浅谈宽带无线接入技术的应用

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引言

       随着通信技术的飞速发展及社会生活水平的不断提高,传统的、纯粹的话音业务已经不能满足人们的需求,特别是随着互联网的迅猛发展,人们更希望享受到多媒体化、多样化、个性化的电信业务,数据业务量的猛增使人们对通信带宽的需求日益高涨。光纤接入虽然代表了未来宽带接入的方向,但其庞大的工程量和巨额的资金投入使其难以在近期一蹴而就。应运而生的宽带无线接入技术,以其建网的快速灵活和经济特性受到了广泛关注,新老运营商均对其表现出浓厚的兴趣。尽管同有线的宽带接入相比,目前的宽带无线接入用户量增长还不是那么快,但中国因特网用户数近年来始终处于快速增长期,并且还有很大的增长空间。同有线接入技术相比,无线接入所占的比例目前还是比较小,远远不能满足最终用户的需求。但新技术下的宽带无线接入技术本身的传输能力非常强,移动性也在逐步改善,完善的技术标准、成熟的运营模式将会促进宽带无线接入产业的快速增长,所以宽带无线接入技术在未来一定会有很好的应用前景。802.11系列在目前的宽带无线接入领域暂时处于领先的地位,但其它技术也层出不穷,很难说哪一种技术将主导未来的市场。但可以肯定的是,完整的产业链将促成设备商、运营商和用户的多赢,能否打造完整的产业链是未来发展的关键。

      现阶段我国无线电管理工作信息化过程中,数据传输依赖于国家、省、地市分级互连的星型有线网络。数据资源和业务系统相继移植到网络环境中使用,提高了无线电管理人员对网络的依赖性,由于有线网络的局限性,作为移动监测和外出工作人员如何利用网络中的数据和系统,目前还没有很好地解决。如何结合宽带无线接入技术,解决远程访问,提高现有网络的延伸性,是下一步信息化建设中应该考虑的工作。

我国目前无线接入技术应用现状分析

(1)400 MHz频段(TDD)

       为支持发展农村和边远地区的通信发展,缓解接入困难问题,国家规划了406.5 MHz~409.5 MHz频段为时分多址(TDD)方式无线接入系统使用频率,用于本地公众通信网无线接入 通信。并规定在此频段内,射电天文业务、固定业务、移动业务等均为主要业务,但须对射电天文业务予以保护。还规定了两种载波间隔,即250 kHz和500 kHz。

(2)450 MHz频段(农村无线接入系统 FDD)

       按照最早的规定,450 MHz~470 MHz频段是用于双频组网话机。1998年对450 MHz对讲机使用频段进行了调整,增加了农村无线接入业务,规定了450 MHz频率在城市及有线通信较普及的地区主要用于无线对讲机;而在地广人稀的农村地区,450 MHz频率可用于农村无线接入系统。

(3)1800 MHz频段 (SCDMA)

       为适应本地无线接入业务的需求,促进无线接入技术的发展,提高频谱利用率,根据我国无线电频率划分规定和频谱使用情况,将1800 MHz时分双工(TDD)方式无线接入系统的工作频率带宽由原规划的5 MHz扩展为20 MHz。时分双工(TDD)方式无线接入系统的工作频段由1800 MHz~1805 MHz扩展为1785 MHz~1805 MHz。此频段主要用于本地公众网无线接入,对确有需要的本地专用网也可用于无线接入。频率指配原则上自高端开始,在同一地区给具有无线业务经营权的同一公众网运营商或专网单位指配的频率带宽一般不超过5 MHz。目前该段频率主要用于SCDMA无线接入系统。

(4) 1900 MHz频段(公众网或专用网无线接入系统)

       1900 MHz~1920 MHz频段用于无线接入系统TDD方式,1880 MHz~1900 MHz和1960 MHz~1980 MHz频段用于无线接入系统FDD方式(该频段属于3G频率,无线接入系统尚未使用)。目前1900 MHz~1920 MHz频段主要为PHS无线接入技术。

(5)2.4 GHz频段(802.11b/g)

       2400 MHz~2483.5 MHz为ISM(工科医)频段,该频段作为无线局域网、无线接入系统、蓝牙系统、点对点或点对多点扩频通信系统等各类无线电台站的共用频段,但设置2.4 GHz频段的无线电台站,必须按照信息产业部发布的《微功率(短距离)无线电设备暂行规定》进行管理。

(6)3.5 GHz频段(MMDS)

       3.5 GHz固定无线接入系统使用的FDD(频分双工)工作频率为3400 MHz~3430 MHz和3500 MHz~3530 MHz,其中,终端站发射频段为3400 MHz~3430 MHz,中心站发射频段为3500 MHz~3530 MHz,双工间隔为100 MHz。

(7)5.8 GHz频段(802.11a)

       2002年国家分配了5725 MHz~5850 MHz这一频段,允许点对点或点对多点扩频通信系统、宽带无线接入系统、高速无线局域网、蓝牙技术设备及车辆无线自动识别系统等无线电台站在此频段共用。设置使用5.8 GHz频段点对点或点对多点扩频通信系统、无线局域网、宽带无线接入系统的无线电台站,原则上用于公众网无线接入通信,运营企业须取得相应的基础电信业务经营许可。

(8)26 GHz频段(LMDS)

       根据信部无[2001]652号文件,2001年国家将24.45 GHz~27 GHz频段的部分频率作为FDD方式本地多点分配业务(LMDS)使用频率。远端站频率为25757 MHz~26765 MHz,中心站频率为24507 MHz~25515 MHz,双工间隔为1250 MHz,基本频道带宽为3.5 MHz、7 MHz、14 MHz、28 MHz,可根据具体业务需求将基本信道合并使用。

宽带无线接入技术

2.1 宽带无线接入应用发展面临的问题

       目前宽带无线接入系统主要是固定接入的方式,但是固定的接入方式目前已经远不能满足人们的需求,虽然在我国宽带无线接入已经有所发展,但发展速度并不是很快,还面临着各种问题。

     (1)频谱问题。无线接入是通过无线的方式完成接入,需要电磁波来承载,即需要频率资源。但频率资源是非常有限的资源,由无线电管理局按照相关的规定和政策统一分配协调。因此,宽带无线接入技术的应用受到国家相关政策法规的影响。虽然2.4 GHz频段和5.8 GHz频段是免执照的,但是此频段内的业务是不受保护的,干扰问题不能解决就不能有很好的服务质量;3.5 GHz频段是许可频段,干扰问题可以采用网络规划的方式解决,但是3.5 GHz由于频点少、带宽小,无法满足电信运营商大规模组网和向用户提供高带宽的接入、传输业务的需求;26 GHz频段尽管是许可频段,而且带宽足够宽,但频段太高抗雨衰差,覆盖范围小,设备成本高等不足仍然没有得到很好的利用,因此解决频谱问题是发展宽带无线接入技术的重要因素。

     (2)标准问题。空中接口标准的统一以及设备平台接口的统一将大大降低成本。3.5 GHz无线接入技术:没有统一的空中接口标准,设备接口的类型差异也较大。LMDS:空中接口实现存在差异,设备的平台和提供的接口类型比较一致。以上两种技术,由于并不支持任何移动性,因此对空中接口开放的需求不像其它支持移动的无线接入技术要求那么迫切。但是如果采用标准的协议,将能促进产品成本的下降,推动固定无线接入技术的进一步发展。WLAN技术:空中接口协议基于IEEE 802.11系列标准,标准化程度高,目前不存在互通的问题。但是WLAN在运营中涉及的网络标准比较缺乏。

     (3)用户数量问题。与宽带有线接入技术相比,宽带无线接入技术的用户数量不够多。中国的因特网用户数近年来得到了突飞猛进的发展,并且还会有很大的增长空间。以ADSL为代表的xDSL用户数目前已经达到2000万,在我国宽带接入用户中占有绝对高的比例。同有线接入技术相比,无线接入所占的比例很小,远远没有满足最终用户的需求。

2.2 宽带无线接入技术现状

        宽带无线接入是指能够以无线传输方式向用户提供高数据速率(2 Mbit/s以上)接入到Internet的技术。IEEE根据覆盖范围将宽带无线接入划分为PAN、WirelessLAN、WirelessMAN和WAN,覆盖范围由10m以内到100 m以内,再到城市范围覆盖,再到极大范围覆盖。

     (1)802.16技术。IEEE 802.16标准又称为IEEE Wireless MAN空中接口标准(WiMAX),它对工作于不同频段的宽带无线接入系统空中接口进行了规范。802.16被设计用于广范围的宽带无线接入部署场景,包括室外视距(LOS)条件下长距离(高达50公里)的部署直至市区环境非视距(NLOS)短距离的部署。

      (2)Mcwill(大唐信威SCDMA)。信威公司的McWiLL是在原SCDMA技术基础上,通过增加一系列关键技术而研发的宽带无线接入产品。

      (3)WiBro。WiBro(Wireless Broadband)是韩国提出的宽带无线接入服务,应用在2.3GHz频率上。WiBro来源于TTA2003年6月启动的HPI项目,之后HPI项目在IEEE 802.16工作组中进行了融合。WiBro标准完全遵从IEEE 802.16e标准,可以看做是IEEE 802.16e标准的子集。

      (4)HIPERMAN。HIPERMAN无论从物理层还是从MAC层都是基于IEEE802.16a、16d到16e的,只不过HIPERMAN根据欧洲的情况减少了一些可选项,以便更加有利于系统的实现和互通互连。在载波带宽的选择上,要求是3.5 MHz,7 MHz或14 MHz的整数倍,希望的结果是既能和802.16融合,提供全球统一的OFDM标准,又能照顾欧洲的利益。

      (5)IEEE 802.20。IEEE 802.20标准工作组计划制订的一个移动宽带无线接入标准,可以支持的移动目标速率大约为250km/h。由于对移动性的支持较高,IEEE 802.20的传输速率低于IEEE 802.16e,其业务定位是提供移动环境下的高速Internet服务,其使用范围与3G系统相似。

      (6)IEEE 802.22。IEEE 802.22工作组的任务是制订一种被称为无线区域网(WRAN,Wireless Regional Area Network)的空中接口的PHY和MAC的协议标准。WRAN网络在感知无线电技术的帮助下,使用54MHz到862 MHz之间的空闲频段,为用户提供宽带无线接入服务。借助感知无线电技术,对已经分配的但实际处于闲置的频段加以利用。在无线电频率资源十分紧张的情况下,这是发展宽带无线业务的一个很有价值的思路。

2.3 宽带无线接入发展的趋势

      虽然宽带无线接入目前还面临着很多的问题,但是作为一种更优的接入手段,未来一定会有很好的发展前景。 IEEE 802.16组织将逐步规范好802.16d和802.16e的统一标准,统一的空中接口标准可以保证不同设备厂商设备、基站与终端之间的兼容性和互操作性,降低产品的成本。目前终端以固定接入形式为主,支持简单的游牧低速的移动是其过渡,最终将可以在高速移动的情况下提供很好的服务。宽带无线接入增值应用也将有较大的发展空间,例如:位置服务、电子商务、和无线VPN技术相关的无线办公/销售、无线在线游戏、无线监控等,可为企业、家庭、娱乐、办公、旅游等多方面提供无线应用服务。

小结

       随着宽带无线技术逐步的成熟,及其在可靠性、安全性和带宽等方面的不断加强,在今后我国无线电管理信息化工作中,可以考虑在有线网络的基础上,利用宽带无线接入技术建立无线网络,实现有线和无线网络的融合,不断扩大网络的范围,从一个本地网络发展到跨地区、跨城市甚至是跨国家的网络,充分利用网络内部资源,提高网络可使用率,这也许会成为今后网络发展的趋势。