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WiMAX INTRODUCTION

碩專一甲指導教授：陳偉業學生：陳椒苓

學號： N9590001

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參考文獻1. 李彥輝、陳世揚、林義能、林盈達， WiMAX 與 Wi-

Fi 的比較。2. 甘傑英， WiMAX 標準與認證簡介，系統晶片 002

期。3. 雷震洲（ 2006 ）， IEEE 802.16 和 WiMAX ，泰爾網。4. 郭文興譯（ 2005/08/01 ）， WiMAX 的真實面貌 ，

Taiwan.CNET.com 。5. 林穎舜（ 2005∕02 ）， WiMAX INTRODUCTION ，

http://studentweb.ncnu.edu.tw/94321544/htm/ppt/2005/file11-02.ppt 。

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一、名詞解釋 BS （ Base Station ，基地臺），指訊號發射端。 SS （ Subscriber Station ，接收端），有室內、戶外型，必須轉接才

能連到一般設備。 CPE （ Customer Premise Equipment ，客戶端接收器），內建在設

備上，不用像 SS 還要轉接裝置。 RS （ Rely Station ，中繼器），在 802.16j （ Mobile Multi-hop Rela

y ）制定，能延伸 BS 訊號，能智慧型轉發訊號。 PTP （ Point to Point ，點對點模式）， 1 臺 BS 對應 1 臺 SS 。 PMP （ Point to Multiple ，點對多點模式）， 1 臺 BS 可對應多臺 SS 。 License Band 及 Un-License Band （ License-Exempt ），前者為特

許營運頻帶，必須有營運執照才能使用，例如 2.5GHz 及 3.5GHz ，後者為非特許營運頻帶，不需執照，一般皆可使用，例如 5.8GHz 。

LOS （ Line-of-sight ）及 NLOS （ Non-Line-of-sight ），前者是指設備間沒有任何障礙物，視為直視距離，後者則是兩端間有障礙物，視為非直視距離。

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What is WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave A

ccess ；全球互運的微波存取。 Wireless MAN(WMAN) Last Mile access

從應用上來說，是像 xDSL 及 Cable moden 一樣的寬頻連線技術，只不過 WiMAX 是透過無線傳輸的方式，不需現存的一些寬頻環境必須挖路佈線，所以也就是這「最後一哩」的無線化。

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三、 WiMAX Forum WiMAX Forum 是 IEEE802.16 技術的推廣者。

首要任務是聯合全球大量的參與者，包括晶片製造商、軟體開發商、設備商和服務供應商來支援 IEEE Wireless MAN 標準。

組織已包括 440 個成員，分布在 125 個國家，具有完整的上、

下游供應鏈。 成員中包括： Alcatel 、 AT&T 、英國電信、富士通 (Fujitsu) 、 NOKIA 、 M

OTO 、 Intel 、 SAMSUNG 、 LG ，大陸的華為科技、中興通訊等。

WiMAX Forum 將 2005 年訂為” The Year of WiMAX” 。

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四、 802.16 主要標準比較standard 802.16 802.16a 802.16-2004 802.16e

應用模式 固定式應用 (取代寬頻設備 ) 移動式應用

應用方向 Last Mile & Backhaul Mobile Device

頻段 10~66GHz 2~11GHz 2~6 GHz

傳輸條件 LOS NLOS NLOS

傳輸速率 32~134Mbps 75Mbps 15Mbps

調變技術 QPSK、 16QAM、 64QAM QPSK、 16QAM、 64QAM（採 256 Subcarrier OFDM）

QPSK、 16QAM、 64QAM（採 257 Subcarrier OFDM ）

移動性 固定性 固定性 移動性

傳輸距離 1~3 Mile 4~6Mile( 最大 30Mile) 1~3 Mile

註： 1mile ＝ 1.6Km

LOS (Line of Sight) ：可直視範圍的直線傳輸

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五、 802.16 主要標準比較（續）除了以上幾個標外，另外還有 3 個重標準： IEEE 802.16c ：

它是 IEEE 802.16 的增補，它詳細規定了工作於 10~66GHz 頻段的 IEEE 802.16 系統在實現上的一系列特性和功能。

IEEE 802.16f ：它定義了 IEEE 802.16 系統 MAC 層及實體層的管理信息庫（ MIB ）以及相關的管理流程。

IEEE 802.16g ：規定了 IEEE 802.16 系統管理流程和接口，從而實現 IEEE 802.16 設備的互操作性和對網路資源、移動性和頻譜的有效管理。

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六、 IEEE 802.16 技術應用演進

資料來源： Intel, 2004

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七、 IEEE 802.16 協定模型

匯聚子層(CS)

公共部份子層(CPS)

加密子層(PS)

傳輸層(TSC)

單載波調變(SCM)

正交分頻多工(OFDM)

MAC層

PHY層

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八、 IEEE 802.16 協定模型（續）

IEEE 802.16 的實體層規範： 根據兩種調變方式：

單載波調變〔 SCM 〕：１．針對 10~66 GHz 頻段的無線接入系統。２．採用的調制方式有 QPSK 、 16QAM 和 64QAM 。正交分頻多工〔 OFDM 〕：１．針對 2~11GHz 頻段的無線接入系統。２．採用的調變方式有 OFDM 及 OFDMA 技術。

根據兩種傳輸模式：１．分時雙工（ TDD ）。２．分頻雙工（ FDD ）。

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九、 IEEE 802.16 協定模型（續） IEEE 802.16 實體層特性

特點 好處

256 點 FFT OFDM 波形 內含解決室外 LOS 和 NLOS 環境中 multipath 問題的能力

不同的距離使用不同的信號調變技術

802.16可以支援由近到遠 64QAM、 16QAM、 QPSK及 BPSK等信號調變。

支持 TDD 和 FDD 雙工模式

適應世界各地不同的管制辦法，有的允許一種，有的允許兩種

靈活的 channel 寬度（例如 3.5MHz 、 5

MHz 和 10MHz等）

提供必要的靈活性，以適應在世界各地不同 Frequence band 與不同 channel access 要求情況下工作

支持智慧型天線系統 802.16 的 PHY 可以設計成支援智慧型天線，這是一種主

動式天線，與 MIMO 等其他技術配合時，可以強化信號品質並提高傳輸效率。

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十、 IEEE 802.16 協定模型（續）

IEEE 802.16 的 MAC 層規範： MAC 層包括三個子層：

１．匯聚子層（ CS:convergence sublayer ）。２． MAC公共部分子層（ CPS:common part sublayer ）。３．加密子層（ PS ： privacy sublayer ）。

MAC 層的 Qos機制１． UGS （ Unsolicited Grant Service ）非請求的頻寬分配。２． rtPS （ real time Polling Service ）即時輪詢服務。３． nrtPS （ non real time Polling Service ）非即時輪詢服務。４． BE （ Best Effort ）盡全力傳送。

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十一、 IEEE 802.16 協定模型（續） IEEE 802.16 MAC 層特點

特點 好處

TDM/TDMA 讓上傳 / 下載在不同時間，達到雙向溝通 頻寬的有效利用

可從一個用戶擴展到數百個用戶 允許成本有效部署，只需支持足夠的用戶即可

連接導向 每一個連線皆有 QOS 的保質保證

QOS 支持非請求的頻寬分配、即時輪詢服務、非即時輪詢服務、盡全力傳送

低時延，適合對時延敏感的業務（ TDM 、話音、 VoIP ），數據優先等級優

自動請求回覆（ ARQ ） ARQ 若針對某個封包發送 ACK ，即表示在這之前的所有封包皆已收到

支持多種 modulation方式 能根據 channel 的條件使數據速率達到最高，提高系統容量

安全和保密 保護用戶私密

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十二、 Comparisons of Wireless communication

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十三、 Comparisons of Wireless communication

standard Transmit distance

PAN Bluetooth(IEEE 802.15.1)Ultra Wideband(IEEE 802.15.3)

1~10 M ；(UWB data rate較快 )

LAN Wi-Fi(802.11 a/b/g) 100M

MAN WiMAX (802.16) 50KM

WAN Mobile Fi(802.20) >WiMAX

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十四、 WiMAX優勢 現有的無線通訊科技

Wi-Fi (802.11n) 802.11b,802.11a,802.11g

GPRS(3G), HSDPA(3.5G) 雙網整合

WLAN 速度，品質

Cellular Network 範圍

WiMAX 802.16d, 802.19a, 802.16-2000 (固定式 ) 802.16e ( 可移動裝置 ) 速度，品質，範圍

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十五、 WiMAX優勢－廣大 ISP 連接到用戶端 (家庭或企業 ) 通訊距離 :

Wi-Fi(806.11n) 以公尺計 WiMAX(802.16 - 2000) 以數十公里計 ( 理論值是 50公里 )

覆蓋範圍 和 Wi-Fi 最明顯的差別 美國聯邦通訊委員會 (FCC) 的規定，功率 :

Wi-Fi : 1~100(毫瓦 ) WiMax : 100,000(毫瓦 )

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十六、 WiMAX優勢－高速 802.11b : 11Mbps 802.11a,802.11g: 54Mbps 802.16a : 75Mbps WiMAX 的優勢 :更快的傳輸速度

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十七、 WiMAX優勢－安全 Wi-Fi : WPA2 標準的 PEAP 認證與 AES加密 WiMAX : 3DES或 AES加密，加上 EAP

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十八、 WiMAX 與 WiFi 比較　 802.11 802.16 技術差別

通信距離

小於 300英尺（加接入點後覆蓋距離可大些）

可達 30英里，典型小區半徑為 4-6英里

通過 256 FFT 的實施， 802.16物理層容忍較大的多徑、時延擴散（反射）；802.11 是 64FFT

覆蓋 室內性能最優，短距離 室外非視距性能標準，支持先進天線技術

802.16 系統的總系統增益高，通過障礙物的穿秀能力強，傳輸距離遠

可擴展性

用於 LAN ，用戶可從一個擴展到數十個，每 CPE 一個用戶；固定信道寬帶（ 20MHz ）

可以有效地支持一到數百個 CPE ，每一 CPE後面的用戶不受限制；靈活 channel access 寬度，從 1.5MHz 到 20MHz

802.11 中的 MAC協議使用 CSMA/CA協議， 802.16則使用動態 TDMA

802.11 只能用於不需牌照的頻譜，信道數量有限。 802.16 可以使用所有能用的頻率，多信道支持蜂窩結構

Bit 率 2.7bit/s/Hz 5bit/s/Hz ，在 20MHz 信道內高達 100Mbit/s

高效調製加靈活的糾錯導致更有效的頻譜使用

QoS 無 QoS 支持 QoS 內含於MAC ，達到話音/視像和區分服務水平

802.11 ：基於爭用的 MAC （ CSMA/CA ），基本上是無線以太網 802.11 ：基於動態 TDMA 的 MAC ，帶寬接需分配

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十九、 WiMAX 應用領域 私人企業

大都會多個據點，避免或降低和多家通信業者合作的不便 (切換費用 )

寬頻網路服務 客戶與中小型企業據點的傳輸服務 家庭，郊區，住宅區 視訊隨取需求的到來

攜帶式寬頻無線 行動用戶的選擇

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二十、台灣WiMAX 使用頻帶

項目 700MHz 2.5MHz 3.5MHz 5.8MHz

實際頻帶 未定 2.3~2.5GHz 3.4~3.7G

5.72~5.85GHz（可能）

註解原提供改善收視不良使用，2010 年完成回收

臺灣將開放此頻帶，也是全球 WiMAX共同使用頻帶， 802.16e將 利用此頻帶

目前已是電信業使用

非特許營運頻帶，可提供一般企業使用， 以 802.16d為主

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二十一、台灣WiMAX 發展相關計畫 交大，清大，中央，暨南，中華電信所聯合建置 802.16試驗平台

鄉村型的暨南大學試驗網 市郊型的中央大學試驗網 都會型的清華交通試驗網