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WiFi、WiMAX、WBMA与3G的比较

2006/6/28/13:49 来源:慧聪通信网
    第三代移动通信系统(3G)的标准由ITU-R提出,因为其主要工作频段在2000MHz左右,并具有最高速率为2000Kbps的业务能力,一般被称为IMT-2000。3G系统能够满足高速率传输以支持多媒体业务,它在室内静止环境可达2Mbps、在室内外步行环境可达384Kbps、在室外快速移动环境可达144Kbps。全球主流的3G制式有三种,分别为WCDMACDMA2000TD-SCDMA,目前世界上绝大多数拿到3G许可证的运营商选择了WCDMA制式,其标准化工作主要由3GPP负责。前几年,由于受标准变化快、终端短缺、市场前景不明的影响,在许多国家3G的发展不如预计的那么乐观。 

    与此相反,各种无线接入技术的发展却显得红红火火。尤其是电气电子工程师协会(IEEE)的802.15(无线个域网,WPAN)、802.11(无线局域网,WLAN)、802.16a/d(无线固定接入,FWA)和802.20(宽带移动接入,WBMA)等标准。其中WPAN主要括蓝牙(Bluetooth)技术和超宽带(UWB)技术,而采用802.11标准的WLAN和采用802.16a/d标准的FWA也被称为WiFi和WiMAX。由于WiFi、WiMAX、WBMA和3G一样都可以有电信级的应用,本文将分别把这3种技术标准与3G标准进行比较,探讨了它们的各自应用领域和相辅相成的发展前景。 

    2.WiFi与3G 

    WLAN标准主要包括802.11b、802.11a和802.11g等。其中802.11b采用24GHz的频段,可支持11Mbps的共享接入速率;802.11a采用5GHz的频段,其速率高达54Mbps,采用OFDM(正交频分复用)技术,但无障碍的接入距离降到30-50米;802.11g其实是一种混合标准,既能适应802.11b标准,又符合802.11a标准,它比802.11b速率快5倍,并和802.11b兼容。另外,IEEE在WLAN方面的主要进展还包括802.11i(安全方面内容)、802.11e(QoS方面的内容)、802.11f(接入点之间的切换协议)、802.11n(速率高达320Mbps)等。目前,WLAN的推广和认证工作主要由产业标准组织WiFi(Wireless Fidelity,无线保真)联盟完成,所以WLAN技术常常被称之为WiFi。 

    显然,3G网络可以利用WiFi高速数据传输的特点以弥补自己数据传输速率受限的不足,而WiFi不仅可利用3G网络完善的鉴权与计费机制,而且可结合3G网络广覆盖的特点进行多接入切换功能。这样就能实现WiFi与3G的融合,使3G运营锦上添花,进一步扩大业务量。 

    目前,ETSI和3GPP都对3G和WiFi的融合进行了一些规定,我们认为主要包括: 

    1)终端的融合 

    新技术并不能立刻将已经根深蒂固的技术扫地出门,尤其在经济低迷时更是如此,目前折中的方案大行其道,在WLAN领域,出现了能兼容802.11a/b/g的双模或多模芯片,在移动通信领域,出现了能兼容GSM/CDMA/3G的双模或多模手机,人们期盼的WLAN/3G双模芯片或终端的研究也在进行。 

    2)网络的融合 

    无线局域网可以通过两种方式和WCDMA移动网络相结合:松散和紧凑模式。 

    ·紧凑模式 

    WLAN网络采用和WCDMA基站相同的方式(Iups接口)与GPRS核心网相连。这一方式充分利用了GPRS核心网络已有的移动、安全和服务品质等方面的机制,能够在两个网络间提供很强的移动性。但紧凑模式存在着两个缺点。首先,为了直接与WCDMA核心网络相连,需要重新修改和定制已有的WLAN产品。其次,这一方案中WLAN为WCDMA的骨干传送网带来了业务流量和信令,WCDMA移动网络和WLAN相比,具有非常不同的移动模式和业务流量特性,因此这种结合,在工程上,也许要重新设计WCDMA的骨干传送网。 

    ·松散模式 

    WLAN作为WCDMA网络的补充形式与移动网络相结合(Gi接口),未通过GPRS核心网,只有鉴权、计费信令从GGSN或专用设备进入GPRS核心网,从而避免了两种不同的接入技术所带来的数据流量到GPRS核心网络节点的混合。这种结合方式,保证了两个无线网络完全分开,两者完全独立,并且对WLAN的IEEE 802.11标准没有任何改变。同时,松耦合方式可以使用移动IP支持网间的移动性,但这会导致较高的时延。松散方案中分享AAA的架构,使WCDMA的运营商在混合的网络环境中可以使用一致的用户鉴权机制,也可以使电信运营商更好的建立自己独有的业务模型,以充分利用原有的计费系统和客户关系。WLAN可利用WCDMA的USIM卡的安全机制来保证WLAN用户的鉴权,即将USIM卡的信息读出来,通过WLAN网络传送到AS,再到HLR里进行鉴权,然后允许客户使用WLAN,并将WLAN的计费信息传送到计费系统,将费用算在该USIM的帐户上,生成包含WCDMA和WLAN使用情况的统一客户账单。 

    3.WiMAX和3G 

    作为线缆和xDSL的无线扩展技术,802.16a规范于2003年1月29日被IEEE通过。这是一种全新的宽带FWA技术,是为解决宽带接入"最后一公里"的问题而设计的。为了保证FWA的兼容性和互用性,WiMAX(全球微波接入互操作性联盟)于2003年4月成立,主要从事推广和认证802.16a设备,目前已有70家以上的通信设备企业加入。2003年7月10日,Intel正式宣布开发基于WiMax标准的芯片,并将于2004年的第二季度推出。 

    WiMAX与3G的应用市场不同,其应用范围与LMDS相似,但成本低的多,还可以利用非许可频段,将来可以在电信运营商中广泛使用,例如: 

    1)针对新型社区,覆盖整个社区的网络接入,直接给用户提供话音与数据、视频图像等。 

    2)针对大面积城区,用于连接整个城区的热点地区,例如WLAN、IP-PBX等。 

    另外,根据使用频率的不同,WiMAX还包括IEEE802.16b(10-66GHz)、IEEE802.16c(5-6GHz)等,IEEE802.16e则是向移动无线接入(WBMA)过渡的一个标准。 

    4.WBMA 

    移动宽带无线接入(WBMA)提供与移动电话系统一样的覆盖率和移动速度并拥有Wi-Fi的数据传输速率。WBMA目前主要采用了一种从局域网(LAN)扩展到广域网(WAN)的互联网协议——IEEE802.20标准。Flarion科技公司(由朗讯贝尔实验室分拆而出)率先开发出了基于FLASH(Fast Low-latency Access with Seamless Handoff)-OFDM技术的WBMA系统,3对该技术标准和3G技术标准进行了比较。 

    5.结论 

    目前,WiFi、WiMAX、WBMA和3G的标准发展势头强劲,标准越来越完美、技术越来越先进、产品越来越实用,不变的是它们的发展方向:带宽更大、安全性更高、兼容性更好。背后则是商业利益在驱动,数据通信厂商拥抱WiFi、WiMAX、WBMA,而传统电信企业拥抱3G。 

    图1和图2分别表示了各种技术标准的数据传输速率与移动速度、覆盖范围之间的关系。显然,3G可以提供广覆盖、高移动性和中等数据传输速率;WiFi可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率;WPAN可以提供超近距离的无线高速率连接;WiMAX可以提供城域覆盖和高数据传输速率;WBMA则可以提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率。 

    应该说WiFi、WiMAX、WBMA和3G在高速无线数据通信领域都将扮演重要角色,但是在最初设计时,它们采用了不同的技术手段来解决不同的应用问题。WiFi、WiMAX、WBMA和3G的主流是互补的,在局部会有部分融合,但要相互取代不太可能完成。另外,在应用和需求上它们也有着显著的差距,它们都将在越来越细化的市场中,找到自己的生存空间。因此,与其说它们是竞争的关系,还不如说是共存的关系。 

    为了克服3G的种种缺点,4G的相关研究在世界范围内正广泛展开,但制定一个全世界统一的4G标准还至少需要耗费7至10年的时间,而现有的2G系统在未来的3至5年内是无法满足日益增长的通信需求的,从这个角度来说,3G系统是不可替代的。最近随着标准的基本稳定、终端类型的迅速增加、宽带增值业务的广泛普及,3G系统的大规模使用已经开始。而WiFi、WBMA和WiMAX等技术作为局部的高速接入手段来弥补3G的不足也会有广阔的应用前景。

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