WiMAX论坛开始对首批设备认证，多种商用化芯片可供选择 |
| 时间：2005/12/1 10:27:00 作者： 来源：ic72 浏览人数：935 |
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今年10月，WiMAX论坛终于开始了对首批WiMAX设备的认证，至少五家公司的设备被列入认证范围，它们是Airspan Networks、Aperto Networks、Proxim、Sequans和Wavesat公司。同时，一些公司正在全球范围进行WiMAX测试，他们不太热衷通过认证，这些公司大多提供"准 WiMAX"产品，保证当论坛发布WiMAX标准时他们的解决方案将与之兼容。比如Alvarion公司、Navini Networks公司和中兴通信均在全球进行安装和测试准WiMAX产品。
WiMAX技术预计将进入不同国家的不同频段，其中3.5GHz频段可以给供应商带来最大的市场机会。市场调研公司iSuppli公司预测，2006年底WiMAX设备销售额增长至10亿美元，2009年达到20亿美元。该公司的分析师Jagdish Rebello认为其有四个关键应用领域：最后一英里的宽带接入、回程、便携和移动应用。其中，回程将是最初主要的应用，宽带接入有待观察，便携/移动领域将会在2007年快速增长。
在市场需求的推动下，芯片厂商也在推出价格更实惠，设计更方便的商用化芯片组，芯片不再是WiMAX前进的瓶颈。但是面对老牌半导体厂商和新兴公司推出的各种解决方案，如何选择适合的芯片是设备厂商面临的重要课题。
WiMAX 芯片向SoC发展
由于系统设计要求多样，芯片供应商正在试图开发可以满足多种应用需求的产品。对于固定CPE设计，最先进的是集成了全部主要数字功能的系统级芯片(SoC)。
富士通微电子、英特尔和Sequans通信公司所推出的第一代芯片均是802.16-2004 SoC器件。这三家供应商的芯片都嵌入了一个CPU，以运行上层MAC和桥接功能。SoC还集成了一个硬10/100 Ethernet MAC，用于实现到PC的连接。
这三款芯片均包含安全子层功能，包括对于备选的AES-CCM加密的支持。在物理层，SoC器件执行所需的RS-CC FEC编码和OFDM-256 modem功能。在射频接口方面，SoC集成了ADC/DAC。
但是，在基站方面，第一代WiMAX基站设计的集成度低于CPE设计。CPE可以采用的SoC器件通常缺乏用于执行基站MAC功能的足够的处理能力。因此，所有的基站设计都依赖某种外部处理器来执行上层MAC功能，而由WiMAX芯片组执行底层MAC和基带PHY功能。
CPE端芯片选择
对于CPE端设备的芯片，设计人员可以从富士通、英特尔和Sequans的SoC器件中选择一款，或者使用Wavesat公司PHY芯片和其软IP核。
英特尔是第一家提供WiMAX SoC的厂商，它的产品用于处理CPE中的MAC和PHY功能。富士通紧随其后，推出了一款面向更广泛应用的芯片。Sequans是推出此类芯片的第三家厂商，分别为CPE和基站推出了相应的芯片。
富士通、英特尔和Sequans的SoC器件，其设计目标都是用于执行全部MAC功能，以及PHY-基带处理任务。富士通和Sequans为它们的芯片提供完整的MAC软件，而英特尔的客户则必须自己提供MAC软件。
Wavesat的IP解决方案包含一个固定功能PHY芯片、面向底层MAC协处理器的FPGA代码和面向第三方处理器的上层MAC代码。
各芯片的最大性能，是由双工模式和通道宽带决定的，彼此之间差异明显。英特尔芯片被设计成只面向半双工运行，与通道带宽无关。虽然半双工运行对于住宅应用来说应该足够了，但在某些面向T1/E1替换等的商用CPE设计中，上述局限可能使英特尔不被列入考虑范围之内。
富士通的芯片支持全双式运行，但此时需要采用它的两个SoC。Sequans的芯片是可利用单一器件支持全双工运行的第一款SoC。Wavesat的设计利用一个单一的PHY芯片支持全双工运行。
富士通和Sequans的芯片旨在处理802.16-2004中定义的最宽通道(20MHz)，而英特尔和Wavesat的芯片处理的最大通道宽度则为10MHz。但由于最初的WiMAX布署将采用3.5MHz、7MHz或10MHz通道，这些芯片都应该适用于近期的设计。表1所示为CPE端每种解决方案的关键参数。
对于独立的CPE-modem设计，富士通、英特尔和Sequans的SoC不需要外部处理器。这三款SoC均集成了一个以太网MAC，通过一个外部10/100 PHY器件实现到PC或路由器的连接。如果客户希望利用一个外部处理器增加路由器/网关功能，Sequans提供备选的处理器接口。
而Wavesat的设计方案中，在任何情况下都需要一个PHY芯片、一个用于底层MAC的FPGA以及一个外部处理器配合使用，如英特尔IXP425。在Wavesat的设计中，运行上层MAC软件的外部处理器必须处理加密功能。
这些都是不太便宜的解决方案，厂商宣布的SoC价格都在45美元左右。Wavesat的解决方案需要一个35美元的PHY芯片、一个大约10美元的FPGA和一个15-25美元的处理器。对于半双工CPE设计，第三方射频器件使材料成本增加约30美元。芯片成本为75至100美元，这些解决方案的成本是Wi-Fi设计的许多倍。
基站芯片选择
由于基站的经济情况相差悬殊，存在较多的可以接受的硅片方案。微基站的价格最低可达2000美元，而宏基站的价格高达数万美元。对于大规模WiMAX布署来说，信元尺寸(半径)决定着覆盖给定面积所需的基站的数量。
由于先进的MAC和PHY性能能够改善覆盖范围(因而改善有效的单元尺寸)，这些特点可以减少所需的基站的数量。这意味着，没有一种单一的解决方案最适合所有的基站设计。
富士通销售的用于基站设计的SoC器件，与其用于用户站设计的SoC器件相同。但与英特尔的SoC不同，富士通的芯片提供一个外部处理器接口。在全双工FDD应用中，富士通使用它的一对芯片处理PHY和底层MAC功能，并采用一个外置第三方处理器执行上层MAC处理。该公司提供一种全双工参考设计方案，包括飞思卡尔的MPC8560处理器在内，但富士通不提供用于基站设计的上层MAC软件。
PicoChip Designs公司提供的解决方案是围绕该公司的一对PC102并行处理器搭建的。该公司提供名为“PC8520”的软件，在PC102芯片上执行802.16-2004 PHY和底层MAC功能。
与富士通不同，PicoChip提供上层MAC软件的授权。像富士通一样，PicoChip的参考设计选用了飞思卡尔的MPC8560处理器，用来执行上层MAC代码。但由于PicoChip的PC102/PC8520不执行安全子层，因此必须增加一个安全处理器。在上述四种解决方案中，PicoChip的PC102器件是唯一不集成ADC/DAC功能的芯片。因此需要增加第三方ADC/DAC器件。表2所示为基站解决方案的关键参数。
Sequans的基站是第一款真正面向全双工设计的SoC。SQN2010在一个单芯片上处理完整的全双工PHY和MAC功能。与Sequans的CPE芯片相比，该基站芯片增加了第二个CPU，用于处理上层MAC。
该芯片还为希望增加一个外部处理器的用户提供了一个PCI接口。Wavesat销售的用于基站的DM256 PHY芯片和底层MAC协处理器，与其面向用户站设计的相同。
由于DM256+FPGA支持全双工运行，Wavesat的这些设计的集成度和成本非常具有竞争力。像PicoChip一样，Wavesat需要采用外部处理器和安全处理器。但像富士通一样，Wavesat不为基站设计提供上层MAC软件。
除以上丰富的WiMAX数字器件外，在WiMAX的射频芯片方面也是种类颇多：老牌的半导体厂商ADI可以提供混频器、本机振荡器 (LO)、功率检测器、ADC和DAC等产品；美信推出了直接变换正交调制器MAX2022；SiGe半导体公司推出IF收发器、3.5GHz RF收发器及SE7380L开关；德州仪器也推出2.5 GHz 的TRF11xx 芯片组、3.5 GHz TRF12xx 芯片组、5.8 GHz TRF24xx 芯片组以及数字上下变频器。而Cavium Networks则专门推出了一系列面向WiMAX基站和CPE的安全解决方案。
综上所述，由于设计选择各不相同，WiMAX设备厂商必须认真评估各方案的优缺点。在WiMAX市场发展的早期阶段，迅速进入市场以建立自己用户群，对于厂商来说可能比较重要。许多OEM也将受到其内部开发资源的制约。这些厂商可能必须权衡方案的成本或性能，考虑厂商能否提供MAC软件、硬件参考设计以及SoC与射频器件之间的互操作性证明。
相比之下，老牌宽带接入设备厂商的处境较好，可以根据成本和性能来为其设计选择最佳的芯片。这些OEM可以专注于通过软件和总体系统集成来实现产品差异化。
在近期内，OEM在控制其自己的802.16 MAC知识产权方面具有决定性优势。但随着芯片供应商的方案趋于成熟，这种优势将会消失。较长期来看，CPE设计可能转移到ODM，而宏基站将成为少数大型OEM的天下。
为WiMAX系统和终端选择芯片供应商是重要决策。目前，CPE和基站的设计人员都具有多种选择，包括大型半导体公司和初创公司。但对于多数设备厂商来说，光有芯片是不够的。完整的硬件与软件支持可能是决定性因素。 |
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