6.1 WiMAX的未來(lái)
WiMAX未來(lái)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(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的兼容性方面以及載波聚合和負載平衡等關(guān)鍵技術(shù)。預計能同時(shí)支持WiMAX和LTE兩種標準和多種接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )將在2014年年內出現。
2) 無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng).wiMAX技術(shù)將被用于航空、能源、電力等這種對可靠性、安全性、帶寬有較高要求的專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )細分市場(chǎng)上，用于對它們自身的管理。這就是所謂的無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)。
3) 對于那些已經(jīng)獲得了TDD頻譜牌照的運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，堅持部署WiMAX網(wǎng)絡(luò )。在日本、韓國、馬來(lái)西亞和美國等這樣的傳統市場(chǎng)中，其市場(chǎng)發(fā)展在未來(lái)一段時(shí)間內仍將繼續增長(cháng)。日本最大的WiMAX運營(yíng)商UQ和馬來(lái)西亞的運營(yíng)商YTEL已經(jīng)有了持續部署WiMAX 2.0網(wǎng)絡(luò )的計劃。
無(wú)線(xiàn)技術(shù)是解決能源、航空這種場(chǎng)景覆蓋問(wèn)題的最佳解決方案。這為WiMAX提供了應一個(gè)可選擇的發(fā)展方向，即為專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )定制方案，在這樣的細分市場(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(mǎn)足能源、電力行業(yè)對服務(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)或能源系統的遙測、監控和管理提供網(wǎng)絡(luò )技術(shù)支撐[21]。為了能夠支撐這類(lèi)服務(wù)，WiMAX仍需要一步優(yōu)化上行鏈路，減少時(shí)延、擴大覆蓋范圍，增強覆蓋能力[20]，其設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]。在面對用擁塞問(wèn)題時(shí)，公用WiMAX、LTE和3GPP的其它網(wǎng)絡(luò )標準所能提供的服務(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 )可用于智能計量服務(wù)，因為公共蜂窩網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )覆蓋較好，同時(shí)這種應用對網(wǎng)絡(luò )的時(shí)延和安全性要求也相對較低[22]，配電站的監測則建議采用基于WiMAX技術(shù)的專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)系統。例如文獻[22]中提出了WiMAX可以與SCADA（數據采集與視頻監控系統，Supervisory Control And Data Acquisition）共用223~225 MHz的頻譜資源的建議，僅需要對WiMAX的MAC（媒介訪(fǎng)問(wèn)控制，Media Access Control）層和物理層協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改，實(shí)現對干擾的處理即可。
AeroMACS技術(shù)是WiMAX技術(shù)的一種，可用于機場(chǎng)的基礎通訊設施的建設。在運輸業(yè)、石油業(yè)以及天然氣業(yè)等與其類(lèi)似的細分市場(chǎng)中，也有相應的網(wǎng)絡(luò )需求。另外，基于WiMAX的無(wú)線(xiàn)以太網(wǎng)視訊分享技術(shù)也可以為移動(dòng)醫療等類(lèi)似應用提供支撐。
WiMAX向LTE融合的目的是，打開(kāi)無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)和產(chǎn)業(yè)體系大門(mén)，超越WiMAX 1.0和2.0[23]。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)，WiMAX 2.2標準會(huì )使運營(yíng)商具備靈活利用IP寬帶數據網(wǎng)絡(luò )的能力，并使其網(wǎng)絡(luò )能夠支持采用其他帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的設備，包括TD-LTE設備 (WiMAX/LTE雙模設備).tD-LTE對WiMAX運營(yíng)商的影響，用WiMAX論壇主席的話(huà)說(shuō)就是[24]：“我沒(méi)有看到TD-LTE網(wǎng)絡(luò )的出現會(huì )讓W(xué)iMAX網(wǎng)絡(luò )退出市場(chǎng)。我認為，在一定時(shí)期內將形成WiMAX和TD-LTE相互補充、并行發(fā)展的網(wǎng)絡(luò )格局。至于這個(gè)時(shí)期能夠持續多久，時(shí)間會(huì )告訴你。”
向LTE融合過(guò)程，必須要對各級網(wǎng)絡(luò )設備的軟件和硬件進(jìn)行升級，包括核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)以及為多模異構接入技術(shù)提供支撐的各種設備。由于WiMAX網(wǎng)絡(luò )的用戶(hù)規模遠小于3GPP運營(yíng)商，融入3GPP會(huì )為WiMAX運營(yíng)商帶來(lái)巨大的用戶(hù)資源和豐富的產(chǎn)業(yè)體系，對于融合過(guò)程中所產(chǎn)生的費用，運營(yíng)商是樂(lè )意接受的。相反，這種融合也會(huì )為3GPP運營(yíng)商獲得原先WiMAX用戶(hù)資源的一個(gè)機會(huì )。雖然WiMAX在某些亞洲國家發(fā)展勢頭強勁，但這很大程度上是由于這一技術(shù)在航空和運輸等細分專(zhuān)用市場(chǎng)的應用取得了成功，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)原有細分專(zhuān)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(lái)更像是一個(gè)獨特的合作，即替代競爭方法本身的方法就是接受競爭。
6.2 LTE的未來(lái)
3GPP提供了一個(gè)現有技術(shù)平滑演進(jìn)到LTE和LTE-A的方案。經(jīng)過(guò)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及其后續版本同產(chǎn)業(yè)級探索（如何提升移動(dòng)寬帶的實(shí)用性？如何提供更穩定的服務(wù)質(zhì)量？如何在頻譜資源稀缺的情況下滿(mǎn)足急速增長(cháng)的數據需求？）一樣，意義重大[25]。
目前的無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò )，信號覆蓋不連續，數據速率飄忽不定。3GPP R12及R13的設計目標就是提供一個(gè)穩定的無(wú)線(xiàn)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(mǎn)足持續呈指數增長(cháng)的數據業(yè)務(wù)需求。2012年，當在斯洛文尼亞召開(kāi)的3GPP TSG全會(huì )結束后，Keith Mallinson在他的文章《2020 Vision for LTE》[26]中提到了一組數字3×6×56 = 1008，即預計到2020年，LTE系統所占用的頻譜資源將達到目前的3倍，系統頻譜效率將達到目前的6倍，平均小區密度將達到目前的56倍。未來(lái)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(lái)LTE技術(shù)的變化主要有以下幾方面：
1) 更大的系統帶寬，更高階的3D-MIMO技術(shù)，高階調制，微小區等措施，都能使的小區的峰值速率、平均速率及小區邊緣的速率實(shí)現倍增。
2) 宏蜂窩小區將位于多層網(wǎng)絡(luò )的頂層，在它的覆蓋范圍內，隨機分布著(zhù)大量的Micro小區、Pico小區以及Femto小區，這些小區使用的頻帶都比宏蜂窩小區高。逐漸形成混合型網(wǎng)絡(luò )結構。這種體系結構有助于均衡高流量小區的業(yè)務(wù)量，從而提高系統總體吞吐量。也有利于減少覆蓋空洞，提升對室內高流量業(yè)務(wù)的支撐能力，但是對不同類(lèi)型小區間的移動(dòng)性以及ICIC（小區間干擾協(xié)調，Inter-Cell Interference Coordination）處理效率要求更高。在3GPP運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )中，和femto小區技術(shù)一樣，無(wú)線(xiàn)WIFI（無(wú)線(xiàn)保真，WirelessFidelity）將在為數據業(yè)務(wù)熱點(diǎn)或室內用戶(hù)提供寬帶支撐方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
3) 對TDD-LTE技術(shù)更為依賴(lài)，需要進(jìn)一步增強上下行間的干擾控制和業(yè)務(wù)分配。
4) 在基站側配置8個(gè)接收天線(xiàn)，使用交叉極化天線(xiàn)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和大規模天線(xiàn)的波束賦形技術(shù)。天線(xiàn)陣列的元件多達64個(gè)，使得扇區內的頻率實(shí)現再利用，獲得額外的頻率增益。
7 結論
本文旨在比較LTE和WiMAX這兩種無(wú)線(xiàn)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(lái)公共網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)的競爭中取得勝利的因素。文章還對這兩種技術(shù)的未來(lái)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(wú)線(xiàn)電話(huà)標準演進(jìn)而來(lái)，WiMAX是由數據網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)而來(lái)。移動(dòng)通信技術(shù)由以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為中心逐漸轉向以數據業(yè)務(wù)為中心，而WiMAX技術(shù)一開(kāi)始就聚焦于寬帶數據業(yè)務(wù)，后期才開(kāi)始提供語(yǔ)音服務(wù)。這兩種技術(shù)都采用了扁平化的全IP網(wǎng)絡(luò )結構、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、幀結構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、系統容量和移動(dòng)性。
影響這兩種技術(shù)標準之間競爭力的因素不僅僅是技術(shù)方面的，其他方面的因素對最終的競爭結果也會(huì )造成影響。最終的結果是：人們意識到，WiMAX必須與LTE相融合，而不是繼續競爭。這就決定了WiMAX未來(lái)的演進(jìn)方向。另外，WiMAX也可以朝著(zhù)向航空、運輸、能源這樣的細分市場(chǎng)提供專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入技術(shù)服務(wù)的方向發(fā)展，因為基于WiMAX技術(shù)的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )可以有效避免網(wǎng)絡(luò )擁塞情況的出現.wiMAX與LTE技術(shù)標準的融合，也可以使WiMAX運營(yíng)商既能服務(wù)細分專(zhuān)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準，為實(shí)現WiMAX系列標準與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)行調整，使得系統能夠支持多種通信標準，提升系統的反向兼容能力。在公共廣覆蓋網(wǎng)絡(luò )建設方面，留給WiMAX的機會(huì )已經(jīng)不多，WiMAX的持續發(fā)展，在很大程度要依賴(lài)于其在航空和運輸等細分專(zhuān)用市場(chǎng)方面取得的成功，而不是大眾網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)。
