10无线宽带技术及其行业应用研究

1、无线宽带技术及其行业应用研究张恩宝（上海市电力公司电力调度通信中心，上海论文摘要无线宽带通信是近几年来发展起来的基于标准的融合英特网数据传输和视 频信息传输的大容量、高速率无线传输新技术。本文将通过无线宽带技术的由来 和标准发展及与传统通信手段和常规无线手段在技术性能、功能特点、管理运行 成本等方面的描述和比较，论述无线宽带技术在通信终端和链路及网格应用上的 优越性和各种应用，并描述无线宽带企业网示意图。一、无线宽带技术的由来和标准发展自1895年马可尼、波波夫发明无线电通信以来已有100多年历史，无线电通信在各个领域得到了飞速发展，近五十年来语音通信从模拟到数字得到了大力 发展，数字通信随着

2、控制信息技术的发展近三十年来也得到了广范的应用。随着 光通信技术的发展，有线通信的数据速率愈来愈高，随着电脑上网、视频点播等 用户需求的增加，对最后一公里通信通道的带宽要求也不断提高，光纤到户虽能 解决固定通信的需求却无法解决移动通信的需求，但无论是对电信营运商或对企 业专网来说，为采集分布在各处的信息和视频图像若用光缆到户”的话其成本往往是难以承受的。因此用无线方式来实现长距离、分散点、大容量信息传输被 提到了议事日程上来了。有了这种应用需求，世界各国竞相研发基于标准的无线 宽带系统，同时也促进了无线宽带标准的制定、无线通信产业发展、和应用的不 断扩展。二、无线宽带通信在各种通信手段中的地位

3、（见表一） 表一：无线宽带通信在各种通信手段中的地位通信种类通信带宽通信距离主要瓶颈建设成本运维成本有载波通信窄( KHz)数白公里'难越变压器低中线线缆通信窄( KHz)儿十公里容量低低通DSL、ADSL 通信中(MHz )同上调制噪音中中信光纤通信宽（GHz）儿十公里老化、外破高高无卫星通信中( MHz )儿千公里'太阳黑子咼咼线微波通信宽（百MHz）儿十公里视距高高通无线通信窄（几十 KHz）几十公里互调背噪低低信无线扩频通信窄（几百 KHz）几十公里序列码长高低尢线光通信宽（几十 MHz）几公里雨、距离衰耗高中无线宽带（链路）中 (几 MHz)几十公里带宽中低无线宽带（

4、终端）宽（数十 MHz） 几1公里转发器数量低低经过表中各种通信手段的比对，不难看出，无线宽带非常适合游牧类型的通信对象，具有组网的低成本、通信的灵活性、移动性、大容量。无线宽带技术具有有 线通信和其它无线通信无法满足的通信特点。三、无线宽带技术标准1、无线宽带的定义和分类: 通常 ,我们把工作带宽达到 1MHz 或更高速率的带宽称为宽带 ,就目前能应用到最 后一公里终端的真正意义上的无线宽带技术不外呼 CDMA1X 、3G（ WCDMA ）、和 WLAN CDMA1X: 工作带宽达 1.3MHz 、3G（WCDMA） ：工作带宽可达 3.1MHzWLAN ：其中的 wifi 标准工作带宽达

5、11-54MHz而 CDMA1X 和 3G（ WCDMA ）为电信、移动等营运商专用牌照使用的标准、 WLAN 技 术被营运商定义为数据信息密集区域（如大城市）的对 3G 数据带宽不够宽的补 充或分流，如手机上网等。对一般的行业自建无线宽带网只能是使用基于IEEE802.nn 的 WLAN 技术标准。 WLAN 分基于链路的 WIMAX 和基于区域的 WIFI 。2、WLAN IEEE 进展IEEE802.11 标准：802.11 1至2 Mbit速率、2.4千兆赫射频（RF）及红外光谱传输标准 （1999）。802.11a 2 千兆赫标准 （1999、 2001 年运输产品 ）。802.11

6、b 802.11 支持 5.5 及 11Mbit802.11c802.11d802.11e802.11F 2006 年 2 月撤销。802.11g 千兆赫标准 （与 b 向后兼容）（2003）。802.11h千兆赫）802.11a频谱管理兼容（2004）802.11i802.11j802.11 n < a,g基础上扩展到 600Mbps （采用 MIMO 技术，目前处于草案 2.0 版本）。IEEE 标准 :最早的 IEEE802.16 标准是在 2001 年 12 月获得批准的,是针对 10 至 66 GHz 高频 段视距环境而制定的无线城域网标准。802.16标准主要包括 802.1

7、6a、802.16d和802.16c三个标准：802.16a是为工作在2至11 GHz频段的非视距宽带固定接入系统而设计的（ 2003）；802.16d是802.16 a的增强型，主要目的是支持室内用户驻地设备（2005）;802.16c是IEEE802.16a/d的进一步延伸，其目的是在已有标准中增加数据 移动性（ 2006）。3、无线宽带技术 WIMAX 和 WIFI 的概念WiMAX （World Interopera-bility for Microwave Access ）起源于 IEEE802.16x。 由802.16.3组负责制定频率范围在 2-10GHz （微波和毫米波频段）的

8、宽带无线 接口标准， 是一种基于标准的宽带无线接入城域网（ BWA-MAN ）技术，可以替代 现有的有线和 DSL 连接方式，来提供最后一英里的无线宽带接入。 WiMAX 将提 供固定、移动、便携形式的无线宽带连接，并最终能够在不需要直接视距基站的 情况下提供移动无线宽带连接。 WiMAX 具有如下特点：传输距离远：无线信号传输距离最远可达50km，并能覆盖半径达1.6公里的范围，是 3G 基站的 10 倍。传输速率高：可实现高达 74.81Mb/s 的传输速度。容量高： WiMAX 的一个基站可以同时接入数百个远端用户站。 灵活的信道宽度： WiMAX 能在信道宽度和连接用户数量之间取得平衡

9、，其信道宽 度由 1.5MHz 到 20MHz 不等。QoS 性能：可向用户提供具有 QoS 性能的数据、视频、话音业务。 丰富的多媒体通信服务：能够实现电信级的多媒体通信服务。 保密性：支持安全传输，并提供鉴权与数字加密等功能。WiMAX 即 802.16d/e 技术，被称为无线城域网 （WMAN） 技术。顾名思义， WiMAX 的 网络覆盖范围可以是整座城市。而 WiMAX 还分成802.16d固定网络”版，和 802.16e移动网络”版。通俗地讲， 移动网络版”允许上网设备在时速120 公里的状态下进行高速上网 ;相反的， “固定网络版 ”只适合上网设备在固定或 游牧的地方进行高速上网。

10、目前我国规划给WIMAX使用的频率为1.8GHz,带宽20MHz.仅限于802.16d标准的无线固定通信业务，设备须有国家无线电管理局的 型号核准代码、并按无线固定台站设置办理设台手续。国内部署的主要是基于802.16d技术的固定网络版”WiMAX 。WIFI （Wireless Fidelity）无线保真技术有无线局域网（WLAN）技术之称，又称802.11b标准（现发展至802.11G）它的最大优点就是传输速度较高，可以达到 11Mbps，另外它的有效距离可达百米，可用于笔记本电脑、PDA等上网、蓝牙耳机等。IEEE （美国电子和电气工程师协会）802.11b无线网络规范是IEEE 802

11、.11网络规范的变种，最高带宽为 11 Mbps，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可 调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps，带宽的自动调整，有效地保障了网络的稳定 性和可靠性。其主要特性为：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达 305 米，在封闭性区域，通讯距离为 76 米到 122 米，方便与现有的有线以太网 络整合，组网的成本更低。四、无线宽带的发展及组网技术1 、发展第一代 WLAN ： 11单射频模块 2.4Ghz 接入， 11Mbps, 加密第二代 WLAN （适合家庭、热点接入） :双射频模块 2.4/5.8Ghz， 54Mbps， Qos， WPA2.0 安全第三

12、代 WLAN （智能 WLAN ，与 WiMax/3G 融合） :11n 多射频模块，高带宽和广覆盖范围，与WiMax/3G Mesh （网格）组网，具有更高安全：可加验证码。更高带宽：802.11a/g速率达到 54Mbps，802.11n可达600Mbps （采用 MIMO技术， 目前处于草案 2.0 版本）。更广覆盖范围：从 802.11a/g 的 100m 到 802.11n 的 5001000m。2、无线宽带组网技术WIMAX 3.5G/3.3G/5.8G 运营频点,定位在无线城域网应用 .女口：城域网 最后一公里”的无线接入，WIFI采用2.4G公共频点，定位在无线局域网应用如:某

13、企业厂区内、楼宇内、酒店会议室、机场候客厅、平安工程等环境。WIMAX 和 WIFI结合提供的无线传输链路优势为：1、支持远距离传输；2、单扇区提供18Mbps带宽，支持点对多点组网；3、支持组播转发控制、避免广播风暴能力；4带宽管理（避免不同路的摄像头争抢带宽）；5、安装方便，维护简单。6更强的障碍物穿透能力：可以使用于多堵墙壁的商务住宅、复杂房间结构的 写字楼等环境中。7、对视频监控信息提供便捷高效的汇聚功能国内大唐电信等在无线宽带领域的关键技术：1、智能天线及增强零陷技术实现了高移动性能、高干扰抵消性能、结合联合检 测提高抗干扰能力。2、SCDMA和OFDMA技术融合克服码间干扰、选择性

14、衰落、小区间干扰，实现语 音和数据业务高效融合。3、自适应调制技术性能改进通过精确信道和噪声估计，提高动态调制的判决准 确度。4、动态信道分配技术通过动态信道分配，避免相邻小区同频干扰5、可靠的先建后拆切换技术保证了切换过程的可靠性和切换成功率，提高了移 动状态下的业务性能。6先进信道编码技术 RS、TUBRO、LDPC结合语音、数据和调制方式的编码方案。无线宽带与主流3G技术比较（见表二）表二：无线宽带与主流 3G技术比较名称Wi-FiWi-Fi MeshWiMax3G标准协议802.11b，802.11g回传 802.11a802.16d3GPP R5覆盖工作频段2.4GHz回传:5.8G

15、Hz10 - 66 GHz （ 3.5GHz主流）1.9GHz，2GHz覆盖:2.4GHz接入距离视距视距，非视距视距非视距最高接入11M/54Mbps11M/54Mbps134 Mbps/28MHz8.4Mbps/4.8MHz移动性固定固定、游牧固定、游牧全移动覆盖范围有线连接，单AP覆盖无线连接，1公里理论上5公里以内几百米到数公里，最大接入控制共享带宽，不支持带宽分配和控制主动带宽分配、轮询、动态信道分配，自适应调网络构架基于IP技术基于IP技术基于IP技术组网技术有线AP，单点覆盖mesh组网能采用蜂窝式结构设蜂窝组网QoS语音、视频、尽力而为、低优比先级四种保证不同QoS保证不同Qo

16、S结论：宽带技术发展趋势宽带无线化,无线宽带化Wifi mesh、WiMAX是目前无线城市”技术方案的合理选择五、无线宽带的应用：1、无线宽带公网的应用无缝叠加于 FTTX FTTX WLAN署，网桥解决最后一公里接入问题，大功率AP直接室外覆盖，分布型 AP室内覆盖。统一网管平台，基于运营商现有的网络管理系统，实现AP固网和移动网络（包括 WCDMA 和CDMA2000网络）真正融合。网络重用：与运营商现网的数据网共用AAA服务器、BAS、计费系统，实现网络重用，降低WLAN支持有线、无线（WIMAX ）、DSL、以太网，FTTx AP入因地制宜的为客户提供综合、多样的接入手段。在公众信息化

17、需求的推动下，无线城市”的概念于2004年正式兴起。在短短 的几年间，全球超过 600多座城市投入到无线城市的规划和建设中。2、无线宽带专网的应用具有网络交换系统和传输系统的银行、金融、保险、林业、环保、交通、铁道、 水利、电力等企业专网，可利用 WIMAX 和 WIFI技术结合自己的传输系统实现企业 系统内无线上网、视频监控、音视频会议广播、机房设备监控、无线IP电话、无线数传和SCADA等等。3、WLAN的营运商公网和行业专网应用比较分析:WLAN 应用比较APAP承载 网要求业务要求交付和售后服 务成本运营商海量部署；设备管理系统：电信 级，大容量，易管理， 易维护，与现有网络管 理计费系统融合，降低 操作成本。与现有/ 未来接入 网承载络 无缝融 合：降低WLAN 投 资与现有 /未来网 络业务的融合（固网，移动）： 实现业务快速 盈利和可持续 发展咼；良好地交付、 售后服务是电 信网络持续运 营的基础企业/ 行 业小规模部署； 管理系统相对简单；利用原有 有线网络 加少量WIMAX 补点，组网 简单基于企业数 接入及监控业 务，