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物联网网络层WiMax与传统WiFi的比较有哪些不一样?

物联网网络层WiMax与传统WiFi的比较有哪些不一样?

2022-06-28

作者:yunzhimeng

物联网网络层中的WiMAX是一种无线接入技术,它具有多种名称。WiMAX的国际英文全称是Worldwide Interoperability for Microwave Access,中文译称为“全球微波互联接入”。另外,802.16或者802.16无线城域网是WiMAX的别称。

  WiMAX技术可实现物联网网络层中的宽带无线高速连接,确保了物联网数据的高速传输。WiMAX具有多种优点,比如它可以作为QoS的保障,不仅适应性广,而且传输效率高。并且,由于WiMAX的最远数据传输距离为50km,所以,它是物联网数据无线远距离传输的最佳选择。WiMAX技术融合了多种先进的通信技术,比如多输入多输出技术(MIMO)、AAS以及OFDM/OFDMA等。作为众多先进技术的融合体,WiMAX技术代表了未来通信技术发展的方向,随着WiMAX技术的不断发展,其相关标准也不断被制定出来。由于传输距离较远,适应于远距离无线数据传输,相比于3G、4G,WiMAX更有利于宽带业务实现移动化。而3G、4G网络传输加快了互联网移动业务的宽带化进程,未来,如果人们能将WiMAX技术与3G、4G网络传输技术相融合,那么在构建物联网网络数据传输系统时就会更加容易。

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  WiMAX技术多用于城域网,802.16无线城域网的别称便由此而来。作为一种高速无线数据网络标准,WiMAX可以替代传统的接入传输方式,如电缆、DSL,实现偏远地区“最后一公里”的网络数据传输。除了能作为“最后一公里”的无线宽带接入,WiMAX还可以提供多种其他应用服务,如热点服务、企业间高速连线服务、移动通信回城线路等。虽然WiMAX与WiFi的概念相似,但WiMAX的综合性能要远远高于日常生活中人们喜爱使用的WiFi,并且其优越性能能够使无线宽带数据传输的距离进一步扩大,从而使数据网络的覆盖面积更加广阔。

  现阶段,公认最好的access蜂窝网络是以WiMAX技术为核心的WiMAX。WiMAX1具有优越的数据传输速度和超远距离传输范围,可以方便快捷地连接到任何宽带覆盖的领域,为广大用户提供高速数据连接服务,其无与伦比的高速传输数据性能可以为用户带来极速上网体验。WiMAX技术与其他无线技术融合后,将构成一个新的无线传输标准,WiMAX技术的发展将加快网络经济的发展。

  如果说WiFi技术是无线互联网发展的风向标,那么WiMAX技术就是无线物联网发展的指示牌,虽同为无线信息传输技术,但它们之前却有较大的区别。两者可在标准竞争、传输速度、传输范围以及网络安全性等方面进行综合分析比较。

  (1)移动性分析

  在移动业务上,WiMAX与WiFi既有区别又有联系。从两者的联系上来看,WiMAX与WiFi最大的联系就是都支持移动性通信。两者的区别在于,在WiMAX的标准中,有一种专门用于移动宽带数据业务的802.16 e,该标准的应用范围通常是802.16 e终端持有者以及笔记本终端等。虽然802.16 e提供VoIP业务,也能够与IP核心网进行连接,但是它的移动性有限。对于802.16 e,高带宽与宽覆盖以及高移动性无法共存,只有牺牲掉宽覆盖和高移动性,它才能获得较高的数据接入带宽,这也是为什么曾经很长一段时间802.16 e都致力于解决热点覆盖以及移动性问题。在有限的移动性特性下,802.16只适用于低速移动设备的网络数据接入。而虽然WiFi技术允许设备具有移动性,但不能在脱离一个WiFi基地台范围进入到另一个WiFi基地台范围的过程中切换终端,当设备在两个WiFi基地台之间移动时,要想一直保持联网状态是无法实现的,需要有一个重新接入网络的过程。

  (2)传输范围分析

  如果要设计一种新的WiMAX,可以在两种无线频段中运行,一种是公用无线频段,一种是需要执照的无线频段。假如一个物联网企业拥有无线频段的执照,那么在设计WiMAX时,WiMAX将在运作上拥有更多权限。在授权频段下,WiMAX可以在更多的时段进行信息传输,也可以拥有更多的频宽,还可以让自身功率增强。WiMAX授权频宽的条件是无线IS/7,而设计WiFi时,需要在公用频段中运行,并且要将其频率控制在2.4 GHz-5 GHz之间。WiFi的传输功率范围是1毫瓦至100毫瓦之间,该标准是由权威机构美国联邦通讯技术委员会(FCC)制定。而WiMAX的传输功率可达100千瓦,是WiFi传输功率的一百万倍。由此可以看出,WiMAX的传输距离远大于WiFi的传输距离并不是没有道理。

  WiMAX的传输距离比较长,但是它的应用却没有WiFi多,这是一因为WiMAX的信息传输条件比较苛刻。两个WiMAX基地远距离传输信息时,其所使用的无限电频段必须必须拥有相关授权,否则就会无法正常使用。如果支持WiMAX工作的无线电频段没有授权,则它的远距离传输等优势将会消失。WiMAX与WiFi在运作时都会受到物理定律的限制,它们都依赖无限频段传输,都在无线频段特性的限制之下运行。假设让WiFi和WiMAX一样,在授权频带中工作,那么它的特性将会发生巨大变化,其信息传输范围将会变大,传输距离也将更远,变得与WiMAX一样,具有明显的传输优势。

  除了需要授权频段环境,WiMAX还能利用pre-NMIMO等多径处理技术。在多种技术的综合运用下,WiMAX的性能将更加优越。

  (3)传输速度分析

  WiMAX技术的绝对优势是超高的数据传输速度,据相关机构检测,其最高传输速度可达324 Mbyte/s,这是WiFi等一般的无线传输技术无法比拟的,就连WiMAX利用的Wi-FiMIMO技术也可达到理论值为108 Mbyte/s的传输速度。但是即使有如此骄人的优势,WiMAX的应用却很少,关于它的商业产品更是相形见绌,远远比不上WiFi技术。这是因为,WiMAX技术的技术问题较多,并且会受到各种物理定律的限制,技术发展尚不成熟。在设计WiMAX时,还有一个不可忽略的问题,即频宽竞争问题,这也是WiMAX技术尚无法商业化和普及化的原因。在组建WiMAX网络时,授权频段环境可使WiMAX的覆盖面积变大,但是覆盖面积变大,使用网络的用户就会随之变多,对于同样频宽的竞争就会越激烈。如果试图避免频宽竞争,利用多个独立频道传输数据,但相同频道中的使用人数仍会高于WiFi,其网络负担依然很重。在频宽竞争之外,还有品质管控(QoS)的问题(QoS),这种问题和频宽竞争问题一样,都是卫星电话企业、无线微波企业以及3G企业经常遇到的问题。网络的服务品质不达标,使用的人数就会很少,在WiMAX控制的网络下,当网络延迟达到一定区间后,其他即时应用将很难运行,比如延迟在200~2000毫秒之间,用户便不能使用视频聊天、网络游戏以及VoIP等。如果将服务品质管控(QoS)机制与WiMAX技术相结合,理论上可以解决网络服务品质的问题,但现阶段还没有相应的产品诞生。

  相比于WiMAX技术,QS在WiFi技术上运作已被证明具有可行性,QoS在802.11e上运作的相关标准正在进一步的制定中。由于商业盈利性质的局限性,用户很难享用整个频段,所以授权WiMAX的基地台建设比非授权WiMAX的基地台建设要慢得多,当然,比WiFi基地台的建设也要慢得多。在公用频段无线连接网络领域,相关商品的推出决定了WiMAX与WiFi技术的应用和普及。从传输功率和频段上来看,WiMAX与WiFi理论上存在较多的共同点,但由于WiFi产品的广泛普及,WiFi在非授权频段日渐成熟,比WiMAX在技术方面领先了很多,所以,WiMAX应该应用于更高层次的领域,如企业间的高速无线数据网络传输以及物联网领域的网络传输等。

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  (4)折叠安全性分析

  在安全性上,WiMAX与WiFi亦有相似之处,WiFi的WPA2与WiMAX的加密和认证方法几乎相同。区别在于,WiMAX的安全机制使用的是名为PKM-EAP的加密方法,即在使用3DES或者AES的同时加上EAP认证,而WiFi的WPA2使用的加密机制是AES加密,使用的认证方法是PEAP认证。这两套安全机制和认证方法都能够保证网络的安全性,可能存在安全隐患的是利用不合理的组建方式组建网络。

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