第4章 無線廣域網(wǎng)-20101025-song

1第4章

無線廣域網(wǎng)2目

錄4.1概述4.2802.20技術(shù)特性4.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系4.4802.20的應(yīng)用4.5802.20展望34.1概述廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN），也稱遠(yuǎn)程網(wǎng)。通?？缃雍艽蟮奈锢矸秶采w的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個(gè)城市或國(guó)家，或橫跨幾個(gè)洲并能提供遠(yuǎn)距離通信，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN)：采用電路交換技術(shù)的模擬電話網(wǎng)；當(dāng)PSTN用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信時(shí)，在計(jì)算機(jī)兩端要引入Modem。X.25分組交換網(wǎng)：最早用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹V域網(wǎng)，特點(diǎn)是對(duì)通信線路要求不高，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸率較低。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DigitalDataNetwork，DDN)：一種采用數(shù)字交叉連接的全透明傳輸網(wǎng)，它不具備交換功能。幀中繼網(wǎng)是從X.25網(wǎng)絡(luò)上改進(jìn)而來，它簡(jiǎn)化的X.25協(xié)議，提高了數(shù)據(jù)傳輸率。交換多兆位數(shù)據(jù)服務(wù)(SwitchedMultimegabitDataService，SMDS)：提供無連接的報(bào)文傳輸服務(wù)，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是用于LAN與LAN之間的高速通信。44.1概述（續(xù)）無線廣域網(wǎng)

無線廣域網(wǎng)(WirelessWideAreaNetwork，WWAN)：指覆蓋全國(guó)或全球范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)，提供更大范圍內(nèi)的無線接入，與無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線個(gè)域網(wǎng)相比，它更加強(qiáng)調(diào)的是快速移動(dòng)性。MBWA(MobileBroadbandWirelessAccess)傳輸距離<15km,傳輸速率大概3Mbps。54.1概述（續(xù)）無線廣域網(wǎng)（WWAN）：IEEE802.20、MBWA、Mobile-Fi無線城域網(wǎng)（WMAN）：IEEE802.16、WiMAX無線局域網(wǎng)（WLAN）：IEEE802.11、WiFi無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）：IEEE802.15、BluetoothIEEE802.20用于建無線城域網(wǎng)？IEEE802.11用于建無線城域網(wǎng)？IEEE802.16和802.11用于建設(shè)“無線城市”？64.1概述（續(xù)）74.1概述（續(xù)）84.1概述（續(xù)）圖1和圖2：各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率與移動(dòng)速度、覆蓋范圍之間的關(guān)系。3G可以提供廣覆蓋、高移動(dòng)性和中等數(shù)據(jù)傳輸速率；MBWA可以提供廣覆蓋、高移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)傳輸速率；WiMAX可以提供城域覆蓋和高數(shù)據(jù)傳輸速率；WiFi可以提供熱點(diǎn)覆蓋、低移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)傳輸速率；WPAN可以提供超近距離的無線高速率連接；WiFi、WiMAX、MBWA和3G是互補(bǔ)的；競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系&共存關(guān)系。2005年10月，ITU將B3G或4G技術(shù)正式命名為“IMT-Advanced”，該系統(tǒng)是包括蜂窩系統(tǒng)、無線廣域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、無線個(gè)域網(wǎng)和廣播接入等各種接入系統(tǒng)無縫覆蓋的全I(xiàn)P通信系統(tǒng)。4G技術(shù)將不局限于電訊行業(yè)，也將廣泛應(yīng)用于汽車通信業(yè)、民航業(yè)、廣播電視業(yè)、國(guó)防工業(yè)、政府信息化系統(tǒng)、教育系統(tǒng)、醫(yī)療系統(tǒng)和金融系統(tǒng)等。94.1概述（續(xù)）蜂窩通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)是典型的無線廣域網(wǎng)(WWAN)例子；衛(wèi)星通信系統(tǒng)2G（GSM、N-CDMA）3G（IMT2000：W-CDMA、cdma2000、TD-SCDMA、WiMAX）4G（IMT-Advanced）6個(gè)技術(shù)提案分別為(按提交文稿號(hào)順序)：北美標(biāo)準(zhǔn)化組織IEEE(802.16m)、日本(兩項(xiàng)分別基于LTE-A和802.16m)、3GPP(LTE-A)、韓國(guó)(基于802.16m)和中國(guó)(TD-LTE-Ad-vanced)。2010年10月22日，ITU確定LTE-A（包含TD-LTE-Advanced）和802.16m為4G標(biāo)準(zhǔn)。皆大歡喜？？？？國(guó)際電信聯(lián)盟10月21日在日內(nèi)瓦總部發(fā)表媒體公報(bào)稱，國(guó)際電聯(lián)無線電通信部門已完成對(duì)六種候選的全球4G移動(dòng)無線寬帶技術(shù)的評(píng)估；對(duì)這些建議進(jìn)行協(xié)調(diào)后形成的兩種技術(shù)也被定性為真正的4G技術(shù)。

10目前的蜂窩通信系統(tǒng)傳輸速率還不高，更多是適用于手機(jī)、PDA這樣的處理能力較低的弱終端，無法提供類似于無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線個(gè)域網(wǎng)寬帶接入業(yè)務(wù)，不太適宜高強(qiáng)處理能力的多媒體應(yīng)用需求；專門從事無線廣域網(wǎng)移動(dòng)寬帶無線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的工作組是802.20。4.1概述（續(xù)）11IEEE802.20技術(shù)也被稱之為Mobile-Fi；2002年3月，最初由IEEE802.16工作組提出；2002年9月，IEEE802.20工作組正式成立，基本目標(biāo)是提供全球統(tǒng)一平臺(tái)，建立基于真正開放標(biāo)準(zhǔn)而不是專有的寬帶無線接入系統(tǒng)的互操作性規(guī)范；2005年11月至2006年1月，IEEE802.20工作組開始了標(biāo)準(zhǔn)的起草工作，并于2006年1月15日在美國(guó)夏威夷召開的會(huì)議上，就候選物理層技術(shù)進(jìn)行了投票。最終，F(xiàn)DD模式中，高通的技術(shù)提案“MBFDD”獲得通過；TDD模式中，高通和京瓷的綜合提案“MBTDD”（包括MBTDD625k-MC）獲得通過。雖然這兩種提案都遭到一些陣營(yíng)的強(qiáng)烈反對(duì)，但最終在投票結(jié)果中仍以較大優(yōu)勢(shì)勝出。4.1概述（續(xù)）802.20標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展：124.1概述（續(xù)）2006年6月15日，IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(IEEE-SA)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)宣布：暫停IEEE802.20工作組的一切活動(dòng)(發(fā)布資料和PDF格式文檔)；2006年11月13日，IEEE802.20工作組在美國(guó)德克薩斯州達(dá)拉斯召開了全體會(huì)議(PlenaryMeeting)，重新開始了標(biāo)準(zhǔn)制定活動(dòng)。盡管舉步為艱，但是，IEEE802.20應(yīng)該是前途光明，因?yàn)樾枨笥肋h(yuǎn)是拉動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的最大動(dòng)力。134.1概述（續(xù)）出師未捷身先死，IEEE802.20標(biāo)準(zhǔn)暫停原因探析高通公司？QUALCOMM？2006年4月7日，高通公司表示W(wǎng)iMAX已經(jīng)走向滅亡，取而代之的是新標(biāo)準(zhǔn)802.20。

然而，6月15日，IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（IEEE-SA）標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)宣布，暫停IEEE802.20工作組的一切活動(dòng)。

14（1）開放走向光明，壟斷走向滅亡

多次參與IEEE標(biāo)準(zhǔn)制定的張宏綱表示：“對(duì)這個(gè)結(jié)果我不過一點(diǎn)兒也不意外。記得我每次開IEEE802標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議時(shí)，IEEE802.20的大廳內(nèi)，冷冷清清，總共不過三四十個(gè)人；然而，IEEE802.16的大廳內(nèi)，熱火朝天，參加者爆滿。其實(shí)，在場(chǎng)的人都明白，IEEE802.20沒辦法同WiMAX競(jìng)爭(zhēng)；所以，現(xiàn)在的結(jié)果也是水到渠成，自然而然?！?/p>

綜觀近年來國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，開放是其重要的特點(diǎn)，開放的結(jié)果是獲得共贏，是獲得更多人的支持。高通公司通過收購(gòu)Flarion科技公司更是號(hào)稱獲得了近300項(xiàng)OFDM技術(shù)專利，并且高通時(shí)不時(shí)暗示要通過專利訴訟來遏制WiMAX，高通的張揚(yáng)終于引來了眾怒。張宏綱也表示：“高通搞標(biāo)準(zhǔn)一向過于壟斷（貪婪？），從CDMA到3G，行內(nèi)人都很寒心；所以，關(guān)鍵時(shí)不會(huì)有強(qiáng)力外援；相反，Intel則大氣一點(diǎn)兒，善于團(tuán)結(jié)人，尋求共贏，至少在IEEE802.16方面是這樣。”

4.1概述（續(xù)）154.1概述（續(xù)）（2）和3G對(duì)撞，加速了死亡？

3G最初提出2Mbps帶寬確實(shí)缺乏吸引力，所以3GPP陣營(yíng)推出了3GLTE/3GAIE，讓W(xué)iMAX也認(rèn)清了3GPP的敵意，也認(rèn)清了自己的地位，所以，WiMAX已經(jīng)不再喊著要取代3G了，大談如何讓W(xué)iMAX和3G互相補(bǔ)充。高通公司還在大談要用802.20取代3G。在IEEE-SA標(biāo)準(zhǔn)委員對(duì)外宣布公告中，對(duì)暫停的解釋是：“對(duì)該工作組的活動(dòng)情況進(jìn)行了準(zhǔn)備性的調(diào)查工作，結(jié)果發(fā)現(xiàn)活動(dòng)情況缺乏透明度，存在對(duì)意見的單方支配和若干異常動(dòng)向?！憋@然這個(gè)解釋有點(diǎn)含糊其辭。164.1概述（續(xù)）IEEE802.20目前的基礎(chǔ)還是美國(guó)高通公司等企業(yè)提出的提案。本課程內(nèi)容也以此展開。174.2802.20技術(shù)特性在物理層技術(shù)上，以O(shè)FDM和MIMO為核心，充分挖掘時(shí)域、頻域和空間域的資源，大大提高了系統(tǒng)的頻譜效率；在設(shè)計(jì)理念上，基于分組數(shù)據(jù)的純IP架構(gòu)應(yīng)對(duì)突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能也優(yōu)于現(xiàn)有的3G技術(shù)，與3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相當(dāng)；在實(shí)現(xiàn)和部署成本上也具有較大的優(yōu)勢(shì)。18主要技術(shù)特性：全面支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，空中接口不存在電路域和分組域的區(qū)分；能保持持續(xù)的連通性；頻率統(tǒng)一，可復(fù)用；支持小區(qū)間和扇區(qū)間的無縫連接；融入了對(duì)QoS的支持，與核心網(wǎng)級(jí)別的端到端QoS相一致；支持IPv4和IPv6等具有QoS保證的協(xié)議；支持內(nèi)部狀態(tài)快速轉(zhuǎn)變的多種MAC協(xié)議狀態(tài)；為上下行鏈路快速分配所需資源，并根據(jù)信道環(huán)境的變化自動(dòng)選擇最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸速率；提供終端與網(wǎng)絡(luò)間的認(rèn)證機(jī)制；與現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)可以共存，降低網(wǎng)絡(luò)部署成本；包含各個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的開放型接口。4.2802.20技術(shù)特性（續(xù)）194.2802.20技術(shù)特性（續(xù)）參數(shù)目標(biāo)值移動(dòng)性最高達(dá)250km/h頻譜效率>1bit/s/Hz/cell工作頻率<3.5GHz的許可頻段單小區(qū)覆蓋半徑<15km(廣域網(wǎng))帶寬1.25MHz5MHz用戶峰值速率(下行)>1Mb/s>4Mb/s用戶峰值速率(上行)>300kb/s>1.2Mb/s單小區(qū)峰值速率(下行)>4Mb/s>16Mb/s單小區(qū)峰值速率(上行)>800kb/s >3.2Mb/s雙工方式FDD和TDDMAC幀往返時(shí)延(RTT)<10ms安全模式AES(高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn))1、系統(tǒng)性能指標(biāo)204.2802.20技術(shù)特性（續(xù)）參數(shù)下行上行移動(dòng)速率(km/h)31203120頻譜效率(bit/s/Hz/cell)2.01.51.00.75不同場(chǎng)景下的頻譜效率21性能指標(biāo)特點(diǎn)：1、移動(dòng)性優(yōu)勢(shì)（250km/h）；2、頻譜利用率高于當(dāng)前主流技術(shù)（1b/s/Hz/cell）;3、單小區(qū)覆蓋半徑為15Km；4、MAC幀往返時(shí)延小于10ms，可以提供優(yōu)質(zhì)VoIP語音業(yè)務(wù)；5、下行鏈路可以提供大于1Mb/s的峰值速率。4.2802.20技術(shù)特性（續(xù)）224.2802.20技術(shù)特性（續(xù)）2.純IP架構(gòu)IEEE802.20秉承了IEEE802協(xié)議族的純IP架構(gòu)（核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)都基于IP傳輸）3GPP和3GPP2所提出的全I(xiàn)P概念（僅僅實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)的IP化）。

設(shè)計(jì)架構(gòu)的差異使802.20與其它3G技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。1、物理層和MAC層都專為突發(fā)型分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而設(shè)計(jì)；2、組網(wǎng)靈活，便于融合IP網(wǎng)絡(luò)；3、可以利用現(xiàn)有基于IP的各種協(xié)議，易于業(yè)務(wù)部署。234.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系1.與802.11、802.16間的關(guān)系IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的制定工作起步較早，技術(shù)相對(duì)成熟，其中802.11g（峰值速率54Mbit/s）在商用中比較普及，802.11n（峰值速率100Mbit/s）也已經(jīng)有產(chǎn)品面世。

IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)及其子集是針對(duì)微波和毫米波頻段（2～11GHz）提出的無線城域網(wǎng)（WMAN）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其峰值速率可達(dá)70Mbit/s，并具有較強(qiáng)的移動(dòng)性，因而得到了業(yè)界的普遍關(guān)注和支持。

上述標(biāo)準(zhǔn)主要是針對(duì)牧游式的無線接入，提供步行速率的移動(dòng)性。802.20的目標(biāo)市場(chǎng)定位于無線廣域網(wǎng)，強(qiáng)調(diào)它對(duì)高速移動(dòng)性的支持。802.20系統(tǒng)不同于802.16系列規(guī)范。802.20規(guī)范是完全基于移動(dòng)通信的，而不是從固定無線接入系統(tǒng)修改來適應(yīng)移動(dòng)通信系統(tǒng)。對(duì)于非視距（NLOS）環(huán)境下的系統(tǒng)覆蓋，802.20的單小區(qū)覆蓋半徑為15km，屬于廣域網(wǎng)技術(shù)；而802.16的單小區(qū)覆蓋半徑小于5km，屬于城域網(wǎng)技術(shù)。它們?nèi)￠L(zhǎng)補(bǔ)短，混合組網(wǎng)，將是一種非常好的全網(wǎng)覆蓋解決方案。244.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系（續(xù)）

從目標(biāo)市場(chǎng)和技術(shù)特點(diǎn)看，802.20和3G確實(shí)存在較多的相似性，也就導(dǎo)致了它們之間的競(jìng)爭(zhēng)性。

2.與3G技術(shù)間的關(guān)系254.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系（續(xù)）IEEE802.20與3G技術(shù)的對(duì)比IEEE802.203G目標(biāo)市場(chǎng)1．高移動(dòng)性、高吞吐量數(shù)據(jù)應(yīng)用2．對(duì)稱數(shù)據(jù)服務(wù)3．對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)時(shí)延敏感度要求高4．全球移動(dòng)和漫游1．高移動(dòng)性、語音業(yè)務(wù)和低速率數(shù)據(jù)應(yīng)用2．非對(duì)稱數(shù)據(jù)服務(wù)3．對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)時(shí)延敏感度要求低4．全球移動(dòng)和漫游技術(shù)特點(diǎn)1．全新的空中接口(物理層和MAC層)2．屬于廣域網(wǎng)技術(shù)3．以O(shè)FDM、MIMO為物理層核心技術(shù)4．工作于3.5GHz以下的許可頻段5．典型信道帶寬小于5MHz6．純IP架構(gòu)7．主要針對(duì)移動(dòng)多媒體應(yīng)用8．高效的上下行數(shù)據(jù)傳輸效率9．低時(shí)延架構(gòu)1．基于GSM或IS-41的演進(jìn)，已有較成熟的空中接口(WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA)2．屬于廣域網(wǎng)技術(shù)3．以CDMA為物理層核心技術(shù)4．工作于2.7GHz以下的許可頻段5．典型信道帶寬小于5MHz6．以基于電路交換的架構(gòu)為主7．主要針對(duì)移動(dòng)語音業(yè)務(wù)8．?dāng)?shù)據(jù)傳輸效率下行一般，上行較低9．高時(shí)延架構(gòu)264.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系（續(xù)）IEEE802.20與3G技術(shù)的對(duì)比(1)兩者的目標(biāo)市場(chǎng)重疊較大。首先，它們都是廣域網(wǎng)技術(shù)。其次，802.20具有低時(shí)延架構(gòu)，它可以基于VoIP技術(shù)來提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)，也就是說它可以支持3G所能提供的全部業(yè)務(wù)。(2)在物理層核心技術(shù)上802.20更為先進(jìn)，因而擁有更具吸引力的性能優(yōu)勢(shì)。(3)802.20的純IP架構(gòu)使它在組網(wǎng)成本上具有較明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。因而在部署廣域網(wǎng)時(shí)，性價(jià)比高的802.20將更受運(yùn)營(yíng)商青睞。274.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系（續(xù)）3.與3GPPLTE間的關(guān)系LTE(LongTermEvolution)是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP在2004年底提出的研究計(jì)劃，旨在提高3G技術(shù)在寬帶無線接入市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。LTE的市場(chǎng)定位是彌補(bǔ)3G技術(shù)在分組接入方面的不足，它的技術(shù)特性與802.20極為相似。284.3802.20與其它技術(shù)間的關(guān)系（續(xù)）相似點(diǎn)：都是針對(duì)廣域網(wǎng)的移動(dòng)通信技術(shù)，LTE支持最高的移動(dòng)速率為350km/h，并且能在15~120km/h下提供高性能的服務(wù)；物理層技術(shù)都是基于OFDM和MIMO，頻譜效率都很高，并且擺脫了高通公司的CDMA專利制約；都支持低的時(shí)延，LTE的接入網(wǎng)時(shí)延在10ms以內(nèi)，控制平面時(shí)延小于100ms；都是基于IP的架構(gòu)，LTE的目標(biāo)是建立一個(gè)無線接入網(wǎng)與固網(wǎng)融合的純IP的核心網(wǎng)，以滿足寬帶無線接入的需求。294.3802.20的應(yīng)用典型應(yīng)用室外無線網(wǎng)橋設(shè)備在各行各業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。例如，稅務(wù)系統(tǒng)采用無線網(wǎng)橋設(shè)備可實(shí)現(xiàn)各個(gè)稅務(wù)點(diǎn)、稅