淺析WiMAX技術(shù)及其測試

1、前言

由于3G遲遲未能正式商用，人們越來越關(guān)心WiMAX。它吸引的不光是“眼球”，還有企業(yè)的投入和政府的支持。準(zhǔn)確地說，WiMAX只是一個(gè)論壇——Worldinteroperabilityformicrowave acess(微波接入全球互通)的名稱縮寫，它積極推廣的是IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)的規(guī)范，而這些標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范包含了很多比3G相關(guān)通信技術(shù)更新的應(yīng)用技術(shù)。更直觀地說，WiMAX可能給用戶提供更好的通信服務(wù)。

2、WiMAX的組織及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。其中802.16、802.16a、802.16d屬于固定無線接入空中接口標(biāo)準(zhǔn)，而802.16e屬于移動寬帶無線接入空中標(biāo)準(zhǔn)。

WiMAX論壇于2001年4月9日成立，是一個(gè)非盈利組織，該組織旨在對基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)和ETSIHiperMAN標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入產(chǎn)品進(jìn)行一致性和互操作性認(rèn)證，通過WiMAX認(rèn)證的產(chǎn)品會擁有“WiMAX®CERTIFIED”標(biāo)識。

表1802.16系列標(biāo)準(zhǔn)

隨著對802.16系列標(biāo)準(zhǔn)越來越關(guān)注，加入WiMAX論壇的成員越來越多，也使得論壇發(fā)展迅速。WiMAX論壇陸續(xù)成立了認(rèn)證工作組(CWG)、技術(shù)工作組(TWG)、頻譜工作組(RWG)、市場工作組(MWG)、需求工作組(SPWG)、網(wǎng)絡(luò)工作組(NWG)和應(yīng)用研究工作組(AWG)。下面簡單介紹一下各工作組的職責(zé)。

(1)認(rèn)證工作組(CWG)

該工作組主要工作目標(biāo)是：管理認(rèn)證過程，包括一致性測試規(guī)程、互操作規(guī)程以及認(rèn)證的流程，同時(shí)還負(fù)責(zé)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的建立以及質(zhì)量監(jiān)控。

(2)技術(shù)工作組(TWG)

技術(shù)工作組主要的工作目標(biāo)是：建立和維護(hù)基于國際標(biāo)準(zhǔn)的一致性和互操作的規(guī)范，同時(shí)為系統(tǒng)定義技術(shù)規(guī)范需求。

(3)頻譜工作組(RWG)

頻譜工作組的主要目標(biāo)是：尋找和確定適用于WiMAX產(chǎn)品的許可頻段，鼓勵(lì)使用全球統(tǒng)一的頻率帶寬以最大限度利用頻率資源，同時(shí)降低產(chǎn)品的制造成本。

(4)市場工作組(MWG)

市場工作組主要的工作是：推動WiMAXForum發(fā)展，建立世界級的寬帶無線接入一致性和互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)，確定WiMAX產(chǎn)品的市場定位，以推動寬帶無線接入市場的發(fā)展。

(5)需求工作組(SPWG)

需求工作組的工作目標(biāo)是：為寬帶無線接入系統(tǒng)定義系統(tǒng)需求，以保證產(chǎn)品滿足當(dāng)前和未來市場發(fā)展的需要。

(6)網(wǎng)絡(luò)工作組(NWG)

網(wǎng)絡(luò)工作組的工作范圍主要集中在：IEEE802.16以及核心網(wǎng)之外的網(wǎng)絡(luò)單元、功能實(shí)體、消息和協(xié)議的制定，對于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)沒有定義和涉及到的部分進(jìn)行明確的定義和描述。

(7)應(yīng)用研究工作組(AWG)

應(yīng)用工作組主要的工作集中在：通過各種手段，例如業(yè)務(wù)的概念試驗(yàn)、產(chǎn)品的試驗(yàn)局等推廣WiMAX產(chǎn)品的使用；通過挖掘WiMAX產(chǎn)品的“殺手級”應(yīng)用，推動寬帶無線接入用戶和市場的發(fā)展，同時(shí)為產(chǎn)品的研制提供指導(dǎo)。

3、WiMAX的相關(guān)測試

從上面的介紹知道，WiMAX的相關(guān)測試規(guī)范是技術(shù)工作組(TWG)制定的，而認(rèn)證工作組(CWG)具體操作認(rèn)證測試的管理工作。需要強(qiáng)調(diào)的是，這些工作都是針對固定無線接入的設(shè)備，對于移動無線接入設(shè)備的測試工作在IEEE802.16e的標(biāo)準(zhǔn)定稿后才能正式啟動。

3.1測試相關(guān)的文件

下面逐一介紹技術(shù)工作組制定的文件：

(1)PICS(協(xié)議實(shí)現(xiàn)一致性說明)

PICS(protocolimplementationconformancestatement)是向設(shè)備制造商提供了一種機(jī)制，用標(biāo)準(zhǔn)化的方式說明設(shè)備實(shí)現(xiàn)與IEEE 802.16-2004規(guī)范的MAC/PHY協(xié)議一致性程度。該文件適用于11GHz以下頻段，PMP拓?fù)涞腎EEE Wireless MANOFDM和ETSI HiperMAN。PICS文件主要分為用戶站(SS)和基站(BS)兩大部分。

(2)TSSTP(測試集結(jié)構(gòu)和測試目的)

TSS(testsuitestructure)規(guī)定了MAC/PHY層協(xié)議一致性測試中的各類測試組(測試集結(jié)構(gòu))：CA/BV/BI/BO/TI測試組。TP(testpurpose)詳細(xì)規(guī)定了各測試項(xiàng)的測試目的、命名規(guī)則、測試依據(jù)、測試準(zhǔn)備、觸發(fā)動作、預(yù)期行為等。該文件適用于IEEE Wireless MAN-OFDM、Wireless HUMAN(-OFDM)和ETSI HiperMAN。

(3)RCT(射頻一致性測試規(guī)范)

RCT(radioconformancetestspecification)規(guī)定了收發(fā)信機(jī)的基帶和射頻信號測試流程和測試條件，用于測試射頻接口與IEEE 802.16-2004規(guī)范的實(shí)現(xiàn)一致性程度。該文件適用于Wireless MAN-OFDM，Wireless HUMAN(-OFDM)空中接口。

(4)ATS(抽象測試集)

ATS(abstracttestsuite)是所有測試腳本的抽象模板。

(5)PIXIT(protocolimplementationextrainformation for testing，協(xié)議實(shí)現(xiàn)附加信息)

3.2WiMAX認(rèn)證測試的規(guī)程

2004年認(rèn)證工作組選定了位于西班牙的CETECOM公司建立WiMAX產(chǎn)品第一個(gè)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)CWG在2005年4月15日結(jié)束的Malaga會議上發(fā)布的計(jì)劃，該實(shí)驗(yàn)室于2005年7月開始對外開放，開展對IEEE802.16d產(chǎn)品的認(rèn)證測試，預(yù)計(jì)第一個(gè)經(jīng)過認(rèn)證的WiMAX產(chǎn)品(基于802.16.2004)將于2005年底發(fā)布。

認(rèn)證測試包括一致性測試和互操作的測試，其中一致性測試由射頻一致性測試和協(xié)議一致性測試兩部分組成。

目前認(rèn)證測試的流程和測試計(jì)劃已經(jīng)定義完畢，WiMAX認(rèn)證的基本過程如下：

●各設(shè)備廠商參照WiMAX的PICS文件自行(或委托)進(jìn)行設(shè)備預(yù)測試。

●經(jīng)過預(yù)測試的設(shè)備送至WiMAX授權(quán)的認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行一致性測試認(rèn)證，該認(rèn)證不僅基于WiMAX的TSSTP、ATS、RCT等配置下的測試計(jì)劃和基于802.16f規(guī)范的業(yè)務(wù)規(guī)定，還將包括設(shè)備廠商提供的任何附加陳述文件。

●通過實(shí)驗(yàn)室一致性測試認(rèn)證之后，該設(shè)備將繼續(xù)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行與其他廠家的設(shè)備(至少2家)互操作測試，通過互操作測試的設(shè)備可以得到“WiMAX®CERTIFIED”標(biāo)識。

●上述任何環(huán)節(jié)測試沒有通過，待測設(shè)備都將返回第一步重新進(jìn)行測試。

認(rèn)證工作組聯(lián)合技術(shù)工作組與ETSI建立了非常密切聯(lián)系，定義了協(xié)同工作的方式、職責(zé)，旨在建立全球統(tǒng)一的802.16-2004/ETSIBRANHiperMAN系統(tǒng)的測試規(guī)范，同時(shí)共享測試環(huán)境、測試設(shè)備和測試文檔，以充分利用資源，互相促進(jìn)。

4、國內(nèi)WiMAX相關(guān)測試工作的進(jìn)展

國內(nèi)通信標(biāo)準(zhǔn)化組織和企業(yè)也積極進(jìn)行WiMAX相關(guān)技術(shù)的研究，中興、華為等公司紛紛加入WiMAX和IEEE802.16參與討論，中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA)已經(jīng)開始相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，并著手制定部分相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(包括設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)接口的技術(shù)要求和測試方法)。

目前，WiMAX的測試規(guī)范僅局限于接入部分的設(shè)備級的測試，關(guān)于以WiMAX技術(shù)為主組網(wǎng)的相關(guān)測試規(guī)范將是進(jìn)一步的工作。由于業(yè)界對于3G的大量投入，目前針對WiMAX更多的是研究，還沒有涉及到大規(guī)模的商業(yè)化，因此市場上關(guān)于WiMAX的產(chǎn)品很少。相對而言，市場上較多的是類似于WiMAX技術(shù)的3.5GHz和5.8GHz的寬帶無線接入產(chǎn)品。但是，在3G的應(yīng)用前景不夠明朗、WiMAX標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程加快的情況下，WiMAX產(chǎn)品正如雨后春筍般出現(xiàn)，相應(yīng)的測試工作也在積極準(zhǔn)備中。

5、應(yīng)用中的測試問題

盡管WiMAX已經(jīng)制定了一些文件，相應(yīng)的測試工作也在進(jìn)行中，然而WiMAX技術(shù)的應(yīng)用還存在很多不定因素，需要更多的測試來解決應(yīng)用中的一些問題。

在無線接入領(lǐng)域，有很多技術(shù)和WiMAX技術(shù)在應(yīng)用時(shí)是有競爭的，比如當(dāng)前的移動通信技術(shù)：2G和3G技術(shù)等。WiMAX技術(shù)要在具體的應(yīng)用場景中體現(xiàn)出自身的優(yōu)勢，才能得到市場的認(rèn)可，這就需要通過應(yīng)用測試來衡量系統(tǒng)的性能參數(shù)。WiMAX的測試規(guī)范只是一致性測試規(guī)范，而應(yīng)用中的測試區(qū)別于一致性測試。筆者認(rèn)為下面這幾個(gè)問題凸顯了WiMAX技術(shù)的特點(diǎn)，在商用試驗(yàn)網(wǎng)上很好地解決了這幾個(gè)問題勢必有利于其推廣：

●實(shí)際應(yīng)用場景中，在現(xiàn)實(shí)的衰落信道下，相對于應(yīng)用CDMA技術(shù)的寬帶無線接入系統(tǒng)，應(yīng)用OFDM技術(shù)的WiMAX設(shè)備在對抗信道衰落方面能給系統(tǒng)帶來多大程度上的指標(biāo)提高。

●基于高速數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)的WiMAX設(shè)備在加入實(shí)時(shí)語音業(yè)務(wù)后的實(shí)際表現(xiàn)如何?WiMAX的一致性測試中有QoS的內(nèi)容，但在實(shí)際應(yīng)用中區(qū)別于單機(jī)的QoS測試，應(yīng)該在具體網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場景下，使用網(wǎng)絡(luò)語音評定的方式測試。

●在各種特定的應(yīng)用場景中，運(yùn)用多速率自適應(yīng)等新技術(shù)的WiMAX設(shè)備的頻譜利用率能否顯示出優(yōu)勢?WiMAX技術(shù)的頻譜利用率高是其重要的優(yōu)勢，理論分析和仿真的結(jié)果和實(shí)際有較大出入，在具體應(yīng)用場景中的測試是必要的。

●由于儀表廠商對WiMAX技術(shù)不夠重視，WiMAX的測試設(shè)備一直滯后于產(chǎn)品開發(fā)。目前射頻方面的測試儀表應(yīng)該說比較成熟，而協(xié)議方面的測試儀表還很欠缺。