走向融合的无线移动通信技术(1)

1、多彩的无线移动通信世界

近年，无线移动通信技术取得了长足的发展，移动通信给人们的生活方式带来了深刻的变革。人们在体验着第二代移动通信带来的便利的同时，张开怀抱满怀信心的迎接第三代移动通信的到来。同时，在无线通信技术世界里，国际电子与电气工程师协会发布的IEEE802系列标准为无线通信技术的发展做出了卓越的贡献。IEEE802.11、802.15、802.16、802.20、802.21等工作组提供了从个域网、局域网到城域网、广域网各个范畴上的无线通信标准，并为网络融合统一提供了参考标准。

毫无疑问，因特网是20世纪人类最伟大的发明之一。它彻底的改变了人们获取信息的方式。经过多年发展，因特网已经成为人们生活必不可少的通讯工具。同时，人们也产生了随时随地不受限制的使用互联网的需求。这种移动数据业务需求为3G系统和802.xx系统提供了施展拳脚的舞台。

无线通信技术的发展呈现了百花齐放的繁荣景象。这一局面的形成和发展，为未来网络共存与融合发展埋下了伏笔。我们可以说，多技术共存在很长一段时间内是必然存在的，它们共同创建美好的无线通信的世界。同时，在各自的演进过程中，它们相互补充、相互竞争、互相推动，最终走向相互融合。

2、WiMAX：一种走向移动的无线城域网技术

2.1 WiMAX技术发展简介

WiMAX无疑是当前信息技术领域最热门的话题之一。光纤骨干网传输速率达Tb/s，局域网传输速率也达到百兆bit/s。相比之下，无线城域网的传输速率只有几百kb/s，3G系统在静止状态下传输速率也不过2Mb/s。无线接入网的传输速率已经成为制约无线互联网发展的切切实实的瓶颈。IEEE802.16-2004系统覆盖的范围最大可达50公里，可提供最高达70Mb/s的数据传输率，802.16e还支持车速移动下的数据通信。这是一个非常吸引人的技术，给人们推广无线互联网应用带来了很大的想象空间。WiMAX系统具有标准开放、实施成本低廉、保证QoS服务等优点，因而受到众多通信设备厂家和运营商的欢迎，将是DSL和CATV等最后一公里接入技术的最大挑战。

2004年，全球第一块WiMAX芯片——“Rosedale”诞生，有力的推动了WiMAX技术商用化进程。2005年被称为“WiMAX起跑年”。今年，WiMAX产品测试中心已经先后建立，下半年将有商用化产品推出市场，加入到日益激烈的无线通信市场竞争中去。加入了移动性支持的IEEE802.16e标志也将于2006年年初发布。2006年，802.16e的芯片将走入笔记本电脑，实现便携式应用。2007年，手机中将内置802.16e芯片，实现全移动式数据业务。这就是WiMAX从固定接入走向便携和移动应用的三步走战略。

2.2 WiMAX网络拓扑和网络应用

WiMAX可以应用在蜂窝网络基站回传、热点回传、小区宽带接入和企业T1接入等场景中，典型应用包括VoIP、视频会议、互动式网络游戏、视频点播、网络协同工作等。通过部署WiMAX系统，用户可以极大的降低网络建设成本并获得满意的网络服务。这对于大部分xDSL业务没有到达的地区会形成较大的市场冲击。同时，在具有移动性支持的802.16e实施后，WiMAX在包括发达地区的无线宽带接入市场上也是颇具竞争力的。

WiMAX标准规定点到多点(PMP)作为必须支持的网络拓扑结构。在这种结构下，每一个基站下连若干个用户站，向上通过BSC连到骨干网。这样就组成了传统的蜂窝网络结构。此外，IEEE802.16工作组还开创性的将网状网(mesh)技术纳入到标准中来，作为可选的网络拓扑结构。在mesh模式下，WiMAX用户可以通过相邻的其他用户节点，以多跳的方式连接到骨干网。

Mesh网络，也称多跳网络，是一种在无线设备间高效传输数据的灵活的体系结构。网状网技术将信号从一个设备传递到另一个节点。网络中的用户节点不仅可以作为mesh网络客户端，同时也起到mesh网络中的路由器的作用。它和Adhoc网络的一个最大的区别在于流量模型的不同。Adhoc网络是完全无中心，自组织自管理的。而在无线mesh网络中，相对用户节点存在基站这个和核心网接入的“中心”。同时，在802.162004标准中，用户站是固定的，这也与Ad hoc网络极大不同。

目前Wi-Fi网状网络已有专有化实施方案。这些专有化方案可将标准Wi-Fi的几百英尺覆盖限制扩大到几英里以上。此外，性能也可以由54Mb/s限制提高到100Mb/s以上。网状网络已经用于实现一些城市的全城Wi-Fi接入，如美国新墨西哥洲的RioRancho市。IEEE802.11s工作组已开始致力于Wi-Fi网状网络的标准化，预计于2007年获得批准。

在WiMAX系统中使用无线mesh技术，可以在网络建设初期降低WiMAX网络建设成本，推动WiMAX用户的普及。在网络边缘地带或有遮挡的情况下可以达到扩大网络覆盖范围的目的。当然，无线mesh技术也同样带来诸如动态资源分配、无线路由、网络安全等问题。目前，无线mesh网络吸引了研究者的关注，相信这种技术的采纳会给WiMAX技术的发展带来积极的影响。

3、Mobile-Fi：铺就通往未来移动通信之路

3.1 IEEE802.20简介

IEEE802.20工作组成立于2002年12月，其目标在于为IP业务制定出一套基于包的空中接口规范，设计初衷就在于与传统移动通信技术的竞争。IEEE802.20规范全称为移动宽带无线接入系统(MBWA，MobileBroadband Wireless Access)。标准的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。该标准被认为是提供移动业务平台的另一个解决方案，是一种可以和IMT2000、3G和2.5G平台媲美的广带移动接入技术。

802.20系统运行在3.5GHz以下授权频段，在时速250公里的情况下，可实现下行1Mb/s的移动通信能力，可以应用在铁路、地铁以及高速公路、卫星通信等高速移动的环境中。

工作频带越低，无线信号的路径衰落越小，覆盖范围也越广。但是，目前低频段已经被卫星通信、集群通信等通信方式所占据，很难找到全球统一的大块空白频带。802.20计划工作于400MHz至3.5GHz的授权频带内。信道带宽采用1.25MHz或5MHz，因此它可以避开现有无线通信频段，见缝插针的在低频段工作。甚至，有研究者建议让802.20在已有的IMT2000移动通信频带内工作。IEEE802.20技术参数如表1所示：

表1　IEEE 802.20技术参数

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。