第4章 无线广域网-20101025-song

1第4章

无线广域网2目

录4.1概述4.2802.20技术特性4.3802.20与其它技术间的关系4.4802.20的应用4.5802.20展望34.1概述广域网广域网（WideAreaNetwork，WAN），也称远程网。通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。公共交换电话网络(PublicSwitchedTelephoneNetwork，PSTN)：采用电路交换技术的模拟电话网；当PSTN用于计算机之间的数据通信时，在计算机两端要引入Modem。X.25分组交换网：最早用于数据传输的广域网，特点是对通信线路要求不高，缺点是数据传输率较低。数字数据网(DigitalDataNetwork，DDN)：一种采用数字交叉连接的全透明传输网，它不具备交换功能。帧中继网是从X.25网络上改进而来，它简化的X.25协议，提高了数据传输率。交换多兆位数据服务(SwitchedMultimegabitDataService，SMDS)：提供无连接的报文传输服务，它的设计目标是用于LAN与LAN之间的高速通信。44.1概述（续）无线广域网

无线广域网(WirelessWideAreaNetwork，WWAN)：指覆盖全国或全球范围内的无线网络，提供更大范围内的无线接入，与无线城域网、无线局域网和无线个域网相比，它更加强调的是快速移动性。MBWA(MobileBroadbandWirelessAccess)传输距离<15km,传输速率大概3Mbps。54.1概述（续）无线广域网（WWAN）：IEEE802.20、MBWA、Mobile-Fi无线城域网（WMAN）：IEEE802.16、WiMAX无线局域网（WLAN）：IEEE802.11、WiFi无线个域网（WPAN）：IEEE802.15、BluetoothIEEE802.20用于建无线城域网？IEEE802.11用于建无线城域网？IEEE802.16和802.11用于建设“无线城市”？64.1概述（续）74.1概述（续）84.1概述（续）图1和图2：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。3G可以提供广覆盖、高移动性和中等数据传输速率；MBWA可以提供广覆盖、高移动性和高数据传输速率；WiMAX可以提供城域覆盖和高数据传输速率；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；WiFi、WiMAX、MBWA和3G是互补的；竞争关系&共存关系。2005年10月，ITU将B3G或4G技术正式命名为“IMT-Advanced”，该系统是包括蜂窝系统、无线广域网、无线城域网、无线局域网、无线个域网和广播接入等各种接入系统无缝覆盖的全IP通信系统。4G技术将不局限于电讯行业，也将广泛应用于汽车通信业、民航业、广播电视业、国防工业、政府信息化系统、教育系统、医疗系统和金融系统等。94.1概述（续）蜂窝通信系统和卫星通信系统是典型的无线广域网(WWAN)例子；卫星通信系统2G（GSM、N-CDMA）3G（IMT2000：W-CDMA、cdma2000、TD-SCDMA、WiMAX）4G（IMT-Advanced）6个技术提案分别为(按提交文稿号顺序)：北美标准化组织IEEE(802.16m)、日本(两项分别基于LTE-A和802.16m)、3GPP(LTE-A)、韩国(基于802.16m)和中国(TD-LTE-Ad-vanced)。2010年10月22日，ITU确定LTE-A（包含TD-LTE-Advanced）和802.16m为4G标准。皆大欢喜？？？？国际电信联盟10月21日在日内瓦总部发表媒体公报称，国际电联无线电通信部门已完成对六种候选的全球4G移动无线宽带技术的评估；对这些建议进行协调后形成的两种技术也被定性为真正的4G技术。

10目前的蜂窝通信系统传输速率还不高，更多是适用于手机、PDA这样的处理能力较低的弱终端，无法提供类似于无线城域网、无线局域网和无线个域网宽带接入业务，不太适宜高强处理能力的多媒体应用需求；专门从事无线广域网移动宽带无线接入技术标准制定的工作组是802.20。4.1概述（续）11IEEE802.20技术也被称之为Mobile-Fi；2002年3月，最初由IEEE802.16工作组提出；2002年9月，IEEE802.20工作组正式成立，基本目标是提供全球统一平台，建立基于真正开放标准而不是专有的宽带无线接入系统的互操作性规范；2005年11月至2006年1月，IEEE802.20工作组开始了标准的起草工作，并于2006年1月15日在美国夏威夷召开的会议上，就候选物理层技术进行了投票。最终，FDD模式中，高通的技术提案“MBFDD”获得通过；TDD模式中，高通和京瓷的综合提案“MBTDD”（包括MBTDD625k-MC）获得通过。虽然这两种提案都遭到一些阵营的强烈反对，但最终在投票结果中仍以较大优势胜出。4.1概述（续）802.20标准进展：124.1概述（续）2006年6月15日，IEEE标准协会(IEEE-SA)标准委员会宣布：暂停IEEE802.20工作组的一切活动(发布资料和PDF格式文档)；2006年11月13日，IEEE802.20工作组在美国德克萨斯州达拉斯召开了全体会议(PlenaryMeeting)，重新开始了标准制定活动。尽管举步为艰，但是，IEEE802.20应该是前途光明，因为需求永远是拉动技术进步的最大动力。134.1概述（续）出师未捷身先死，IEEE802.20标准暂停原因探析高通公司？QUALCOMM？2006年4月7日，高通公司表示WiMAX已经走向灭亡，取而代之的是新标准802.20。

然而，6月15日，IEEE标准协会（IEEE-SA）标准委员会宣布，暂停IEEE802.20工作组的一切活动。

14（1）开放走向光明，垄断走向灭亡

多次参与IEEE标准制定的张宏纲表示：“对这个结果我不过一点儿也不意外。记得我每次开IEEE802标准会议时，IEEE802.20的大厅内，冷冷清清，总共不过三四十个人；然而，IEEE802.16的大厅内，热火朝天，参加者爆满。其实，在场的人都明白，IEEE802.20没办法同WiMAX竞争；所以，现在的结果也是水到渠成，自然而然。”

综观近年来国际标准的发展，开放是其重要的特点，开放的结果是获得共赢，是获得更多人的支持。高通公司通过收购Flarion科技公司更是号称获得了近300项OFDM技术专利，并且高通时不时暗示要通过专利诉讼来遏制WiMAX，高通的张扬终于引来了众怒。张宏纲也表示：“高通搞标准一向过于垄断（贪婪？），从CDMA到3G，行内人都很寒心；所以，关键时不会有强力外援；相反，Intel则大气一点儿，善于团结人，寻求共赢，至少在IEEE802.16方面是这样。”

4.1概述（续）154.1概述（续）（2）和3G对撞，加速了死亡？

3G最初提出2Mbps带宽确实缺乏吸引力，所以3GPP阵营推出了3GLTE/3GAIE，让WiMAX也认清了3GPP的敌意，也认清了自己的地位，所以，WiMAX已经不再喊着要取代3G了，大谈如何让WiMAX和3G互相补充。高通公司还在大谈要用802.20取代3G。在IEEE-SA标准委员对外宣布公告中，对暂停的解释是：“对该工作组的活动情况进行了准备性的调查工作，结果发现活动情况缺乏透明度，存在对意见的单方支配和若干异常动向。”显然这个解释有点含糊其辞。164.1概述（续）IEEE802.20目前的基础还是美国高通公司等企业提出的提案。本课程内容也以此展开。174.2802.20技术特性在物理层技术上，以OFDM和MIMO为核心，充分挖掘时域、频域和空间域的资源，大大提高了系统的频谱效率；在设计理念上，基于分组数据的纯IP架构应对突发性数据业务的性能也优于现有的3G技术，与3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相当；在实现和部署成本上也具有较大的优势。18主要技术特性：全面支持实时和非实时业务，空中接口不存在电路域和分组域的区分；能保持持续的连通性；频率统一，可复用；支持小区间和扇区间的无缝连接；融入了对QoS的支持，与核心网级别的端到端QoS相一致；支持IPv4和IPv6等具有QoS保证的协议；支持内部状态快速转变的多种MAC协议状态；为上下行链路快速分配所需资源，并根据信道环境的变化自动选择最优的数据传输速率；提供终端与网络间的认证机制；与现有的蜂窝系统可以共存，降低网络部署成本；包含各个网络间的开放型接口。4.2802.20技术特性（续）194.2802.20技术特性（续）参数目标值移动性最高达250km/h频谱效率>1bit/s/Hz/cell工作频率<3.5GHz的许可频段单小区覆盖半径<15km(广域网)带宽1.25MHz5MHz用户峰值速率(下行)>1Mb/s>4Mb/s用户峰值速率(上行)>300kb/s>1.2Mb/s单小区峰值速率(下行)>4Mb/s>16Mb/s单小区峰值速率(上行)>800kb/s >3.2Mb/s双工方式FDD和TDDMAC帧往返时延(RTT)<10ms安全模式AES(高级加密标准)1、系统性能指标204.2802.20技术特性（续）参数下行上行移动速率(km/h)31203120频谱效率(bit/s/Hz/cell)2.01.51.00.75不同场景下的频谱效率21性能指标特点：1、移动性优势（250km/h）；2、频谱利用率高于当前主流技术（1b/s/Hz/cell）;3、单小区覆盖半径为15Km；4、MAC帧往返时延小于10ms，可以提供优质VoIP语音业务；5、下行链路可以提供大于1Mb/s的峰值速率。4.2802.20技术特性（续）224.2802.20技术特性（续）2.纯IP架构IEEE802.20秉承了IEEE802协议族的纯IP架构（核心网和无线接入网都基于IP传输）3GPP和3GPP2所提出的全IP概念（仅仅实现了核心网的IP化）。

设计架构的差异使802.20与其它3G技术相比具有明显的优势。1、物理层和MAC层都专为突发型分组数据业务而设计；2、组网灵活，便于融合IP网络；3、可以利用现有基于IP的各种协议，易于业务部署。234.3802.20与其它技术间的关系1.与802.11、802.16间的关系IEEE802.11标准的制定工作起步较早，技术相对成熟，其中802.11g（峰值速率54Mbit/s）在商用中比较普及，802.11n（峰值速率100Mbit/s）也已经有产品面世。

IEEE802.16标准及其子集是针对微波和毫米波频段（2～11GHz）提出的无线城域网（WMAN）技术标准，其峰值速率可达70Mbit/s，并具有较强的移动性，因而得到了业界的普遍关注和支持。

上述标准主要是针对牧游式的无线接入，提供步行速率的移动性。802.20的目标市场定位于无线广域网，强调它对高速移动性的支持。802.20系统不同于802.16系列规范。802.20规范是完全基于移动通信的，而不是从固定无线接入系统修改来适应移动通信系统。对于非视距（NLOS）环境下的系统覆盖，802.20的单小区覆盖半径为15km，属于广域网技术；而802.16的单小区覆盖半径小于5km，属于城域网技术。它们取长补短，混合组网，将是一种非常好的全网覆盖解决方案。244.3802.20与其它技术间的关系（续）

从目标市场和技术特点看，802.20和3G确实存在较多的相似性，也就导致了它们之间的竞争性。

2.与3G技术间的关系254.3802.20与其它技术间的关系（续）IEEE802.20与3G技术的对比IEEE802.203G目标市场1．高移动性、高吞吐量数据应用2．对称数据服务3．对数据服务时延敏感度要求高4．全球移动和漫游1．高移动性、语音业务和低速率数据应用2．非对称数据服务3．对数据服务时延敏感度要求低4．全球移动和漫游技术特点1．全新的空中接口(物理层和MAC层)2．属于广域网技术3．以OFDM、MIMO为物理层核心技术4．工作于3.5GHz以下的许可频段5．典型信道带宽小于5MHz6．纯IP架构7．主要针对移动多媒体应用8．高效的上下行数据传输效率9．低时延架构1．基于GSM或IS-41的演进，已有较成熟的空中接口(WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA)2．属于广域网技术3．以CDMA为物理层核心技术4．工作于2.7GHz以下的许可频段5．典型信道带宽小于5MHz6．以基于电路交换的架构为主7．主要针对移动语音业务8．数据传输效率下行一般，上行较低9．高时延架构264.3802.20与其它技术间的关系（续）IEEE802.20与3G技术的对比(1)两者的目标市场重叠较大。首先，它们都是广域网技术。其次，802.20具有低时延架构，它可以基于VoIP技术来提供高质量的语音业务，也就是说它可以支持3G所能提供的全部业务。(2)在物理层核心技术上802.20更为先进，因而拥有更具吸引力的性能优势。(3)802.20的纯IP架构使它在组网成本上具有较明显的价格优势。因而在部署广域网时，性价比高的802.20将更受运营商青睐。274.3802.20与其它技术间的关系（续）3.与3GPPLTE间的关系LTE(LongTermEvolution)是国际标准化组织3GPP在2004年底提出的研究计划，旨在提高3G技术在宽带无线接入市场的竞争力。LTE的市场定位是弥补3G技术在分组接入方面的不足，它的技术特性与802.20极为相似。284.3802.20与其它技术间的关系（续）相似点：都是针对广域网的移动通信技术，LTE支持最高的移动速率为350km/h，并且能在15~120km/h下提供高性能的服务；物理层技术都是基于OFDM和MIMO，频谱效率都很高，并且摆脱了高通公司的CDMA专利制约；都支持低的时延，LTE的接入网时延在10ms以内，控制平面时延小于100ms；都是基于IP的架构，LTE的目标是建立一个无线接入网与固网融合的纯IP的核心网，以满足宽带无线接入的需求。294.3802.20的应用典型应用室外无线网桥设备在各行各业具有广泛的应用。例如，税务系统采用无线网桥设备可实现各个税务点、税