无线家庭网关的相关问题研究

1、wi-fiwi-fi、femtofemto、3g3g无线家庭网关相关问题的研究无线家庭网关相关问题的研究中讯邮电咨询设计院有限公司咨询规划部咨询规划部 无线室无线室 聂昌聂昌企业秘密企业秘密http:/ femtofemto技术特点技术特点三者的关系和定位三者的关系和定位http:/ wi-fi ：wireless fidelity（无线保真）。（无线保真）。wi-fi联盟联盟1999年年8月成立，负责月成立，负责wlan产品之间的互操作性认证产品之间的互操作性认证 wapi：wlan authentication and privacy infrastructure，成立于，成立于2006年

2、年3月，负责月，负责wlan产品之间的互操作性认证产品之间的互操作性认证 wi-fi与与wlan的关系：的关系：wi-fi采用采用802.11技术的技术的wlanhttp:/ -不兼容不兼容11a11a不兼容不兼容11b11b兼容兼容11b11b，不，不兼容兼容11a11a兼容兼容11a/b/g11a/b/g产品状态产品状态速率低，已速率低，已被淘汰被淘汰成熟，价格低成熟，价格低廉，逐渐被淘廉，逐渐被淘汰汰速率快、干扰小、速率快、干扰小、价格较高价格较高成熟，价格成熟，价格低廉，终端低廉，终端普及率高普及率高技术和产品发展技术和产品发展方向，设备价格方向，设备价格相对较高，终端相对较高，终端普

3、及率有待提高，普及率有待提高，5.8g频段需付频段需付费费n标准发展历程及产品现状标准发展历程及产品现状http:/ wapi是中国提出的是中国提出的wlan安全协议，安全协议，与与802.11i（802.11标准中的安标准中的安全标准）相对应，物理层和全标准）相对应，物理层和wifi是一致的是一致的 wapi主要特点是采用基于公钥密码体系的证书机制，真正实现了移主要特点是采用基于公钥密码体系的证书机制，真正实现了移动终端动终端(mt)与无线接入点与无线接入点(ap)间双向鉴别。间双向鉴别。 目前目前不支持不支持wapi的的wifi手机终端在国内无法获得入网许可手机终端在国内无法获得入网许可

4、wapi是是国家自主创新的体现，发展前景较为广阔，可以预见，未来国家自主创新的体现，发展前景较为广阔，可以预见，未来我国我国wi-fi应用兼容应用兼容wapi成为必选条件成为必选条件 通过支持通过支持wapi，可以绕过政策对，可以绕过政策对wifi的限制的限制n问题一：问题一：wapiwapi与与wifiwifihttp:/ 子载波：子载波：20mhz使用使用52个，个，40mhz使用使用108个个 mimo：最大：最大44 带宽：带宽：20mhz和和40mhz 编码速率：最高速率时采用编码速率：最高速率时采用5/6编码速率编码速率 保护间隔保护间隔:可采用可采用400nsecn问题二：问题二

5、：802.11n802.11n兼容兼容802.11a/b/g，可部署在，可部署在2.4ghz以及以及5ghz两个频段两个频段现有现有wlan商用网络多基于商用网络多基于802.11b/g，预计支持，预计支持11n的产品预计在未来的产品预计在未来2-3年年内成为内成为wifi主流产品，主流产品，未来的未来的wifi终端构成必然是终端构成必然是11b/g/n同时混存同时混存 20mhz：单流最高速率为：单流最高速率为72.2mbps 40mhz：单流最高速率为：单流最高速率为150mbps 44：最高速率为：最高速率为600mbpshttp:/ 的双模手机（简称的双模手机（简称wi-fi手机）手机

6、）n数字化家庭、数字化家庭、mtm的兴起，使得越来越多的终端产品内嵌的兴起，使得越来越多的终端产品内嵌wi-fi功能功能n低廉的芯片价格，成熟的产业链是其他技术无法匹及的n无线城市的建设促进无线城市的建设促进wifi发展：发展：nwi-fi成为无线城市建设过程中采用的主流技术，其突出特点，产业链成熟，成本低廉，频谱利用效率高等特点迅驰笔记本迅驰笔记本wi-fi pdawi-fi手机手机内嵌内嵌wi-fi家电家电http:/ 场景下，同频干扰无法避免，网络质量将严重下降（11b/g 2.4 g 只有3个互不干扰信道）成本移动性u有研究数据，覆盖相同面积下，wifi的建设成本要高出3g技术3倍以上

7、，且运维费用更高wlan技术本身及部署成本决定了其定位：热点地区be 业务的无线宽带接入u支持低速游牧移动，局限于热点相对静止状态下接入，无法提供2g/3g 广域覆盖和高速移动性u相邻ap 切换时延接近秒级：无法提供高qos 业务体验http:/ fonbt fon全球热点的优惠，但条件是全球热点的优惠，但条件是宽带用户要保持宽带用户要保持home hub 24home hub 24小时小时在线，同时分享出在线，同时分享出512k512k的带宽，共享的带宽，共享成为一个热点成为一个热点带宽分享是一种新颖的带宽分享是一种新颖的模式，实际上是将模式，实际上是将wifiwifi与家庭宽带进行与家庭宽

8、带进行捆绑捆绑叠加模式叠加模式at&tat&t电信运营商自己建网维护和经营电信运营商自己建网维护和经营wifiwifi网络。并且与原有移动和固定网络融合网络。并且与原有移动和固定网络融合叠加模式是叠加模式是wifiwifi目前目前较好的定位较好的定位n wifi作为移动和固定网络的补充，叠加模式是目前比较成功作为移动和固定网络的补充，叠加模式是目前比较成功的模式的模式http:/ r7版本中为3g和wlan的无缝整合提供了核心控制层面的保证n国内运营商国内运营商n中国电信中国电信wi-fiwi-fi发展策略较为清晰，发展策略较为清晰，wlanwlan作为发展重点之一作为发展重点

9、之一n面向家庭客户推出e8、e9套餐方式，将有线宽带延伸，增加用户粘性n在公众区域，采用wlan热点建设模式，大规模部署wlan，提出c+w发展策略，有效的弥补局部容量不足和提升用户业务感知n中国移动借助奥运，在部分城市的在公众区域大规模建设中国移动借助奥运，在部分城市的在公众区域大规模建设wlanwlann采用wlan馈入分布系统的方式，实现了部分城市的wlan和移动网络的共分布系统建设n家庭宽带方面，探索移动网+wlan的解决方案http:/ ；业主只是提供场地业主只是提供场地 运营成功的关键在于网络的覆盖面和可靠性。所以，运营成功的关键在于网络的覆盖面和可靠性。所以，自建模式应自建模式应

10、是中国联通在是中国联通在wi-fiwi-fi业务开展初期的主要模式业务开展初期的主要模式 合合建建模模式式公司提供公司提供wi-fiwi-fi计费、认证、互联网的接入等网络设备和资源计费、认证、互联网的接入等网络设备和资源 业主或业主或ispisp提供提供apap及场地及场地 合建模式要求联通采用的合建模式要求联通采用的wi-fiwi-fi网络上层设备兼容性好网络上层设备兼容性好 12二二次次运运营营公司提供公司提供wi-fiwi-fi计费、认证及互联网接入等全部网络设备；业主只计费、认证及互联网接入等全部网络设备；业主只是提供场地是提供场地；apap可由任何一方提供可由任何一方提供由联通要搭

11、建一个由联通要搭建一个wi-fiwi-fi的认证、计费和二次运营的平台，支持代的认证、计费和二次运营的平台，支持代理商二次运营和管理理商二次运营和管理 wi-fiwi-fi业务支持代理商管理，运营商可以将业务资源批发给代理商，业务支持代理商管理，运营商可以将业务资源批发给代理商，由他们去发展最终用户和对业务用户进行管理由他们去发展最终用户和对业务用户进行管理 互互联联互互通通wi-fiwi-fi业务开展到一定时期，要求主要运营商之间进行互联互通，业务开展到一定时期，要求主要运营商之间进行互联互通，结算比例将取决于运营商的网络规模和客户规模结算比例将取决于运营商的网络规模和客户规模 34http

12、:/ 高档住宅区高档住宅区主要针对周边客户、家庭用户等提供下载、网页浏览及增值业务等 商贸区商贸区主要包括商场和商业街等，提供网页浏览及增值业务 交通枢纽交通枢纽主要面对商旅人士，提供网页浏览及增值业务等热点区域选择：热点区域选择：学校校区学校校区主要针对教师、学生提供网页浏览，下载机增值业务场馆类场馆类主要针对家庭用户，提供网页浏览及广告推送等增值业务 http:/ 总体上包括两种典型的组网方式总体上包括两种典型的组网方式 分布式组网：分布式组网：ap+ap+有线交换机，即有线交换机，即“胖胖ap”fat apap”fat ap方式；方式； 集中式组网：集中式组网：ap+acap+ac无线控

13、制器，即无线控制器，即“瘦瘦ap”fit apap”fit ap方式。方式。电信级应用多电信级应用多采用采用“瘦瘦ap”组网的方式组网的方式http:/ 胖瘦胖瘦apap架构中设备功能的划分架构中设备功能的划分http:/ apap （1 1）包括馈入现网分布系统和单独包括馈入现网分布系统和单独布放两种方式布放两种方式 （2 2）apap主要部署在各个热点地区，主要部署在各个热点地区，如机场，星级酒店，写字楼群，会如机场，星级酒店，写字楼群，会展中心，以及其他商务人员经常聚展中心，以及其他商务人员经常聚集的公共场所集的公共场所网络建设方式网络建设方式http:/ （1 1）aaaaaa服务器：

14、服务器：wcdmawcdma网络网络引入引入aaaaaa，作为，作为wi-fiwi-fi用户的认用户的认证、计费设备，统一用户在两个证、计费设备，统一用户在两个网络下的认证和计费管理网络下的认证和计费管理 ；（2 2）hlrhlr：由于：由于usimusim或或simsim用户和用户和鉴权参数存储于鉴权参数存储于hlr/auchlr/auc中，中，所以需要所以需要wcdmawcdma网络中的网元网络中的网元hlrhlr的参与，建立的参与，建立hlrhlr到到3gpp 3gpp aaaaaa的逻辑接口连接的逻辑接口连接 ；（3 3） bssbss：计费营帐：计费营帐bssbss系统接收系统接收从

15、从aaaaaa服务器或服务器或cgcg发送来的移发送来的移动数据业务话单，实现移动用户动数据业务话单，实现移动用户使用数据业务的统一计费和结算使用数据业务的统一计费和结算 在松耦合组网方案的情况下，用户通过开通在松耦合组网方案的情况下，用户通过开通wi-fiwi-fi权限，能够通过双模权限，能够通过双模终端，双模卡，终端，双模卡，wi-fiwi-fi数据卡，实现在数据卡，实现在wifiwifi和和wcdmawcdma网络下访问数据网络下访问数据业务的统一认证计费，实现对移动用户使用数据业务的统一管理业务的统一认证计费，实现对移动用户使用数据业务的统一管理 http:/ 建设方式：建设方式：独立

16、的独立的wi-fiwi-fi室内覆盖一般采用室内覆盖一般采用apap安置在天安置在天花板、墙壁上或者花板、墙壁上或者apap吸顶天线的建设方吸顶天线的建设方式式 优缺点：优缺点：独立组网模式网络设计较为简单，但后期独立组网模式网络设计较为简单，但后期apap升级、扩容和维护较为困难升级、扩容和维护较为困难 场景选取场景选取 ：比较适合馈入效果不理想及现有分布无源比较适合馈入效果不理想及现有分布无源器件不能满足器件不能满足wi-fiwi-fi频段等热点。频段等热点。对于一些对于一些宾馆、酒店等面积较大的高档楼宇，如分宾馆、酒店等面积较大的高档楼宇，如分布系统天线只在走廊内布放，而需要解决布系统天

17、线只在走廊内布放，而需要解决的热点区域如会议室等房间内，这些区域的热点区域如会议室等房间内，这些区域可采取独立建设可采取独立建设apap的方式来解决的方式来解决 传输网：可以是本地传送网(mstp/ptn网络) ，也可以是宽带ip城域网http:/ 建设方式：建设方式：充分利用现有室内分布系统，采取充分利用现有室内分布系统，采取wi-fiwi-fi与与gsm/wcdmagsm/wcdma共用室内分布系统的建设方式共用室内分布系统的建设方式 优缺点：优缺点：apap放置灵活、工程量小、经济快捷且后期升级维放置灵活、工程量小、经济快捷且后期升级维护方便；护方便；另外，设计时容量和覆盖也可分开考虑；

18、另外，设计时容量和覆盖也可分开考虑；但如果涉及到对原有室内覆盖系统进行改造，需但如果涉及到对原有室内覆盖系统进行改造，需要注意无线频率、馈线损耗、发生功率、接收灵要注意无线频率、馈线损耗、发生功率、接收灵敏度等问题，敏度等问题，改造室内分布系统时应考虑同时满改造室内分布系统时应考虑同时满足足gsm/3g/wi-figsm/3g/wi-fi共用室内分布系统需求；另外，共用室内分布系统需求；另外，应该考虑到应该考虑到wi-fiwi-fi和和gsm/3ggsm/3g信号覆盖之间的差异，信号覆盖之间的差异，合理规划天线点的位置合理规划天线点的位置 场景选取场景选取 ：这种建设方式这种建设方式比较适合于

19、原有分布系统无源器件比较适合于原有分布系统无源器件满足满足wi-fiwi-fi频段要求，且分布系统天线点位较为理频段要求，且分布系统天线点位较为理想的热点区域。想的热点区域。这种方式一般适用于开阔型的公这种方式一般适用于开阔型的公共区域，例如酒店大堂、公共休闲区域，及候机共区域，例如酒店大堂、公共休闲区域，及候机厅等区域以及已经有分布系统的面积较小的休闲厅等区域以及已经有分布系统的面积较小的休闲场所场所 http:/ 建设方式：建设方式：对于商业贸易区、信息化村庄和休闲广场对于商业贸易区、信息化村庄和休闲广场等热点利用室外型等热点利用室外型ap+ap+天线的方式天线的方式 充分利旧：充分利旧：

20、应积极考虑共用基站资源。应积极考虑共用基站资源。wi-fiwi-fi可共用的可共用的基站资源为机房、电源、传输、抱杆和铁基站资源为机房、电源、传输、抱杆和铁塔等基础设施塔等基础设施场景选取场景选取 ：应用场景主要是室外、没有室内覆盖的商应用场景主要是室外、没有室内覆盖的商业区、村庄和校园公共区域等业区、村庄和校园公共区域等 http:/ 无线无线meshmesh网络网络也称为也称为“多跳多跳”网络网络，它是一种与，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络。传统无线网络完全不同的新型无线网络。在无线在无线meshmesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为接网络中，任何无线设备节点都可以同

21、时作为接入点入点 (ap)(ap)和路由器，和路由器，网络中的每个节点都可以发送和网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。进行直接通信。meshmesh主要采用主要采用5.8ghz5.8ghz频段频段无线无线meshmesh是一种比较适合于覆盖大面积开放区城是一种比较适合于覆盖大面积开放区城( (包括室外和室内包括室外和室内) )的无线区域网络解决方案。的无线区域网络解决方案。http:/ femtofemto技术特点技术特点三者的关系和定位三者的关系和定位http:/ femto又称毫微微小区，是放

22、置在家庭等室内环境中的无线接入设备，借助于固定宽带接入作为其回程网络。 femto作为一种新兴的热点技术，被业界认为是解决室内覆盖的手段之一，也是固定与移动网络融合的一种方式。femto特点：设备发射功率小（最大功率20mw）、体积小，工作于授权频段，覆盖半径一般为520米。femto能力：提供话音和数据业务，一般支持16个用户附着，支持48个用户同时使用。zone 4: globalworld-cellzone 3: suburbanmacro-cellmicro-cellzone 2: urbanpico-cellzone 1: in-buildingfemto-cellhttp:/ ap

23、管理系统管理系统安全网关安全网关femto 网关网关femto系统系统3g核心网核心网http:/ utran 3g hnb 3g hnb 3g hnb 3g hnb 3g hnb gw iu interface 3g hnb gw iuh interface core network (cn) “iu-bc” “iu-cs” bc domain cs domain ps domain “iu-ps” iu 和和 iuh 接口架构接口架构http:/ 基于gan的 hnb gateway，不影响iu 规范(2) 不影响iu规范的femto gateway(3) 基于iu的home nb gat

24、eway停止停止contributions to 3gpphttp:/ r8版本已冻结，正在做r9版本联通企标2009年8月完成评审，国内行标正在报批13gpp ts 25.467，utran architecture for 3g home nodeb23gpp ts 25.468，utran iuh interface rua signalling33gpp ts 25.469，utran iuh interface home node b application part (hnbap) signaling43gpp tr 25.820，3g home nodeb study item

25、technical report53gpp ts 25.331，radio resource control (rrc); protocol specification63gpp tr32.821，telecommunication management; study of self-organizing networks (son) related oam interfaces for home node b (hnb)73gpp tr 25.967，fdd home nodeb rf requirements work item technical report8tr-069，cpe wa

26、n management protocol v1.1 (issue 2 amendment 2, dec. 2007), broadband forum93gpp ts 25.104，base station (bs) radio transmission and reception (fdd)标准情况标准情况12http:/ femto企标制定完成（现已提交ccsa讨论），但由于td femto产品的成本因素，厂家尚无td femto商用产品推出； 中国电信已应用支持cdma 1x的femto产品，目前支持evdo的产品正在研发。国际上已商用的运营商有美国的sprint，verizon，英国

27、的vodafone，马来西亚的maxis，新加坡的starhub，正在策划中的有ntt docomo，at&t wireless，中华电讯，orange france telecom等商用情况商用情况12产业情况产业情况3华为，阿朗，诺西：已有femto产品，已完成内场测试，正在外场测试。中兴，爱立信：中兴基于iuh的femto产品路标在2010年第2季度;爱立信基于iuh的产品还在规划中nec，cisco：正准备做内场测试123http:/ 利用固网资源，吸收3g业务，减轻3g宏网络的业务流量压力2、 国外运营商部署femto的驱动力是弥补覆盖的不足，femto可以提高室内覆盖的质量

28、，提高用户的业务体验，增强用户的粘性3、 可以定位到家庭，便于以后针对目标客户群的精细化业务开展4、 符合“有线是无限，无线是有限”的发展趋势5、 在大规模应用后，可降低推广成本，同时可降低cs及ps业务的运营成本（可能比宏网络更低），也是与竞争对手争抢用户的利器6、 方便3g手机或数据卡使用ps业务：在femto下使用数据业务是免费的，用户无需担心手机上网费用问题，但要注意覆盖重叠区的单向切换http:/ 必须要有固网资源，且要完善的端到端qos保障策略，以保障cs业务的体验2、 需要新增segw、hnb gw等网元及网管系统，同时还需要一套维护的人员，capx和opex都将增加3、 用户需

29、支付的费用偏高，包含2m及以上宽带的月租费、femto的月租费和femto的购买费用http:/ femtofemto技术特点技术特点三者的关系和定位三者的关系和定位http:/ wifi的笔记本电脑pots phonetwist pair(rj11)wifi 手机fe(rj45)fe to lan switch/hub for more users accesshttp:/ hspa、384kbit/s wcdma、236.8kbit/s edge、85.6kbit/s gprs系统功能结构框图http:/ espana（tme）等商用情况商用情况123http:/ 业务ntelstra利用

30、移动宽带路由器弥补其业务上的不足之处，主要推广以下三项业务：telstra案例案例loffice in a box 快速建立办公室通信，譬如新办公室，临时工棚等lhome phone没有固定电话的家庭和固话相同费率lhome gateway家庭多个成员同时通信，不受布线限制http:/ 部署快速，不受布线限制，不需专业安装2、 不需和小区物业谈判，有很多小区的固网都是排他性的引入宽带业务提供商3、 不需铺设传输，借助于无线宽带路由器可以进入固定业务市场，同时提供固定电话和宽带服务4、 capx和opex相对较低：不新增网络侧网元，基本上也没有维护费用5、 可快速建立办公室通信，一个办公室一个号

31、码，固定和无线，话音、数据和传真同时提供http:/ 适合于联通农村信息化战略：在偏远的农村地区或山区，固定网络的建设成本很高，而蜂窝系统基站在农村地区建设成本相对较低，因此可以很经济方便地建设村村通业务，同时给用户提供宽带上网和固定电话7、 集采成本相对较低：各主流厂家的终端线都有类似产品，且该设备的技术门槛不高，在规模采购后价格应该也能控制下来，估计在千元以内，甚至更低8、 wcdma的hspa传输带宽及传输速率相比于td-scdma以及cdma2000更高劣势：劣势：1、 由于传输链路走的是wcdma的hspa，当无线宽带业务大量开展后，会对宏网络容量产生较大压力，需要增加载波甚至站点。

32、（此时hspa+升级更有驱动力，一旦hspa+成熟，优先考虑采用hspa+作为3g家庭网关必选技术，提升单载频带宽疏通能力）2、 单户用户可共享的带宽受w覆盖无线链路质量的影响较大，需加大移动网在居民小区的覆盖http:/ femtofemto技术特点技术特点三者的关系和定位三者的关系和定位http:/ 2.4，5ghz成本低廉1$，成熟度高wcdma3g 无线广域网理论2 mbit/s15公里1800,1900,2100，900mhz品种丰富，产品成熟度较高理论14.4 mbit/s,hsdpa技术cdma20001x ev-do3g 无线广域网理论3.1 mbit/sevdorev.a15

33、公里400,800,900,品种不多，产品成熟度一般1700,1800,1900,2100mhztd-scdma3g 无线广域网理论2.8mbit/s 15公里1900/2010mhz品种少，产品成熟度差 wi-fiwi-fi作为局域网使用，而作为局域网使用，而3g3g则属于广域网范畴；则属于广域网范畴； 从从3g3g技术对比也可以看到目前联通所采用的技术对比也可以看到目前联通所采用的wcdma+hspawcdma+hspa的技术的技术在数据业务承载方面有明显的优势，但相比在数据业务承载方面有明显的优势，但相比wi-fiwi-fi速率并无优势速率并无优势 在终端成本上，增加在终端成本上，增加wi-fiwi-fi功能的终端成本优势明