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WiMAX/3G/Wi-Fi/DSL/Cable宽带大比拼


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  <STRONG> 什么是WiMAX技术?



  </STRONG>



  WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)微波接入全球互操作性认证产业联盟主要 成员包括设备制造商、器件供应商、运营商等,主要任务是通过对产品进行兼容性和互操作性认证,消除IEEE802.16标准应用的障碍,扩大标准的应用范围。802.16是由IEEE802开发的无线接入技术空中接口标准,具有代表性的标准包括802.16d固定无线接入和802.16e移动无线接入标准。按照目前的技术发展情况,802.16d主要定位于企业用户,提供长距离传输的手段,而802.16e的用户群则定位于个人用户,支持用户在移动状态下宽带接入网络。



  WiMAX是一项新兴技术,能够在比Wi-Fi更广阔的地域范围内提供“最后一公里”宽带连接性,由此支持企业客户享受T1类服务以及居民用户拥有相当于线缆/DSL的访问能力。凭借其在任意地点的1~6英里覆盖范围(取决于多种因素),WiMAX将可以为高速数据应用提供更出色的移动性。此外,凭借这种覆盖范围和高吞吐率,WiMAX还能够提供为电信基础设施、企业园区和Wi-Fi热点提供回程。



  WiMAX将分三个阶段进行部署。第一阶段是通过室内天线来部署采用IEEE802.16d规范的WiMAX技术,目标用户是固定地点的已知订户。第二阶段会大量部署室内天线,将WiMAX技术的吸引力拓宽到寻求简化用户点安装的运营商身上。第三阶段将推出IEEE802.16e规范,在此规范中WiMAX认证硬件将应用于便携式解决方案,面向那些希望在服务区内漫游的用户,支持类似于当今Wi-Fi能力,但更加持久稳固的连接性。



  WiMAX面临的首要挑战依然是其建设成本和设备价格。目前MMDS多点多信道分布式系统,包括WiMAX天线部署在内的每个用户成本高达3000美元左右,这不仅使运营商难以获得足够的投资回报,也会使用户望而生畏、退避三舍,更何况对中国3.5GHz频段这一资源很有限的MMDS宽带无线接入系统,经过几轮方案更新及技术创新后,各类设备已具备相当优良的性价比,WiMAX如果按上述类似的价位参与竞争将面临严峻的挑战。此外,WiMAX与Wi-Fi、3G在相当长时间内将会互补共存,并在重叠区有一定程度的彼此竞争,对此,保持这些系统应用之间的有效互联互通及增强其自身竞争力亦是WiMAX面临的重要任务。



  <B>WiMAX之于3G</B>



  3G是支持高速无线通信的ITU规范。这一遍布全球的无线连接与GSM、TDMA和CDMA相兼容。下一代3G蜂窝服务能够为语音和数据提供一个远程无线接入范围。全球的运营商目前都在为城镇、郊区和交通流量较大的乡村地区部署3G网络基础设施。下一代3G蜂窝服务能够跨多种地域创建广泛的数据接入范围,从而为语音通信和互联网连接提供最理想的移动计算能力。



  IEEE802.16e自提出以来一直都比较引人关注,特别是有Intel这样的业界巨头和WiMAX组织的推动,业界对802.16e展开了热烈的讨论,尤其是802.16e与3G的关系,存在多种不同的观点:有的观点认为802.16e会取代3G,有的则认为802.16e不可能取代3G,只是3G的互补技术。为了分析802.16e与3G的关系,下面对这两种技术进行全方位对比。



  对于802.16e 技术和3G技术,首先由于定位的不同,二者存在很大差异。



  从标准化程度上看,802.16e仅定义了空中接口的物理层和MAC层。在MAC层之上采用的协议以及核心网部分不在802.16e所包含的范围之内。802.16e的空中接口标准化工作预计近期完成。3G技术作为一个完整的网络,空中接口规范、核心网系列规范以及业务规范等都已经完成了标准化工作,涉及无线传输、移动性管理、业务应用、用户号码管理等内容。



  从业务能力上看,802.16e提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务,面向的用户主要是笔记本终端和802.16e终端持有者。802.16e接入IP核心网,也可以提供VoIP业务。3G从设计最初就是为话音业务和数据业务共同设计的,对于话音业务,核心网络仍采用电路交换方式实现,QoS有较高的保障。802.16e牺牲了移动性换取了数据传输能力的提高,它的数据带宽优于3G系统。但是3G的数据能力也在不断提高,3G增强型如HSDPA,已经可以实现10Mbit/s的接入速率。按照ITU的定义,3G增强型最终目标可以达到30Mbit/s。



  尽管WiMAX传输速率可达到3G的10倍甚至更高,其覆盖范围用低阶调制时可与3G匹敌甚至更远,但这不是3G标准的以无线广域网WWAN为基本模式、以公众语音及多媒体数据为内容、在全球范围内漫游的个人手机终端的基本市场定位,本质上WiMAX是作为3G及3G演进的一种无线城域网、多点基站互联的重要支持手段而已,两者潜在的市场尺寸亦有巨大差异,从而根本谈不上WiMAX会成为3G的终结者。



  从覆盖范围上看,802.16e为了获得较高的数据接入带宽(30Mbit/s),必然要牺牲覆盖和移动性,因此802.16e在相当长的时间内将主要解决热点覆盖,网络可以提供部分的移动性,主要应用会集中在游牧或低速移动状态下的数据接入。3G则是无处不在的网络,覆盖是连续的,用户可以实现不间断的通信。



  从无线频谱资源上看,3G拥有全球统一的频谱资源,而802.16e则正在试图寻找2~6GHZ之间的频率资源,各个国家目前可用的频率都不一致。因此,802.16e最终获得足够的全球统一频率存在一定难度。



  从以上各个角度的分析可以看出,虽然802.16e在数据能力上要优于3G,但是从标准化、全球统一频谱、技术特性等多角度考虑,802.16e距离真正商用还有很长的路要走,而且在相当长的时间内主要解决热点覆盖,解决部分移动性。它的应用将在3G之后。802.16e的出现不会影响我国3G的产业发展。



  <B>WiMAX之于Wi-Fi</B>



  Wi-Fi是无线保真(Wireless fidelity)的缩写,Wi-Fi技术包括已经批准的IEEE802.11a、b和g规范以及等待批准的802.11n规范。Wi-Fi是第一项得到广泛部署的高速无线技术,在全球的热点中尤其引人注目――包括家庭和办公室以及越来越多的咖啡屋、酒店和机场、Wi-Fi热点几乎是立即风靡全球,并因为其提高工作效率的能力而受到出行在外人士的追捧。然而,Wi-Fi能够支持的范围非常有限:用户只有保持在距离无线接入点设备(AP)300英尺的范围内才能实现高速连接。Wi-Fi是最早期的高速无线数据技术之一,现在因为拥有大量支持产品和技术而收益良多。一些最新的平台甚至能够支持多个Wi-Fi标准(如802.11a、b 、g),从而支持数个无线网络之间的兼容性。



  Wi-Fi近年来在市场上掀起了一股强劲的热潮。2002年,全球总共销售出了1800万个Wi-Fi“热点”,各国电信运营商也争先恐后地加入到了Wi-Fi阵营。据预测,到2007年美国将安装53万个热点,欧洲安装70万个,而在亚洲也将有100多万个热点。为什么Wi-Fi会发展如此迅速呢?



  Wi-Fi有着“无线版本以太网”的美称。由于目前的以太网标准(IEEE 802.3标准)几乎已经成为局域网的代名词,世界上至少有80%以上的局域网采用以太网技术。而WLAN同样为IEEE制订的标准,所以其几乎可以视为以太网标准在无线领域的延伸。这使WLAN在应用上具备无痕过度和顺利安装的特点。



  WLAN的安装及设置相当简单――当需要在某个区域建立网络连接时,只需要在一定范围内设立相应的接入点就可以了,规划、布线、测试等传统工序可以被忽略。而且当用户需要增加、拆卸和迁移时的操作也非常简单。如果布置一个网吧局域网,在HUB、线缆的布置等方面会花费大量时间,而在家里引入Wi-Fi后,整个接入工序不到10分钟。



  WLAN的综合成本非常低。有消息指通过实施无线局域网解决方案,用户规模平均在400点的企业可以节省下来的联网成本高到490万美元,由于接入方便、成本低廉且无须申请牌照,使WLAN在公共接入服务领域成为瞩目的明星。



  802.11b的带宽可以达到11Mbit/s,而802.11a及802.11g更可达54Mbit/s,如此高的带宽几乎赶上了线缆的连接,大大超过同类型的无线网络技术。同时除了网络以外,WLAN的应用将被拓展到更为广泛的领域,除了集成在笔记本电脑、PDA、手机等设备中外,还将被集成进诸如打印机、DVD机、游戏机、MP3等产品中,其功能也将进一步增强。



  虽然Wi-Fi拥有很多优点,但是它存在的安全隐患却是一个致命的缺点。Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,无线电波能穿透墙壁和隔板,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。



  不过,Wi-Fi崛起虽然迅速,但是面对WiMAX咄咄逼人的发展态势,有舆论认为WiMAX将取代Wi-Fi,但也有人认为WiMAX不会取代Wi-Fi,双方将在无线接入中互补。WiMAX与Wi-Fi最明显的区别是覆盖范围存在巨大差别,Wi-Fi最高只能达到300英尺的覆盖范围,而只能在无线局域网环境中使用,而WiMAX 802.16e通常可以达到1~3英里,主要定位在移动无线城域网环境中使用。



  <B>WiMAX之于DSL</B>



  xDSL技术按上行和下行的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型两种。速率对称型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL (Single line DSL)、HDSL2等多种形式,非对称型的xDSL有ADSL(Asymmetric DSL)、G.lite ADSL和VDSL(Very high bit rate DSL)等。目前使用最广泛的是ADSL技术。



  ADSL是一种新的在一对双绞线上同时传输电话业务与数据信号的技术,它属于速率非对称型铜线接入网技术,并且可以在一对用户线上进行上行达640Kbit/s,下行达1.5~8Mbit/s速率的传输。另外,ADSL采用了先进的数字信号处理技术来减少线路损伤对传输性能的影响。



  虽然ADSL采用先进的数字信号处理技术、编码调制技术和纠错技术,但是在推广ADSL业务时,用户线路的许多特性,包括线路上的背景噪声、脉冲噪声、线路的插入损耗、线路间的串扰、线径的变化、线路的桥接抽头、线路接头和线路绝缘等因素都将影响高速率传输业务的性能。



  HDSL是目前众多DSL技术中较为成熟的一种,它的特点是利用两对双绞线实现数据传输,支持N×64Kbit/s各种速率,最高可达双向2Mbit/s速率。HDSL无需借助中继放大器即可实现3.6公里以内的正常数据传输。与传统T1/E1技术相比,HDSL最突出的优势是成本低廉、安装简便,是数字中继接口T1/E1较为理想的替代技术之一。SHDSL是HDSL(高比特率DSL)单线版本的升级技术,也就是说可以节省一对双绞线,传输速率更快,传输距离更远,因此安装更为方便。SHDSL能提供上下行同为2.3Mbit/s的带宽,满足商务用户的特殊需求。更具市场价值的是,SHDSL设备与ADSL设备的兼容性可以使得不同的设备在同一平台提供不同的服务,减少了运营商在现有ADSL 系统上增加的设备投资和安装成本。电信运营商采用SHDSL技术可以为用户提供廉价方便的专线服务,提高利用DSL技术在宽带接入市场的竞争力。



  VDSL技术将双绞线的传输速率推进到极高层次,VDSL要求在相对短的距离上实现极高的数据传输速率,最高可以实现58Mbit/s的传输速率。从技术角度而言,VDSL实际上可视作ADSL的下一代技术,其平均传输速率可比ADSL高出5至10倍。VDSL可采用对称式与非对称式的传输方式,并支持ATM和STM的传输,提供语音和视频会议及数字影像。对于电信业者而言,VDSL是进入视频服务的最佳解决方案。作为DSL技术的终极技术,VDSL在接入速率上确实存在着无与伦比的优势,特别的是利用现已铺设好的电话线作为传输媒介。



  对比WiMAX技术与DSL技术,显然各有自己的优势所在。从使用环境上讲,WiMAX技术用于无线接入,而DSL技术用于有线接入,WiMAX技术比DSL技术在组网应用中具有更强的灵活性是必然的。从传输速率上讲,WiMAX技术的最高速率可以达到30Mbit/s,DSL技术的理论最高速率可以达到58Mbit/s,但是DSL较易受到用户线路特性的影响,实际上的速率可能会有所下降。从覆盖范围方面比较,WiMAX最远可以达到6英里,而DSL最远只能覆盖3.6公里(2.2356英里)。尽管DSL技术与WiMAX技术相比存在明显的弱势,但是DSL技术是基于现有的铜线基础之上的,成本上明显低于WiMAX,不过随着时间的推移,一旦WiMAX技术的发展使成本大幅度下降,DSL技术将面临被WiMAX技术淘汰的威胁。



  <B>WiMAX之于Cable</B>



  Cable Modem技术从传输方式上可分为双向对称式传输和非对称式传输。对称式传输速率为2Mbit/s~4Mbit/s、最高能达到10Mbit/s。非对称式传输下行速率为51Mbit/s,上行速率为500Kbit/s~31Mbit/s。Cable Modem本身不单纯是调制解调器,它集Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、虚拟专网代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网,不占用电话线,可提供随时在线的永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个虚拟专网连接,Cable Modem提供一个标准的10BaseT或10/100BaseT以太网接口同用户的PC设备或以太网集线器相联。 Cable Modem的技术实现一般是从42MHz~750MHz电视频道中分离出一条6MHz的信道用于下行传送数据。通常下行数据采用64QAM(正交调幅)调制方式,最高速率可达27Mbit/s,如果采用256QAM,最高速率可达51Mbit/s。



  在Cable Modem系统中,采用了双向非对称技术,在下行方向有6MHz的模拟带宽供系统中的用户共享。但这种共享技术不会降低传输速率。Cable Modem不同于线路交换的电话网定向呼叫连接,用户在连接时并不占用一个固定带宽,而是与其他活动用户共享,仅在发送、接收数据的瞬间使用网络资源。在毫秒级甚至微秒级的时间内,抓住一切利用带宽的机会下载数据包。如果在网络使用的高峰期中有拥塞,可以通过灵活的分配附加带宽来解决。只需简单分配一个6MHz频段,就能倍增下行速度。另一种方法是在用户段从新划分物理网络,按照访问频度给用户合理分配带宽,速度可与专线媲美。



  利用Cable Modem和HFC进行组网在稳定性、可靠性、供电以及运行维护体制上都存在一些问题。尽管Cable的理论速率达到了51Mbit/s,由于Cable线路带宽是共享的,在用户达到一定规模后实际上无法提供宽带数据业务,用户分享到的带宽是非常有限的。WiMAX技术相对而言,带宽优势更加明显。



  由于Cable Modem所有用户的信号都是在同一根同轴电缆上进行传送的,因此有被搭线窃听的危险。而CATV的树状网络特点也导致极容易造成单点故障,如电缆的损坏、放大器故障、传送器故障都会造成整个节点上的用户服务的中断。虽然Cable Modem的前期用户一定可以享受到非常优质的服务,因为在用户数量很少的情况下线路的带宽以及频带都是非常充裕的。但是,每一个Cable Modem用户的加入都会增加噪声、占用频道、减少可靠性以及影响线路上已有的用户服务质量。而WiMAX技术却没有以上这些顾虑,安全性、稳定性都具有很好的保障。



  另外,从组网成本上考虑,Cable Modem需要对HFC改造完成后才能够应用。目前我国大部分HFC只能满足450MHz的频带要求,而利用HFC提供双向业务至少需要750MHz的带宽。这显然需要更换所有不符合要求的同轴电缆。同时,要实现双向的HFC需要更换目前有线电视网上使用的单向放大器,高昂的改造费用也使Cable技术难以与WiMAX技术抗衡。
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