宽带通信技术对比ppt [兼容模式.pdf

宽带无线技术比较 宽带无线技术比较 WiMAX Wi Fi 3G TDSCDMA CDMA2000 WCDMA LTE 工学院 电子系 袁野 宽带无线接入背景宽带无线接入背景 通信市场正在呈现出话音业务移动化 数据业务宽带化的发展趋势 通信市场正在呈现出话音业务移动化 数据业务宽带化的发展趋势 无线化和宽带化是电信网络接入层发展的总趋势 无线化和宽带化是电信网络接入层发展的总趋势 在以在以ITU和和3GPP 3GPP2引领的蜂窝移动通信从引领的蜂窝移动通信从3G到到E3G 再走向 再走向 B3G 4G的演进道路上 的演进道路上 3G WiMAX WIFI等各种无线技术竞争中等各种无线技术竞争中 互相借鉴和学习 技术不断完善 网络安全性实用性不断增强 互相借鉴和学习 技术不断完善 网络安全性实用性不断增强 丰富的市场终端支持 支持丰富的市场终端支持 支持WIFI WIMAX的无线网络的笔记本电脑的无线网络的笔记本电脑 手机终端 移动 手机终端 移动MP3 移动电视等 整个产业链已逐渐成熟 移动电视等 整个产业链已逐渐成熟 政府社会信息化建设需求政府社会信息化建设需求 无线宽带接入技术无线宽带接入技术 nWiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access 即全球 即全球微波微波接入互操作性 接入互操作性 WiMAX的另一个名字的另一个名字 是是802 16 nWIFI Wireless Fidelity 即无线保真 目前可使用的标准即无线保真 目前可使用的标准 有有IEEE802 11a b g n等 等 n3G 3rd Generation 第三代移动通信 目前分为 第三代移动通信 目前分为TD SCDMA WCDMA CDMA2000三种 三种 nLTE Long Term Evolution 长期演进 长期演进 LTE也被通俗也被通俗 的称为的称为3 9G 被视作从 被视作从3G向向4G演进的主流技术 演进的主流技术 3 WiMAX技术概述技术概述 WiMAX全称World Interoperability for Microwave Access 全球微波接入互 操作性 是一项基于IEEE 802 16标准的宽带无线接入城域网技术 是针对 微波和毫米波频段提出的一种空中接口标准 WiMAX系统主要有两个技术标准 一个是指满足固定宽带无线接入的 WiMAX802 16d标准 另一个是满足固定和移动的宽带无线接入技术 WiMAX802 16e标准 作为线缆和xDSL的无线扩展技术 802 16a规范于2003年1月29日被IEEE 通过 这是一种全新的宽带接入技术 是为解决宽带接入 最后一公里 的 问题而设计的 在亚洲 目前xDSL是WiMAX在最后一公里接入市场主要 的竞争对手 因此 通常也将WiMAX称为无线DSL 4 WiMAX技术优势技术优势 实现更远的传输距离 WiMAX所能实现的50km的无线信号传输距离是 无线局域网所不能比拟的 网络覆盖面积是3G发射塔的10倍 只要少数基 站建设就能实现全城覆盖 这样就使得无线网络应用的范围大大扩展 提供更高速的宽带接入 据悉 WiMAX所能提供的最高接入速度是 70Mbit s 这个速度是3G所能提供的宽带速度的30倍 提供优良的最后一公里网络接入服务 作为一种无线城域网技术 它可 以将Wi Fi连接到互联网 也可作为DSL等有线接入方式的无线扩展 实现 最后一公里的宽带接入 用户无需线缆即可与基站建立宽带连接 提供多媒体通信服务 由于WiMAX较Wi Fi具有更好的可扩展性和安全 性 从而能够实现电信级的多媒体通信服务 5 WiMAX的市场定位和发展瓶颈的市场定位和发展瓶颈 802 16e的定位 n按照802 16e设定的目标 它是一种移动的宽带无线接入技术 可以 实现用户在车速移动状态下的宽带接入并接入IP核心网 主要面向 用户提供宽带数据业务 也可以提供语音业务 工作在2 6GHz 基站覆盖范围一般为几公里 可采用TDD或FDD工作方式 核心技 术为OFDM和OFDMA 用户群主要为个人用户 WiMAX理想的市 场定位应该是高速数据在固定 便携和低速移动中的应用 n从技术的定位上讲 WiMAX更适合用于城域网建设的 最后一公 里 无线接入部分 尤其是对于新兴的运营商更为合适 WiMAX 技术分为固定和移动两部分 因此运营商在市场定位上会面临选择 如果选择提供固定宽带接入 那么市场规模会比较有限 如果立 足于移动业务 在运营模式 终端支持 组网方式方面都存在很多 挑战 同时也将面临来自3G E3G技术的竞争 6 WiMAX的市场定位和发展瓶颈的市场定位和发展瓶颈 制约802 16发展的几个方面 n标准制定方面 802 16e标准化工作正在进行 除空中接口标准尚未 完成以外 802 16还存在一个问题就是缺乏网络规范 标准体系不 完善 802 16仅仅规范了基站和移动台之间的空中接口 没有规定 基站和基站之间 基站和网络侧的协议 在切换 移动性管理 寻 呼 和终端状态管理 激活和休眠的转换 等与蜂窝组网有关的方 面 还不够成熟 需要进一步完善 n频率问题 目前已经认可的是3 4 3 8GHz许可证频率 ETSI 国 际MMDS 和5 725 5 85GHz免许可证频率 很多国家允许使用更 高的频率 将其当作5GHz免许可证频段的一部分 但由于其穿透力 差 使用这些频率的WiMAX系统不可能和LTE竞争 7 WIFI技术概述技术概述 WLAN标准主要包括802 11b 802 11a和802 11g等 目前 WLAN的推 广和认证工作主要由产业标准组织WiFi Wireless Fidelity 无线保真 联盟完成 所以WLAN技术常常被称之为WiFi 802 11b采用2 4GHz的频段 可支持11Mbps的共享接入速率 802 11a采 用5GHz的频段 其速率高达54Mbps 采用OFDM 正交频分复用 技 术 但无障碍的接入距离降到30 50米 802 11b采用2 4GHz的频段 可支持11Mbps的共享接入速率 覆盖范围 100米 802 11g其实是一种混合标准 既能适应802 11b标准 又符合802 11a标 准 其速率高达54Mbps 它比802 11b速率快5倍 并和802 11b兼容 新批准的IEEE802 11n 其速率高达300Mbps 目前已投入市场应用 8 WIFI技术优势技术优势 WIFI是由AP Access Point 和无线网卡组成的无线局域网络 组网简单 可以不受布线条件的限制 因此非常适合移动办公用户的需要 应用灵活 能灵活胜任只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络 丰富的终端支持 经济节约 厂商进入该领域的门槛比较低 WIFI组 网的成本低廉 提供漫游服务 能提供有线网络无法提供的漫游特性 方便用户使用 9 WIFI的市场定位和发展瓶颈的市场定位和发展瓶颈 WIFI的定位 nWi Fi是一种局域网技术 主要用于解决 最后100 m 的接入问题 从其与有线宽带网络的关系来看 Wi Fi利用其技术优势能够作为网 络延伸手段进一步扩大有线接入网络的覆盖面积及扩展移动通信网 络的应用 nWi Fi是提升有线宽带用户价值 提供差异化服务的有效手段 也是 未来3G数据业务的有力补充 3G可以利用WIFI高速数据传输的特 点弥补自己数据传输速率受限的不足 在Wi Fi网络覆盖范围内 允 许用户在任何时间 任何地点访问公司的办公网或国际互联网 随 时随地享受网上证券 视频点播 VOD 远程教育 远程医疗 视 频会议 网络游戏等一系列宽带信息增值服务 并实现移动办公 10 WIFI的市场定位和发展瓶颈的市场定位和发展瓶颈 制约WIFI技术发展的几个方面 n数据传输速率有限 虽然Wi Fi技术最高数据传输速率标称可达11 54 Mbit s 但系统开销会使应用层速率减少50 左右 n无线电波间存在相互影响的现象 特别是同频段 同技术设备之间 将存在明显影响 在多运营商环境中 不同AP Access Point 间的频 率干扰会使数据传输速率明显降低 在有三个运营商同时运营的环 境中不能实现多用户的同时高速数据业务 n无线电波在传播中根据障碍物不同将发生折射 反射 衍射 信号 无法穿透等情况 其质量和信号的稳定性都不如有线接入方式 11 WIFI的市场定位和发展瓶颈的市场定位和发展瓶颈 制约WIFI技术发展的几个方面 nWi Fi实现规模覆盖的最大的缺陷在于需要密集的有线传输资源 3G WiMAX基站的覆盖范围比WiFi AP覆盖范围大数十到上百倍 nWi Fi技术本身不支持移动性 即便IEEE802 11s可能会对Wi Fi MESH的移动性进行增强 最多也只能支持步行的移动速度 而3G 和WiMAX都支持120km h以上的移动性 nWi Fi空中接口没有QoS保障机制 只支持Best Effort业务 适用于 WEB浏览 FTP下载以及收发Email等 语音通信 视频传输等业务 的QoS很难得到保障 12 3G技术概述技术概述 3G是英文3rd Generation的缩写 指第三代移动通信技术 国际电信联盟 ITU 在2000年5月确定W CDMA CDMA2000和TD SCDMA三大主流无线接口标准 写入3G技术指导性文件 2000年国际 移动通讯计划 简称IMT 2000 为了提供3G服务 无线网络必须能够支持不同的数据传输速度 也就 是说在室内 室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps 兆字节 每秒 384kbps 千字节 每秒 以及144kbps的传输速度 3G标准组织主要由3GPP The 3rd Generation Partnership Project 3GPP2组成 以CDMA码分多址技术为核心 其中TD SCDMA WCDMA由3GPP负责具体标准化工作 而CDMA2000由3GPP2负责具 体标准化工作 13 3G各主流技术各主流技术 CDMA2000 CDMA2000是由IS 95A B标准演进而来的第三代移动通信标准 由3GPP2 负责具体标准化工作 目前CDMA2000有由3GPP2制定的Release 0 A B C和D五个支持 CDMA2000 1X及其增强型技术的版本 以及由EIA TIA发布的支持 CDMA2000 1X EV DO的IS 856和IS 856A标准 CDMA2000 1x EV DO定位于Internet的无线延伸 能以较少的网络和频谱 资源 在1 25MHz标准载波中 支持平均速率为 n静止或慢速移动 1 03Mbps 无分集 和 1 4Mbps 分集接收 n中高速移动 700Kbps 无分集 和 1 03Mbps 分集接收 n其峰值速率可达2 4Mbps 而且在IS 856版本A中可支持高达3 1M的 峰值速率 14 3G各主流技术各主流技术 WCDMA WCDMA是一种由3GPP具体制定的 基于GSM MAP核心网 UTRAN UMTS陆地无线接入网 为无线接口的第三代移动通信系统 目前 WCDMA有Release 99 Release 4 Release 5 Release 6等版本 WCDMA采用直接序列扩频码分多址 DS CDMA 频分双工 FDD 方式 码片速率为3 84Mcps 载波带宽为5MHz 基于Release 99 Release 4 版本 可在5MHz的带宽内 提供最高384kbps的用户数据传输速率 在Release 5版本引入了下行链路增强技术 即HSDPA High Speed Downlink Packet Access 高速下行分组接入 技术 在5MHz的带宽内可 提供最高14 4Mbps的下行数据传输速率 在Release 6版本引入了上行链路增强技术 即HSUPA High Speed Uplink Packet Access 高速上行分组接入 技术 在5MHz的带宽内可提供 最高约6Mbps的上行数据传输速率 15 3G各主流技术各主流技术 TDCDMA TD SCDMA Time Division Synchronization Code Division Multiple Access 的的 中文含义为时分同步码分多址接入 中文含义为时分同步码分多址接入 TD SCDMA从从2001年年3月开始 正式写入月开始 正式写入 3GPP的的Release 4版本 目前版本 目前TD SCDMA已有已有Release 4 Release 5 Release 6 等版本 等版本 TD SCDMA采用不需成对频率的采用不需成对频率的TDD双工模式以及双工模式以及FDMA TDMA CDMA相结相结 合的多址接入方式 使用合的多址接入方式 使用1 28Mcps的低码片速率 扩频带宽为的低码片速率 扩频带宽为1 6MHz 基于基于Release 4版本 版本 TD SCDMA可在可在1 6MHz的带宽内 提供最高的带宽内 提供最高384kbps的用的用 户数据传输速率 户数据传输速率 TD SCDMA在在Release 5版本引入了版本引入了HSDPA技术 在技术 在1 6MHz带宽上理论峰值速带宽上理论峰值速 率可达到率可达到2 8Mbps 16 3G各主流技术比较各主流技术比较 3G三大技术体制主要的区别是空中接口的不同 也即无线传输技术的 不同 项目WCDMA CDMA2000 TD SCDMA 核心网基于 GSM MAP基于 ANSI 41基于 GSM MAP 双工方式FDDFDDTDD 双向信道带宽 MHz 102 51 6 码片速率 Mcps 3 841 22881 28 帧长 ms 10ms可变10ms 分两个 5ms 子帧 基站同步异步 同步可选 同步同步 功率控制 Hz 开环 快速闭环1500开环 快速闭环800开环 慢速闭环200 17 3G主流技术的优势主流技术的优势 漫游能力漫游能力 良好的全球漫游能力 目前全球大部分国家已经开通3G网络 其中80 运营商选择WCDMA和20 运营商选择CDMA2000 良好的全球 漫游能力有利于与其他运营商的合作和吸引高端用户 安全性安全性 3G采用了很多种加密技术 保证通话和数据的安全 不管是话 音还是数据都具备很强的保密性 通过多层的协议控制 数据在网络中可 以非常安全的传输 技术成熟度技术成熟度 3G于1996年提出标准 2000年完成包括上层协议在内的完 整标准的制订工作 3G网络部署已具备相当的实践经验 有一成套建网的 理论 包括对网络的链路预算 传播模型预算 以及计算机仿真等 商业模式商业模式 商业运作模式成熟 3G网络得到众多设备商 终端制造商 内容提供商支持 具备一个非常全的产业链 18 3G网络发展存在问题网络发展存在问题 资金投入大覆盖范围有限 n大规模的3G网络建设需要耗费巨资 而国外运营商由于种种原因没有投入足 够的资金进行全覆盖的网络建设 n3G技术标准的版本仍不断演进 由于害怕与以后新的标准在漫游和兼容性等 方面出现问题 各大运营商仍在综合评估以现有技术进行网络建设的合理规模 缺乏重量级应用 市场需求并不明朗 n在3G业务对用户没有足够吸引力的情况下 用户更不愿意花高价购买3G终端 因此终端的补贴也成为各运营商的主要市场策略之一 除此之外 市场上可供 用户选择的3G终端仍十分有限 而前景较好的3G类业务如视频电话 网络游 戏等对终端的要求都很高 3G终端的完备性目前仍无法充分满足这些要求 n不过 从3G投入运营以来的过程我们可以清楚地看到 全球范围内3G市场环 境及相关产业链一直在不断完善 各种制约因素的影响也在逐渐变小 3G发展 的环境总体来说得到了相当的改善 19 LTE技术简介技术简介 3GPP组织于2004年12月正式成立了LTE Long Term Evolution 研究项 目 LTE的制定出发点是保证3GPP未来十年的竞争力 从性能 功能 成 本上得到全面提升 相对于3GPP R6 其下行频谱效率将提高3 4倍 上行2 3倍 峰值速率下行达到100Mbps 上行50Mbps 改善小区边缘 用户的性能 提高小区容量 降低系统延迟 用户平面内部单向传输时 延低于5ms 控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms 从驻 留状态到激活状态的迁移时间小于100ms 支持100km半径的小区覆盖 能够为350km h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务 支持成对 或非成对频谱 并可灵活配置1 25MHz到20MHz多种带宽 20 LTE当前的现状当前的现状 LTE的正式商用将在2009年启动 按照3GPP制订的工作计划 LTE将在2008年 或2009年推出商用产品 与此相应 设备制造商推出成熟可商用LTE产品的计 划也纷纷遵循了这一时间表 华为计划于2009年正式推出基于多制式基站的LTE商用产品 并在全球开始部 署LTE商用网络 北电则计划于2008年推出LTE相关产品以满足在2010年前后大规模商业部署 LTE网络的需要 诺基亚西门子预计2010年推出LTE商用系统 大唐与爱立信在LTE领域展开合作以重点研发LTE TDD技术 并预计TD LTE系 统将在2010 2012年之间推出 并可以实现热点地区覆盖 21 WIFI W