浅析WiMAX技术及其测试

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    1、前言

    由于3G迟迟未能正式商用,人们越来越关心WiMAX。它吸引的不光是“眼球”,还有企业的投入和政府的支持。准确地说,WiMAX只是一个论坛——Worldinteroperabilityformicrowave acess(微波接入全球互通)的名称缩写,它积极推广的是IEEE802.16系列标准及其相关的规范,而这些标准及规范包含了很多比3G相关通信技术更新的应用技术。更直观地说,WiMAX可能给用户提供更好的通信服务。

    2、WiMAX的组织及相关标准

    IEEE802.16标准系列到目前为止包括802.16、802.16a、802.16c、802.16d、802.16e、802.16f和802.16g共七个标准,如表1所示。其中802.16、802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准,而802.16e属于移动宽带无线接入空中标准。

    WiMAX论坛于2001年4月9日成立,是一个非盈利组织,该组织旨在对基于IEEE802.16标准和ETSIHiperMAN标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证,通过WiMAX认证的产品会拥有“WiMAX®CERTIFIED”标识。

    表1802.16系列标准

  

标准

主要内容

802.16

固定宽带无线接入系统空中接口标准(10-66GHz)

802.16a

固定宽带无线接入系统空中接口标准(2-11GHz)

802.16c

固定宽带无线接入系统空中接口标准(10-66GHz)

802.16-2004(802.16d)

固定宽带无线接入系统空中接口标准(10-66GHz、<11GHz)

802.16e

支持固定和移动的宽带无线接入空中接口标准(许可频段)

802.16f

固定宽带无线接入系统空中接口MIB规范

802.16g

固定和移动的宽带无线接入空中接口管理平面流程及服务规范

    随着对802.16系列标准越来越关注,加入WiMAX论坛的成员越来越多,也使得论坛发展迅速。WiMAX论坛陆续成立了认证工作组(CWG)、技术工作组(TWG)、频谱工作组(RWG)、市场工作组(MWG)、需求工作组(SPWG)、网络工作组(NWG)和应用研究工作组(AWG)。下面简单介绍一下各工作组的职责。

    (1)认证工作组(CWG)

    该工作组主要工作目标是:管理认证过程,包括一致性测试规程、互操作规程以及认证的流程,同时还负责认证实验室的建立以及质量监控。

    (2)技术工作组(TWG)

    技术工作组主要的工作目标是:建立和维护基于国际标准的一致性和互操作的规范,同时为系统定义技术规范需求。

    (3)频谱工作组(RWG)

    频谱工作组的主要目标是:寻找和确定适用于WiMAX产品的许可频段,鼓励使用全球统一的频率带宽以最大限度利用频率资源,同时降低产品的制造成本。

    (4)市场工作组(MWG)

    市场工作组主要的工作是:推动WiMAXForum发展,建立世界级的宽带无线接入一致性和互联互通标准,确定WiMAX产品的市场定位,以推动宽带无线接入市场的发展。

    (5)需求工作组(SPWG)

    需求工作组的工作目标是:为宽带无线接入系统定义系统需求,以保证产品满足当前和未来市场发展的需要。

    (6)网络工作组(NWG)

    网络工作组的工作范围主要集中在:IEEE802.16以及核心网之外的网络单元、功能实体、消息和协议的制定,对于现有的标准没有定义和涉及到的部分进行明确的定义和描述。

    (7)应用研究工作组(AWG)

    应用工作组主要的工作集中在:通过各种手段,例如业务的概念试验、产品的试验局等推广WiMAX产品的使用;通过挖掘WiMAX产品的“杀手级”应用,推动宽带无线接入用户和市场的发展,同时为产品的研制提供指导。

    3、WiMAX的相关测试

    从上面的介绍知道,WiMAX的相关测试规范是技术工作组(TWG)制定的,而认证工作组(CWG)具体操作认证测试的管理工作。需要强调的是,这些工作都是针对固定无线接入的设备,对于移动无线接入设备的测试工作在IEEE802.16e的标准定稿后才能正式启动。

    3.1测试相关的文件

    下面逐一介绍技术工作组制定的文件:

    (1)PICS(协议实现一致性说明)

    PICS(protocolimplementationconformancestatement)是向设备制造商提供了一种机制,用标准化的方式说明设备实现与IEEE 802.16-2004规范的MAC/PHY协议一致性程度。该文件适用于11GHz以下频段,PMP拓扑的IEEE Wireless MANOFDM和ETSI HiperMAN。PICS文件主要分为用户站(SS)和基站(BS)两大部分。

    (2)TSS&TP(测试集结构和测试目的)

    TSS(testsuitestructure)规定了MAC/PHY层协议一致性测试中的各类测试组(测试集结构):CA/BV/BI/BO/TI测试组。TP(testpurpose)详细规定了各测试项的测试目的、命名规则、测试依据、测试准备、触发动作、预期行为等。该文件适用于IEEE Wireless MAN-OFDM、Wireless HUMAN(-OFDM)和ETSI HiperMAN。

    (3)RCT(射频一致性测试规范)

    RCT(radioconformancetestspecification)规定了收发信机的基带和射频信号测试流程和测试条件,用于测试射频接口与IEEE 802.16-2004规范的实现一致性程度。该文件适用于Wireless MAN-OFDM,Wireless HUMAN(-OFDM)空中接口。

    (4)ATS(抽象测试集)

    ATS(abstracttestsuite)是所有测试脚本的抽象模板。

    (5)PIXIT(protocolimplementationextrainformation for testing,协议实现附加信息)

    3.2WiMAX认证测试的规程

    2004年认证工作组选定了位于西班牙的CETECOM公司建立WiMAX产品第一个认证实验室,根据CWG在2005年4月15日结束的Malaga会议上发布的计划,该实验室于2005年7月开始对外开放,开展对IEEE802.16d产品的认证测试,预计第一个经过认证的WiMAX产品(基于802.16.2004)将于2005年底发布。

    认证测试包括一致性测试和互操作的测试,其中一致性测试由射频一致性测试和协议一致性测试两部分组成。

    目前认证测试的流程和测试计划已经定义完毕,WiMAX认证的基本过程如下:

    ●各设备厂商参照WiMAX的PICS文件自行(或委托)进行设备预测试。

    ●经过预测试的设备送至WiMAX授权的认证实验室进行一致性测试认证,该认证不仅基于WiMAX的TSS&TP、ATS、RCT等配置下的测试计划和基于802.16f规范的业务规定,还将包括设备厂商提供的任何附加陈述文件。

    ●通过实验室一致性测试认证之后,该设备将继续在实验室进行与其他厂家的设备(至少2家)互操作测试,通过互操作测试的设备可以得到“WiMAX®CERTIFIED”标识。

    ●上述任何环节测试没有通过,待测设备都将返回第一步重新进行测试。

    认证工作组联合技术工作组与ETSI建立了非常密切联系,定义了协同工作的方式、职责,旨在建立全球统一的802.16-2004/ETSIBRANHiperMAN系统的测试规范,同时共享测试环境、测试设备和测试文档,以充分利用资源,互相促进。

    4、国内WiMAX相关测试工作的进展

    国内通信标准化组织和企业也积极进行WiMAX相关技术的研究,中兴、华为等公司纷纷加入WiMAX和IEEE802.16参与讨论,中国标准化协会(CCSA)已经开始相关标准的研究,并着手制定部分相关的行业标准(包括设备及网络接口的技术要求和测试方法)。

    目前,WiMAX的测试规范仅局限于接入部分的设备级的测试,关于以WiMAX技术为主组网的相关测试规范将是进一步的工作。由于业界对于3G的大量投入,目前针对WiMAX更多的是研究,还没有涉及到大规模的商业化,因此市场上关于WiMAX的产品很少。相对而言,市场上较多的是类似于WiMAX技术的3.5GHz和5.8GHz的宽带无线接入产品。但是,在3G的应用前景不够明朗、WiMAX标准化进程加快的情况下,WiMAX产品正如雨后春笋般出现,相应的测试工作也在积极准备中。

    5、应用中的测试问题

    尽管WiMAX已经制定了一些文件,相应的测试工作也在进行中,然而WiMAX技术的应用还存在很多不定因素,需要更多的测试来解决应用中的一些问题。

    在无线接入领域,有很多技术和WiMAX技术在应用时是有竞争的,比如当前的移动通信技术:2G和3G技术等。WiMAX技术要在具体的应用场景中体现出自身的优势,才能得到市场的认可,这就需要通过应用测试来衡量系统的性能参数。WiMAX的测试规范只是一致性测试规范,而应用中的测试区别于一致性测试。笔者认为下面这几个问题凸显了WiMAX技术的特点,在商用试验网上很好地解决了这几个问题势必有利于其推广:

    ●实际应用场景中,在现实的衰落信道下,相对于应用CDMA技术的宽带无线接入系统,应用OFDM技术的WiMAX设备在对抗信道衰落方面能给系统带来多大程度上的指标提高。

    ●基于高速数据传输开发的WiMAX设备在加入实时语音业务后的实际表现如何?WiMAX的一致性测试中有QoS的内容,但在实际应用中区别于单机的QoS测试,应该在具体网络的应用场景下,使用网络语音评定的方式测试。

    ●在各种特定的应用场景中,运用多速率自适应等新技术的WiMAX设备的频谱利用率能否显示出优势?WiMAX技术的频谱利用率高是其重要的优势,理论分析和仿真的结果和实际有较大出入,在具体应用场景中的测试是必要的。

    ●由于仪表厂商对WiMAX技术不够重视,WiMAX的测试设备一直滞后于产品开发。目前射频方面的测试仪表应该说比较成熟,而协议方面的测试仪表还很欠缺。

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