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        无线宽带接入

        系统简介

            无线宽带接入分为固定接入和移动接入两种。无线宽带接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势。
          无线宽带接入技术的进展
            无线宽带接入技术主要有两类技术体系,一类是蜂窝移动通信技术,以3G、HSDPA、HSUPA、LTE、AIE、4G等方向发展;另一类无线技术是以MMDS、WiFi、WiBro、WiMAX、MCWill技术。适合游牧/移动宽带无线接入应用的系统基本采用OFDMA。OFDMA结合了时分和频分多址技术,客户终端可以在上行链路中只使用几个子载频,所以将发射功率集中在这几个子载频内,能够提高信噪比十几分贝,满足笔记本电脑0dB天线室内接收需求。
          1.1移动蜂窝宽带接入技术
            移动数据业务基本是一个专网,下载速率在lOOkbit/s以下。智能手机可以接入互联网,但是性能不理想没有形成主流应用。3GPP和3GPP2都已认识到他们目前的系统提供互联网接入业务的局限性,试图在原来的体系框架内,首先在下行链路中采用分组接入技术,大幅度提高IP数据下载和流媒体速率。3G系统在支持IP数据业务时频谱效率低的原因是,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。为此,3GPP在R5系统中增加了高速下行分组接入(HSDPA)(被称为3.5G),速率可以达到10Mbit/s以上,随后将进一步在R6中增加高速上行分组接入(HSUPA),核心网也在向全IP网演化。为了能够与WiMAX竞争,3GPP在2004年底发展了长期演化(LTE)计划(被称为3.9G)。
          1.2无线宽带接入技术
            宽带无线接入(Broadband Wireless Access,BWA)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中,以无线方式向用户提供宽带接入的技术。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。
        无线宽带接入技术主要包括:
            以IEEE 802.20为代表的无线广域网(Wireless Wide Area Network,WWAN)技术;
            以WiMAX(IEEE 802.16)为代表的无线城域网(Wireless Metropolitan Area Network,WMAN)技术;
            以Wi-Fi(IEEE 802.11)为代表的无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)技术;
            以UWB(IEEE 802.15.3)为代表的无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)技术。
            这些新兴的宽带无线接入技术是宽带接入领域的一支生力军,与有线接入方式相比,这类技术具备启动资金少、初期投入少、建设周期短、提供服务快速,发展具备很大的灵活性,可按用户需求动态分配系统资源,系统维护成本低等诸多优势。
            近年来,随着信息技术的快速发展,市场需求的日益增长及电信市场竞争重心的转移,宽带无线接入技术在中国逐步兴起,市场规模迅速扩大,产业链逐步完善,发展前景非常广阔。
            其中比较有代表性的是WiFi和WiMAX技术,虽然在商业上还不成功,WiFi已经有了大规模的应用,这里就不作介绍,其中相关技术有Wibro和WcWill技术。
            McWiLL(Multi—Carrier Wireless Internet LocalLoop)是信威公司的专有技术,目前正在开发属于SCDMA R4和R5版本的McWiLL,它是继SCDMA无线本地环路接入系统之后针对高速数据传输的需要而开发的一种无线宽带城域网接入系统。该标准在网络设备和用户设备都已经有比较成熟的应用,但是私有标准预计会阻碍发展,而WiBro就已经作为WiMAX的一个子集加入到了WiMAX阵营。
          1.3两类无线宽带技术的比较
             WiMAX面向的是宽带无线接入市场,3G移动通信面向的是以手机为主的蜂窝移动通信系统,一般来说它们之间是互补的关系。但是当3GPP面向宽带无线接入市场发展HSDPA,尤其是发展LTE之后就出现了竞争关系。
            3GPP决定发展LTE是一次有战略意义的决定,对于其未来的发展有深远影响。尽管目前LTE的发展能否摆脱原来体系结构的束缚还有疑问,但是其成员是目前3G的主流运营商,力量雄厚又拥有3G频率使用许可证,他们发展的LTE即使性能差一些,在宽带无线接入市场上仍然拥有很强的竞争力,而且他们一旦拥有LTE就不会再考虑使用WiMAX等竞争的技术。此外,LTE使用3G的频率,甚至可以使用2G的频率,有较好的穿透能力,保障系统有较高的性能价格比。
            WiMAX是由IT界发展的宽带无线接入技术,由于没有原体制的束缚,最符合宽带接入市场的需求。由于LTE的出现,可能采用WiMAX的运营商主要是固网运营商和新运营商。Intel等IT设备制造商是WiMAX坚定的、强有力的支持者,他们希望通过WiMAX进入宽带无线接入市场。Intel在未来笔记本电脑中捆绑WiMAX的承诺增强了WiMAX的竞争能力。

        系统特点

          1.1网络能力
            目前WiMAX带宽灵活性强和频段尚不确定,假定一种参数配置来分析IEEE 802.1 6e的网络覆盖能力,以2.5GHz频段、10MHz带宽为例。链路预算时考虑以下几方面因素:由于存在阴影衰落的影响,为了保证一定的覆盖概率,必须保留一定的阴影衰落裕量,取阴影衰落储备6dB;快衰落储备是为功率控制预留的功率裕量,功率控制可以在一定程度上抵抗快衰落,因此需要给功控预留功率裕量。在802.16e网络中,由于终端可以移动接入,而移动会带来一定的衰落,通过功控可以弥补这个衰落,因此需要给功控留一定的裕量,但是由于802.16e网络功控的频率比较低,所以不需要预留太多的快衰落储备,这里取2dB;WiMAX网络存在小区间的邻频和同频干扰,干扰的大小与站距的大小、频率的规划、天线的朝向等因素有关,为了使小区内干扰严重的区域能正常通信,就要留一部分裕量。如果频率复用模式为1/3/1,上行预留干扰储备3dB,下行2dB;如果频率复用模式为1/3/3,干扰储备可以减小为0.2dB,但是这样会带来频谱效率降低的后果。链路预算中采用COST-231 Hata模型。
            802.16e下行链路的总增益(QPSKl/2)为148.67dB,如果不考虑储备视距传输的情况下,假设终端天线高度为1.5m,基站天线高度32m,用COST-231模型预测韵小区半径为1.70km,如果考虑了9.6dB的储备,计算出来的小区半径为0.90km。对于非视距环境,考虑10dB的穿透损耗,系统允许的最大路径损耗为129.1ldB,预测小区半径为0.47km。
            上行链路的总增益(QPSKI/2,1/16子信道化)为148.41dB,如果不考虑储备和视距传输的情况,假设终端天线高度为1.5m,基站天线高度32m,用COST-231模型预测的小区半径为1.67km,如果考虑了9.6dB的储备,计算出来的小区半径为0.83km;对于非视距环境,考虑10dB的穿透损耗,系统允许的最大路径损耗为126.8dB,预测小区半径为0.43km。
        考虑非视距因素下,在大都市的城区环境里覆盖距离约为500m左右,这实际上是能够满足实用要求的。无线网络设计时,不能单纯考虑覆盖距离,还要考虑网络容量、网络带宽,在为宽带接入的目的下,后者通常比前者重要。如果3G以及B3G在密集城区提供宽带的数据业务时,其站间距也不会小于500m。
          1.2政策频率因素
            就频率资源配置而言,WiMAX与3G、3G扩充及演进频段和Wi-Fi等已规划的使用频段及即将规划的4G频段都存在冲突,从而必然会面临严峻的频率规划与协调问题。战略定位是WiMAX频率配置的前提,任何战略定位一定与本国的产业发展及竞争格局紧密相连。如果将WiMAX定位为3G的补充,则表明WiMAX进入了梦寐以求的中国主流市场,但是却给WiMAX的频率配置和监管带来新的难题。
        根据中国的频率分配现状,WiMAX的频率规划将集中在3.5GHz频段上。在此频段中,有3300。3399.5MHz和3531~3600MHz共168.5MHz尚未分配的通信频率,如果考虑到已招标分配的3399.5。3531MHz地面固定接入频率,从3300~3600MHz共300MHz频率,成为业界注目的WiMAX的目标频率。
         

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