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宽带无线接入技术的分类

时间:2022-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:宽带无线接入技术目前还没有通用的定义,一般是指把高效率的无线技术应用于宽带接入网络之中,以无线方式向用户提供宽带接入的技术。目前,最具有应用前景的代表性的宽带无线接入技术主要有以下几种:Wi-Fi:即无线保真技术的简称,是第一个得到广泛部署的高速宽带无线接入技术。WiMAX是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术,主要包括WiMAX802.16d和WiMAX802.16e(

光纤接入技术与其他接入技术(例如:双绞线、同轴电缆、五类线、无线等)相比,最大优势在于可用带宽大,而且还有巨大潜力可以开发,在这方面其他接入技术根本无法与其相比。光纤接入网还有传输质量好、传输距离长、抗干扰能力强、网络可靠性高、节约管道资源等特点。但光纤接入技术也存在着一定的劣势,例如:光纤接入网的成本很高,尤其是光节点离用户越近,每个用户分摊的接入设备成本就越高。另外,与宽带无线接入技术相比,光纤接入技术还需要管道资源,这也是很多新兴运营商看好光纤接入技术,但又不得不选择宽带无线接入技术BWA(Broadband Wireless Access)的原因。

宽带无线接入技术目前还没有通用的定义,一般是指把高效率的无线技术应用于宽带接入网络之中,以无线方式向用户提供宽带接入(大于2 Mbps)的技术。IEEE 802标准组负责制定无限宽带接入BWA各种技术规范,根据覆盖范围的不同,可以将宽带无线接入划分为:无线个域网WPAN(Wireless Personal Area Network)、无线局域网WLAN、无线城域网WMAN、无线广域网WWAN。目前,最具有应用前景的代表性的宽带无线接入技术主要有以下几种:

(1)Wi-Fi:即无线保真(Wireless Fidelity)技术的简称,是第一个得到广泛部署的高速宽带无线接入技术。基于Wi-Fi技术的无线局域网络主要由Wi-Fi热点AP(Access Point)和无线网卡组成,其组网简单,可以不受布线条件的限制,因此非常适合移动办公用户群体的需要,现在已经被广泛应用于家庭、办公室、咖啡屋、酒店以及机场等地点。目前,Wi-Fi可使用的标准主要有IEEE 802.11a、802.11b、802.11g和802.11n等。其中,802.11b的带宽为11 Mbps,802.11a/802.11 g的带宽为54 Mbps,而802.11n的带宽为300Mbps。

在Wi-Fi网络的覆盖范围之内,允许用户在任何时间、任何地点访问公司的办公网或国际互联网,随时随地享受网上证券、视频点播、远程教育、远程医疗以及视频会议、网络游戏等一系列宽带信息增值服务,并实现移动办公。但Wi-Fi也存在以下几个方面的不足:

①数据传输速率有限:虽然Wi-Fi的最高传输速率可达11~54 Mbps,但系统开销会使应用层速率减少50%左右。

②无线电波间存在相互影响的现象:特别在同频段、同技术设备之间更是存在明显影响,在多运营商环境中,不同AP间的频率干扰会使得Wi-Fi的数据传输速率明显降低。

③质量和信号的稳定性不高:无线电波在传播中根据障碍物不同将发生折射、反射、衍射、信号无法穿透等情况,Wi-Fi的质量和信号的稳定性都不如有线接入方式。

④ 网络覆盖半径小:用户只有保持在距离Wi-Fi热点AP(Access Point)300ft[1] 的范围之内才能实现高速网络连接。

⑤ 不支持移动性:虽然IEEE 802.11s协议对Wi-Fi的移动性进行了一定程度的增强,但最多也只能支持步行的移动速度。

⑥ 空中接口没有QoS保障机制:只支持Best Effort业务,适用于Web浏览、FTP下载以及收发E-mail等;语音通信、视频传输等业务的QoS很难得到保障。

(2)3G:即第三代(3rd Generation)移动通信技术的简称。目前,3G标准主要包括WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三种,分别代表欧洲标准、北美标准和中国标准。为了提供3G服务,移动通信网络必须能够在室内、室外和行车的环境中分别支持至少2 Mbps、384 Kbps以及144 Kbps的传输速率。3G标准以码分多址CDMA技术为核心,其标准化组织有3GPP(3rd Generation Partnership Project)和3GPP2,其中,3GPP负责TD-SCDMA和WCDMA的标准化工作,而3GPP2则负责CDMA2000的标准化工作。

①WCDMA:即Wideband CDMA(宽频码分多址技术),其支持者主要为欧洲和日本的厂商,其中,欧美的厂商主要包括爱立信、朗讯、阿尔卡特、诺基亚、北电等,而日本的厂商则主要包括NTT、富士通、夏普等。WCDMA的峰值速率为6 Mbps,目前中国联通采用的就是WCDMA 3G标准。

②CDMA2000:也称CDMA Multi-Carrier(多载波码分多址技术),由美国高通公司提出,后来陆续有摩托罗拉、朗讯和韩国三星等公司参与,目前韩国是该标准的主导者。CDMA2000的支持者不如WCDMA多,而使用CDMA2000的地区也仅有日、韩、北美和中国。CDMA2000支持的平均速率为2.4~3.1 Mbps(峰值)、700Kbps~1.03 Mbps(中高速移动)、1.03~1.4 Mbps(静止)。目前中国电信采用的就是CDMA 2000(EV-DO Revision A)3G标准。

③TD-SCDMA:是由中国制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向国际电信联盟ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持的灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外,由于中国国内的庞大市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD-SCDMA标准。TD-SCDMA 的理论峰值速率可达2.8 Mbps,目前中国移动采用的就是TD-SCDMA 3G标准。

WiMAX、Wi-Fi以及3G的综合指标比较见表4.1。

表4.1 WiMAX、Wi-Fi以及3G的综合指标比较

(3)WiMAX:即全球微波接入互操作性(Worldwide Interoperability for Microwave Access)技术的简称。WiMAX是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术,主要包括WiMAX802.16d(用于固定宽带无线接入)和WiMAX802.16e(用于固定和移动的宽带无线接入)两个技术标准,是一种专门针对微波频段所提出的空中接口标准。

作为一种无线城域网技术,WiMAX可实现非视距传输,同时可支持120km/h以上的移动性,其最远数据传输距离达50km,最高接入速率达70Mbps,是3G传输速率的30倍,可用于将Wi-Fi连接到互联网,也可作为有线接入方式的无线扩展,实现最后一千米的宽带接入,从而使得用户无需线缆即可与互联网建立宽带连接。2007年10月,国际电信联盟(ITU)正式批准WiMAX成为第4个3G标准。

(4)4G:即第四代(4rd Generation)移动通信技术的简称。由于采用WiMAX接入技术的固网运营商和新运营商可以利用VoIP等技术通过WiMAX网络为用户提供与蜂窝网络相同的移动语音服务,而反过来,作为手机数据业务的3G系统在支持IP数据业务时,由于其面向连接固定带宽的结构不适应突发式IP数据业务的需求,从而使得3G在新兴宽带无线接入市场的竞争力不如WiMAX,因此,为了进一步改进和增强现有3G技术的性能,以应对WiMAX等新兴宽带无线接入技术的竞争,3GPP在2004年年底提出了长期演进LTE(Long Term Evolution)计划,并在此基础上发展成4G标准之一的LTE-Advanced(3GPP Release 10),而IEEE则在WiMAX的基础上提出了其4G标准WirelessMAN-Advanced(IEEE 802.16m)。

与以码分多址CDMA为核心的3G技术不同,4G技术主要是以正交频分复用OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)为核心,同时还采用了自适应天线系统AAS (Adaptive Antenna System)和多入多出MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)等多种现代先进技术。此外,LTE-Advanced还包括了TDD-LTE-Advanced(Time Division Duplex-Long Term Evolution,时分双工-长期演进技术)和FDD-LTE-Advanced(Frequency Division Duplex,频分双工-长期演进技术)两种不同的制式,其峰值速率分别为500Mbps(上行)和1 Gbps(下行),而Wireless MAN-Advanced的峰值速率则为300Mbps(在高速移动时)和1 Gbps(在固定或低速移动时)。

2013年12月4日下午,工业和信息化部正式发放4G(TDD-LTE-Advanced)牌照,宣告我国通信行业由此进入了4G时代。不过,由于无线技术的差异、使用频段的不同以及各个厂家的利益等因素,FDD-LTE-Advanced的标准化与产业发展都领先于TDD-LTE-Advanced,目前,FDD-LTE-Advanced已成为当前世界上采用的国家及地区最广泛的,终端种类最丰富的一种4G标准。原有3G标准TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA和WiMAX向4G标准演进的路线如图2.22所示。

图2.22 3G标准向4G标准演进方式

①WiMAX:从802.16e演进为802.16m。

②WCDMA:从HSPA演进为LTE FDD。

③TD-SCDMA:从HSPA演进为LTE TDD。

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