WiMAX与3G发展关系探讨

标签:WLANWi-FiGPRS
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一、引言

  高速率Internet连接能力及3G的全面商用化一再推迟,给WLAN的快速发展提供了良机。但从覆盖域、速率能力、基本业务类别、可移动速率、前向扩展演进等多方面进行综合分析可以看出,3G与WLAN是一种优良的互补组合,不是彼此竞争关系。认为WLAN将取代3G之类的说法是片面的,不恰当的。甚至可以说,不论是IEEE802.11x(x=a,b,c……n等),HiperLAN/x(x=1,2),还是802.15x(x=1,相当蓝牙),2(WPAN-WLAN共存),3(相当超宽带UWB,速率可高达数百Mbit/s的WPAN),4(比蓝牙速率更低的ZigBee之类 WPAN)等),以及802.16x和802.20x.802.21xWMAN,WWAN和HisWANx等,在未来的3G+/4G演进过程中,彼此将按市场竞争驱动这一基本原则,确立自身合理的市场定位,并在多模/多频/多制式环境中,以业务、应用、用户为先进行互补,在NGN统一平台基础上逐步趋向融合。

  不同标准化组织各有其不同的风格与长处,例如ITU-T/R,3GPPx(3GPP/3GPP2)多半沿袭其较多的电信标准化经验,有较完整的商业赢利运作模式,但往往缺乏动态跟踪市场、用新技术满足市场需求的响应速度。相反,IEEE802.xy之类标准则具有快速、动态跟踪市场、用新技术满足市场需求的响应速度,而其考虑的不完备性则以市场驱动为导向进行标准的扩展与补充,以完善其互操作性和安全性及QoS改进和可赢利商业模式的支撑等。因此,两者各有特点与长处,需相互结合,取长补短。从市场驱动角度看,后者往往会显得更有响应速度与活力。事实上,这些不同标准化组织与标准的制订,已在 NGN的统一概念上加强了其愈来愈密切的合作与标准融合工作。

二、WiMAX的定位与目标

  Wi-Fi要取代3G这股风目前已大大降温,取而代之的是P/O-WLAN的商业运作及Xdsl,GPRS,cdma20001x与WLAN的多层次覆盖、多模式的可赢利/多业务增值商业运作等。切实改进QoS与安全性,是Wi-Fi“热潮”的发展趋势。

  目前,WiMAX论坛掀起了另一股热潮,宣称WiMAX这一技术将是一种“仅次于xDSL和CableModem的第三类宽带接入技术”,并将 2005年定为“WiMAX年”,即2005年将是WiMAX技术市场步入快速成长与发展的一年。于是,一些论调再度升级,认为WiMAX将取代Wi- Fi,xDSL及CATV,甚至认为其速度是3G的10倍,基站覆盖域也可达到3G的10倍,从而成为3G的终结者等。一时间搞得人们晕头转向,无所适从。

  客观说来,上述言词并无不妥。事实上,WiMAX起源于IEEE802.16x。IEEE802.16x工作组成立于1999年,其主要目标是制订BWA宽带无线接入标准,分三个小组工作。802.16.l负责制定频率为10-66GHz的无线接口标准,802.16.2负责制定BWA系统共存的标准,802.16.3负责制定频率范围在2-10GHz的无线接口标准,IEEE802.16标准于2001年12月获得通过,当时确定单载波无线城域网空中接口标准的工作频率为10-66GHz,直视(LoS)传输,多径衰落可忽略,从而可用单载波传输。但此标准物理层不适合于10GHz以下较低频率应用,覆盖能力也不能超越LoS。随着OFDM技术的逐步成熟,包括ISM等无执照的频段在内均可供使用。IEEE于2003年1月9日推出了其新的修正草案802.16a,使其可工作在2-11GHz频段,对有执照的频段可用单载波或OFDM多载波运行,对无执照的频段必须用0FDM多载波方式,并借助动态频率选择技术解决比较复杂环境下的干扰问题。服务对象可针对家庭住宅、企业和支持WLAN热点区的最后一公里宽带无线接入,从而也可提供我国 3.5GHz,5.8GHz频段的MMDS型宽带无线接入应用。

  因此,WiMAX的初衷及市场目标为宽带无线接入城域网(BWAMAN)技术,也称IEEEWirelessMAN,基本目标是要提供一种城域网领域点对多点的宽带无线接入手段,其性能堪与xDSL,CableModem等传统线缆宽带接入手段相媲美。0FDM技术的引入,可有效对抗微波宽带传输的多径效应,取得一定意义上的非直视N-Los传输能力及便于安装维护等工程的实施,并可适应一定条件与一定速度的移动状态下的运行能力。同时,随着 WLAN热点的快速增加,用户通常期望能在离开热点区后延伸服务连接,从而又在802.16a标准基础上改进为另一新标准802.16e,以解决这类用户需求,使其离开家中或办公场所的WLAN热点地区后,仍可保持与无线ISP网络连接,甚至可方便地接入另一城市的另一家无线ISP网络。为推进WiMAX 的发展及确保多厂商环境下WIMAX产品与系统解决方案的兼容性,2003年4月,802.16技术的部分领先供应商发起成立了上述WiMAX论坛,目前它已有包括INTEL,Siemens,Alcatel,AT&T,Covad Com等在内的80家成员。

  WiMAX的长处在于采取了动态自适应调制、灵活的系统资源参数及M-QAM-ODFM多载波调制等一系列新技术,从而取得无线接入技术的灵活性与可移动性,并兼具较高速率处理能力(可达70-100Mbi/s,甚至更高)及较好QoS与安全性控制,可与xDSL和CableModem等线缆传统宽带接入的速率、带宽与QoS相媲美。

  这些灵活性使运营商便于规划网络与进行工程实施,特别是对运营环境较复杂与恶劣的ISM等无执照/准无执照场合,这种部署与配置的灵活性及对各类N-LoS环境的一定适应能力均可发挥出为用户所欢迎的良好作用,也有利于随用户群体需求状况的不断升级而相应地扩展网络。同时,对城郊及农村等边缘地区,往往有语音通信等基本需求。WiMAX还可提供满足语音和低时延视频服务等基本QoS支持,并可由同一基站同时支持采用T1/D1等企业类用户和采用 xDSL等家庭类用户的多用户、多业务支持能力。总之,WiMAX作为一种随市场实际需求导向不断完善起来的面向所谓最后一公里接入领域的无线城域网 WMAN的标准与技术,尤其在目前全球缺乏统一宽带无线接入标准之际,有重要现实意义与战略价值。就覆盖及装备环境及历史因素考虑,对于城郊与农村、边远地区的xDSL,Cable,Modem不能有效覆盖、不便或不值得部署的区域,WiMAX更是大有用武之地。如上所述,在802.16a基础上改进的 802.16e标准,更有助于有效地延伸WLAN的连接,从而将有望与Wi-Fi有机互补,从而更有力地推进热点地区及家庭与SOH0等小型办公区域的 WLAN的有效发展。在WLAN与WMAN的市场定位层面上有机地互补,形成一种健康、合理的发展格局,决不是WiMAX将取代Wi-Fi的问题。因此,关键之点即为WiMAX的基本市场定位目标是无线城域网WMAN,而不是别的,这是特别要引起注意的。

  另一方面,WiMAX面临的首要挑战依然是其价位。Yankee集团的分析数据指出,目前MMDS多点/多信道分布式系统,包括WiMAX天线部署在内,每用户成本高达3000美元左右,这不仅使运营商难以获得足够的投资回报,也会使用户望而生畏,退避三舍,更何况对中国3.5GHz频段这一资源很有限的MMDS宽带无线接入系统。经过几轮的方案更新及技术创新后,各类设备已具备符合市场需求的相当优良的信价比,WiMAX若是按上述类似价位参与竞争将面临严峻的挑战。此外,WiMAX与Wi-Fi,3G/3G演进等在相当长时间内将会互补共存,并在重叠区有一定程度的彼此竞争。对此,保持这些系统应用之间的有效互联互通及增强其自身竞争力也是WiMAX面临的重要任务。

三、发展趋势分析

  尽管WiMAX运行速率可为目前所谓纯净的原始3G的30倍甚至更高,其覆盖范围用低阶调制时可与3G匹敌,但这不是3G那种以无线广域网 WWAN为基本模式,以公众语音及多媒体全球(区域或国家)漫游为主导的个人手机终端为重要标志的基本市场定位,本质上它是作为3G及3G演进的一种无线城域网、多点基站互联和回运的重要支持手段。两者潜在的市场也有巨大差异,根本谈不上WiMAX会成为3G的终结者。应该说,继802.16x。 WiMAX之后的802.20x才与3G运行有更多相似性。基于WWAN的IEEE802.20标准的所谓MBS或Mobile-Fi,其速率也是 16Mbit/s,也具有高速可移动性及较好的覆盖能力。但其所采用的基本技术依然与目前与NGN,3G+/4G技术相类似,甚至后者所考虑的新技术内涵更丰富,未来同样将向以IP为基础或全IP多业务方向迈进。其250km/hr高速移动速度时的传输速率(或所谓带宽)可高达20Mbit/s乃至 100Mit/s,静止或室内状态时可高达1000Mbit/s。而且,按NGN概念演进的下一代移动网,其后向无缝兼容推进实力非常巨大,届时包括第三方在内,以终端、应用、服务为主导将成为市场发展的重要驱动力与赢利点之所在。

  不同标准化组织试图进行无生命力的重覆,必将为市场选择所淘汰。其惟一出路是,在NGN及3G演进的基本概念上彼此融合,一道做出有益的重要贡献。所幸的是,目前已呈现这种不同标准化组织与标准,在NGN的统一概念与方向上加强其愈来愈多、愈来愈密切的合作与标准的融合工作。事实上,从MBS含义上考虑,作为ITU重要支撑的ETSI等组织的研究工作,在WPAN/WLAN/WMAN/WWAN所有层面上早已展开,包括ACTS,IST研究计划及NASA,ESA涉及空间的研究计划与进展等,已有效地构成这种未来演进、融合的客观基础。因此,目前彼此并行不悖的ITU,ETSI与IEEE, IETF等组织的标准化工作不应是谁取代谁、谁终结谁的问题,而应是瞄准GII与NGN这一大目标,实现彼此创造性地有机合作与融合。

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