无线宽带网可行性研究方案.ppt

北京市无线宽带城域网可行性研究 庄梓新2006 09 26 汇报提纲 1 背景与目标2 需求分析3 技术分析4 商业模式分析5 概念设计与投资估算6 结论与建议 1 背景与目标 背景 全球无线热点 无线热区 无线城市的发展势不可挡 已经形成当今世界的潮流 考虑到北京的首都地位 以及日益临近的2008年北京奥运会 利用无线宽带接入技术使北京率先实现无线数字化城市的目标 进入世界信息化大都市行列 是我市义不容辞的责任 今年的市政协会议上 华平澜委员联合一批科技界委员提出了关于成立 建设北京市无线宽带城域网工作组 的提案 建议对北京市基于WiFi和WiMAX技术的无线宽带城域网开展技术和经济可行性 政策和实施方案的研究 在3至6个月内分阶段提出研究成果 经市政府批准后安排计划 组织实施 目标 国务院对北京城市总体规划 2004 2020 的批复中明确要求 加快首都信息社会建设 建成完善的首都信息基础设施 社会信息化各项指标达到与现代国际城市适应的水平 全面建设 数字北京 在北京建成一个成本低廉 覆盖全市的无线宽带城域网将为北京市的市民 企业 外来访客和旅游者以及所有政府机关构建能随时随地沟通交流的互动平台 这将使整个城市充满创新活力并为北京市缩小数字鸿沟 实现 信息惠民 改进公共服务 实现 信息强政 促进经济发展 实现 信息兴业 创造和谐的社会环境和崭新的发展空间 2 需求分析 2 1北京市宽带接入服务的现状 截至到2006年6月 北京网民人数445万 宽带网民337万 占网民总数的84 7 2 1北京市宽带接入服务的现状 接入方式 XDSL为主占68 3 专线上网占9 9 CableModem占2 9 拨号上网的占12 3 2 1北京市宽带接入服务的现状 速率较低目前只有512K 1M的传输速率 而且用户认为实际能实现承诺速率的仅占6 68 基本实现承诺 指实现80 的为32 18 费用较高北京市宽带上网用户中以XDSL最为普遍 平均每周上网20 4小时 每月上网费用115元 有62 的用户对此表示不满意或很不满意 普及程度还很不够北京市城区网民普及率为38 3 与发达国家相比普及率仍然很低 而农村普及率仅为8 39 城乡差距十分明显 2 2不同宽带接入技术的技术 经济比较 基于WiFi和WiMAX的无线宽带网络之所以能成为潮流 除客观上需求驱动外 本身还有以下优势 使用灵活方便 与固定宽带接入技术 XDSL CableModem 相比 有支持移动的优势 与移动通信技术 GPRS 3G 相比 有更高带宽的优势 而且成本也比固网和移动通信低得多 不同宽带接入技术的服务类型和性能如下图所示 2 2不同宽带接入技术的技术 经济比较 2 2不同宽带接入技术的技术 经济比较 WiFiMesh 3G DSL Cable的传输速率 建设投资 运营成本的对比列于下表 2 3不同用户群体的需求分析 市民 作为一个典型的城市市民 日常生活中大致会有以下需求 通信服务公共服务商务服务教育 医疗 娱乐服务基本互联网无线宽带接入服务 2 3不同用户群体的需求分析 企业企业是城市经济活动的命脉 为北京市创造每年超过千亿元人民币的财税收入 也提供数百万个就业岗位 在当今信息时代 其经营活动都离不开互联网 它们会有以下需求 通信服务电子商务电子政务 2 3不同用户群体的需求分析 商务访客和旅游者为外来访客和旅游者提供免费无线宽带接入服务能增加北京作为现代化国际大都市和文化名城的吸引力 它们大致会有以下需求 旅游电子商务移动电子商务 2 3不同用户群体的需求分析 根据上述应用服务可以大致归纳以下业务类型 公共接入服务公共安全服务公共应用服务增值服务 2 4 十一五 北京无线宽带城域网建设的主要任务 1 如同建设水资源保障体系 能源供应体系 综合交通体系一样 建设覆盖全市 无处不在的无线宽带城域网络 为全市居民 企业 外来访客和旅游者提供廉价 方便快捷的宽带互联网基本接入服务 到2010年实现人群和地域的基本全覆盖 以落实 信息惠民 缩小数字鸿沟 提升生活品质 促进经济发展 在新城建设中应将无线宽带城域网建设纳入总体规划 2 发挥基于WiFi WiMAX无线宽带接入网络成本低廉 方便灵活的优势 加快郊区县无线宽带接入网的建设 并与光缆村村通相结合 推进 光缆入村 网络入户 到2010年实现全市所有行政村宽带互联网的基本全覆盖 以信息畅通推进社会主义新农村建设 加快郊区县城镇化 现代化进程 3 建设覆盖奥运场馆 并适应用户规模 带宽要求 无处不在 安全可靠的无线宽带网络 为基本实现 2008年 任何人 在任何时间 任何场所都能够安全 方便 快捷 高效地获取可支付得起的 丰富的 无语言障碍的 个性化的信息服务 的申奥承诺 为 成功举办一届高水平 有特色的奥运会提供信息化环境的有力支撑 4 遵照国务院 国家突发公共事件总体应急预案 中明确提出 建立有线与无线相结合 基础电信网络与机动通信系统相配套的应急通信系统 确保通信畅通 的要求 在全市视频监控系统建设中广泛采用无线宽带接入技术 以 推进应急指挥图像监控和移动指挥系统等核心支撑系统建设 健全突发事件的监测 信息收集 发布和报告机制 形成统一指挥 功能齐全 反应灵敏 运转高效的应急机制 显著增强城市防灾 减灾 救灾能力 5 政府公务员必须深入实际 深入基层 这是实现 管理高效 监管有力 服务到位 的前提 尤其是公安 消防 交管 城管 环保监测 市场监管 综合治理等部门工作人员主要是现场执法 离不开流动状态下掌握信息 发送报告 接受指令 协调行动并在执法处置后更新数据库 在全市政府机关广泛采用无线宽带接入技术 建设无线政务专网以提高工作效率 改善公共服务 加强城市管理 降低行政成本 是实现 信息强政 的有力举措 6 中关村聚集了一批与我国无线宽带接入技术相关的高科技公司 他们是北京建设无线宽带城域网的技术依托 而建设 无线北京 的成功实践又将成为他们拓展国内外市场 引领潮流的重要机遇 要以 无线北京 建设的需求推动北京相关技术 设备 软件 应用服务等自主创新研究开发 推动信息通信设备制造和新型信息服务业的发展 形成首都经济新的增长点 3 技术分析 3 1现有无线宽带接入技术综述 迅猛发展的蓝牙技术 BlueTooth短距离 低功耗的无线连接技术 用于解决小型移动设备间的短距离 低功耗的无线互连问题 一般情况下 蓝牙设备传输的覆盖范围为直径10米 G比特速率的无载波通信技术 UWB一种无载波通信技术 利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据 通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号 传播距离短 但通信速度高 一般为数百Mbps至1Gbps 价格低廉的短距离通信技术 ZigBee一种应用于短距离范围内 低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术 具有功耗低 数据传输可靠 低速率 近距离 短时延 网络容量大 兼容性 实现成本低等特点 3 1现有无线宽带接入技术综述 多载波传输的宽带无线接入技术 McWiLL我国科技人员在其SCDMA 同步码分多址技术 基础上独立研发的宽带无线通信技术 目前已实现的为McWiLLR4版本 主要采用多载波同步码分多址技术 MC SCDMA 基站净荷吞吐量8Mbps 终端最大峰值数据速率3Mbps 技术成熟业界认可的宽带无线局域网接入技术 WiFiWiFi WirelessFidelity 无线保真 技术为无线局域网技术 目前正在使用的通信标准为IEEE802 11a IEEE802 11b和IEEE802 11g IEEE802 11a使用的通信频率为5GHz 采用正交频分复用技术 OFDM 来调制数据 传输速率为54Mbps IEEE802 11b g使用的通信频率为2 4GHz 分别采用DSSS 直接序列扩频技术 和OFDM进行调制 传输速率分别为11Mbps和54Mbps 覆盖距离几十米到近百米 3 1现有无线宽带接入技术综述 宽带无线接入新进程 WiMAXWiMAX全名是 WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess 译为 微波存取全球互通 是一项新兴的城域无线通信技术 能提供面向互联网的高速连接 具有代表性的标准包括802 16a d固定无线接入和802 16e移动无线接入标准 城市典型覆盖半径为3公里 传输速率70Mbps 综合以上技术 根据对北京市宽带无线接入需求的分析 从覆盖距离 传输速率 技术及产业成熟度以及全世界城域网建设积累的成功经验等方面综合考虑 不难看出WiFi WiMAX这两种宽带无线接入技术是完全符合北京 无线城市 建设需要的 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiFi IEEE802 11a b g标准特性比较如下表所示 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiFi 802 11系列标准IEEE802 11n 新的高速无线局域网标准 108Mbps以上 最高速率可达320MbpsIEEE802 11i WLAN的MAC层进行了修改与整合 定义了严格的加密格式和鉴权机制 以改善WLAN的安全性 IEEE802 11e 对WLANMAC层协议提出改进 以支持多媒体传输 以支持所有WLAN无线广播接口的服务质量保证QoS机制 IEEE802 11f 定义访问节点之间的通讯 支持IEEE802 11的接入点互操作协议 IAPP IEEE802 11h 用于IEEE802 11a的频谱管理技术 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiFi 尽管建设无线城市的技术尚处于不断完善的进程之中 但经过过去几年的快速发展 标准的发布 大量成功案例的经验积累 技术日臻成熟 据IDC估计 截至2005年全球开通运行的热点已经超过10万 再加上芯片化的无线接口几乎已经嵌入所有的便携式PC和多种PDA和智能手机 基于WiFi无线宽带接入实际已经做好推广普及的技术 产业和市场准备 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiFiMesh WiFiMesh的技术特点是 自动发现 自动组织 自动均衡 自动修复 单一的802 11AP覆盖范围非常有限 但通过使用WiFiMesh 网状网 技术 就可以很容易的扩大覆盖的区域 该协议使AP之间能够通过无线方式连通起来 形成一个无线分布式系统 并自动配置无线路径 从而支持各种WLAN终端之间的信息传输 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiFiMesh 图中实线表示了网关节点通过有线方式与互联网相连 虚线表示了节点之间可能的无线骨干链路 WiFiMesh已经飞速发展并取得巨大成功 但总体看来仍处于早期阶段 Mesh标准802 11s尚处于制定过程之中 而且很多案例是小城市 还缺乏大城市部署的实践经验 在过去一个阶段 市场需求推动了一批成长型公司的壮大 但面对市场规模的不断扩大以及新的业务对QoS 安全 服务集成 网络管理等提出的新要求 Cisco Nortel Motorola等一批有实力的传统网络设备供应商的进入会成为WiFiMesh继续成功的关键因素 WiFiMesh的发展还必须与WiMax相协调 相适应 总之 机遇与挑战同在 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiMAX WiMAX是采用无线方式代替有线实现 最后一公里 接入的宽带接入技术 WiMAX的优势主要体现在这一技术集成了WiFi无线接入技术的移动性与灵活性 以及xDSL等基于线缆的传统宽带接入技术的高带宽特性 其技术特性可以概括如下 传输距离远 接入速度高接入灵活 系统容量大提供广泛的多媒体通信服务 提供安全保证对移动性具有良好的支持能力应用范围广 3 2WiFi WiMAX技术分析 WiMAX IEEE802 16系列标准中各标准特性的比较如下表所示 3 3基于WiFi与WiMAX技术的典型示范应用 西城区公安无线网络系统 根据北京市城市信息化建设 十一五规划 的文件精神 结合西城区公安系统的实际工作需要 采用先进的MESH无线宽带IP网络技术 在西城区的区划范围内建设一套覆盖全区各主要街道和重点地区的无线宽带城域网络在很大程度上满足公安工作对移动性 应急性强的无线网络支撑手段的需求 实现很多原来通过普通的有线网络根本无法实现或者实现成本昂贵的公安网络应用 极大提升西城公安系统的整体信息化程度 真正做到了更好的服务于广大人民群众 3 3基于WiFi与WiMAX技术的典型示范应用 平谷区新农村建设应用 平谷区新农村建设应用 对于 土里刨食 的农民 不管是歌华还是电信ASDL 只有部分村能用 50元的月租都是一笔不小的费用 实现 户户通 真正解决农民上网的 最后一公里 问题成为了平谷区农村信息化建设中的发展瓶颈 为解决网络入户问题新农村网络建设将采用 光缆到村 无线到户 的技术方式实现与互联网的连通 3 3基于WiFi与WiMAX技术的典型示范应用 石景山区pre WiMAX无线宽带试验网 石景山区政府从2005年1月就联合业界和北京邮电大学开始建设国内第一个基于WiMAX技术的网络 石景山区Wi Plus示范网络 目的是针对未来 数字北京 的远景规划和石景山区数码娱乐产业基地的建设目标 3 4北京市无线频谱调研分析 已规划频率 1785 1805MHz用途 本地公众网无线接入2400 2483 5MHz用途 居民区WLAN等3400 3430MHz 上行 3500 3530MHz 下行 用途 最后一公里固定无线接入5 725 5 850GHz用途 点对点或点对多点扩频设备等24 507 25 515GHz 上行 25 757 26 765GHz 下行 用途 最后一公里宽带无线接入 有 无线光纤 之称 3 4北京市无线频谱调研分析 产业关注的频率状况 3300 3400MHz用途 最后一公里宽带接入或城域网3 4 3 7GHz用途 C波段卫星固定业务的扩展频段等2 3 2 4GHz用途 我国目前已经规划为3G的TDD频段2 5 2 69GHz用途 国际上规定为3G的扩展频段 4 商业模式分析 4 1商业模式类型及其评价指标 无线城市 项目的商业模式大致有以下3类 公营 私营 公 私合作 公营 由政府或非盈利机构投资建设 运营 为市民和旅游者提供免费无线宽带互联网接入服务私营 由民间投资建设 经营公 私合作 政府授权 民间投资建设 经营 政府提供政策 设施支持并实施监管 4 1商业模式类型及其评价指标 根据 无线城市 建设的目标 愿景 一些城市对商业模式的抉择设定以下原则或评价指标 对低收入或困难人群提供免费宽带基本接入服务 在公园 广场 商业中心等公共场所提供免费宽带基本接入服务 普遍接入并实现人群和地域的基本全覆盖 反对垄断 促进竞争 对日常运营包括资费政策的监管和控制能力 对公益性事业单位 学校 医院等 的支持能力 能创造一定收益以支持自身的可持续发展 对科技创新和经济发展的推动能力 4 2政府的职责和功能定位 随着互联网和宽带的普及 人们越来越认识到 宽带决不仅仅是针对互联网的一种更好的连接 还将触及并改进现代生活的几乎所有方面 美国旧金山市市长GavinNewson表示 没有宽带就没有旧金山的未来 洛杉矶市长愿景则是 期望洛杉矶无论在事实上还是在全球声誉上都成为一个 宽带城市 提升移动 高速 个性化通信的体验将使这个城市成为生活 工作并享受人生的伟大城市 2005年11月16日 联合国在突尼斯召开 信息社会全球峰会 峰会提出 信息社会最本质的是要创造 获取 传播和利用知识和信息 使全世界每个国家都能发挥人民的智能和潜力 促进各个国家经济和社会的可持续发展 并最终改善和提高人民的生活品质 政府的职责和功能定位政府在构建无线宽带城域网的实施过程中担当两个重要角色 一是用以支撑其本身的运作需要 提高办事效率 改进公共服务 降低行政成本 使其成为能随时 随地 以互联网速度为企业和市民提供服务的全国领先的电子政府 一是创造项目实施必须的基础设施 教育培训和政策环境 政府必须跟踪关注 并在实施过程中解决好数字鸿沟 财政支持和网络安全等问题 4 3关于商业模式的建议 本项目是数字北京的基础和重要组成部分 项目建设离不开数字北京建设的大背景和大环境 必须最大限度地依托和充分利用北京现有的信息资源 服务资源 技术资源和基础设施资源 北京市政府宽带专网已建成广覆盖 高带宽的光纤网络 可为北京无线宽带城域网建设提供基础设施资源 政府宽带网的构架如下 宽带政务专网核心交换节点 宽带政务专网汇聚节点 宽带政务专网接入节点 关于商业模式的建议考虑到本项目属于政府必须向社会全体成员普遍提供的基本社会公共服务 而且项目所涉及的资源主要归属政府所有 经过对国际典型商业模式的比较分析 从国情 市情出发 我们认为 本项目建设必须政府主导 充分利用现有北京市政府宽带专网的光缆作为中继 采用WiFiMesh等成熟技术在城区广泛建立无线宽带接入节点 基本实现城域覆盖 在满足公共安全 公共服务等政务应用的同时 资源对外开放 为广大市民 外来访客和旅游者提供免费互联网基本宽带接入服务和廉价 无处不在 内容丰富的增值服务 包括VOIP服务 IPIV服务等 关于商业模式的建议整个网络在业务内容上采取 中立原则 并与其他无线系统 3G等 互为补充 互不干扰 采用 政府主导 联合共建 的模式 能充分发挥政府的主导作用 体现 无线北京 的目标 政策取向以及政府普遍服务的义务 能充分调动一切积极因素 能充分利用市场经济规律和市场竞争 是一个从实际出发的多方共赢模式 5 概念设计与投资估算 5概念设计与投资估算 鉴于北京现有网络的建设基础 传输网络 背接 尽量采用现有的城市光纤资源 并作适当的补强 在光纤资源匮乏以及其他困难的地方 适当的采用无线网桥设备作桥接 整个北京市无线城域宽带网以有线与无线 WiFi WiMAX技术相结合的方式组建 5 1有线与无线相结合的多层覆盖方案 有线与无线技术相结合的宽带城域网示意图 宽带政务专网一期宽带光纤网分布图 5 2无线城域网在北京市五环以内的覆盖分析 5 3数据有效吞吐量估算 无线宽带网数据流量分析 CPIP光纤网的节点最小带宽为155Mbps 可接入约70个WiMAX无线城域网节点 而CPIP光纤网最高流量为1Gbps 则接入其中的WiFi点的数据吞吐量最高可达几Mbps 时延的估计 其总延时应不超过50ms 5 4网络升级换代技术的兼容性问题 从32位地址的IPv4互联网协议升级为128位地址的IPv6协议 是网络升级到下一代互联网的重要标志 在建立新的宽带网时应考虑将来对IPv6网络设备连接的问题 使网络能兼容使用IPv6设备和目前的IPv4设备 5 5投资估算 根据国外经验 采用WiFi和WiFi