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，数字通信随着控制信息技

2、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（见表一）表一：无线宽带

3、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（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

4、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WLANCDMA1X:工作带宽达1.3MHz、3G（WCDMA）：工作带宽可达3.1MHzWLAN：其中的w由标准工作带宽达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

5、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WIFIo2、WLANIEEE进展IEEE802.11标准：802.111至2Mbit速率、2.4千兆赫射频（RF）及红外光谱传输标准（1999）o802.11a2千兆赫标准（1999、2001年运输产品）。802.11b802.11支持5.5及11Mbit802.11c802.11d802.11e802.11F2006年2月撤销。802.11g千兆赫标准（与b向后兼容）（2003）o802.1

6、1h千兆赫）802.11a频谱管理兼容（2004）802.111802.11j802.11nva,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66GHz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802.16av802.16d和802.16c三个标准：802.16a是为工作在2至11GHz频段的非视距宽带固定接入系统而设计的（2003）；802.16d是802.16a的增强型，主要目的是支持室内用户驻地设备（2005）;802.16（:是e£

7、3;802.162/1的进一步延伸，其目的是在已有标准中增加数据移动性（2006）o3、无线宽带技术WIMAX和WIFI的概念WiMAX（WorldInteropera-bilityforMicrowaveAccess）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

8、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，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

9、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。目前我国规划给WIMAX使用的频率为1.8GH乙带宽20MH乙仅限于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802J6d技术的固定网络版"WiMAX。WIFI（WirelessFidelity）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80

10、2.11G）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IEEE802.11网络规范的变种，最高带宽为11Mbps,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

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/3GMesh（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WIMAX3.5G/3.3G/5.8G运营频点，定位在无线

12、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

13、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-FiMeshWiMax3G标准协议802.11b,802.11g回

14、传802.11a802.16d3GPPR5覆盖工作频段2.4GHz回传:5.8GHz10-66GHz（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/54Mbps134Mbps/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

15、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QoS结论：宽带技术发展趋势一宽带无线化，无线宽带化WifimeshxWiMAX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FTTXFTTXWLAN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，FTTxAP入因

16、地制宜的为客户提供综合、多样的接入手段。在公众信息化需求的推动下，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投资与现有妹来网络业务的融合（固网，移动）：实现业务快速盈利和可持续发展IrJ；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，除视频会议外数据量相对有限，重要性同企业