淺析WiMAX技術及其測試

1、前言

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

2、WiMAX的組織及相關標準

IEEE802.16標準系列到目前為止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七個標準，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準，而802.16e屬于移動寬帶無線接入空中標準。

WiMAX論壇于2001年4月9日成立，是一個非盈利組織，該組織旨在對基于IEEE802.16標準和ETSIHiperMAN標準的寬帶無線接入產品進行一致性和互操作性認證，通過WiMAX認證的產品會擁有“WiMAX®CERTIFIED”標識。

表1802.16系列標準

隨著對802.16系列標準越來越關注，加入WiMAX論壇的成員越來越多，也使得論壇發展迅速。WiMAX論壇陸續成立了認證工作組(CWG)、技術工作組(TWG)、頻譜工作組(RWG)、市場工作組(MWG)、需求工作組(SPWG)、網絡工作組(NWG)和應用研究工作組(AWG)。下面簡單介紹一下各工作組的職責。

(1)認證工作組(CWG)

該工作組主要工作目標是：管理認證過程，包括一致性測試規程、互操作規程以及認證的流程，同時還負責認證實驗室的建立以及質量監控。

(2)技術工作組(TWG)

技術工作組主要的工作目標是：建立和維護基于國際標準的一致性和互操作的規范，同時為系統定義技術規范需求。

(3)頻譜工作組(RWG)

頻譜工作組的主要目標是：尋找和確定適用于WiMAX產品的許可頻段，鼓勵使用全球統一的頻率帶寬以最大限度利用頻率資源，同時降低產品的制造成本。

(4)市場工作組(MWG)

市場工作組主要的工作是：推動WiMAXForum發展，建立世界級的寬帶無線接入一致性和互聯互通標準，確定WiMAX產品的市場定位，以推動寬帶無線接入市場的發展。

(5)需求工作組(SPWG)

需求工作組的工作目標是：為寬帶無線接入系統定義系統需求，以保證產品滿足當前和未來市場發展的需要。

(6)網絡工作組(NWG)

網絡工作組的工作范圍主要集中在：IEEE802.16以及核心網之外的網絡單元、功能實體、消息和協議的制定，對于現有的標準沒有定義和涉及到的部分進行明確的定義和描述。

(7)應用研究工作組(AWG)

應用工作組主要的工作集中在：通過各種手段，例如業務的概念試驗、產品的試驗局等推廣WiMAX產品的使用；通過挖掘WiMAX產品的“殺手級”應用，推動寬帶無線接入用戶和市場的發展，同時為產品的研制提供指導。

3、WiMAX的相關測試

從上面的介紹知道，WiMAX的相關測試規范是技術工作組(TWG)制定的，而認證工作組(CWG)具體操作認證測試的管理工作。需要強調的是，這些工作都是針對固定無線接入的設備，對于移動無線接入設備的測試工作在IEEE802.16e的標準定稿后才能正式啟動。

3.1測試相關的文件

下面逐一介紹技術工作組制定的文件：

(1)PICS(協議實現一致性說明)

PICS(protocolimplementationconformancestatement)是向設備制造商提供了一種機制，用標準化的方式說明設備實現與IEEE 802.16-2004規范的MAC/PHY協議一致性程度。該文件適用于11GHz以下頻段，PMP拓撲的IEEE 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(測試集結構和測試目的)

TSS(testsuitestructure)規定了MAC/PHY層協議一致性測試中的各類測試組(測試集結構)：CA/BV/BI/BO/TI測試組。TP(testpurpose)詳細規定了各測試項的測試目的、命名規則、測試依據、測試準備、觸發動作、預期行為等。該文件適用于IEEE Wireless MAN-OFDM、Wireless HUMAN(-OFDM)和ETSI HiperMAN。

(3)RCT(射頻一致性測試規范)

RCT(radioconformancetestspecification)規定了收發信機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規范的實現一致性程度。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，協議實現附加信息)

3.2WiMAX認證測試的規程

2004年認證工作組選定了位于西班牙的CETECOM公司建立WiMAX產品第一個認證實驗室，根據CWG在2005年4月15日結束的Malaga會議上發布的計劃，該實驗室于2005年7月開始對外開放，開展對IEEE802.16d產品的認證測試，預計第一個經過認證的WiMAX產品(基于802.16.2004)將于2005年底發布。

認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議一致性測試兩部分組成。

目前認證測試的流程和測試計劃已經定義完畢，WiMAX認證的基本過程如下：

●各設備廠商參照WiMAX的PICS文件自行(或委托)進行設備預測試。

●經過預測試的設備送至WiMAX授權的認證實驗室進行一致性測試認證，該認證不僅基于WiMAX的TSSTP、ATS、RCT等配置下的測試計劃和基于802.16f規范的業務規定，還將包括設備廠商提供的任何附加陳述文件。

●通過實驗室一致性測試認證之后，該設備將繼續在實驗室進行與其他廠家的設備(至少2家)互操作測試，通過互操作測試的設備可以得到“WiMAX®CERTIFIED”標識。

●上述任何環節測試沒有通過，待測設備都將返回第一步重新進行測試。

認證工作組聯合技術工作組與ETSI建立了非常密切聯系，定義了協同工作的方式、職責，旨在建立全球統一的802.16-2004/ETSIBRANHiperMAN系統的測試規范，同時共享測試環境、測試設備和測試文檔，以充分利用資源，互相促進。

4、國內WiMAX相關測試工作的進展

國內通信標準化組織和企業也積極進行WiMAX相關技術的研究，中興、華為等公司紛紛加入WiMAX和IEEE802.16參與討論，中國標準化協會(CCSA)已經開始相關標準的研究，并著手制定部分相關的行業標準(包括設備及網絡接口的技術要求和測試方法)。

目前，WiMAX的測試規范僅局限于接入部分的設備級的測試，關于以WiMAX技術為主組網的相關測試規范將是進一步的工作。由于業界對于3G的大量投入，目前針對WiMAX更多的是研究，還沒有涉及到大規模的商業化，因此市場上關于WiMAX的產品很少。相對而言，市場上較多的是類似于WiMAX技術的3.5GHz和5.8GHz的寬帶無線接入產品。但是，在3G的應用前景不夠明朗、WiMAX標準化進程加快的情況下，WiMAX產品正如雨后春筍般出現，相應的測試工作也在積極準備中。

5、應用中的測試問題

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

在無線接入領域，有很多技術和WiMAX技術在應用時是有競爭的，比如當前的移動通信技術：2G和3G技術等。WiMAX技術要在具體的應用場景中體現出自身的優勢，才能得到市場的認可，這就需要通過應用測試來衡量系統的性能參數。WiMAX的測試規范只是一致性測試規范，而應用中的測試區別于一致性測試。筆者認為下面這幾個問題凸顯了WiMAX技術的特點，在商用試驗網上很好地解決了這幾個問題勢必有利于其推廣：

●實際應用場景中，在現實的衰落信道下，相對于應用CDMA技術的寬帶無線接入系統，應用OFDM技術的WiMAX設備在對抗信道衰落方面能給系統帶來多大程度上的指標提高。

●基于高速數據傳輸開發的WiMAX設備在加入實時語音業務后的實際表現如何?WiMAX的一致性測試中有QoS的內容，但在實際應用中區別于單機的QoS測試，應該在具體網絡的應用場景下，使用網絡語音評定的方式測試。

●在各種特定的應用場景中，運用多速率自適應等新技術的WiMAX設備的頻譜利用率能否顯示出優勢?WiMAX技術的頻譜利用率高是其重要的優勢，理論分析和仿真的結果和實際有較大出入，在具體應用場景中的測試是必要的。

●由于儀表廠商對WiMAX技術不夠重視，WiMAX的測試設備一直滯后于產品開發。目前射頻方面的測試儀表應該說比較成熟，而協議方面的測試儀表還很欠缺。