淺談寬帶無線接入技術的應用

引言

隨著通信技術的飛速發(fā)展及社會生活水平的不斷提高，傳統(tǒng)的、純粹的話音業(yè)務已經(jīng)不能滿足人們的需求，特別是隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，人們更希望享受到多媒體化、多樣化、個性化的電信業(yè)務,數(shù)據(jù)業(yè)務量的猛增使人們對通信帶寬的需求日益高漲。光纖接入雖然代表了未來寬帶接入的方向，但其龐大的工程量和巨額的資金投入使其難以在近期一蹴而就。應運而生的寬帶無線接入技術，以其建網(wǎng)的快速靈活和經(jīng)濟特性受到了廣泛關注，新老運營商均對其表現(xiàn)出濃厚的興趣。盡管同有線的寬帶接入相比，目前的寬帶無線接入用戶量增長還不是那么快，但中國因特網(wǎng)用戶數(shù)近年來始終處于快速增長期，并且還有很大的增長空間。同有線接入技術相比，無線接入所占的比例目前還是比較小，遠遠不能滿足最終用戶的需求。但新技術下的寬帶無線接入技術本身的傳輸能力非常強，移動性也在逐步改善，完善的技術標準、成熟的運營模式將會促進寬帶無線接入產(chǎn)業(yè)的快速增長，所以寬帶無線接入技術在未來一定會有很好的應用前景。802.11系列在目前的寬帶無線接入領域暫時處于領先的地位，但其它技術也層出不窮，很難說哪一種技術將主導未來的市場。但可以肯定的是，完整的產(chǎn)業(yè)鏈將促成設備商、運營商和用戶的多贏，能否打造完整的產(chǎn)業(yè)鏈是未來發(fā)展的關鍵。

現(xiàn)階段我國無線電管理工作信息化過程中，數(shù)據(jù)傳輸依賴于國家、省、地市分級互連的星型有線網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)資源和業(yè)務系統(tǒng)相繼移植到網(wǎng)絡環(huán)境中使用，提高了無線電管理人員對網(wǎng)絡的依賴性，由于有線網(wǎng)絡的局限性，作為移動監(jiān)測和外出工作人員如何利用網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)，目前還沒有很好地解決。如何結合寬帶無線接入技術，解決遠程訪問，提高現(xiàn)有網(wǎng)絡的延伸性，是下一步信息化建設中應該考慮的工作。

我國目前無線接入技術應用現(xiàn)狀分析

（1）400 MHz頻段（TDD）

為支持發(fā)展農(nóng)村和邊遠地區(qū)的通信發(fā)展，緩解接入困難問題，國家規(guī)劃了406.5 MHz～409.5 MHz頻段為時分多址(TDD)方式無線接入系統(tǒng)使用頻率，用于本地公眾通信網(wǎng)無線接入 通信。并規(guī)定在此頻段內(nèi)，射電天文業(yè)務、固定業(yè)務、移動業(yè)務等均為主要業(yè)務，但須對射電天文業(yè)務予以保護。還規(guī)定了兩種載波間隔，即250 kHz和500 kHz。

（2）450 MHz頻段（農(nóng)村無線接入系統(tǒng) FDD）

按照最早的規(guī)定，450 MHz～470 MHz頻段是用于雙頻組網(wǎng)話機。1998年對450 MHz對講機使用頻段進行了調(diào)整，增加了農(nóng)村無線接入業(yè)務，規(guī)定了450 MHz頻率在城市及有線通信較普及的地區(qū)主要用于無線對講機;而在地廣人稀的農(nóng)村地區(qū)，450 MHz頻率可用于農(nóng)村無線接入系統(tǒng)。

（3）1800 MHz頻段 (SCDMA)

為適應本地無線接入業(yè)務的需求，促進無線接入技術的發(fā)展，提高頻譜利用率，根據(jù)我國無線電頻率劃分規(guī)定和頻譜使用情況，將1800 MHz時分雙工(TDD)方式無線接入系統(tǒng)的工作頻率帶寬由原規(guī)劃的5 MHz擴展為20 MHz。時分雙工(TDD)方式無線接入系統(tǒng)的工作頻段由1800 MHz～1805 MHz擴展為1785 MHz～1805 MHz。此頻段主要用于本地公眾網(wǎng)無線接入，對確有需要的本地專用網(wǎng)也可用于無線接入。頻率指配原則上自高端開始，在同一地區(qū)給具有無線業(yè)務經(jīng)營權的同一公眾網(wǎng)運營商或?qū)＞W(wǎng)單位指配的頻率帶寬一般不超過5 MHz。目前該段頻率主要用于SCDMA無線接入系統(tǒng)。

(4) 1900 MHz頻段（公眾網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)無線接入系統(tǒng)）

1900 MHz～1920 MHz頻段用于無線接入系統(tǒng)TDD方式，1880 MHz～1900 MHz和1960 MHz～1980 MHz頻段用于無線接入系統(tǒng)FDD方式(該頻段屬于3G頻率，無線接入系統(tǒng)尚未使用)。目前1900 MHz～1920 MHz頻段主要為PHS無線接入技術。

（5）2.4 GHz頻段(802.11b/g)

2400 MHz～2483.5 MHz為ISM(工科醫(yī))頻段，該頻段作為無線局域網(wǎng)、無線接入系統(tǒng)、藍牙系統(tǒng)、點對點或點對多點擴頻通信系統(tǒng)等各類無線電臺站的共用頻段，但設置2.4 GHz頻段的無線電臺站，必須按照信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的《微功率(短距離)無線電設備暫行規(guī)定》進行管理。

（6）3.5 GHz頻段(MMDS)

3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)使用的FDD(頻分雙工)工作頻率為3400 MHz～3430 MHz和3500 MHz～3530 MHz，其中，終端站發(fā)射頻段為3400 MHz～3430 MHz，中心站發(fā)射頻段為3500 MHz～3530 MHz，雙工間隔為100 MHz。

（7）5.8 GHz頻段(802.11a)

2002年國家分配了5725 MHz～5850 MHz這一頻段，允許點對點或點對多點擴頻通信系統(tǒng)、寬帶無線接入系統(tǒng)、高速無線局域網(wǎng)、藍牙技術設備及車輛無線自動識別系統(tǒng)等無線電臺站在此頻段共用。設置使用5.8 GHz頻段點對點或點對多點擴頻通信系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)、寬帶無線接入系統(tǒng)的無線電臺站，原則上用于公眾網(wǎng)無線接入通信，運營企業(yè)須取得相應的基礎電信業(yè)務經(jīng)營許可。

（8）26 GHz頻段(LMDS)

根據(jù)信部無[2001]652號文件，2001年國家將24.45 GHz～27 GHz頻段的部分頻率作為FDD方式本地多點分配業(yè)務(LMDS)使用頻率。遠端站頻率為25757 MHz～26765 MHz，中心站頻率為24507 MHz～25515 MHz，雙工間隔為1250 MHz，基本頻道帶寬為3.5 MHz、7 MHz、14 MHz、28 MHz，可根據(jù)具體業(yè)務需求將基本信道合并使用。

寬帶無線接入技術

2.1 寬帶無線接入應用發(fā)展面臨的問題

目前寬帶無線接入系統(tǒng)主要是固定接入的方式,但是固定的接入方式目前已經(jīng)遠不能滿足人們的需求，雖然在我國寬帶無線接入已經(jīng)有所發(fā)展，但發(fā)展速度并不是很快，還面臨著各種問題。

（1）頻譜問題。無線接入是通過無線的方式完成接入，需要電磁波來承載，即需要頻率資源。但頻率資源是非常有限的資源，由無線電管理局按照相關的規(guī)定和政策統(tǒng)一分配協(xié)調(diào)。因此，寬帶無線接入技術的應用受到國家相關政策法規(guī)的影響。雖然2.4 GHz頻段和5.8 GHz頻段是免執(zhí)照的，但是此頻段內(nèi)的業(yè)務是不受保護的，干擾問題不能解決就不能有很好的服務質(zhì)量;3.5 GHz頻段是許可頻段，干擾問題可以采用網(wǎng)絡規(guī)劃的方式解決，但是3.5 GHz由于頻點少、帶寬小，無法滿足電信運營商大規(guī)模組網(wǎng)和向用戶提供高帶寬的接入、傳輸業(yè)務的需求;26 GHz頻段盡管是許可頻段，而且?guī)捵銐驅(qū)?，但頻段太高抗雨衰差，覆蓋范圍小,設備成本高等不足仍然沒有得到很好的利用，因此解決頻譜問題是發(fā)展寬帶無線接入技術的重要因素。

（2）標準問題?？罩薪涌跇藴实慕y(tǒng)一以及設備平臺接口的統(tǒng)一將大大降低成本。3.5 GHz無線接入技術:沒有統(tǒng)一的空中接口標準，設備接口的類型差異也較大。LMDS:空中接口實現(xiàn)存在差異，設備的平臺和提供的接口類型比較一致。以上兩種技術，由于并不支持任何移動性，因此對空中接口開放的需求不像其它支持移動的無線接入技術要求那么迫切。但是如果采用標準的協(xié)議，將能促進產(chǎn)品成本的下降，推動固定無線接入技術的進一步發(fā)展。WLAN技術:空中接口協(xié)議基于IEEE 802.11系列標準，標準化程度高，目前不存在互通的問題。但是WLAN在運營中涉及的網(wǎng)絡標準比較缺乏。

（3）用戶數(shù)量問題。與寬帶有線接入技術相比，寬帶無線接入技術的用戶數(shù)量不夠多。中國的因特網(wǎng)用戶數(shù)近年來得到了突飛猛進的發(fā)展，并且還會有很大的增長空間。以ADSL為代表的xDSL用戶數(shù)目前已經(jīng)達到2000萬，在我國寬帶接入用戶中占有絕對高的比例。同有線接入技術相比，無線接入所占的比例很小，遠遠沒有滿足最終用戶的需求。

2.2 寬帶無線接入技術現(xiàn)狀

寬帶無線接入是指能夠以無線傳輸方式向用戶提供高數(shù)據(jù)速率（2 Mbit/s以上）接入到Internet的技術。IEEE根據(jù)覆蓋范圍將寬帶無線接入劃分為PAN、WirelessLAN、WirelessMAN和WAN，覆蓋范圍由10m以內(nèi)到100 m以內(nèi)，再到城市范圍覆蓋，再到極大范圍覆蓋。

（1）802.16技術。IEEE 802.16標準又稱為IEEE Wireless MAN空中接口標準（WiMAX），它對工作于不同頻段的寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口進行了規(guī)范。802.16被設計用于廣范圍的寬帶無線接入部署場景，包括室外視距（LOS）條件下長距離（高達50公里）的部署直至市區(qū)環(huán)境非視距（NLOS）短距離的部署。

（2）Mcwill(大唐信威SCDMA)。信威公司的McWiLL是在原SCDMA技術基礎上，通過增加一系列關鍵技術而研發(fā)的寬帶無線接入產(chǎn)品。

（3）WiBro。WiBro（Wireless Broadband）是韓國提出的寬帶無線接入服務，應用在2.3GHz頻率上。WiBro來源于TTA2003年6月啟動的HPI項目，之后HPI項目在IEEE 802.16工作組中進行了融合。WiBro標準完全遵從IEEE 802.16e標準，可以看做是IEEE 802.16e標準的子集。

（4）HIPERMAN。HIPERMAN無論從物理層還是從MAC層都是基于IEEE802.16a、16d到16e的，只不過HIPERMAN根據(jù)歐洲的情況減少了一些可選項，以便更加有利于系統(tǒng)的實現(xiàn)和互通互連。在載波帶寬的選擇上,要求是3.5 MHz,7 MHz或14 MHz的整數(shù)倍,希望的結果是既能和802.16融合,提供全球統(tǒng)一的OFDM標準,又能照顧歐洲的利益。

（5）IEEE 802.20。IEEE 802.20標準工作組計劃制訂的一個移動寬帶無線接入標準，可以支持的移動目標速率大約為250km/h。由于對移動性的支持較高，IEEE 802.20的傳輸速率低于IEEE 802.16e，其業(yè)務定位是提供移動環(huán)境下的高速Internet服務，其使用范圍與3G系統(tǒng)相似。

（6）IEEE 802.22。IEEE 802.22工作組的任務是制訂一種被稱為無線區(qū)域網(wǎng)（WRAN，Wireless Regional Area Network）的空中接口的PHY和MAC的協(xié)議標準。WRAN網(wǎng)絡在感知無線電技術的幫助下，使用54MHz到862 MHz之間的空閑頻段，為用戶提供寬帶無線接入服務。借助感知無線電技術，對已經(jīng)分配的但實際處于閑置的頻段加以利用。在無線電頻率資源十分緊張的情況下，這是發(fā)展寬帶無線業(yè)務的一個很有價值的思路。

2.3 寬帶無線接入發(fā)展的趨勢

雖然寬帶無線接入目前還面臨著很多的問題,但是作為一種更優(yōu)的接入手段，未來一定會有很好的發(fā)展前景。 IEEE 802.16組織將逐步規(guī)范好802.16d和802.16e的統(tǒng)一標準，統(tǒng)一的空中接口標準可以保證不同設備廠商設備、基站與終端之間的兼容性和互操作性，降低產(chǎn)品的成本。目前終端以固定接入形式為主，支持簡單的游牧低速的移動是其過渡，最終將可以在高速移動的情況下提供很好的服務。寬帶無線接入增值應用也將有較大的發(fā)展空間，例如:位置服務、電子商務、和無線VPN技術相關的無線辦公/銷售、無線在線游戲、無線監(jiān)控等，可為企業(yè)、家庭、娛樂、辦公、旅游等多方面提供無線應用服務。

小結

隨著寬帶無線技術逐步的成熟，及其在可靠性、安全性和帶寬等方面的不斷加強，在今后我國無線電管理信息化工作中，可以考慮在有線網(wǎng)絡的基礎上，利用寬帶無線接入技術建立無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)有線和無線網(wǎng)絡的融合，不斷擴大網(wǎng)絡的范圍，從一個本地網(wǎng)絡發(fā)展到跨地區(qū)、跨城市甚至是跨國家的網(wǎng)絡，充分利用網(wǎng)絡內(nèi)部資源，提高網(wǎng)絡可使用率，這也許會成為今后網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢。