摘 要：文章分別介紹了Wi- Fi、WiMax 技術(shù)的主要特點(diǎn)， 著重對(duì)兩種技術(shù)的物理層、MAC 層進(jìn)行分析研究， 并對(duì)兩者進(jìn)行了比較， 并對(duì)兩種技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

1. 引言

在移動(dòng)通信飛速發(fā)展的今天， 寬帶無(wú)線接入技術(shù)（WLAN ）作為下一代通信網(wǎng)中最具發(fā)展?jié)摿Φ慕尤爰夹g(shù)之一， 正受到業(yè)界廣泛關(guān)注。而Wi- Fi 和WiMax 技術(shù)在WLAN 技術(shù)中扮演了十分重要的角色。Wi- Fi 技術(shù)在歐美的成功商用在第三代通信系統(tǒng)時(shí)前景不太樂(lè)觀的情況下突顯它的優(yōu)勢(shì)；WiMax 于2007 年10 月19 日被ITU 正式批準(zhǔn)成為3G 標(biāo)準(zhǔn)之一， 人們對(duì)它的關(guān)注再一次掀起熱潮。本文將這兩種技術(shù)從物理層、MAC層等多角度進(jìn)行了比較， 探討了它們各自的應(yīng)用領(lǐng)域及前景。

2. Wi- Fi、WiMax 概述

2. 1Wi- Fi 概念及其主要特點(diǎn)

Wi- Fi 全稱為W irelessF idelity, 中文名為無(wú)線保真技術(shù)，又稱IEEE802. n 標(biāo)準(zhǔn)。和藍(lán)牙技術(shù)一樣， 它也屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無(wú)線技術(shù)。它的最大優(yōu)點(diǎn)就是傳輸速度較高。另外， 它的有效距離可達(dá)百米， 同時(shí)還可以和現(xiàn)在已有的各種IEEE802. n 設(shè)備兼容。現(xiàn)在流行的筆記本電腦技術(shù)--迅馳技術(shù)就是基于該標(biāo)準(zhǔn)的。

Wi- Fi 的主要特點(diǎn)是： 安裝便捷； 易擴(kuò)展， 每個(gè)A P 可以支持100 多個(gè)用戶的接入， 只需要在現(xiàn)有的無(wú)線局域網(wǎng)基礎(chǔ)之上增加A P, 就可以把幾個(gè)用戶的小型網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展成為幾百、幾千個(gè)用戶的大型網(wǎng)絡(luò)； 提供可靠的數(shù)據(jù)傳送； 高移動(dòng)性， 在無(wú)線局域網(wǎng)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)， 各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以不受地理位置的限制進(jìn)行任意移動(dòng)。

2. 2WiMax 概念及其主要特征

WiMax （Wo rld Interoperability fo r M icrow ave A ccess） 全稱為全球微波接入互操作性，WiMax 已成為IEEE 802. 16 標(biāo)準(zhǔn)的代名詞， 是一種面向城域網(wǎng)的寬帶無(wú)線接入技術(shù)， 能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接。WiMax 推行的IEEE802. 16 標(biāo)準(zhǔn)在具有高速率數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢(shì)的同時(shí)， 兼具一定范圍內(nèi)的移動(dòng)性。W iM ax在部署、配置、安全性、QO S、長(zhǎng)距離覆蓋等方面優(yōu)勢(shì)突出， 尤其適用于解決城域網(wǎng)建設(shè)的"最后一公里"接入問(wèn)題。

WiMax 的主要特征是： 傳輸距離遠(yuǎn)、接入速度高； 接入靈活、系統(tǒng)容量大； 提供廣泛的多媒體通信服務(wù)； 提供安全保證；對(duì)移動(dòng)性具有良好的支持能力； 應(yīng)用范圍廣。

3. Wi- Fi 與WiMax 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)分析

Wi- Fi、WiMax 覆蓋范圍的不同以及其他相關(guān)性能要求的差異性， 決定它們采用的協(xié)議和體系有較大的差別。

3. 1Wi- Fi 標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議結(jié)構(gòu)

無(wú)線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 在單一的局域網(wǎng)內(nèi)不存在復(fù)雜的中轉(zhuǎn)、路由等網(wǎng)絡(luò)控制， 網(wǎng)絡(luò)層非常簡(jiǎn)單， IEEE 802 僅規(guī)定數(shù)據(jù)鏈路層及物理層。局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路層（LLC層） 和媒體訪問(wèn)控制層（MAC 層）。802. 11 協(xié)議集對(duì)LLC 層和MAC 層的規(guī)定是一致的， 但對(duì)物理層的規(guī)定是不同的。

3. 1. 1 物理層

物理層的任務(wù)是定義與實(shí)現(xiàn)建立、維持和拆除物理連接信道所需的機(jī)械、電氣的特性與規(guī)則。大多數(shù)Wi- Fi 技術(shù)產(chǎn)品采用擴(kuò)頻技術(shù)， 以保證無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、完整性和在不同頻段傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會(huì)相互干擾。擴(kuò)頻技術(shù)有直序擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻， 由于跳頻擴(kuò)頻抗干擾性能較好、成本較低， 因此WLAN 常采用該擴(kuò)頻技術(shù)。

3. 1. 2MAC 層

MAC 層在LLC 層的支持下為共享介質(zhì)PHY 提供訪問(wèn)控制功能（如尋址方式、訪問(wèn)協(xié)調(diào)、幀校驗(yàn)序列生成的檢查以及LLCPDU 定界等）。MAC 層在LLC 層的支持下執(zhí)行尋址方式和幀識(shí)別功能。MAC 層采用CSMA -CD （載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)？沖突避免） 協(xié)議， 該協(xié)議只適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸， 不能保證業(yè)務(wù)的QoS, 如時(shí)延要求， 不適合視頻、語(yǔ)音業(yè)務(wù)； 每個(gè)Wi- Fi 接入點(diǎn)服務(wù)的用戶也非常有限。

Wi- Fi 技術(shù)的MAC 層具有3 個(gè)主要功能： 無(wú)線介質(zhì)訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)連接、提供數(shù)據(jù)驗(yàn)證和保密。IEEE 802. 11 標(biāo)準(zhǔn)提供兩種認(rèn)證服務(wù)（開(kāi)放系統(tǒng)認(rèn)證、共享密鑰認(rèn)證） 和加密來(lái)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性。

3. 1. 3 LLC 層

LLC 層的任務(wù)是完成兩通信實(shí)體間邏輯鏈路上的數(shù)據(jù)幀傳輸與控制， 是模型的最高層， 具有與數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議相似的功能。此外，LLC 層為其上層提供數(shù)據(jù)報(bào)與虛鏈路服務(wù)。

3. 2WiMax 標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議結(jié)構(gòu)

WiMax 的高性能與其嚴(yán)密、完善的體系結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，WiMax 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)由MAC 層和PHY 層構(gòu)成。

3. 2. 1 MAC 層

MAC 層包括匯聚子層（CS 層）、公共子層（CPS 層） 和加密子層（SS 層）。

（1） 匯聚子層： 它主要完成外部數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換和映射。它從CSSA P 接收外部？高層數(shù)據(jù)， 然后通過(guò)MAC SA P 由CPS 子層接收， 并映射進(jìn)MAC SDU s.

（2） 公共子層： 它是MAC 層性能實(shí)現(xiàn)的核心層， 系統(tǒng)的接入、帶寬的支配、連接的建立與維護(hù)等功能均需要它的支持。CP負(fù)荷傳輸?shù)皆撟訉樱?該子層并不需要理解CP 負(fù)荷的格式或者解析CP 負(fù)荷的意義。該子層通過(guò)MAC SA P 接收數(shù)據(jù)， 然后分類進(jìn)入特定的MAC 連接。

（3） 加密子層： 該子層主要完成認(rèn)證、密鑰的交換和加密等功能。SS 子層（Security Sublayer） 主要包括兩個(gè)協(xié)議， 即數(shù)據(jù)包加密封裝協(xié)議和密鑰管理協(xié)議（PKM ） , 前者對(duì)通過(guò)BWA 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密， 后者實(shí)現(xiàn)SS 和BS 之間密鑰的安全分配，BS 可以通過(guò)PKM 協(xié)議提供有條件的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。

此外，MAC 層還支持網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)和ARQ 機(jī)制。PM P 模式與M ESH 模式最大的不同在于： PMP 模式中數(shù)據(jù)流僅在BS 和SS 之間傳輸； 而在M ESH 模式中， 數(shù)據(jù)流可以在SS 之間傳輸，即一個(gè)SS 可以通過(guò)其他SS 路由。

3. 2. 2 物理層

WiMax 物理層PHY 包括傳輸匯聚子層（T ransm issionCS） 和物理媒體獨(dú)立子層（PMD） , 用于為通過(guò)SA P 鏈接的BS與SS 的MAC 實(shí)體提供服務(wù)， 具體包括動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)制信道編碼以及雙工和多址操作。

4Wi- Fi 與WiMax 技術(shù)特點(diǎn)比較

Wi- Fi 與WiMax 技術(shù)主要特點(diǎn)比較如表1 所示：

5 兩者發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用展望

從目前世界上絕大部分Wi- Fi 商業(yè)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況來(lái)看，Wi- Fi 面臨的主要受技術(shù)本身限制，QoS、安全性、有效漫游等問(wèn)題是其今后拓展應(yīng)用的技術(shù)障礙， 另外由于它設(shè)備簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)比較單一， 目前絕大部分Wi- Fi 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大幅度贏利， 但是分析家認(rèn)為， 它作為無(wú)線寬帶接入的主要技術(shù)之一， 它仍然有廣闊的應(yīng)用前景。

而WiMax 技術(shù)發(fā)展的前景如何， 從目前來(lái)看不是技術(shù)問(wèn)題， 主要的問(wèn)題是發(fā)展的時(shí)間和頻率資源問(wèn)題。特別是頻段問(wèn)題， 國(guó)際上至今并沒(méi)有給支持移動(dòng)應(yīng)用的WiMax 分配統(tǒng)一的工作頻率， 這嚴(yán)重制約了WiMax 技術(shù)的發(fā)展。隨著WiMax 加入IM T- 2000 成功， 對(duì)WiMax 技術(shù)無(wú)疑是個(gè)巨大的機(jī)遇， 同時(shí)也是挑戰(zhàn)。同為T(mén)DD 系統(tǒng)，WiMax 面臨與TD- SCDMA 在市場(chǎng)資源、頻率資源的激烈爭(zhēng)奪。

6 結(jié)語(yǔ)。

無(wú)論是WiMax 還是Wi- Fi, 都存在一些發(fā)展的局限條件，考慮兩種技術(shù)的相似性和包容度， 可以預(yù)言， 在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)兩者將互補(bǔ)共存、和諧發(fā)展， 在重疊區(qū)有一定程度的相互競(jìng)爭(zhēng)。