无线宽带多媒体

无线宽带多媒体（精选8篇）

无线宽带多媒体 篇1

1概述

城市应急系统(UERS)是一个大型的、复杂的信息集成系统[1,2]。城市应急系统,从技术角度来看,城市应急系统是保障城市公共安全的综合救援体系及集成平台、是集通信、计算机、网络、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、图形图像、视频监控、数据库等多种技术为一体的综合通信、信息处理及指挥系统平台[3]。

随着3G网络的商用,公用移动通信网络在用户数较少的地区可实现较高帧率、较高图像质量的视频数据传输需求。专用无线宽带多媒体通信平台和商用3G网络[4]是城市应急系统支撑基础平台,为突发公共安全事件现场提供视频、语音、位置信息的采集、编码、通过该平台实时传输到应急指挥中心,用户可以在中心获取现场的语音、视频、GPS位置信息。本文着重研究了双模(专用和商用)无线宽带多媒体通信技术在城市应急系统中应用的关键问题,系统典型应用场景、硬件设计、软件架构设计等;重点阐述了视频H.264硬件编码[5]、语音编码、视频监控中心、城域网GIS/WebGIS监控平台,多媒体传输策略H.264GIS/WebGIS等技术的应用。等技术的应用。

2 城市应急系统

2.1 指挥调度系统

该系统包括的主要模块有调度处警模块、GPS信息接收模块、通信监控模块、监控控制模块、显示控制模块、数字录音模块、现场图像传输控制模块、处置部门信息通信模块、GIS模块、信息管理及查询模块和模拟演练模块、应急培训模块等[3]。

系统在接到重大突发事件以后,可以利用电子地图系统快速确定位置,得到周围道路、交通情况等基础信息,根据处置力量情况为指挥人员提供该位置的应急预设预案,并根据处置力量的分布情况计算出车辆的最佳行进路线,供指挥人员进行参考。与此同时还可以通过处置信息数据库系统检索出该位置的详细资料,以便根据实际情况确定相应的措施。方案确定以后,指挥系统可以通过计算机网络(或其他通信手段)将出车命令直接下达到各个现场。

2.2 移动指挥系统(现场系统)

通信设备、文字传真设备、辅助设备(天线、电源)等。灾情现场多媒体信息和视频会议多媒体信息是数字化的图像和声音数据,数系统配置的设备主要有无线通信设备、移动警情终端台、现场图像传输设备、现场实况摄像和录像设备、卫星通信设备、GSM据量较大,由实时记录子系统负责这些信息的记录和处理,包括:记录的开始、结束控制,记录的格式,对记录后的数据的预处理, 多媒体数据的入库与查询播放。灾情现场和视频会议多媒体信息传到指挥中心后,同时送到中心控制与实时记录两个子系统。中心控制子系统负责实时显示控制,实时记录子系统负责记录、处理与查询等。

2.3 现场系统由以下子系统组成

1)指挥中心子系统:由中心信息服务模块、中心信息传输模块(与指挥车通信)、指挥车跟踪及路况显示模块组成。本子系统向指挥车发出调度命令,从数据总库中提取出相关信息,经过网络传输给指挥车,同时监视行车路线,接收指挥车传回的关于现场的文字和图像信息。

2) 通信子系统:现场信息传输的功能:向指挥中心传输现场信息、向市政府传输现场信息、向应急联动中心传输现场信息、向应急部传输现场信息。

3) 指挥车子系统:由出车单接收模块、信息查询模块、指挥车信息传输模块(与中心通信)、GPS接收模块、静态信息更新模块、现场图像显示模块、现场广播系统、现场照明、车载大屏幕、车载手机组成。

3 应急通信中的移动无线网络

3.1 移动无线宽带专用中心站系统

中心站的系统硬件逻辑图如图1所示,采用多天线及软件无线电技术。从逻辑架构上看,中心站通过全以太的千兆交换网将以下几个部分连接起来:

1) 收发单元群组:包含N个收发单元,主要完成无线信号的覆盖、多天线分集以及调制解调功能。每个收发单元接1根天线, 完成射频模拟信号与基带数字信号之间的转换工作。基带数字信号封装成MAC包通过1000Base-T接口与千兆以太交换网连接起来。

2) 处理单元群组:包含M个处理单元,主要完成物理层协议和MAC层协议。每个处理单元由CPU实现处理功能,通过1000Base-T与千兆交换网连接起来。

3) 业务终端群组:包含各种类型的业务终端,如硬件实现的视频服务器、数据终端(电脑、无线AP等)、以及其它业务终端。每个业务终端对应特定的远端用户,用IP地址进行标识,通过100Base-T与千兆交换网连接起来。

3) 监控单元:整个系统由统一的监控单元进行集中控制,提供人机交互界面,对网络进行调度管理。监控单元一般由一台工作站负责实现管理功能,通过100Base-T与千兆交换网连接起来。在网络用户数和调度方式固定的条件下,系统通过预置网络调度参数,也可以在没有人为干预的情况下独立工作。

系统工作时,处理单元群组处理收发单元的基带数字信号,并向业务终端群组提供透明的以太网传输。监控单元向处理单元群组发送指令,控制远端站的注册、接入、挂断等过程。为了提高传输效率,系统还提供了总线接口的视频编码器到收发单元,使视频信号在空中传输时不必再封装成以太包,减少系统开销。

3.2 中心站主要功能模块

中心站硬件逻辑图如2(a)所示,由收发单元、处理单元和解码单元组成,之间采用以太网连接。

收发单元由Modem板和RF前端组成,RF前端功能为收发切换、输出功放和输入低噪功放,对外有天馈系统接口。Modem板与RF前端有射频信号连接,主要完成数模/模数转换和调制解调工作。整个收发单元要求时钟同源,Modem板与自己的RF前端之间通过总线传递时钟信号,两块Modem板之间有秒脉冲作为同步信号。收发单元接2套天馈系统,每套天馈系统对应一个1000Base-T接口到处理单元。

处理单元完成所有的传输算法、网络协议、调度监控等功能,其中视频业务数据以以太包形式通过100Base-T接口与解码单元连接,通过网线与PC机相连实现监控。

解码单元完成视频信号的解压缩,完成音频与视频解码输出。

3.3 专用网移动台系统组成

移动台如图2(b)所示,采用单天线,嵌入式系统。前面板有按钮、液晶显示和业务输入输出接口。移动台内部包括主板、RF前端模块、视频编码模块、前面板四个主要的硬件模块。

3.4 公用 3G网的系统组成

公用3G网络的移动台主要由专用工业级的车载电脑组成。可以直接搭载3种类型的上网卡,也可以与3G无线路由器集成。外设主要有GPS模块、视频输入设备、音频输入设备和各种专用传感器等组成。

中心站服务器群可以架设在具有固定IP地址的固定网络中,由流媒体服务器、GIS服务器、认证服务器等组成。中心站服务群一端连接公网,一端连接到内网中。在内网中主要部署视频监控系统、指挥系统、GIS/WebGIS系统等。

如图3所示的应用场景,移动台主要完成音频、视频、GPS信号的采集、编码工作,通过三大运营商的3G网络传输。在网络中传输采用基于纯IP网络技术,遵循流媒体协议规范。在中心站部署流媒体网关组件和符合3GPP标准流媒体服务器组件,在中心站管理机上完成音视频监控。

在专用网的基础上,结合3G(中国移动TD-SCDMA、中国电信CDMA- EVDO、中国联通WCDMA)通信技术实现的应急系统中多媒体通信系统。公共网3G提供相应的带宽保障(室外384kbps、行车144kbps),专用网数据速率(峰值)上行2.8Mbps,下行50kbps。

4 软件架构分析与实现

系统中心站平台采用B/S结构与C/S结构相结合的混合模式,采用B/S结构的客户通过工作电脑登陆管理中心服务器,取得访问认证许可和设备的地址后使用浏览器和IE端控件即可方便、快捷地访问自己所需要的页面和浏览实时视频图像;采用C/S的客户端软件,可以支持更为强大的专业功能,如输出到电视墙、本地存储录像、视频转发等。中心站主要具有多级权限集中管理、安全认证和设备管理功能。

移动台平台操作系统采用基于X86架构Windows XPE操作系统。编码板采用ARM-Linux 2.6操作系统作为嵌入式服务器软件的承载平台。在ARM-Linux操作系统的基础上,通过Vide04Linux(V4L)接口采集的视频图像交由GM8180片内的H.264编码引擎进行压缩编码;音频上,通过OSS接口采集PCM数据进行自适应多速率窄带语音(AdaptiveMulti-Rate Narrowband,AMRNB)编码。

4.1系统架构

其软件架构如图4所示。客户端也称移动台,主要完成以下功能:H.264的视频硬件编码板、GPS模块接收模块、语音模块、双模网络切换模块、用户认证模块、支持RTSP/RTCP/SIP传输协议等模块。从移动台到中心站之间通过公用3G网,采用单播的方式, 从中心站调试服务器到内网,采用组播方式。中心服务器完成用户认证鉴权后,进行业务调度,分离相应的H.264视频、语音、GPS信息、分别交给视频监控器、语音呼叫中心、GIS/WebGIS系统处理。网络管理模块主要负责故障管理、配置管理、性能管理和安全管理功能。

4.2中心站调度与监控模块

该模块主要实现移动台动态在线状态实时显示功能,实现语音呼叫,语音应答和语音挂断功能,移动台视频带宽和数据带宽分配功能,对用户认证鉴权功能。中心站通过UDP包与系统进行交互,配置系统物理层和MAC层参数,得到系统的一些运行状态。

4.3 GPS/GIS模块

移动台GPS接收器接收到信号后,通信提取日期时间、经纬度、速度等信息,通过网络定时上传到中心站GIS服务器,完成获胜移动移动台定位、轨迹跟踪、自动导航等功能。

中心站将这些GPS信息保存到MySQL数据库中,采用PHP编程环境,来与MySQL数据库交互信息,读取其中的GPS信息。通过调用MapGuide二次开发API接口,新建一个临时图层,将GPS信息中的点,作为GIS要素增加到临时图层,添加到现有的地图上。用户通过浏览器访问Web服务器就能得到包含当前终端所在位置的地图网页。

4.4视频模块

移动台主要完成对现场视频的采集、编码、存储、显示及上传功能,同时移动台用户可以播放实时视频和存储实时视频到本地磁盘等功能。使用硬件编码板转换成h.264的码流,打包成UDP数据包,通过RTP、RTSP/RSTP协议封装,推送到中心站的流媒体服务器。中心站服务分离出视频部分后,把视频通过电视墙显示出来。在网络切换时,专用网络上传标清视频,商用3G网络上专h.264编码的QCIF格式的视频。

4.5语音模块

移动台语音系统,主要完成对现场语音的采集、编码、存储、上传以及通话呼叫、通话挂断等,实现实时通话和录音等功能。核心功能是调用libamrnbf库把原始语音码流变换成amrnb格式的码流,打包成UDP包,上传到中心站服务器上。中心站主要实现语音调度、单呼、组呼、群呼等功能。

5 结束语

该系统可根据实际行业用户的需求进行修改,广泛地应用于自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件应急处置中, 在平安城市建设中具有重要意义。

摘要：无线宽带多媒体通信平台是城市应急系统的一个基础平台,为上层应用提供了良好的支撑环境。在工程实践中,一种专用网络平台被研制,包括移动终端、中心站、H.264视频编码板、Amr-NB音频编码板、GPS接收机、GIS/WebGIS和流媒体服务器等主要模块。专用平台解决了传输的高带宽、QoS、高可靠性等问题,同时结合商用3G网络,解决了低投入、大范围覆盖等问题。该平台增强了应急过程的可视化和实时互动。

关键词：无线宽带多媒体,城市应急系统,H.264,3G网络,GIS/WebGIS

宽带无线IP技术与系统 篇2

文章列述了宽带无线IP技术发展的概况，介绍了中国宽带无线IP技术标准化的工作，最后以宽带IP实验系统为例说明了这一技术的应用。

关键词：

移动IP；无线局域网；宽带无线传输；标准化

ABSTRACT:

ThedevelopmentsofbroadbandwirelessIPtechnologiesareoutlinedinthepap

er.Thestandardizationo

fbroadbandwirelessIPtechnologiesinChinaisintr

oduced.Theprototypesystemofbroadbandwireless

IPtechnologiesispresent

edtodescribetheirapplications.

KEYWORDS:

MobileIP;WLAN;Broadbandwirelesstransmission;Standardization

移动通信和Internet的飞速发展，带来了在任何时间、任何地点都可以享用Internet业务的需求。椐据UKARCGroup预测，无线Internet业务的用户到2004年将达到7.5亿户，Internet用户总数将达到10亿户。无线Internet的用户将占Internet用户数的大部分。因此探索新一代(或宽带)无线(移动)通信和Internet的有机结合是当前国际上的研究热点。

目前，在这一领域有两种发展方向：一是以现有的2.5代(如GPRS、EDGE)或3代（如WCDMA、TD-SCDMA)的蜂窝移动通信系统为基础向全IP网过渡，推动第3代移动通信进行全IP化的组织为3GIP；二是WLAN(如IEEE802.11b)+Internet构成全IP网络，或是以新的空中接口（如TD-LAS)+Internet构成全IP网络。目前，在空中接口方面出现了WLAN和3G标准组合或融合的趋势。

移动无线Internet论坛（MWIF)致力于推出一个开放的移动无线Internet结构，从而实现移动电话业务和Internet业务的“无缝”集成。该结构与接入技术无关，能够满足网络运营商和Internet业务提供商的要求。该论坛的一个重要目的就是要影响其他标准化的组织：3GPP、3GPP2、IETF。

1宽带传输标准

3G室内环境最高的传输速率只为2Mbit/s，而在宽带无线IP系统中，近期内将能提供10～20Mbit/s的数据速率，远期还将提供20～50Mbit/s（最高能达150Mbit/s)的数据速率。

IEEE无线局域网(WLAN)的基本标准是1997年10月批准的IEEE802.11。其工作频率为2.4GHz，基本数据速率为1Mbit/s和2Mbit/s，采用跳频(FH)和直接序列扩频(DSSS)。

1999年秋天，IEEE批准的IEEE802.11b标准[1]，是与DSSS后向兼容的标准，采用两种编码方式与BPSK/QPSK相结合的方法，增加了两个新的传输速率5.5Mbit/s和11Mbit/s；基本的(Mandatory)编码方式是

CCK(ComplementaryCodingKeying),可选的编码方式是

PBCC(PacketBinaryConvolutionalCoding)。目前，IEEE802.11标准工作组的任务小组G正在考虑传输速率大于20Mbit/s的新标准。而Alantro/TI的建议IEEE802.11g标准，采取PBCC和8-PSK相结合，增加了22Mbit/s的传输速率。

对IEEE802.11的另一个扩展是IEEE802.11a标准。它工作在5GHz的频段，采用52子载波的OFDM方式，在20MHz的带宽内可传输6、9、12、24、36、48、54Mbit/s的数据速率，其编码速率为1/2、2/3和3/4，调制方式为BPSK/QPSK、16/64-QAM。Atheros通信公司还提出了对IEEE802.11a扩展的方案，称为5-UPTM协议[2]。在该协议中不同业务使用不同数量的子载波数来支持多种业务。

超宽带(UWB)通信方式目前受到了广泛的重视。它利用极窄的脉冲在近距离实现高速数据传输。例如：TimeDomain公司实现了在中心频率为2.0GHz传输5Mbit/s的数据链路。MultispectalSolution研究所(MSSI)实现了25Mbit/s的高速UWB通信。

2Adhoc网

在传统的移动无线Internet接入方式中，通常是以宽带有线接入网为支撑，无线用户只通过一跳(不需要在无线网中多次转接)就可以进入固定网络。在很多应用场合，如个人区域网、家域网、军事应用、抢险救灾等，无线网络没有固定的基础设施作支撑，移动用户的信息需要通过移动用户之间的多次中转才能到达目的用户，这种网络通常称为分布式或Adhoc网络。

Adhoc网络结构如图1所示。网络可采用全分布式控制，也可采用分层分布式控制。图1是分层分布式控制。在图1中，将网络节点分成群，每一个群产生一个群首负责本群中节点的管理。不同的群可使用不同的工作频率，群内可采用高效的多址协议(如UPMA等)。在Adhoc网络中，需要采用自组织算法来产生群和群首，计算最佳路由并进行动态资源分配。

研究在Adhoc环境下高效支持TCP/IP协议的宽带移动无线网络技术是当前另一个研究热点。其主要目标是将多媒体和Internet业务延伸到Adhoc用户，可在2～6GHz频段向用户提供2～50Mbit/s的数据速率。

目前对Adhoc环境下宽带移动无线网络研究的主要两大阵营有：一是IETF和IEEE，二是DARPA。已有一些标准(如IEEE802.11、Bluetooth)支持Adhoc方式。IETF成立了专门的研究组——移动Adhoc网络(MANET)组来研究它的路由问题，将移动IP拓展到无固定网络结构支撑的情况。1999年1月，RFC2501详细给出了MANET的应用场合、特征和性能要求。IETF在2000年下半年公布了一系列的有关Adhoc路由的草案(AODV、TORA、DSR、OLSR、DDM、MAODV、TBRPF、LANMAR、FSR等)。IEEEJAC1999年8月出版了无线Adhoc网络的专辑。IEEE通信分会在2000年底成立了专门的Adhoc技术分委员会。IEEE个人通信杂志于2001年2月出版了Adhoc网络专辑。

美国DARPA资助的

SUOSAS(SmallUnitOperationsSituationAwarenessSystem)在开发能够支持未来dismountedsoldiers信息需要的突破性技术，并集成进可演示的系统。在高移动环境下的由100个实验单元组成的现场实验将于2002年春开始。SUOSAS必须同时支持10000用户。系统能够工作在20MHz～2.5GHz的频段，带宽为500kHz～20MHz，自适应数据速率为16bit/s～4Mbit/s。

瑞士联邦工学院Terminnodes正在研究和实现大规模自组织移动Adhoc网(与瑞士电信的合作项目时间为2000年~2010年)。除外还有WING(加州大学SA分校)和MONARCH(卡耐梅容大学)等研究计划。

3宽带无线IP实验系统

西安电子科技大学于2000底研制成功的一个典型的基于WLAN支持移动IP的宽带无线IP系统，其网络结构如图2所示[4]。它利用常规的局域网（如10/100/1000Mbit/s以太网)及其互连设备(路由器)构成骨干支撑网，利用无线接入点(AP)和无线接入服务器(WAS)来支持移动终端(MT)的移动和漫游。无线接入服务器的作用是提供无线终端的接入管理和移动性管理。在每个无线接入服务器管辖的范围内(称为服务区)可支持多个小区。无线接入点的作用是完成WLAN和LAN之间的桥接，实现无线空中接口协议到LAN协议的转换，并实现小区内的移动用户管理。在无线接入服务器中运行移动IP服务器端进程软件，在移动终端上运行移动IP客户端进程便可支持移动IP功能。该系统可支持用户在移动和漫游的状态下，享用VOD、FTP、WWW浏览等业务。

该系统包括两个子网，子网1的IP地址是202.117.125.x，子网2的IP地址是202.117.114.x。子网1可包括1～2个无线接入点(A和B)，2～4个移动终端；子网2可包括1个无线接入点(C)，2～4个移动终端。

为了使移动终端在子网内可以访问Internet，无线接入点(AP)必须具有桥接的功能(实现有线网络与无线网络之间的帧格式转换和路由功能)、相同子网内散步管理功能(支持用户在同一子网不同蜂窝小区之间的移动和越区切换)，支持SNMP管理、对用户的身份认证、无线信道的管理、数据库及学习功能、加密等功能，主要的协议包括：IEEE802.3、IEEE802.1d、IEEE802.11等。

为了使移动终端能在跨越不同子网的不同小区之间任意移动，在不对移动终端作任何配置和改动的情况下，可连续使用Internet业务，即同时做到“操作透明性”(移动终端的移动不会引起用户进行特殊的操作，如对网络参数的重新配置、移动终端的重新启动等)和“性能透明性”(移动终端的性能如通信能力、应用软件的性能等并不因主机的移动而有明显地下降)，需要在每一个子网中配置一个无线接入服务器(WAS)，来支持上述移动IP(MobileIP)功能。

移动IP软件的开发遵守RFC2002、RFC2003和IETF的相关建议和草案。移动IP软件分为两部分：运行在移动终端上的进程(客户端进程)和运行在无线接入服务器上的代理进程(服务器端进程)。

移动IP软件的服务器端的进程包括家代理(HA)、外地代理(FA)两部分。家代理用于管理在本子网注册的移动终端，存储它们的业务档案；外地代理用于管理访问本子网的外地移动终端。

移动IP软件的代理进程主要包括代理搜索、转交地址获取、隧道建立和登录等过程。

(1)代理搜寻：MT开机后，确定自己是在家网还是在外地网的过程称为代理搜寻。实现代理搜寻的方法有两种：由代理(FA或HA)发送代理公告(AgentAdvertisement)报文的方法和由MT发送代理征求(AgentSolicitation)报文的方法。前者由代理定期地发送代理公告广播报文，MT接收到该报文后判断自己处在何处；后者由MT主动发送代理请求广播报文，依据HA或FA的应答报文，MT判断自己处在何处。

(2)转交地址:当MT漫游到外地网时，它从外地代理处获得一个转交地址并通知其家代理。此后，MT的HA将把发给该MT原来地址的IP包接收下来，重新打包后发送到MT的转交地址(通常是FA的IP地址)，再由FA转交至MT。

(3)隧道:当MT漫游到外地网时，由于其它移动终端并不知道它已漫游，故发给它的IP包仍然送至其家域网。如上所述，MT的HA将把这些IP包接收下来并重新打包后发送到MT的FA。所谓MT的隧道，是指传送这些重新打包后的IP包由HA至FA的通道。在隧道的发送端，HA依据隧道协议把需传送的IP包重新装包，在接收端FA完成拆包。

(4)登录:当MT获得转交地址后，通知其HA并设置好其隧道的过程称作登录。在登录过程中，由MT向其HA发出登录请求报文，HA修改MT的位置信息并设置好隧道后，向MT返回登录应答报文。

假定MT1已从子网1漫游到子网2(参见图2)，固定主机访问MT1的过程是：固定主机首先将IP分组送到子网1的无线接入服务器A，该服务器根据MT1当前的物理位置，通过无线接入服务器A到无线接入服务器B之间建立的隧道，将分组送到无线接入服务器B，无线接入服务器B再通过无线接入点C发给MT1。

宽带无线IP实验系统的协议栈如图3所示。

单小区下的实验系统的性能描述如下：在无线接入点和移动终端运行Windows98，利用LanEval测量的在不同帧长情况下的平均接收速率为5.49Mbit/s(帧长1528byte)和4.60Mbit/s(帧长1024byte)。在全自适应速率情况下，传输距离可达53.55m。移动主机通过AP直接向服务器发送数据时，AP的平均转发速率为5.02Mbit/s(帧长1528byte);服务器直接通过AP向移动主机发送数据时,AP的平均转发速率为3.92Mbit/s(帧长1528byte)。实验结果表明：宽带无线IP实验系统的传输性能达到了设计要求。

在多小区的情况下,在子网1和子网2的无线接入点A、B和C的覆盖区有适当交叠的情况下，MT1和MT3均可往返于两个子网中移动，实验系统可连续地支持视频点播(VOD)、FTP、WWW浏览等业务，实现了移动IP的各项功能。

4宽带无线IP技术的应用

MobileIP是IETF提出的解决移动用户试图通过不同的WLAN接入Internet时有关路由问题的建议。

由于在开始时并不特别关心计费问题，当WLAN大规模应用时或蜂窝电话公司使用MobileIP时，就需要对MobileIP进行扩展，以便对移动节点进行身份认证、连接鉴权和能够付费。目前在IETF内考虑的方法是依赖可以完成AAA(Accounting,AuthenticationandAuthorization)的服务器。其基本的框架如图4所示。在该框架中包括家域的AAA服务器(AAAH)和当地服务器(AAAF)。每一个AAAF管理若干个鉴权代理。鉴权代理将协助移动节点进行鉴权。

目前的一个应用实例就是NokiaMobilePhones提出的OWLAN(OperatorWLAN)系统[5]。该系统以WLAN作为接入手段，采用了GSM的用户管理和计费机制。OWLAN允许在不同运营商的接入网之间进行IP漫游。OWLAN方案适合于任何具有GSMSIM卡读入器及具备相关定义WLAN信令模块的WLAN终端设备。2001年7月已建立了第一个商用系统。OWLAN的系统结构如图5所示。其主要的设计难点是如何利用IP的协议框架将标准的GSM的用户认证信令从WLAN终端设备传到蜂窝系统。

5结束语

宽带无线IP技术主要研究如何通过简单的高速无线接口接入高速Internet，并有效地支持移动IP技术和AAA服务。目前，以WLAN+Internet的平台受到最广泛的关注，并且已开始商用。中国信息产业部批准成立了“宽带无线IP标准工作组”，负责组织中国宽带无线IP技术应用领域标准的制(修)订工作。首批成员有8家单位。其主要的标准化领域包括：近距离宽带无线IP接入、移动无线IP接入、IP的移动性、无线IP的安全性、TCP/IP无线传输、IP业务等。宽带无线IP技术是对以蜂窝移动通信为基础的全IP技术的挑战，具有广阔的市场前景。

参考文献

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(收稿日期：2001-12-10)

作者简介

李建东,西安电子科技大学通信工程学院院长和信息科学研究所所长，博士生导师，博士，中国通信学会会士，IEEE高级会员，中国电子学会高级会员，第1届和第4届“863”个人通信技术专业专家组成员，总装备部通信专业专家组成员。曾被评为陕西省和原电子部有突出贡献的专家，享受国家政府特殊津贴。已出版著作和教材5本，发表论文80余篇，获省部级奖5项。目前主要从事移动通信、分组无线网、宽带无线IP技术等方面的研究。

盛敏，西安电子科技大学讲师，硕士。现为西安电子科技大学通信与信息系统专业博士研究生。主要研究方向包括：Adhoc网络的路由和多址接入技术、移动通信、战术互联网、移动IP等。

江苏联通无线宽带发展探索 篇3

根据国际无线通信协会 (WCA) 的定义:无线宽带城域网络是指由政府或通信运营企业投资, 通常基于Wi-Fi (WLAN) 、Wi MAX、Mc Wi LL、3G、增强型3G (E3G) 等技术体系, 并以其宽带能力为市民、企业、外来访客和旅游者以及政府机构服务的城市区域内的无线宽带网络。其基础结构可以是有线、无线或两者相结合的混合网络。无线网络不但可以满足人们的一般信息需求, 无线城市也使城市公交电子调度、监控系统, 安防系统, 多媒体信息播报等多项城市信息管理业务成为现实。事实上, 当无线宽带城市建成的时候, 人们就会发现, 信息化的世界将会变得豁然开朗, 现有的一些信息化发展瓶颈也会随之被打破。这些改变除了能给城市增添良好的形象以外, 更会产生巨大的社会效益和经济效益。

“无线宽带城市”的发展源于Wi-Fi热点在全球的广泛普及。随着技术和市场的发展, 在原有公共接入服务概念中衍生出新型宽带无线接入服务形式。

随着互联网的迅速普及与发展, 许多高速数据业务应用获得了成功。然而, 传统的方式仅能为人们提供固定宽带接入或者覆盖区域很小的无线宽带接入, 用户的应用受到很大的束缚。2G的移动通信终端也仅能提供话音和低速数据业务, 难以开展丰富多彩的高速多媒体应用。人们开始呼唤更加自由灵活的无线宽带接入方式, 渴望用手持终端或者便携机可以随时随地享受高速的数据业务。这种无线宽带接入定位于有线宽带接入的有效补充, 可以弥补有线宽带接入在移动上网方面的不足。

为实现高性价比的建网目标, 技术人员不断研发具备更高速率、更大容量、更低成本的无线接入技术。Mc Wi LL宽带无线接入系统是由我国推出的具有完全自主知识产权的宽带无线接入系统, 具有广覆盖、大容量、高并发、高速移动、易于扩容且灵活的GoS/QoS管理策略, 具有电信级的安全策略。Mc Wi LL技术采用SCDMA和OFDMA、智能天线、空间零陷等先进的无线通信技术, 拥有国家分配的指定频率, 基站系统在5MHz频率内提供高达15Mbps的数据传输速率, 并支持终端高速移动、QoS等功能。Mc Wi LL终端CPE最大提供1.5Mbps上下行数据传输速率, 可以保证宽带无线上网的稳定性, 另外系统还可以提供无线语音以及移动传真等功能。其网络架构如图1所示。

移动通信也在不断向宽带化的目标挺进, 3G增强型技术 (HSPA、EV-DO) 的研发以及成功商用使得3G/E3G技术亦成为无线宽带城市的另一技术选择。

综合以上的技术发展分析与比较, 当前无线宽带城市建设宜采用以Wi-Fi/Mc Wi LL技术为主的技术体制, 重点解决主城区宽带接入的需求。从中长期发展来看, 应适时引进增强型3G技术作为有效补充, 满足高速移动、中低速率、广覆盖下的业务需求, 通过多种技术手段结合的方式, 实现无线宽带城市网络与应用的无处不在。

江苏联通从2007年年底开始建设淮安Mc Wi LL无线宽带接入系统, 今年初开始投入试运营。目前已覆盖淮安市区和县城, 能够满足高速移动状态下的高速数据传输。

农村无线宽带建设方案研究 篇4

随着我国农村经济的不断发展, 农村村数字化建设提上日程。互联网和现代信息技术手段的发展和应用, 为农业、乡村的科学发展和可持续发展, 建立和谐社会创造了良好条件。

然而, 农村地域广阔, 地形环境复杂多样, 居住地间距离较远且分散, 网络建设的投资水平和消费水平的限制等诸多困难, 制约着农村信息化建设的发展。

利用无线局域网接入技术建设农村无线宽带网络, 具有建网成本低、建网速度快、高可靠性与超强的可扩展性, 不仅为农民提供方便、快捷、费用低廉的宽带入户方式, 也非常适应农村网络建设逐步发展的需求, 为农村信息化建设提供了一条经济、实际的建设之路。

2 无线宽带介绍

无线宽带是利用无线局域网技术在空中传输数据、话音和视频信号, 作为有线宽带的一种替代方案或延伸。无线建设方式的出现使得目前农村宽带建设遇到的瓶颈得到有效解决, 它以无线传输的形式解决最后一公里的宽带接入问题。

目前无线宽带建设方式主要有两种:室外AP+高增益天线、基站型AP。

2.1 室外AP+高增益天线

AP+高增益天线的覆盖方式是通过增加下行功率扩大覆盖范围, 但不能解决小功率终端上行信号传输距离较小的问题, 并不能真正解决普通AP覆盖范围小的缺点, 覆盖室外场景时所需AP数量较大, 安装和运维成本较高。

2.2 基站型AP

基站型AP设备为基于智能多天线技术的新一代产品, 有效利用波束赋形/空分多址等先进技术, 达到大面积广覆盖、信号质量好、系统容量高等特点, 能够满足多种不同的应用场景部署需求。能够在使用更少的设备情况下, 以更合理的网络建设投资提供更高质量的网络服务。

主要技术特点包含以下几个方面:

(1) 空间自适应波束赋形技术 (Beamforming)

通过多个射频模块多根天线组成智能天线组合, 基站无线电波通过建筑物的折射、反射多路径的方式到达客户端, 与普通AP比较, 基站的无线电波不是单一无线电波传输, 而是通过多路径方式传输到客户端, 在客户端信号叠加方式来达到高增益信号比, 从而客户端可以实现深度非视距效果。智能型基站设备根据终端位置以及信号传输路径确定通信地址, 产生多路径高增益定向点波束, 在发射和接收时均智能自动合并多路径信号。

(2) 空分多址技术 (SDMA)

区别于普通AP, 采用了空分多址 (SDMA) 技术, 在同一频点, 同一时间, 可以同时接收到各个路径传来数据, 这样不仅大大提高了终端的传输速率, 也大大提高了频率的利用率。空分多址技术极大提高频点利用率, 使带宽容量成倍增长。

(3) 动态干扰消除 (DIH) 技术

采用动态干扰处理技术, 有效消减外界的干扰, 也同时降低对系统的干扰。区别于普通全向天线, 智能天线产生的定向点波束自动避开经过干扰信号的路径。

(4) 超高的接收信号灵敏度

智能型WLAN基站具备超高的接收信号灵敏度 (最高能达到-105d Bm) , 从而为客户端接收更远的回程信号来保证线路的稳定性。

(5) 高增益的功率输出

较低的 (通常射频模块输出功率不超过200mw) 输出功率, 利用多天线阵列技术产生较高的等效输出功率。

从目前测试结果来看, 普通AP和基站型AP呈现出如下特点 (表1) , 但是不同厂家的测试结果差别也较大。

3 无线宽带建设思路分析

3.1 网络结构

无线宽带接入网网络络架构如图1所示。

从网路结构图来看, 无线宽带与WLAN的组网方式基本一致, 区别在于认证方式的不同。WLAN目前主要采用portal认证的方式, 而无线宽带采用PPPOE的认证方式。

3.2 覆盖方式

基站型AP由于采用了波束赋形、动态干扰消除等新技术, 从覆盖距离、容量、抗干扰等多个方面都比传统的大功率AP+高增益天线效果好。因此无线宽带的建设优选基站型AP进行建设。

在对农村的无线宽带进行网络部署时, 优先选择与现有宏基站共址, 这样可在保证覆盖效果的同时又能充分利用现有基站的基础设施, 施工难度小, 建设周期相对较短。

针对覆盖相对薄弱的区域, 可以在用户侧安装CPE来扩大覆盖范围, 提高上行增益。 (图2所示)

3.3 链路预算

(1) 室外轻微遮挡无CPE的情况下链路计算

发射机的输出功率Pt, 取27d Bm;室外某处接收机的信号电平Pr;自由空间路径衰耗L (d B) ;雨衰等环境损耗Lh, 取10d B;电缆及电缆接头、避雷器的损耗Ls, 取8d B;多径衰耗Lc, 取8d B;发射天线增益 (包含赋形增益) Gt, 取16d B;接受天线增益Gr, 取2d B等;接收机接受电平Pr, 取值-75d B。则自由空间路径损耗L (d B) :

因此在无遮挡无CPE的情况下, 覆盖距离约为500m。

(2) 室外轻微遮挡配CPE的情况下链路预算

发射机的输出功率Pt, 取27d Bm;室外某处接收机的信号电平Pr;自由空间路径衰耗L (d B) ;雨衰等环境损耗Lh, 取10d B;电缆及电缆接头、避雷器的损耗Ls, 取8d B;多径衰耗Lc, 取8d B;发射天线增益 (包含赋形增益) Gt, 取16d B;CPE接受天线增益Gr, 取12d B等;接收机接受电平Pr, 取值-75d B。则自由空间路径损耗L (d B) :

因此在无遮挡配CPE的情况下, 覆盖距离约1500m左右。

结合上述链路预算分析, 建议农村环境的覆盖范围应能够达到500-1500m。在无CPE、轻微遮挡程度下, 覆盖范围需控制在500米以内;在配置CPE情况、理想视距环境下, 覆盖达需控制在1500m以内。

3.4 容量规划

802.11n AP, 在接入用户带宽2Mbps情况下, 单AP并发支持用户按照25~30个考虑, 关联用户按照50~60个考虑。

3.5 供电方案

3.5.1 交换机供电方案

(1) 与现有基站共址

针对与现有基站共址的情况, 可从基站的-48V开关电源处采用直流电缆为直流POE交换机进行供电。若基站无-48V的开关电源, 可增加DC-DC转换模块将+24V的直流电转换为-48V的直流电为POE交换机供电。

(2) 自建场景的电源解决方案

针对此种建设场景, 可根据WLAN系统直流或者交流接入要求, 采用“小型UPS系统就近供电” (交流要求) ;或者“小型开关电源系统就近供电” (直流要求) 进行保障电源建设。

小型UPS系统就近供电:就近或相对集中配置一套小型UPS系统 (含UPS和蓄电池组) , 为交流设备供电。

小型开关电源系统就近供电:就近或相对集中配置一套小型一体化开关电源系统 (含开关电源和蓄电池组) , 为直流设备供电。

3.5.2 AP供电方式

AP通常采用POE供电方式, 由802.af标准可知, POE交换机仅支持对功耗小于15.4W的AP进行供电, 而目前所有的设备厂家基站型AP的功耗都在30W左右, 远远大于常规的15.4W, 因此针对大功耗的基站型AP的供电解决方案, 需采用支持802.at标准的POE+的交换机 (支持30W供电) 或者独立的供电模块。结合实际的工程经验, POE的供电距离一般需控制在80米以内。

3.6 防雷接地

3.6.1 设备防雷

WLAN Ap设备是高频无线设备, 属于敏感的射频装置, 建议将保护措施考虑充分, 而增加避雷器后可以最大限度地保护高频无线设备。

2.4/5GHz同轴避雷器是串接在同轴传输线上的电磁脉冲 (EMP) 防护装置, 帮助防止闪电导致的浪涌或静电使避雷器另一端连接的设备受到保护, 该避雷器串接在室外设备和室外天线之间。

3.6.2 信号线防雷

由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量, 电子设备在雷电波冲击下遭受过电压而损坏的现象越来越多, 其后果是可能造成整个系统的运行中断, 因此必须在网络通信口处加装必要的防雷保护装置以确保网络通信系统的安全运行。

3.6.3 接地

根据GB50057—94《建筑物防雷设计规范》、JGJ/T16—92《民用建筑电气设计规范》的有关规定, 对控制室内所有设备的接地极和设备金属外壳进行接地处理。接地的具体处理方法是:从共同接地体的接地干线上引一条支干线到中心机房, 在机房安装汇流铜排, 电源接地、防静电接地、防雷接地和设备外壳接地各单独引接地导线到接地铜排, 牢固连接, 以保证电气设备和人身的安全。

3.7 传输接入方式

WLAN的传输接入优选PON方式, 共基站WLAN网络建设可采用PTN方式, 新建网络原则上不再采用SDH方式。

4 项目实例

某区一个有600余户农户的村庄, 预计初期约有150户农户需要上网。

4.1 无线传播环境 (图3)

4.2 覆盖方案描述

该场景可采用基站型AP进行覆盖, 对于非视距或者用户家信号较弱区域, 可在用户侧增加CPE接收装置, 增强覆盖效果。 (图4所示)

采用3台基站型AP, 安装在铁塔25米处, 分别覆盖不同方向区域, AP通过网线接入到基站内传输和POE供电设备。

在住户外墙或楼顶上安装CPE, 户内安装POE供电模块, POE供电模块下行提供以太网口用于连接PC。

4.3 实施要点

每台基站型AP建议并发用户数小于30户, 。一般每个基站上安装的AP数量不超过3台, 单基站安装多AP时, 应尽量增大各个AP天线间的距离, 以保证水平和垂直隔离度。

户外设备和线缆应做好防雷、防水、防风等保护措施。

CPE和AP天线之间一般要求视距。

CPE可锁定SSID和AP, 便于容量均衡分配在多个AP。

5 结束语

无线的接入方式具有部署灵活、覆盖范围较大、能够迅速覆盖室外场景的特点, 但信号穿透性仍较弱, 对室内区域的覆盖能力有限, 不能保证面覆盖和连续覆盖, 在网络容量方面具有一定的局限性。因此在实际的网络建设中, 应结合建设场景的特点, 采取有线和无线相结合的方式, 搭建好运营商的宽带网络。

参考文献

[1]李凤花, 陶日秋, 臧军.基站型AP在WLAN中的应用前景分析.

3G首演无线宽带冲击了谁? 篇5

3G在国内市场全面首演的方式出人意料,广大用户面对的不是手机电视、视频通话等3G典型业务,而是无线宽带接入的全面火拼。3G数据卡、上网本甚至MID成为当下最抢眼的3G终端,3G手机反倒“犹抱琵琶半遮面”,这种意想不到的3G首演最先影响的不是传统移动业务,而是无线城市、小区接入和超级宽带。

众所周知,在世界范围内,无线城市主流技术为Wi-Fi加上后来异军突起的WiMAX,其商业模式并不稳定,一直在政府主导和运营商主导间徘徊,市场表现也是差强人意。在国内市场,以中电华通为代表的“非主流”ISP运营商一直试图掌控无线城市发展方向,于2006年获得了原信息产业部颁发的无线接入运营许可,随后拿下了北京、上海、广州、深圳等29个重要城市的3.5GHz频率使用权,风头一时无二。

但基础运营商一直在暗中发力,这种努力在3G发牌后迅速得到了回报。以中国电信为例,其“CDMA 1X+EV-DO+Wi-Fi”的网络架构在满足无线带宽的同时,还能够解决无线城市的室内覆盖难题并突破区域漫游限制,从而能够为政务信息化和行业信息化提供真正的“无缝宽带”数据通信服务。因此无论在网络覆盖还是服务体验方面,以3G无线宽带为主打的无线城市具备更可靠的持续发展能力,从而将使国内大面积无线城市建设打上鲜明的3G烙印。

3G无线宽带的另一个影响是有望解决久病难医的监管痼疾:小区宽带接入垄断。根据目前北京市的无线宽带覆盖情况,小区用户在室内已经能够享受到平均速率为500kbit/s左右的无线宽带接入服务,按照北京电信有关人士的话说,“已经达到或超过了普通ADSL的使用体验”。这给现有宽带用户带来更多选择,而中国电信独树一帜地推出以时间计费的天翼无线宽带,则给了突破物业公司垄断小区宽带接入临门一脚,同时还将使众多与小区物业关系密切的中小宽带接入提供商面临多样化竞争的局面。由此,一个监管难题似将迎刃而解。

解读新加坡无线宽带城市模式 篇6

建设情况

“无线@新加坡”是新加坡最新推出的无线宽带项目, 将由三家国内无线运营商在未来两年负责开发和运行。新加坡资讯通信发展管理局接受了iCELL网络有限公司、QMAX通信公司和新加坡电信有限公司响应政府的两年合作倡议所提交的计划书, 邀请三家运营商在2007年9月之前完成无线宽带网络在新加坡全国的部署。这一网络将补充和扩展新加坡家庭、办公场所、学校和公共区域现有的宽带接入。

三家运营商目前正将一项免费提供三年的无线宽带服务拓展至所有新加坡居民和外来人士, 包括旅游者和商务人士。与此同时, 非上述三家运营商的用户也能享有上述免费服务。他们可在任何时间选择与三家中的任一家签约, 即可通过一个帐户接入所有三家运营商的网络。

截至2008年9月, “无线@新加坡”项目在新加坡拥有超过7400个热点和过百万的用户。

三年免费服务

自2006年12月起, 在新加坡一些主要的公共场所, 人们可以免费享受三年最高速度达512 kbps的无线网络服务, 这都得意于新加坡资讯通信发展管理局开发的“无线新加坡”项目。

目前, 新加坡大众能通过无线网络获得语音服务 (如通过手机) , 而通过数据设备 (如PDA和手提电脑) 的网络连接, 仅可在个人业务提供商指定的无线网热点才能实现。由新加坡资讯通信发展局发起的合作倡议改变了这一局面。通过为期两年的“无线新加坡”项目, 现有的900个无线网热点将增加5倍, 达到约5000个。参与合作的三家运营商将在中心商业区、乌节路等市区购物带, 以及建屋发展局镇中心等高人流公共区域增设“无线@新加坡”热点, 以使无线宽带接入方式在新加坡全国普及。借助无线宽带接入, 新加坡大众将真正体验无缝宽带服务, 现在人们不必呆在家中或办公室里, 便可接入所有喜爱的基于互联网的服务, 包括电子邮件、即时信息、在线游戏和网络电话等。

高端收费模式

对于那些渴望获得512 kbps以上带宽速度或优质连接服务的消费者, 三家运营商将为他们提供收费的高端服务。这些服务根据运营商的不同采取不同的增值服务收费模式, 比如定制内容、捆绑视频会议、网络电话和视频流应用、在线游戏以及定位服务。详细价格情况由相关运营商制定提供。

《江苏通信》:在众多无线技术中, 如3G、Wi-Fi、Wi MAX, 您们认为哪一种技术应用效果最好?

新加坡资讯通信发展管理局中国区陈益民:在激烈的市场竞争环境下, 技术的选择权最好留给行业自己决定, 因此新加坡资讯通信局采取技术中立的立场。通过这种方式, 业界可提出他们最信任且符合要求的方案。Wi-Fi技术是全球无线连接网络普遍确认和使用的标准。Wireless@SG运营商在新加坡无线城市计划的初始阶段即选择实施了Wi-Fi技术, 而WiMAX或其他同类技术也在新加坡展开商用, 像新加坡海港局使用WiMAX技术支持入港船只和港口运营商的信息沟通。所有新加坡手机运营商也普遍采用了HSDPA或3G技术。3G技术主要服务于移动通信设备, 如为手机等提供支持。Wireless@SG将提供数据中心设备, 如笔记本电脑和掌上电脑, 使其与所有网络服务连通。为此, 多样化的无线技术选择满足了不同人群的需求。

《江苏通信》:过去几年来, 新加坡在实施无线城市计划方面采取了哪些方法和手段, 诸如政府参与、推广应用、价格策略等。

陈益民:新加坡全国无线网络是政府实施的无线宽带计划。此计划旨在将宽带连接从家庭、学校和办公室, 扩展到人流密集的公共场所, 例如新加坡中央商务区, 市区购物中心, 如乌节路和城市中心居住区。

通过2006年3月发出的“合作征求”选拔, iCELL网络有限公司、Qmax通信公司、新加坡电信3家无线运营商被任命负责实施无线网络计划。当2006年12月实施Wireless@SG时, 三家运营商决定提供免费服务, 基本服务的连接速度将在未来的三年中 (2006年12月至2009年11月) 达到512kbps。

Wireless@SG项目运行初期, 其目标是在2008年12月前, 铺设5000个热点和完成25万用户注册。如今, 我们已经超额完成了目标。事实上, 在无线网络启动两个月内, 定制服务人数就已超过25万。现在Wireless@SG的基本用户已经超过了85万。这些用户遍及新加坡全岛7200个热点。这意味着在新加坡每平方公里有10个公共热点, 这相比无线技术应用前增加了10倍, 从而使无线技术遍及全岛。现在, 人们在咖啡厅、快餐店或社区俱乐部, 利用无线网络查收邮件, 工作甚至在线购买电影票已经变得非常普遍。Wireless@SG现已经被商家用作广告和安全增进措施。无线网络为人们提供了随时随地的在线体验。

《江苏通信》:新加坡下一步无线城市发展计划是什么?您们将从哪些领域扩大建设?

陈益民:新加坡资讯通信局将持续鼓励更大范围采用无线宽带服务, 以及在业界、政府和研究院更大范围实施类似服务。我们也将监测无线宽带技术的发展情况, 发展趋势和标准, 以便持续增进新加坡用户的无线连通体验。例如, 我们将探索最新的高速技术, 例如WiMAX和HSPA+, 以补充现有的无线宽带接入平台, 例如Wireless@SG network。

链接

新加坡无线海港

无线宽带接入技术及应用分析 篇7

受限于2G、2.5G无线网络的能力,移动互联网业务发展受到了制约。最近,移动网络技术发展迅速,3G已得到普遍的应用,HSDPA技术也已逐步得到应用,移动宽带化成为移动通信发展趋势,通信运营商对移动互联网业务也越来越重视。随着PDA和笔记本电脑的发展普及,用户希望能够随时随地上网,一个新的市场—“宽带无线游牧/移动接入”正在兴起。宽带无线接入技术面向一个固定和移动通信融合的新市场,它可提供与宽带有线固定接入并行的宽带无线接入业务,支持游牧和移动应用。它与宽带固定接入使用共同的核心网、业务支持和AAA系统,其速率可达几百千比特每秒甚至几十兆比特每秒,终端主要是笔记本电脑和PDA。

但是,一项新技术是否能够获得成功,除了自身的先进性之外,很大程度上还是要看是否有好的业务形式和好的商业模式,市场用户并不关心技术本身,而是要看推出的业务能否被用户接受,能否给企业带来盈利。而这恰恰是目前困扰包括无线宽带接入技术在内的诸多宽带无线接入技术的最大问题。

2 无线宽带的业务需求

无线宽带接入技术的初衷就是移动互联网业务,它在传输速率、灵活性,以及成本方面都非常适合移动互联网业务。移动互联网内容和服务也能够很好地发挥无线宽带接入的技术优势,是运营商无线宽带接入业务发展的战略方向。其他诸如Vo IP业务、互联网接入服务等等,都应被视作运营商为了获得近期利益而采取战术行动。

当然,移动互联网业务并不会是固定互联网业务在移动网上的简单复制,移动终端的移动性、随身性以及个性化等特征赋予了移动互联网更多的内涵。实际上,人手一部的私有终端将更有利于互联网的发展,更有利于体现互联网人人参与发展、人人参与创新的理念,更加符合Web2.0的本质特征。因此,移动互联网的业务内容将会更加丰富,更加人性化,将会比现在的互联网更大地改变我们的生活方式。

毋庸置疑,提供无线互联网接入服务的确是无线宽带接入技术的一个重要的业务形式。此外,随着新技术的发展,移动通信业务的重心正在从话音、互联网接入等通道类业务向内容和服务类业务转移。无线宽带接入技术将主要用于互联网应用。互联网的价值还是在于无边界的海量信息,同时具有开放性、对等性、透明性,因此核心网络、无线接入网络作为互联网基础设施的一部分也需要符合这一原则,从这几个原则可以看出未来互联网只有一个,WAP只是终端与网络能力不足时的过渡,不会为无线互联网复制一个系统,但在互联网中针对用户的无线特征,增加新的个性应用。同时也可以看出无线宽带接入技术和移动互联网有一个很好的匹配,将广泛在网络建设中充当重要角色。

3 无线宽带技术的进展

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、Wi Fi、Wi Bro、Wi MAX、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。OFD-MA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0d B天线室内接收需求。

3.1 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100kbit/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Wi MAX竞争,3GPP在2004年底发展了长期演化(LTE)计划(被称为3.9G)。

3.2 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。其中比较有代表性的是Wi Fi和Wi MAX技术,虽然在商业上还不成功,Wi Fi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Wc Will技术。

Mc Wi LL(Multi-Carrier Wireless Internet Local Loop)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Mc Wi LL,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Wi Bro就已经作为Wi MAX的一个子集加入到了Wi MAX阵营。

3.3 两类无线宽带技术的比较

Wi MAX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。从上面的分析中我们可以看到Wi MAX和3GPP LTE面对的是同一市场,指标是相近的,采用技术也是类似的,可以说是殊途同归。

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Wi MAX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。

Wi MAX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Wi MAX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Wi MAX坚定的、强有力的支持者,他们希望通过Wi MAX进入宽带无线接入市场。Intel在未来笔记本电脑中捆绑Wi MAX的承诺增强了Wi MAX的竞争能力。

4 无线宽带网络的网络部署

Wi MAX和LTE的核心技术基本一致,在网络能力和网络部署上也接近,前一段时间,Wi MAX技术的发展情况比较占优一些,但目前LTE的前景又更看好。但未来具体会用什么样的技术,什么样的技术会成为主流,将取决于设备产商的力量和产业链的完善程度。本文以Wi MAX技术为例来进行网络部署讨论。

4.1 网络能力

目前Wi MAX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 802.16e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6d B;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2d B;Wi MAX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3d B,下行2d B;如果频率复用模式为1/3/3,干扰储备可以减小为0.2d B,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(QPSK1/2)为148.67d B,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模型预测的小区半径为1.70km,如果考虑了9.6d B的储备,计算出来的小区半径为0.90km。

对于非视距环境,考虑10d B的穿透损耗,系统允许的最大路径损耗为129.11d B,预测小区半径为0.47km。

上行链路的总增益(QPSK1/2,1/16子信道化)为148.41d B,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9.6d B的储备,计算出来的小区半径为0.83km;对于非视距环境,考虑10d B的穿透损耗,系统允许的最大路径损耗为126.8d B,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。

4.2 网络成本

因为Wi MAX技术比蜂窝网络系统更加简洁,Wi MAX的全IP技术架构是其获得成本优势的一个重要因素。

目前,Wi MAX成本较其他3G系统要低的主要因素有以下分析:

1.统一的国际标准

Wi MAX具有统一的国际标准,在全球市场的条件下,既促进了技术的发展,又保证了市场规模,同时降低了产业链各级产品的成本。同时又具有成本低、易实施的优势,从而使新兴运营商有机会快速切入市场,可带给运营商一个能降低网络部署和运营成本并加速性价比提升的公共平台。

2.不同的发展思路

Wi MAX不必为保持与以前系统的兼容而付出不菲的成本。在系统网络结构方面,不必拘泥旧的业务限制,可以采用完全适应未来通信系统的网络架构。这种架构将极大地提高系统设备和终端的软硬件规模经济性,同时也降低运营商的投资风险和运营成本。

3.专利使用费用

目前Wi MAX还没有完全明确其IPR政策,但Wi MAX专利分散,不会出现一家或少数几家掌控核心技术,漫天要价的局面。

4.3 政策频率因素

就频率资源配置而言,Wi MAX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Wi MAX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Wi MAX定位为3G的补充,则表明Wi MAX进入了梦寐以求的中国主流市场,但是却给Wi MAX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,Wi MAX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Wi MAX的目标频率。

5 商业模式分析

并不是所有受到用户欢迎的业务都能够给企业带来盈利。固定互联网上的很多业务,如即时通信、P2P业务虽然发展很好,但是因为缺乏有效的商业模式,迄今为止固网运营商没有获得应有的收益。WLAN在全球爆炸式的增长,受到了公众广泛的欢迎,但是曾大张旗鼓建设WLAN热点覆盖的运营商也没有从中直接获利。为此,无线宽带接入业务的设计也必须要有合理有效的商业模式的保障,否则也将面临类似互联网和WLAN进退维谷的尴尬境地。

我们以北京为例介绍网络建设、业务开展分析,假设在北京部署2.5GHz的Wi MAX网络,覆盖四环以内(暂不包括西南角)的中心城区、机场以及机场高速路。为个人和企业用户提供高速、廉价的数据业务,包括互联网接入,数据传输和多媒体服务。同时为政府提供一些公共安全应用的支持。

该网络由25个基站构成,每个基站覆盖半径为2.0km,面积10.8km2的区域。四环内部署21个基站,机场1个,每基站3个扇区。从四元桥到机场共16km的公路上部署3个基站,每基站2个扇区。整个网络共需要72个扇区。每个扇区通过E1线路与核心网联接。根据不同城区业务需求的不同,30%的扇区配5条E1线路,40%的扇区配3条E1线路,其余30%配一条E1线路,共计216条E1线。核心网部分在利用原有系统的基础上,进行升级和改造,以适应Wi MAX网络的需求。假定基站设备及天线、馈线,以平均每扇区78 000元计算,共72个扇区;设计、施工、监理及基础建设费用按照基站等设备的15%计算。传输线租金包括租用216根E1线路租金(每年年初支付),则总费用为1 500万左右。

网络投入使用后,每年的现金流包括流入用户的使用费和流出运营维护费用。其中设备维护费用按照基站设备成本的1%计算;加上传输线路等一年约900万左右。

网络部署后,主要提供接入服务。整个Wi MAX网络的业务分为个人数据业务和企业数据业务。就个人数据业务来说,第一年假设13700个人用户。参考ADSL及随E行的交费,推出如下五种套餐:5元/月、10元/月、50元/月、100元/月、180元/月;预计用户分别为5 000、5 000、2 000、1 000、700。另一方面考虑企业数据业务,估计企业用户数为个人用户的1/200,而企业用户使用数据业务的资费高于个人用户,收入占比为2比3。第一年共计收入约为900万左右。

假设每年通过发展更多的用户,收入每年增加,之后四年增长率为10%、12%、15%和15%。网络的运营维护成本保持不变。假设资本的年投资回报率为12%,截至第五年净现值总和超过本项目部署投资。

6 结束语

在20世纪90年代末的时候,固定通信服务还是通信运营商收入的主要支撑,也是主要的通信方式,但是移动通信取代固网已经露出了端倪,未来的十年迎来了移动通信的大发展,虽然移动话音业务一直是移动运营商的支撑,移动数据业务更有取代之势,但是移动数据业务始终难以逃出实质性赢利少的宿命,以前看足球比赛久攻不下时,常招挫败,但愿移动数据业务不会如此。

今天我们看到互联网的内容和应用成为了我们生活工作中不可缺少的一部分。或许随身多媒体服务、信息服务才是最终的需求,追求随时随地的信息服务和快乐体验是人类的本能,而通信的永远在线并非必需。这为随时随地提供互联网接入的无线宽带接入技术赢得了发展机会。

摘要：本文从互联网应用的研究出发,提出了无线宽带技术的目标应用为移动互联网。并对来自于电信领域和IT领域的无线宽带技术进行了详细分析,以WiMAX为例进行了网络部署分析,考察了无线宽带接入网络的网络能力、成本及频率资源等因素,最后提出了针对无线宽带业务的商务模式。

关键词：无线宽带接入,移动互联网系统,通信

参考文献

[1]何廷润.WiMAX频率分配面临重重困难.中国电子报

宽带无线通讯技术的发展研究 篇8

一、宽带无线通讯技术

1、3G通讯技术

3G通讯技术属于一种全球性的漫游移动通讯技术, 能够提供种类多样、内容丰富的多媒体业务, 并能保证在传输与连接的过程中具有较高的品质。3G通讯技术在非运行状态网络传输速率可达2Mbps, 高速可达144kbps, 在一般情况下也可达384kbps。我国的无线技术接口标准包括T-SCDMA、W-CDMA、CDMA2000这三种, T-SCDMA由我国开发的3G通讯技术, 其中应用了多种无线技术, 例如同步CDMA、软件无线电、智能天线等, 制造成本价格适宜, 且频谱应用范围较广, 还可支持多种业务。W-CDMA作为一种宽带码分多址系统, 能够与通讯系统建立有效的连接, 并保证过渡的通畅性, 在当前网络传输中, W-CDMA线技术接口标准得到广泛的应用。

2、宽带无线通讯技术

宽带无线技术作为主要的多点分配系统, LMDS的频段应在10至40GHz内, 在基站设备的作用下ATM骨干网基带信号, 可被调节为射频信号, 在多用户端设备再次还原为基带信号, 有助于宽带传输的数据双向对称。虽然在传输时易于受到其他因素的干扰, 例如自然环境、天气、设备成本等, 但宽带无线通讯技术作为一种宽带业务点对多点分布服务技术, MMDS能保证业务传输过程的公开化、透明化, 其主要的基站端与网络的接口标准为100Ba-T、T1/E1、OC-3等, 客户使用端的接口标准为E1、lo Base-T, 宽带无线通讯技术的业务范围十分广泛, 可实现Internet接入、本地数据语音的共享及交换、VOD视频点播等。通常覆盖半径不超过几十公里都可采用宽带无线通讯技术。

3、超宽带无线通讯技术

超宽带无线通讯技术相较于其他无载波通讯技术, 此种无线通讯技术不是借助载波, 而是通过微妙级的非正弦波窄脉冲在网络中传输数据, 因此, 超宽带无线通讯技术会占用较宽的宽带。一般超宽带无线通讯技术网络传输速率可达几十Mbps, 甚至最大值高达1Gbps, 此种技术结构类型比较简单, 且制造价格比较适宜, 远低于全数字化。超宽带无线通讯技术的技术接口标准包括MBOA技术标准、DSSS技术标准, 前者由英特尔联合多家公司制造而成, 后者由摩托罗拉联合其他公司制造而成, 这两种技术标准最大的区别表现为超宽带无线通讯技术的实现方式上, MBOA技术标准使用的是多频带方式, DSSS技术标准使用单频带脉冲方式, 两者调制方式存在较大的差异, 但在扩频时则使用同样的跳频方式。

超宽带无线通讯技术研发目的是为了达到最高网络传输速率, 相较于原有的无线通讯技术, 功率消耗相对较少, 仅占原有技术功率消耗的百分之十, 此种技术功率谱密度较低, 不宜受到噪音、电磁波的干扰。超宽带无线通讯技术具有截获率较低、隐蔽性好、保密性好等特点, 且通讯安全性高, 在各行各业均能得到良好发展。

4、Wi-Fi和Wi Max通讯技术

Wi-Fi通讯技术是指在无线局域网内的一种接入技术WLAN, 若要形成完整的无线局域网, 还应具备计算机、无线接入点、无线网卡等。Wi-Fi通讯技术属于单元型结构, 将一个完整的系统分为多个子单元, 一个子单元即为一个基础服务组。基础服务组分为分布对等式、集中控制式、两种方式相结合方式这三种方式组成, 一个无线局域网配备一个基本服务区, 基本服务区分为多个子单元, 其中每一单元的连接由AP、骨干网组织。Wi Max通讯技术又称为全球微波接入技术, 属于新型微波频段空中接口标准的一种, 由无线热点连接网络, 还可将公司、家庭等多环境连接至有线电路中, 是无线通讯技术衍生下的新科技技术, 还能将无线宽带连接至BWA内。

二、宽带无线通讯技术的发展趋势

1、宽带化是未来通讯技术的主要发展走向

随着时代的发展, 无线通讯技术必将代替有线通讯技术, 近几年来, 我国全面规划3.5、5.8、26GHz等无线接入频谱, 使国内宽带无线技术得到快速的发展。当前我国规划了2.4、5.8GHz这两类频率, 宽带无线技术尚不完善, 因此, 还需加大研究WLAN技术的力度, 尤其是还应将目光关注到认证管理、漫游管理等工作上来, 使网络平台的运营利润得到提高。另外超宽带无线通讯技术作为局域网PAN基础技术的有力竞争对象, 局域网PAN技术采用超宽带无线通讯技术, 可代替原有的有线电缆, 改用无线或红外线的连接方式, 还能实现个人信息终端互联的智能化发展, 通过建立完整的个人信息网络有助于减少造价成本, 还可降低功率。超宽带无线通讯技术在现代网络技术中运用前景十分广泛, 还可应用到各种高级电子产品中, 例如连接计算机与打印机、家电产品、PDA产品等。超宽带无线通讯技术若要实现局域网PAN基础技术, 还应具备更多种优势, 例如结合Wi-Fi技术、家庭无线网络、USB技术、Bluetooth、红外线Ir DA技术。

2、移动通讯网络发展

虽然3G通讯技术尚未取得明显效果, 但不少发展中国家预想将WLAN、2.5G通讯技术整合, 提高其网络优势, 由于WLAN技术的射频频段为2.4GHz, 其网络传输速率最大值可达2Mbps, 通过不断的研究与改进, 其技术标准逐渐发展为混合型标准, 射频频段为2.4GHz时, 其网络传输速率最大值可达11Mbps, 射频频段为5.8GHz时, 其网络传输速率最大值可达54Mbps, 还可实现了无线网络设备互联。虽然我国业务工业频率的发展仍处于起步阶段, 发展速度比较缓慢, 但若要提高频率资源的有效应用率, 还需加强研究可供多运营商使用的技术。随着时代的发展, 4G通讯技术也走进人们的视野中, 4G通讯技术不但具有很强大的网络传输速率, 且无线服务水平较高, 用户可以随心定制无线服务, 几乎实现网络服务的个性化发展, 在各行各业均能提供高品质的信息服务, 与人们的生活息息相关, 4G通讯技术的应用不再仅限于电信行业, 未来的发展前景十分可观。

3、网络结构的多样化与综合化

随着网络技术的发展与更新, 基于世界范围内的宽带无线通讯技术向系统互补化、接入多样化、传送宽带化、网络数据化、无线有线的一体化、应用个性化发展。Wi Max通讯技术比Wi-Fi通讯技术的网络连接速率要高出很多, 在一般情况下, 每一个基站会设置六个扇区, 而每一扇区内涉及上百个家庭用户、几十个企业用户, Wi Max通讯技术具备两个附件标准、一个基础标准, 此种配置标准有助于解决各结构网络间的漫游, 当移动终端设备转至其他基站中, 802的网络也会作出相应的转换。因此, 在发展新型宽带无线技术、3G通讯技术、Wi-Fi通讯技术、Wi Max通讯技术、4G通讯技术的过程中, 应强调宽带无线通讯技术作用的发挥, 以宽带无线通讯技术的应用性为主, 保证宽带无线通讯技术具备良好的移动性及其自身关键技术, 即网络连接技术、传输技术, 使其为接下来宽带无线通讯技术的发展奠定坚实的基础。

三、结束语

综上所述, 无线通讯技术相较于有线通讯技术, 具备速度快、网络连接速率高等优点, 在日常工作中使用无线通讯服务技术, 有助于提高工作效率与质量, 节省工作的时间。我国无线通讯服务技术的应用处于起步阶段, 虽然许多行业的无线通讯服务技术还存在较多的问题, 但是随着未来无线通讯服务技术的广泛应用与发展, 无线通讯服务技术会越来越成熟, 从而建立起完善的无线通讯服务网络, 通过不断更新与维护, 使无线通讯服务技术水平得到提高, 优化工作效率, 从而能够提供更好的管理水平服务。

参考文献

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[4]周新华.宽带无线技术的发展研究[J].神州, 2011 (14)

[5]赵丽丽, 王莉, 苏丽娜等.浅谈超宽带无线通信技术的发展[J].数字技术与应用, 2011 (3)