùn)輸業(yè)、石油業(yè)以及天然氣業(yè)等與其類似的細(xì)分市場(chǎng)中，也有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)需求。另外，基于WiMAX的無線以太網(wǎng)視訊分享技術(shù)也可以為移動(dòng)醫(yī)療等類似應(yīng)用提供支撐。

　　WiMAX向LTE融合的目的是，打開無線接入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系大門，超越WiMAX 1.0和2.0[23]。隨著網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，WiMAX 2.2標(biāo)準(zhǔn)會(huì)使運(yùn)營(yíng)商具備靈活利用IP寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的能力，并使其網(wǎng)絡(luò)能夠支持采用其他帶無線接入技術(shù)的設(shè)備，包括TD-LTE設(shè)備 (WiMAX/LTE雙模設(shè)備).tD-LTE對(duì)WiMAX運(yùn)營(yíng)商的影響，用WiMAX論壇主席的話說就是[24]：“我沒有看到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)會(huì)讓W(xué)iMAX網(wǎng)絡(luò)退出市場(chǎng)。我認(rèn)為，在一定時(shí)期內(nèi)將形成WiMAX和TD-LTE相互補(bǔ)充、并行發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)格局。至于這個(gè)時(shí)期能夠持續(xù)多久，時(shí)間會(huì)告訴你。”

　　向LTE融合過程，必須要對(duì)各級(jí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟件和硬件進(jìn)行升級(jí)，包括核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及為多模異構(gòu)接入技術(shù)提供支撐的各種設(shè)備。由于WiMAX網(wǎng)絡(luò)的用戶規(guī)模遠(yuǎn)小于3GPP運(yùn)營(yíng)商，融入3GPP會(huì)為WiMAX運(yùn)營(yíng)商帶來巨大的用戶資源和豐富的產(chǎn)業(yè)體系，對(duì)于融合過程中所產(chǎn)生的費(fèi)用，運(yùn)營(yíng)商是樂意接受的。相反，這種融合也會(huì)為3GPP運(yùn)營(yíng)商獲得原先WiMAX用戶資源的一個(gè)機(jī)會(huì)。雖然WiMAX在某些亞洲國(guó)家發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，但這很大程度上是由于這一技術(shù)在航空和運(yùn)輸?shù)燃?xì)分專用市場(chǎng)的應(yīng)用取得了成功，而不是大眾網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。只有成功地與LTE融合， WiMAX才能在服務(wù)原有細(xì)分專用市場(chǎng)的同時(shí)，還能服務(wù)于大眾網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。這看起來更像是一個(gè)獨(dú)特的合作，即替代競(jìng)爭(zhēng)方法本身的方法就是接受競(jìng)爭(zhēng)。

　　6.2 LTE的未來

　　3GPP提供了一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)平滑演進(jìn)到LTE和LTE-A的方案。經(jīng)過大量研究取得的成果會(huì)在近年新的3GPP版本中進(jìn)行公布。即將發(fā)布的3GPP R12及其后續(xù)版本同產(chǎn)業(yè)級(jí)探索（如何提升移動(dòng)寬帶的實(shí)用性？如何提供更穩(wěn)定的服務(wù)質(zhì)量？如何在頻譜資源稀缺的情況下滿足急速增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)需求？）一樣，意義重大[25]。

　　目前的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)，信號(hào)覆蓋不連續(xù)，數(shù)據(jù)速率飄忽不定。3GPP R12及R13的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是提供一個(gè)穩(wěn)定的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)，也就是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠隨時(shí)隨地地滿足持續(xù)呈指數(shù)增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。2012年，當(dāng)在斯洛文尼亞召開的3GPP TSG全會(huì)結(jié)束后，Keith Mallinson在他的文章《2020 Vision for LTE》[26]中提到了一組數(shù)字3×6×56 = 1008，即預(yù)計(jì)到2020年，LTE系統(tǒng)所占用的頻譜資源將達(dá)到目前的3倍，系統(tǒng)頻譜效率將達(dá)到目前的6倍，平均小區(qū)密度將達(dá)到目前的56倍。未來將有許多技術(shù)[10，11，26，27]，使得這一巨大的變化成為可能。未來LTE技術(shù)的變化主要有以下幾方面：

　　1) 更大的系統(tǒng)帶寬，更高階的3D-MIMO技術(shù)，高階調(diào)制，微小區(qū)等措施，都能使的小區(qū)的峰值速率、平均速率及小區(qū)邊緣的速率實(shí)現(xiàn)倍增。

　　2) 宏蜂窩小區(qū)將位于多層網(wǎng)絡(luò)的頂層，在它的覆蓋范圍內(nèi)，隨機(jī)分布著大量的Micro小區(qū)、Pico小區(qū)以及Femto小區(qū)，這些小區(qū)使用的頻帶都比宏蜂窩小區(qū)高。逐漸形成混合型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)有助于均衡高流量小區(qū)的業(yè)務(wù)量，從而提高系統(tǒng)總體吞吐量。也有利于減少覆蓋空洞，提升對(duì)室內(nèi)高流量業(yè)務(wù)的支撐能力，但是對(duì)不同類型小區(qū)間的移動(dòng)性以及ICIC（小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)，Inter-Cell Interference Coordination）處理效率要求更高。在3GPP運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)中，和femto小區(qū)技術(shù)一樣，無線WIFI（無線保真，WirelessFidelity）將在為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)或室內(nèi)用戶提供寬帶支撐方面發(fā)揮越來越重要的作用。

　　3) 對(duì)TDD-LTE技術(shù)更為依賴，需要進(jìn)一步增強(qiáng)上下行間的干擾控制和業(yè)務(wù)分配。

　　4) 在基站側(cè)配置8個(gè)接收天線，使用交叉極化天線和更高的載波頻率，進(jìn)一步改進(jìn)上行鏈路性能。

　　5) 采用3D-MIMO和大規(guī)模天線的波束賦形技術(shù)。天線陣列的元件多達(dá)64個(gè)，使得扇區(qū)內(nèi)的頻率實(shí)現(xiàn)再利用，獲得額外的頻率增益。

　　7 結(jié)論

　　本文旨在比較LTE和WiMAX這兩種無線通信技術(shù)，從技術(shù)角度論述了LTE在它和WiMAX在關(guān)于未來公共網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利的因素。文章還對(duì)這兩種技術(shù)的未來方向進(jìn)行了展望。

　　本文首先回顧了這兩種技術(shù)的演進(jìn)歷程.lTE從無線電話標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)而來，WiMAX是由數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)而來。移動(dòng)通信技術(shù)由以語音業(yè)務(wù)為中心逐漸轉(zhuǎn)向以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心，而WiMAX技術(shù)一開始就聚焦于寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，后期才開始提供語音服務(wù)。這兩種技術(shù)都采用了扁平化的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、多址接入技術(shù)和雙工模式。二者技術(shù)上的不同之處主要在于：所分配的頻率資源不同、子載波間隔不同、幀結(jié)構(gòu)不同以及上行接入技術(shù)不同等.lTE能夠支持更高的吞吐量、系統(tǒng)容量和移動(dòng)性。

　　影響這兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間競(jìng)爭(zhēng)力的因素不僅僅是技術(shù)方面的，其他方面的因素對(duì)最終的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果也會(huì)造成影響。最終的結(jié)果是：人們意識(shí)到，WiMAX必須與LTE相融合，而不是繼續(xù)競(jìng)爭(zhēng)。這就決定了WiMAX未來的演進(jìn)方向。另外，WiMAX也可以朝著向航空、運(yùn)輸、能源這樣的細(xì)分市場(chǎng)提供專用無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)服務(wù)的方向發(fā)展，因?yàn)榛�于WiMAX技術(shù)的專用網(wǎng)絡(luò)可以有效避免網(wǎng)絡(luò)擁塞情況的出現(xiàn).wiMAX與LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的融合，也可以使WiMAX運(yùn)營(yíng)商既能服務(wù)細(xì)分專用網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，又能提供公共服務(wù).wiMAX論壇目前正在不斷完善標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)現(xiàn)WiMAX系列標(biāo)準(zhǔn)與LTE相融合而努力。從終端到基站，再到核心網(wǎng)，許多軟件和硬件都需要進(jìn)行調(diào)整，使得系統(tǒng)能夠支持多種通信標(biāo)準(zhǔn)，提升系統(tǒng)的反向兼容能力。在公共廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，留給WiMAX的機(jī)會(huì)已經(jīng)不多，WiMAX的持續(xù)發(fā)展，在很大程度要依賴于其在航空和運(yùn)輸?shù)燃?xì)分專用市場(chǎng)方面取得的成功，而不是大眾網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)。