無線寬帶技術(shù)漫談

　　無疑無線通信是通信領(lǐng)域發(fā)展最快的部分，同時通信發(fā)展越來越呈現(xiàn)出傳輸寬帶化、業(yè)務(wù)多樣化的趨勢，而當(dāng)以光通信為基礎(chǔ)的核心網(wǎng)已經(jīng)具備超高速、超容量的特征時，接入網(wǎng)建設(shè)就成為電信網(wǎng)必須解決的瓶頸。

　　寬帶無線接入以其組網(wǎng)靈活迅速、升級方便等特點(diǎn)受到業(yè)界的青睞，但還存在尚未建立切實可行贏利模式等諸多問題。近年來，由于Wi-Fi(Wireless Fidelity)、WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)等寬帶無線技術(shù)具有接入速率高、系統(tǒng)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，使得利用Wi-Fi、WiMax取代3G的呼聲很高。但從覆蓋域、速率能力、基本業(yè)務(wù)類型、前向擴(kuò)展演進(jìn)走向等多方面綜合考慮，WLAN、WiMax等無線寬帶技術(shù)更可能是3G的補(bǔ)充，而不是競爭對手。新技術(shù)的發(fā)展離不開與之相對應(yīng)的應(yīng)用，國內(nèi)外電信發(fā)展實踐表明，新技術(shù)脫離市場應(yīng)用就無法體現(xiàn)價值，急于求成、盲目發(fā)展必然導(dǎo)致泡沫。正確處理技術(shù)與市場的關(guān)系，建立適應(yīng)市場需求的發(fā)展模式也應(yīng)該成為寬帶無線通信技術(shù)的思路。

　　通信運(yùn)營商都期望把寬帶接入作為一個增長點(diǎn)，但發(fā)展結(jié)果不盡人意。目前，寬帶無線接入市場遇到的最大問題是尚未建立有效的贏利模式，因此運(yùn)營商、設(shè)備供應(yīng)商、內(nèi)容供應(yīng)商之間必須尋求利益平衡，建立緊密的共贏合作關(guān)系，形成產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)之間良性互動的發(fā)展局面。

一、無線寬帶接入技術(shù)的發(fā)展

　　對于許多家用及商用客戶而言，通過DSL或有線基礎(chǔ)設(shè)施的寬帶接入仍然不可行。有一些客戶在DSL服務(wù)范圍之外不能得到寬帶有線基礎(chǔ)設(shè)施的支持。但是依靠無線寬帶，這些問題都可迎刃而解。無線寬帶部署速度更快，擴(kuò)展能力更強(qiáng)，靈活性更高，因此能夠為那些無法享受到或不滿意其有線寬帶接入的客戶提供服務(wù)。目前主流的無線接入技術(shù)有3G、Wi-Fi、WiMAX等技術(shù)。

1.WiMAX技術(shù)

　　WiMAX能夠在比Wi-Fi更廣闊的地域范圍內(nèi)提供“最后一公里”寬帶連接性，支持T1類服務(wù)以及相當(dāng)于DSL的訪問能力。憑借其在任意地點(diǎn)的3～10公里覆蓋范圍，WiMAX可以為高速數(shù)據(jù)應(yīng)用提供更出色的移動性。此外，憑借這種覆蓋范圍和高吞吐率，WiMAX還能夠為電信基礎(chǔ)設(shè)施、企業(yè)園區(qū)和Wi-Fi熱點(diǎn)提供傳輸。

　　WiMAX將分三個階段進(jìn)行部署。第一階段是通過室內(nèi)天線來部署采用IEEE802.16d規(guī)范的WiMAX技術(shù)，目標(biāo)用戶是固定地點(diǎn)的已知訂戶。第二階段會大量部署室內(nèi)天線，將WiMAX技術(shù)的吸引力拓寬到尋求簡化用戶點(diǎn)安裝的運(yùn)營商身上。第三階段將推出IEEE802.16e規(guī)范，在此規(guī)范中WiMAX認(rèn)證硬件將應(yīng)用于便攜式解決方案，面向那些希望在服務(wù)區(qū)內(nèi)漫游的用戶，支持類似于當(dāng)今Wi-Fi能力，但更加持久穩(wěn)固的連接性。

2.3G技術(shù)的發(fā)展

　　3G是支持高速無線通信的ITU規(guī)范。這一遍布全球的無線連接與GSM、TDMA和CDMA相兼容。下一代3G蜂窩服務(wù)能夠為語音和數(shù)據(jù)提供一個遠(yuǎn)程無線接入范圍。速率最高可以達(dá)到2Mbps，目前設(shè)備廠商普遍實現(xiàn)了384Kbps的速率。下一代3G蜂窩服務(wù)能夠跨地域創(chuàng)建廣泛的數(shù)據(jù)接入范圍，從而為語音通信和互聯(lián)網(wǎng)連接提供最理想能力。

　　HSDPA是后3G發(fā)展的產(chǎn)物，電信運(yùn)營商一直遵循著更高移動傳輸速率的思路。其速率可以達(dá)到10Mbps，而由諾基亞、愛立信、NEC及高通等公司主推的HSPDA技術(shù)，以及由英特爾公司主推的WiMAX技術(shù)，都提供了大幅提高移動數(shù)據(jù)傳輸速度的能力。 {{分頁}}

　　從技術(shù)角度來看，HSDPA側(cè)重在移動性數(shù)據(jù)和語音服務(wù)方面，HSDPA希望在無線寬帶接入市場有所作為。

3.Wi-Fi技術(shù)

　　Wi-Fi技術(shù)包括已經(jīng)批準(zhǔn)的IEEE802.11a、b和g規(guī)范以及等待批準(zhǔn)的802.11n規(guī)范。Wi-Fi是首先得到廣泛部署的高速無線技術(shù)，在全球的熱點(diǎn)中尤其引人注目—包括家庭和辦公室以及越來越多的咖啡屋、酒店和機(jī)場、Wi-Fi熱點(diǎn)幾乎風(fēng)靡全球，并因為其提高工作效率的能力而受到出行在外人士的追捧。然而，Wi-Fi能夠支持的范圍非常有限：用戶只有保持在距離無線接入點(diǎn)設(shè)備(AP)100米的范圍內(nèi)才能實現(xiàn)高速連接。同時可用的頻點(diǎn)只有三個，且單頻點(diǎn)支持的可用速率只有5Mbps左右，對于大容量的網(wǎng)絡(luò)密集部署存在困難。最近，一些平臺能夠支持多個Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)(如802.11a、b、g)，從而支持?jǐn)?shù)個無線網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性，對解決大容量的網(wǎng)絡(luò)密集部署提供了支持。

二、幾種寬帶接入技術(shù)的比較

　　自IEEE802.16e提出以來一直都比較引人關(guān)注，特別是有Intel這樣的業(yè)界巨頭和WiMAX組織的推動，業(yè)界對802.16e展開了熱烈的討論，尤其是802.16e與3G的關(guān)系，存在多種不同的觀點(diǎn)：有的觀點(diǎn)認(rèn)為802.16e會取代3G，有的則認(rèn)為802.16e不可能取代3G，只是3G的互補(bǔ)技術(shù)。對于802.16e技術(shù)和3G技術(shù)，首先由于定位的不同，二者存在很大差異。

　　從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看，802.16e僅定義了空中接口的物理層和MAC層。在MAC層之上采用的協(xié)議以及核心網(wǎng)部分不在802.16e所包含的范圍之內(nèi)。3G技術(shù)作為一個完整的網(wǎng)絡(luò)，空中接口規(guī)范、核心網(wǎng)系列規(guī)范以及業(yè)務(wù)規(guī)范等都已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作，涉及無線傳輸、移動性管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用、用戶號碼管理等內(nèi)容。

　　從業(yè)務(wù)能力看，802.16e主要提供具有一定移動特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，面向的用戶主要是筆記本終端和802.16e終端持有者。802.16e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)。3G從設(shè)計最初就是為話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共同設(shè)計的，對于話音業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)絡(luò)仍采用電路交換方式實現(xiàn)，QoS有較高的保障。802.16e犧牲了移動性換取了數(shù)據(jù)傳輸能力的提高，它的數(shù)據(jù)帶寬優(yōu)于3G系統(tǒng)。但是3G的數(shù)據(jù)能力也在不斷提高，3G增強(qiáng)型如HSDPA，已經(jīng)可以實現(xiàn)10Mbit/s的接入速率。按照ITU的定義，3G增強(qiáng)型最終目標(biāo)可以達(dá)到30Mbit/s。

　　盡管WiMAX傳輸速率可達(dá)到3G的10倍甚至更高，其覆蓋范圍用低階調(diào)制時可與3G相當(dāng)甚至更遠(yuǎn)，但這不是3G標(biāo)準(zhǔn)的以無線廣域網(wǎng)WWAN為基本模式、以公眾語音及多媒體數(shù)據(jù)為內(nèi)容、在全球范圍內(nèi)漫游的個人手機(jī)終端的基本市場定位，本質(zhì)上WiMAX是作為3G及3G演進(jìn)的一種無線城域網(wǎng)、多點(diǎn)基站互聯(lián)的重要支持手段而已，兩者潛在的市場尺寸亦有巨大差異。

　　從覆蓋范圍上看，802.16e為了獲得較高的數(shù)據(jù)接入帶寬(30Mbit/s)，必然要犧牲覆蓋和移動性，因此802.16e在相當(dāng)長的時間內(nèi)將主要解決熱點(diǎn)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)可以提供部分的移動性，主要應(yīng)用會集中在游牧或低速移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)接入。3G則是無處不在的網(wǎng)絡(luò)，覆蓋是連續(xù)的，用戶可以實現(xiàn)不間斷的通信。

　　從無線頻譜資源上看，3G擁有全球統(tǒng)一的頻譜資源，而802.16e則正在試圖尋找2～6GHz之間的頻率資源，各個國家目前可用的頻率都不一致。因此，802.16e最終獲得足夠的全球統(tǒng)一頻率存在一定難度。 {{分頁}}

　　從以上各個角度的分析可以看出，雖然802.16e在數(shù)據(jù)能力上要優(yōu)于3G，但是從標(biāo)準(zhǔn)化、全球統(tǒng)一頻譜、技術(shù)特性等多角度考慮，802.16e距離真正商用還有很長的路要走，而且在相當(dāng)長的時間內(nèi)主要解決熱點(diǎn)覆蓋，解決部分移動性。它的應(yīng)用將在3G之后。

　　WLAN的綜合成本非常低。不過，Wi-Fi崛起雖然迅速，但是面對WiMAX咄咄逼人的發(fā)展態(tài)勢，有人認(rèn)為WiMAX將取代Wi-Fi，但也有人認(rèn)為WiMAX不會取代Wi-Fi，雙方將在無線接入中互補(bǔ)。WiMAX與Wi-Fi最明顯的區(qū)別是覆蓋范圍存在巨大差別，Wi-Fi最高只能達(dá)到100米的覆蓋范圍，而只能在無線局域網(wǎng)環(huán)境中使用，而WiMAX 802.16e通?？梢赃_(dá)到2～5公里，主要定位在移動無線城域網(wǎng)環(huán)境中使用。

三、無線通信技術(shù)存在的問題

　　作為一種新興的接入技術(shù)，寬帶無線接入技術(shù)相對于傳統(tǒng)的最后一公里接入手段，如DSL、FTTP、HFC有其獨(dú)到的優(yōu)勢和市場空間。在成本、帶寬、QoS保證、安全、移動性、覆蓋距離等方面有一個比較合理的結(jié)合。寬帶無線接入既可以作為新興運(yùn)營商或者沒有相應(yīng)有線資源的運(yùn)營商開展寬帶業(yè)務(wù)的主要接入手段，也可以作為現(xiàn)有運(yùn)營商寬帶業(yè)務(wù)的補(bǔ)充接入手段，但是如果要利用無線寬帶接入實現(xiàn)最后一公里的接入仍然需要解決以下問題。

1.成本問題

　　雖然無線寬帶接入產(chǎn)品利用其標(biāo)準(zhǔn)化，采用了核心技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)芯片，相對于非標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線產(chǎn)品其成本有了一個大幅的下降，已經(jīng)是目前一個新興運(yùn)營商要開展寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所能找到的最為經(jīng)濟(jì)的解決方案了。顯然比DSL、以太網(wǎng)交換機(jī)高出很多，尤其是在有線非常發(fā)達(dá)的中國，對于采用無線寬帶接入產(chǎn)品介入寬帶數(shù)據(jù)市場，成本的壓力還相對較高。隨著無線寬帶接入技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，核心芯片廠家的進(jìn)一步推動，技術(shù)方案的高度集成和優(yōu)化，成本會有一個大幅度的下降，無線寬帶接入產(chǎn)品將在競爭中處于更為有利的位置。

2.頻率的問題

　　對于無線系統(tǒng)，最為關(guān)鍵的是頻率問題，頻率資源的多少，分配的方式將直接決定無線系統(tǒng)的容量和規(guī)模。而系統(tǒng)所能達(dá)到的容量和規(guī)模將直接決定運(yùn)營商的投資力度和經(jīng)營方向。目前在國際上為寬帶無線規(guī)劃的執(zhí)照頻率主要為2.5G(美國)和3.5G(全球除美國)，非執(zhí)照頻率為5.8G，潛在的頻率還包括3.3G。按照目前各國的頻率分配方式，每個運(yùn)營商所獲得的頻點(diǎn)都距大規(guī)模的蜂窩組網(wǎng)要求有較大的距離，一般情況下，需要6～8個左右的頻點(diǎn)才能實現(xiàn)大規(guī)模的組網(wǎng)，而目前的分配方式最多為4個左右頻點(diǎn)，因此，無線寬帶接入產(chǎn)品要成為主流的最后一公里接入方式，還需要在頻率資源分配的方式上尋求突破。

3.與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)融合問題

　　無線寬帶接入產(chǎn)品作為一種新的接入手段，還需要解決的一個重要的問題就是如何與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)融合。目前無線寬帶接入產(chǎn)品主要還是一種接入和傳輸手段，802.16-2004也只是規(guī)定空中的接口問題，對于業(yè)務(wù)、用戶的認(rèn)證、計費(fèi)等在標(biāo)準(zhǔn)上還沒有一個統(tǒng)一的考慮。在這種情況下，如何利用現(xiàn)有的核心網(wǎng)絡(luò)完成用戶認(rèn)證管理、計費(fèi)平臺的統(tǒng)一是無線寬帶接入產(chǎn)品作為一種新的最后一公里解決方案的一個關(guān)鍵問題。 {{分頁}}

4.室內(nèi)覆蓋問題

　　作為一個無線系統(tǒng)，如果只能實現(xiàn)室外覆蓋，那么會帶來極高的安裝成本，這些成本包括直接的材料和安裝費(fèi)用成本，還包括其它的成本，如物業(yè)、安裝位置的租賃費(fèi)用等，這些成本可能會占到設(shè)備成本的20%-50%。另外，室外型的安裝方式也大大地限制了潛在用戶的范圍，限制了運(yùn)營商客戶的發(fā)展。

5.網(wǎng)絡(luò)間的無縫漫游

　　IEEE 802 Handoff研究小組是致力于解決異構(gòu)802網(wǎng)絡(luò)之間漫游問題的小組。關(guān)鍵是切換流程的實施，即將移動設(shè)備從一個基站切換到另一個基站、從一類802網(wǎng)絡(luò)切換到另一類802網(wǎng)絡(luò)(如從802.11b到802.16)，甚至從有線網(wǎng)絡(luò)切換到802.11或802.16連接。工作組的目標(biāo)是實現(xiàn)切換流程的標(biāo)準(zhǔn)化，這樣設(shè)備在不同類型的網(wǎng)絡(luò)間漫游時即可實現(xiàn)互操作了。

　　目前，802.11用戶可以在熱點(diǎn)周圍移動并保持連接，但是如果離開熱點(diǎn)連接就會斷開。依靠802.16e，用戶將能夠保持“最佳連接”。在熱點(diǎn)內(nèi)使用802.11連接，離開熱點(diǎn)但仍然在WiMAX服務(wù)區(qū)內(nèi)時可以連接到802.16。此外，標(biāo)準(zhǔn)的確立也為批量組件供應(yīng)商大開方便之門，這將使設(shè)備廠商能夠集中精力進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計而不是開發(fā)整個端到端解決方案。

　　等到802.16e能力成功嵌入到PDA或筆記本電腦(或者通過802.16e支持卡進(jìn)行添加)時，用戶將可以在整個城域網(wǎng)內(nèi)保持始終連接。

四、無線接入技術(shù)的發(fā)展前景

　　在國內(nèi)3G牌照尚未發(fā)放的今天，面對HSDPA和WiMAX兩種后3G技術(shù)，現(xiàn)在有一種超前的觀點(diǎn)，即“讓運(yùn)營商直接部署HSDPA或WiMAX?！?

　　需要注意的是，目前國內(nèi)3G牌照遲遲未發(fā)放，運(yùn)營商對于未來3G的運(yùn)營也遲遲沒有展開。由此在3G運(yùn)營中，是否急于需要HSDPA或是WiMAX這樣的技術(shù)加強(qiáng)仍然無人知曉。盡管設(shè)備商稱，在已經(jīng)啟動3G的國家中，WCDMA數(shù)據(jù)傳輸速度問題已經(jīng)有所暴露。但根據(jù)歐洲的3G商業(yè)情況，運(yùn)營商更急待解決的是探索更多3G的應(yīng)用模式，向更多的消費(fèi)者推廣。在3G使用尚未形成規(guī)模，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求并不龐大。而考慮到國內(nèi)未啟動3G的現(xiàn)狀，HSDPA現(xiàn)有階段在國內(nèi)的部署更多的只是概念性的意義。

　　從無線寬帶接入的技術(shù)特點(diǎn)分析，市場的運(yùn)營和商業(yè)模式需要分3個階段：

●室外型固定寬帶無線接入市場

　　使用基于802.16的室外固定終端，作為建筑物的接入手段，作為固定網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和延伸，可以快速布網(wǎng)，降低建網(wǎng)成本，業(yè)務(wù)主要針對企業(yè)用戶、商業(yè)用戶、集中個人用戶。

●室內(nèi)型固定寬帶無線接入市場

　　隨著用戶可以自行安裝的基于802.16室內(nèi)固定終端上市，可以進(jìn)一步降低建網(wǎng)成本，直接向家庭用戶提供接入業(yè)務(wù)。 {{分頁}}

●便攜移動模式應(yīng)用市場

　　基于802.16e的移動無線寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以通過筆記本和移動終端這兩類載體實現(xiàn)業(yè)務(wù)發(fā)展。WiMAX所提供的移動無線寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)解決路線還可以分兩個階段。第一階段提供基于802.16e的芯片內(nèi)置筆記本為個人用戶提供一種游牧的接入方式。第二階段提供基于802.16e芯片內(nèi)置的PDA、手機(jī)等可攜帶終端，提供移動性，針對個人用戶提供移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

五、結(jié)論

　　為了推動寬帶無線通信的發(fā)展，通信運(yùn)營商需要把握機(jī)遇，加大技術(shù)研發(fā)和市場推廣力度，積極推動寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展。同時，要注意寬帶業(yè)務(wù)應(yīng)用的推動。只有有用戶、有業(yè)務(wù)、有市場，接入網(wǎng)絡(luò)才會有真正的發(fā)展。普遍認(rèn)為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是未來的發(fā)展趨勢，而且話音業(yè)務(wù)已經(jīng)出現(xiàn)頹勢，這就給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展帶來了雙重壓力，一方面只有發(fā)展數(shù)據(jù)才是引入寬帶的理由，另一方面也只有發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)才能彌補(bǔ)話音業(yè)務(wù)的頹勢。

　　移動通信寬帶化，寬帶接入移動化是通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，但也要注意有線與無線、固定與移動的未來融合趨勢。要重視各種技術(shù)和應(yīng)用上的融合，要解決包括終端、內(nèi)容開發(fā)、漫游與資費(fèi)管理等的融合問題，探索出一條固網(wǎng)與移動融合的發(fā)展之路。