無線寬帶接入技術及應用分析

 　　1 、概述

　　受限於2G、2.5G無線網絡的能力，移動互聯網業務發展受到了制約。最近，移動網絡技術發展迅速，3G已得到普遍的應用，HSDPA技術也已逐步得到應用，移動寬帶化成為移動通信發展趨勢，通信運營商對移動互聯網業務也越來越重視。

　　隨著PDA和筆記本電腦的發展普及，用戶希望能夠隨時隨地上網，一個新的市場一“寬帶無線游牧/移動接入”正在興起。

　　寬帶無線接入技術面向一個固定和移動通信融合的新市場，它可提供與寬帶有線固定接入並行的寬帶無線接入業務，支持游牧和移動應用。它與寬帶固定接入使用共同的核心網、業務支持和AAA系統，其速率可達幾百千比特每秒甚至幾十兆比特每秒，終端主要是筆記本電腦和PDA。

　　但是，一項新技術是否能夠獲得成功，除了自身的先進性之外，很大程度上還是要看是否有好的業務形式和好的商業模式，市場用戶並不關心技術本身，而是要看推出的業務能否被用戶接受，能否給企業帶來盈利。而這恰恰是目前困擾包括無線寬帶接人技術在內的諸多寬帶無線接入技術的最大問題。

　　2、無線寬帶的業務需求

　　無線寬帶接入技術的初衷就是移動互聯網業務，它在傳輸速率、靈活性，以及成本方面都非常適合移動互聯網業務。移動互聯網內容和服務也能夠很好地發揮無線寬帶接入的技術優勢，是運營商無線寬帶接入業務發展的戰略方向。

　　其他諸如VolP業務、互聯網接入服務等等，都應被視作運營商為了獲得近期利益而采取戰術行動。

　　當然，移動互聯網業務並不會是固定互聯網業務在移動網上的簡單復制，移動終端的移動性、隨身性以及個性化等特征賦予了移動互聯網更多的內涵。

　　實際上，人手一部的私有終端將更有利於互聯網的發展，更有利於體現互聯網人人參與發展、人人參與創新的理念，更加符合Web2.0的本質特征。

　　因此，移動互聯網的業務內容將會更加豐富，更加人性化，將會比現在的互聯網更大地改變我們的生活方式。

　　毋庸置疑，提供無線互聯網接入服務的確是無線寬帶接入技術的一個重要的業務形式。此外，隨著新技術的發展，移動通信業務的重心正在從話音、互聯網接入等通道類業務向內容和服務類業務轉移。無線寬帶接入技術將主要用於互聯網應用。

　　互聯網的價值還是在於無邊界的海量信息，同時具有開放性、對等性、透明性，因此核心網絡、無線接入網絡作為互聯網基礎設施的一部分也需要符合這一原則，從這幾個原則可以看出未來互聯網只有一個，WAP只是終端與網絡能力不足時的過渡，不會為無線互聯網復制一個系統，但在互聯網中針對用戶的無線特征，增加新的個性應用。

　　同時也可以看出無線寬帶接入技術和移動互聯網有一個很好的匹配，將廣泛在網絡建設中充當重要角色。

　　3、無線寬帶技術的進展

　　無線寬帶接入技術主要有兩類技術體系，一類是蜂窩移動通信技術，以3G、HSDPA、HSUPA、LTE、AIE、4G等方向發展;另一類無線技術是以MMDS、WiFi、WiBro、WiMAX、MCWill技術。

　　適合游牧/移動寬帶無線接入應用的系統基本采用OFDMA。OFD—MA結合了時分和頻分多址技術，客戶終端可以在上行鏈路中只使用幾個子載頻，所以將發射功率集中在這幾個子載頻內，能夠提高信噪比十幾分貝，滿足筆記本電腦0dB天線室內接收需求。

　　3.1 移動蜂窩寬帶接入技術

　　移動數據業務基本是一個專網，下載速率在lOOkbit/s以下。智能手機可以接入互聯網，但是性能不理想沒有形成主流應用。3GPP和3GPP2都已認識到他們目前的系統提供互聯網接入業務的局限性，試圖在原來的體系框架內，首先在下行鏈路中采用分組接入技術，大幅度提高IP數據下載和流媒體速率。

　　3G系統在支持IP數據業務時頻譜效率低的原因是，其面向連接固定帶寬的結構不適應突發式IP數據業務的需求。

　　為此，3GPP在R5系統中增加了高速下行分組接入(HSDPA)(被稱為3.5G)，速率可以達到10Mbit/s以上，隨後將進一步在R6中增加高速上行分組接入(HSUPA)，核心網也在向全IP網演化。為了能夠與WiMAX競爭，3GPP在2004年底發展了長期演化(LTE)計劃(被稱為3.9G)。

　　3.2無線寬帶接入技術

　　寬帶無線接入(Broadband Wireless ACCess，BWA)技術目前還沒有通用的定義，一般是指把高效率的無線技術應用於寬帶接入網絡中，以無線方式向用戶提供寬帶接入的技術。IEEE 802標准組負責制定無限寬帶接入BWA各種技術規范，根據覆蓋范圍將寬帶無線接入劃分為：無線個域網WPAN(Wireless Personal Area Network)、無線局域網WLAN、無線城域網WMAN、無線廣域網WWAN。

　　其中比較有代表性的是WiFi和WiMAX技術，雖然在商業上還不成功，WiFi已經有了大規模的應用，這裡就不作介紹，其中相關技術有Wibro和WcWill技術。

　　McWiLL(Multi—Carrier Wireless Internet LocalLoop)是信威公司的專有技術，目前正在開發屬於SCDMA R4和R5版本的McWiLL，它是繼SCDMA無線本地環路接入系統之後針對高速數據傳輸的需要而開發的一種無線寬帶城域網接入系統。該標准在網絡設備和用戶設備都已經有比較成熟的應用，但是私有標准預計會阻礙發展，而WiBro就已經作為WiMAX的一個子集加入到了WiMAX陣營。

　　3.3兩類無線寬帶技術的比較

　　WiMAX面向的是寬帶無線接入市場，3G移動通信面向的是以手機為主的蜂窩移動通信系統，一般來說它們之間是互補的關系。但是當3GPP面向寬帶無線接入市場發展HSDPA，尤其是發展LTE之後就出現了競爭關系。

　　從上面的分析中我們可以看到WiMAX和3GPP LTE面對的是同一市場，指標是相近的，采用技術也是類似的，可以說是殊途同歸。

　　3GPP決定發展LTE是一次有戰略意義的決定，對於其未來的發展有深遠影響。盡管目前LTE的發展能否擺脫原來體系結構的束縛還有疑問，但是其成員是目前3G的主流運營商，力量雄厚又擁有3G頻率使用許可證，他們發展的LTE即使性能差一些，在寬帶無線接入市場上仍然擁有很強的競爭力，而且他們一旦擁有LTE就不會再考慮使用WiMAX等競爭的技術。

　　此外，LTE使用3G的頻率，甚至可以使用2G的頻率，有較好的穿透能力，保障系統有較高的性能價格比。

　　WiMAX是由IT界發展的寬帶無線接入技術，由於沒有原體制的束縛，最符合寬帶接入市場的需求。由於LTE的出現，可能采用WiMAX的運營商主要是固網運營商和新運營商。

　　Intel等IT設備制造商是WiMAX堅定的、強有力的支持者，他們希望通過WiMAX進入寬帶無線接入市場。Intel在未來筆記本電腦中捆綁WiMAX的承諾增強了WiMAX的競爭能力。

　　4、無線寬帶網絡的網絡部署

　　WiMAX和LTE的核心技術基本一致，在網絡能力和網絡部署上也接近，前一段時間，WiMAX技術的發展情況比較占優一些，但目前LTE的前景又更看好。但未來具體會用什麼樣的技術，什麼樣的技術會成為主流，將取決於設備產商的力量和產業鏈的完善程度。本文以WiMAX技術為例來進行網絡部署討論。

　　4.1 網絡能力

　　目前WiMAX帶寬靈活性強和頻段尚不確定，假定一種參數配置來分析IEEE 802.1 6e的網絡覆蓋能力，以2.5GHz頻段、10MHz帶寬為例。鏈路預算時考慮以下幾方面因素：由於存在陰影衰落的影響，為了保證一定的覆蓋概率，必須保留一定的陰影衰落裕量，取陰影衰落儲備6dB;快衰落儲備是為功率控制預留的功率裕量，功率控制可以在一定程度上抵抗快衰落，因此需要給功控預留功率裕量。

　　在802.16e網絡中，由於終端可以移動接入，而移動會帶來一定的衰落，通過功控可以彌補這個衰落，因此需要給功控留一定的裕量，但是由於802.16e網絡功控的頻率比較低，所以不需要預留太多的快衰落儲備，這裡取2dB;

　　WiMAX網絡存在小區間的鄰頻和同頻干擾，干擾的大小與站距的大小、頻率的規劃、天線的朝向等因素有關，為了使小區內干擾嚴重的區域能正常通信，就要留一部分裕量。如果頻率復用模式為1/3/1，上行預留干擾儲備3dB，下行2dB;

　　如果頻率復用模式為1/3/3，干擾儲備可以減小為0.2dB，但是這樣會帶來頻譜效率降低的後果。鏈路預算中采用COST-231 Hata模型。

　　802.16e下行鏈路的總增益(QPSKl/2)為148.67dB，如果不考慮儲備視距傳輸的情況下，假設終端天線高度為1.5m，基站天線高度32m，用COST-231模型預測韻小區半徑為1.70km，如果考慮了9.6dB的儲備，計算出來的小區半徑為0.90km。對於非視距環境，考慮10dB的穿透損耗，系統允許的最大路徑損耗為129.1ldB，預測小區半徑為0.47km。

　　上行鏈路的總增益(QPSKI/2，1/16子信道化)為148.41dB，如果不考慮儲備和視距傳輸的情況，假設終端天線高度為1.5m，基站天線高度32m，用COST-231模型預測的小區半徑為1.67km，如果考慮了9.6dB的儲備，計算出來的小區半徑為0.83km;對於非視距環境，考慮10dB的穿透損耗，系統允許的最大路徑損耗為126.8dB，預測小區半徑為0.43km。

　　考慮非視距因素下，在大都市的城區環境裡覆蓋距離約為500m左右，這實際上是能夠滿足實用要求的。無線網絡設計時，不能單純考慮覆蓋距離，還要考慮網絡容量、網絡帶寬，在為寬帶接入的目的下，後者通常比前者重要。如果3G以及B3G在密集城區提供寬帶的數據業務時，其站間距也不會小於500m。

　　4.2網絡成本

　　因為WiMAX技術比蜂窩網絡系統更加簡潔，WiMAX的全IP技術架構是其獲得成本優勢的一個重要因素。

　　目前，WiMAX成本較其他3G系統要低的主要因素有以下分析：

　　1.統一的國際標准

　　WiMAX具有統一的國際標准，在全球市場的條件下，既促進了技術的發展，又保證了市場規模，同時降低了產業鏈各級產品的成本。同時又具有成本低、易實施的優勢，從而使新興運營商有機會快速切人市場，可帶給運營商一個能降低