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无线网络接入技术及其发展趋势

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来源: 作者: 2018-12-27 17:07:46

王少华

在移动通信技术向3G演进的同时,固定无线接入技术也向着增加移动性、宽带化的方向快速发展,这些技术殊途同归,很有可能最终融合成为4G。

在移动通信技术向3G演进的同时,固定无线接入技术也向着增加移动性、宽带化的方向快速发展,这些技术殊途同归,很有可能最终融合成为4G。

固定无线接入技术的移动性增强

WiMAX-802.16e

WiMAX可以说是2004年最受关注的无线技术,其子标准802.16e的目标是成为移动技术,也有人鼓吹放弃3G,直接采用802.16e,提供带有移动性的宽带接入服务。

目前还没有真正的商用络,Gartner认为:WiMAX要到2009年才能成为移动技术,除标准方面还有很多工作要做外,需要解决切换、高速移动、天线小型化、低能耗、芯片化小型等问题。

设备制造方面,最为积极的主要是希望以此进入电信领域的Intel公司和原有的LMDS和MMDS及一些拥有OFDM知识产权的解决方案提供商。尽管一开始传统电信厂家(尤其是移动设备商)在这个领域并不积极,但随着WiMAX的声势逐渐壮大,摩托罗拉、北电等主要电信厂家于2004年下半年纷纷加入WiMAX联盟,并相继宣布了一些产品开发计划。

运营商方面,原本对WiMAX最为感兴趣的是那些拥有固定无线接入频率的传统固运营商和力量较弱的竞争性运营商,而很多移动运营商认为WiMAX在移动性方面并不理想。但随着WiMAX声势的逐步扩大,越来越多的移动运营商开始接受WiMAX。美国的Sprint和ATTWireless都很看好WiMAX,认为其将来很有可能作为一种备选技术,以便为用户提供宽带接入服务。英国T-Mobile也计划进行商用试验。

另外,值得一提的是韩国的WiBro业务将与802.16标准相兼容,因此WiBro也可以看作是802.16e的一个分支,但今后两者是否真的统一为一个标准还未可知。目前韩国已经将三张WiBro的许可证分别发给KT、SKT和Hanaro三家运营商,预计将于2006年正式商用。但Hanaro于不久前退回了WiBro许可证。

FLASH-OFDM——802.20

最近,拥有FLASH-OFDM技术专利的FlarionTechnologies公司频频获得设备厂家和移动运营商的青睐,而这家公司是IEEE中的移动宽带接入标准——802.20的主要推动者。

802.20标准定位于宽带高速移动数据业务,支持大约为250km/h的移动性,可提供互联接入、VoIP话音、移动广播等业务。在1.25MHz带宽的时候,802.20的单用户下行传输速率为1Mb/s,单用户上行传输速率为300kb/s。而FLASH-OFDM正是802.20的主要候选技术。Flarion基于FLASH-OFDM技术的移动宽带系统使用户在250km/s的移动速度时仍能够获得1~1.5Mb/s的下行传输速度,最高峰值可达3.2Mb/s。上行传输速度可达300~500kb/s,最高峰值可达9003kb/s,而延迟只有50ms。Flash-OFDM可以在400MHz到3.5GHz之间的频段上利用带宽为1.25MHz的成对频谱运行。Flarion表示自己的产品是全IP络,并且支持高速移动下的切换。Flash-OFDM技术已经在韩国、美国、日本、澳大利亚相关公司开始启动,并取得了初步的商用成功。

2004年7月,澳大利亚运营商Telstra宣布采用Flash-OFDM技术提供的移动互联业务已经试商用近一年,运行在2.5GHz频段上,覆盖大约100万人口(大约2000个付费用户),建设了大约125~150个蜂窝基站,根据用户的实际测试,Flash-OFDM的传输速率在300kb/s到1.6Mb/s之间,而Verizon的EV-DO业务仅有400kb/s~600kb/s。每年费用只有600美元,已经接近DSL业务的价格(大约450美元/年)。

越来越多的人体验到Wi-Fi的好处,目前主要还是在内部或者热点使用。人们正试着把它扩大到MAN的范围,但需要上万个热点才能覆盖一个蜂窝塔覆盖的区域。

现在,WLAN正在通过提供状技术向大范围联靠拢,WLAN络上的AP之间可以进行通信,而且客户端还可以组建AdHoc络、利用多跳(Multihop)技术实现相互间的通信,并且具有一定的移动性。多跳传输就是在多个终端之间建立络、像传递接力棒一样传输数据,某些用户端可以作为中继转发其他用户的数据。

2005年2月底,全球第一个Wi-Fi移动语音与高速数据络在美国亚利桑那州的一条州际公路上的试验取得成功。该络采用的是新西兰RoamAD公司的技术,这是一家主要的Wi-Fi络基础设施方案供应商。该络将为快速反应机构(如警察、消防、救护和边防人员)提供服务。据负责这一项目的Wi-VOD公司介绍,络的第一期覆盖范围为49英里(8km),络共包括4个RoamAD节点,平均1.2英里(2km)有一个,下一步将沿着公路再架设54km。在该络范围内,行驶时速为130km时也可以进行多方IP语音通话。

移动无线接入技术走向宽带

就在固定无线接入技术朝着移动化迈进的同时,一些移动无线接入技术也在向宽带化方向发展,如UMTSTDD以及我国的SCDMA、LAS-CDMA等技术。特别是UMTSTDD技术,开始商用并受到越来越广泛的重视。

除了3G的三大主流标准之外,UMTSTDD(也被称为WCDMATDD或TD-CDMA)也开始活跃在移动宽带市场的舞台上。UMTSTDD的基础是3G TDD系列子标准之一——TD-CDMA。由于TD-CDMA并非主流3G标准,因此IP Wireless公司将UMTS TDD定位在宽带无线接入领域,在原有TD-CDMA标准基础之上开发了可以在多个频段实现移动宽带接入的产品。因此,UMTS TDD现在经常与WiMAX,FLASH-OFDM视为同类技术(见表1)。

表1 UMTS TDD、WiMAX和FLASH-OFDM比较

UMTSTDD的解决方案目前下行速率最高可达12Mb/s,蜂窝覆盖范围最高可达29km,移动性方面UMTSTDD可以在120km/s的速度下保持连接,并且蜂窝之间可以达到无缝切换,同时还支持络漫游;UMTSTDD的信道带宽可是5MHz或10MHz。UMTS TDD的优点主要在于:

*UMTSTDD的频谱利用率较高,5MHz信道的频谱利用率为3.84Mc/s,当系统的信道带宽为10MHz时,为7.68Mc/s。

*TDD解决方案本身在成本上就比较占优势,TDD只使用一个信道传输上下行数据,并且上下行传输速率不对称,从而提高频谱利用率。

*UMTSTDD是UMTS三个空中接口标准之一,另外两个是FDDW-CDMA和TD-SCDMA,UMTSTDD可以与其他两个标准共享更高层协议栈和核心。

考虑到UMTSTDD在市场上仍然属于弱势技术,因此IPWireless与其他一些公司与2004年2月发起了“环球UMTSTDD”(Global UMTS TDD)联盟组织。目前UMTS TDD已经在英国、瑞典、法国、澳大利亚、新西兰等国家获得了一定的小范围商用。

虽然UMTSTDD将自己的目标市场定位在移动宽带接入上,商用终端都是笔记本或PC机的数据卡,但AtmelCorp.和IPWireless等公司已经开始合作研制UMTSTDD,这款支持VoIP业务,并且具有宽带接入和其他基于数据包的业务功能。

从不同途径向4G汇聚

由于目标的一致,固定无线接入、蜂窝移动通信和移动无线接入技术在发展过程中不约而同的衍变成为带有移动性的宽带接入技术(见表2)。

表2 不同接入技术的发展特点及其发展可能性

除3G、WiMAX外,Flash-OFDM与UMTSTDD前景都不错,并且已经在商用中得到检验。UMTSTDD已经成为全球标准,而Flash-OFDM正在试图成为802.20的一个标准。值得注意的是,在国外,采用这两个技术的商用业务的价格都比EV-DO等蜂窝低很多,例如,新西兰WooshWireless采用UMTS TDD的200kb/s移动PCMCIA业务,每月27美元;Nextel的Flash-OFDM,720kb/s为每月35美元。性价比已经可以与DSL竞争了。

无线宽带数据接入市场上今后肯定会存在激烈的竞争。而且,WiMAX,UMTSTDD等技术都有可能引入VoIP,届时竞争将扩散到移动话音业务。不过,今后的无线通信系统将是一个多种技术、标准互相融合的综合型络,不同无线接入技术之间可以通过无缝切换支持话音和数据业务的漫游,最终形成无处不在的4G移动络。(后卫)

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