寬帶技術大比拼

寬帶技術大比拼

什么是WiMAX技術？
　　WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)微波接入全球互操作性認證產業(yè)聯(lián)盟主要成員包括設備制造商、器件供應商、運營商等，主要任務是通過對產品進行兼容性和互操作性認證，消除IEEE802.16標準應用的障礙，擴大標準的應用范圍。802.16是由IEEE802開發(fā)的無線接入技術空中接口標準，具有代表性的標準包括802.16d固定無線接入和802.16e移動無線接入標準。按照目前的技術發(fā)展情況，802.16d主要定位于企業(yè)用戶，提供長距離傳輸?shù)氖侄?，?02.16e的用戶群則定位于個人用戶，支持用戶在移動狀態(tài)下寬帶接入網絡。
　　WiMAX是一項新興技術，能夠在比Wi-Fi更廣闊的地域范圍內提供“最后一公里”寬帶連接性，由此支持企業(yè)客戶享受T1類服務以及居民用戶擁有相當于線纜/DSL的訪問能力。憑借其在任意地點的1～6英里覆蓋范圍(取決于多種因素)，WiMAX將可以為高速數(shù)據應用提供更出色的移動性。此外，憑借這種覆蓋范圍和高吞吐率，WiMAX還能夠提供為電信基礎設施、企業(yè)園區(qū)和Wi-Fi熱點提供回程。
　　WiMAX將分三個階段進行部署。第一階段是通過室內天線來部署采用IEEE802.16d規(guī)范的WiMAX技術，目標用戶是固定地點的已知訂戶。第二階段會大量部署室內天線，將WiMAX技術的吸引力拓寬到尋求簡化用戶點安裝的運營商身上。第三階段將推出IEEE802.16e規(guī)范，在此規(guī)范中WiMAX認證硬件將應用于便攜式解決方案，面向那些希望在服務區(qū)內漫游的用戶，支持類似于當今Wi-Fi能力，但更加持久穩(wěn)固的連接性。
　　WiMAX面臨的首要挑戰(zhàn)依然是其建設成本和設備價格。目前MMDS多點多信道分布式系統(tǒng)，包括WiMAX天線部署在內的每個用戶成本高達3000美元左右，這不僅使運營商難以獲得足夠的投資回報，也會使用戶望而生畏、退避三舍，更何況對中國3.5GHz頻段這一資源很有限的MMDS寬帶無線接入系統(tǒng)，經過幾輪方案更新及技術創(chuàng)新后，各類設備已具備相當優(yōu)良的性價比，WiMAX如果按上述類似的價位參與競爭將面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。此外，WiMAX與Wi-Fi、3G在相當長時間內將會互補共存，并在重疊區(qū)有一定程度的彼此競爭，對此，保持這些系統(tǒng)應用之間的有效互聯(lián)互通及增強其自身競爭力亦是WiMAX面臨的重要任務。

　　WiMAX之于3G
　　3G是支持高速無線通信的ITU規(guī)范。這一遍布全球的無線連接與GSM、TDMA和CDMA相兼容。下一代3G蜂窩服務能夠為語音和數(shù)據提供一個遠程無線接入范圍。全球的運營商目前都在為城鎮(zhèn)、郊區(qū)和交通流量較大的鄉(xiāng)村地區(qū)部署3G網絡基礎設施。下一代3G蜂窩服務能夠跨多種地域創(chuàng)建廣泛的數(shù)據接入范圍，從而為語音通信和互聯(lián)網連接提供最理想的移動計算能力。
　　IEEE802.16e自提出以來一直都比較引人關注，特別是有Intel這樣的業(yè)界巨頭和WiMAX組織的推動，業(yè)界對802.16e展開了熱烈的討論，尤其是802.16e與3G的關系，存在多種不同的觀點：有的觀點認為802.16e會取代3G，有的則認為802.16e不可能取代3G，只是3G的互補技術。為了分析802.16e與3G的關系，下面對這兩種技術進行全方位對比。
　　對于802.16e 技術和3G技術，首先由于定位的不同，二者存在很大差異。
　　從標準化程度上看，802.16e僅定義了空中接口的物理層和MAC層。在MAC層之上采用的協(xié)議以及核心網部分不在802.16e所包含的范圍之內。802.16e的空中接口標準化工作預計近期完成。3G技術作為一個完整的網絡，空中接口規(guī)范、核心網系列規(guī)范以及業(yè)務規(guī)范等都已經完成了標準化工作，涉及無線傳輸、移動性管理、業(yè)務應用、用戶號碼管理等內容。
　　從業(yè)務能力上看，802.16e提供的主要是具有一定移動特性的寬帶數(shù)據業(yè)務，面向的用戶主要是筆記本終端和802.16e終端持有者。802.16e接入IP核心網，也可以提供VoIP業(yè)務。3G從設計最初就是為話音業(yè)務和數(shù)據業(yè)務共同設計的，對于話音業(yè)務，核心網絡仍采用電路交換方式實現(xiàn)，QoS有較高的保障。802.16e犧牲了移動性換取了數(shù)據傳輸能力的提高，它的數(shù)據帶寬優(yōu)于3G系統(tǒng)。但是3G的數(shù)據能力也在不斷提高，3G增強型如HSDPA，已經可以實現(xiàn)10Mbit/s的接入速率。按照ITU的定義，3G增強型最終目標可以達到30Mbit/s。
　　盡管WiMAX傳輸速率可達到3G的10倍甚至更高，其覆蓋范圍用低階調制時可與3G匹敵甚至更遠，但這不是3G標準的以無線廣域網WWAN為基本模式、以公眾語音及多媒體數(shù)據為內容、在全球范圍內漫游的個人手機終端的基本市場定位，本質上WiMAX是作為3G及3G演進的一種無線城域網、多點基站互聯(lián)的重要支持手段而已，兩者潛在的市場尺寸亦有巨大差異，從而根本談不上WiMAX會成為3G的終結者。
　　從覆蓋范圍上看，802.16e為了獲得較高的數(shù)據接入帶寬(30Mbit/s)，必然要犧牲覆蓋和移動性，因此802.16e在相當長的時間內將主要解決熱點覆蓋，網絡可以提供部分的移動性，主要應用會集中在游牧或低速移動狀態(tài)下的數(shù)據接入。3G則是無處不在的網絡，覆蓋是連續(xù)的，用戶可以實現(xiàn)不間斷的通信。
　　從無線頻譜資源上看，3G擁有全球統(tǒng)一的頻譜資源，而802.16e則正在試圖尋找2～6GHZ之間的頻率資源，各個國家目前可用的頻率都不一致。因此，802.16e最終獲得足夠的全球統(tǒng)一頻率存在一定難度。
　　從以上各個角度的分析可以看出，雖然802.16e在數(shù)據能力上要優(yōu)于3G，但是從標準化、全球統(tǒng)一頻譜、技術特性等多角度考慮，802.16e距離真正商用還有很長的路要走，而且在相當長的時間內主要解決熱點覆蓋，解決部分移動性。它的應用將在3G之后。802.16e的出現(xiàn)不會影響我國3G的產業(yè)發(fā)展。

　　WiMAX之于Wi-Fi
　　Wi-Fi是無線保真(Wireless fidelity)的縮寫，Wi-Fi技術包括已經批準的IEEE802.11a、b和g規(guī)范以及等待批準的802.11n規(guī)范。Wi-Fi是第一項得到廣泛部署的高速無線技術，在全球的熱點中尤其引人注目——包括家庭和辦公室以及越來越多的咖啡屋、酒店和機場、Wi-Fi熱點幾乎是立即風靡全球，并因為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能夠支持的范圍非常有限：用戶只有保持在距離無線接入點設備(AP)300英尺的范圍內才能實現(xiàn)高速連接。Wi-Fi是最早期的高速無線數(shù)據技術之一，現(xiàn)在因為擁有大量支持產品和技術而收益良多。一些最新的平臺甚至能夠支持多個Wi-Fi標準(如802.11a、b 、g)，從而支持數(shù)個無線網絡之間的兼容性。
　　Wi-Fi近年來在市場上掀起了一股強勁的熱潮。2002年，全球總共銷售出了1800萬個Wi-Fi“熱點”，各國電信運營商也爭先恐后地加入到了Wi-Fi陣營。據預測，到2007年美國將安裝53萬個熱點，歐洲安裝70萬個，而在亞洲也將有100多萬個熱點。為什么Wi-Fi會發(fā)展如此迅速呢？
　　Wi-Fi有著“無線版本以太網”的美稱。由于目前的以太網標準(IEEE 802.3標準)幾乎已經成為局域網的代名詞，世界上至少有80%以上的局域網采用以太網技術。而WLAN同樣為IEEE制訂的標準，所以其幾乎可以視為以太網標準在無線領域的延伸。這使WLAN在應用上具備無痕過度和順利安裝的特點。
　　WLAN的安裝及設置相當簡單——當需要在某個區(qū)域建立網絡連接時，只需要在一定范圍內設立相應的接入點就可以了，規(guī)劃、布線、測試等傳統(tǒng)工序可以被忽略。而且當用戶需要增加、拆卸和遷移時的操作也非常簡單。如果布置一個網吧局域網，在HUB、線纜的布置等方面會花費大量時間，而在家里引入Wi-Fi后，整個接入工序不到10分鐘。
　　WLAN的綜合成本非常低。有消息指通過實施無線局域網解決方案，用戶規(guī)模平均在400點的企業(yè)可以節(jié)省下來的聯(lián)網成本高到490萬美元，由于接入方便、成本低廉且無須申請牌照，使WLAN在公共接入服務領域成為矚目的明星。
　　802.11b的帶寬可以達到11Mbit/s，而802.11a及802.11g更可達54Mbit/s，如此高的帶寬幾乎趕上了線纜的連接，大大超過同類型的無線網絡技術。同時除了網絡以外，WLAN的應用將被拓展到更為廣泛的領域，除了集成在筆記本電腦、PDA、手機等設備中外，還將被集成進諸如打印機、DVD機、游戲機、MP3等產品中，其功能也將進一步增強。
　　雖然Wi-Fi擁有很多優(yōu)點，但是它存在的安全隱患卻是一個致命的缺點。Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術，通過空氣發(fā)送和接收數(shù)據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數(shù)據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，無線電波能穿透墻壁和隔板，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數(shù)據甚至進入未受保護的公司內部局域網。
　　不過，Wi-Fi崛起雖然迅速，但是面對WiMAX咄咄逼人的發(fā)展態(tài)勢，有輿論認為WiMAX將取代Wi-Fi，但也有人認為WiMAX不會取代Wi-Fi，雙方將在無線接入中互補。WiMAX與Wi-Fi最明顯的區(qū)別是覆蓋范圍存在巨大差別，Wi-Fi最高只能達到300英尺的覆蓋范圍，而只能在無線局域網環(huán)境中使用，而WiMAX 802.16e通?？梢赃_到1～3英里，主要定位在移動無線城域網環(huán)境中使用。

　　WiMAX之于DSL
　　xDSL技術按上行和下行的速率是否相同可分為速率對稱型和速率非對稱型兩種。速率對稱型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL (Single line DSL)、HDSL2等多種形式，非對稱型的xDSL有ADSL(Asymmetric DSL)、G.lite ADSL和VDSL(Very high bit rate DSL)等。目前使用最廣泛的是ADSL技術。
　　ADSL是一種新的在一對雙絞線上同時傳輸電話業(yè)務與數(shù)據信號的技術，它屬于速率非對稱型銅線接入網技術，并且可以在一對用戶線上進行上行達640Kbit/s，下行達1.5~8Mbit/s速率的傳輸。另外，ADSL采用了先進的數(shù)字信號處理技術來減少線路損傷對傳輸性能的影響。
　　雖然ADSL采用先進的數(shù)字信號處理技術、編碼調制技術和糾錯技術，但是在推廣ADSL業(yè)務時，用戶線路的許多特性，包括線路上的背景噪聲、脈沖噪聲、線路的插入損耗、線路間的串擾、線徑的變化、線路的橋接抽頭、線路接頭和線路絕緣等因素都將影響高速率傳輸業(yè)務的性能。
　　HDSL是目前眾多DSL技術中較為成熟的一種，它的特點是利用兩對雙絞線實現(xiàn)數(shù)據傳輸，支持N×64Kbit/s各種速率，最高可達雙向2Mbit/s速率。HDSL無需借助中繼放大器即可實現(xiàn)3.6公里以內的正常數(shù)據傳輸。與傳統(tǒng)T1/E1技術相比，HDSL最突出的優(yōu)勢是成本低廉、安裝簡便，是數(shù)字中繼接口T1/E1較為理想的替代技術之一。SHDSL是HDSL(高比特率DSL)單線版本的升級技術，也就是說可以節(jié)省一對雙絞線，傳輸速率更快，傳輸距離更遠，因此安裝更為方便。SHDSL能提供上下行同為2.3Mbit/s的帶寬，滿足商務用戶的特殊需求。更具市場價值的是，SHDSL設備與ADSL設備的兼容性可以使得不同的設備在同一平臺提供不同的服務，減少了運營商在現(xiàn)有ADSL 系統(tǒng)上增加的設備投資和安裝成本。電信運營商采用SHDSL技術可以為用戶提供廉價方便的專線服務，提高利用DSL技術在寬帶接入市場的競爭力。

　　VDSL技術將雙絞線的傳輸速率推進到極高層次，VDSL要求在相對短的距離上實現(xiàn)極高的數(shù)據傳輸速率，最高可以實現(xiàn)58Mbit/s的傳輸速率。從技術角度而言，VDSL實際上可視作ADSL的下一代技術，其平均傳輸速率可比ADSL高出5至10倍。VDSL可采用對稱式與非對稱式的傳輸方式，并支持ATM和STM的傳輸，提供語音和視頻會議及數(shù)字影像。對于電信業(yè)者而言，VDSL是進入視頻服務的最佳解決方案。作為DSL技術的終極技術，VDSL在接入速率上確實存在著無與倫比的優(yōu)勢，特別的是利用現(xiàn)已鋪設好的電話線作為傳輸媒介。
　　對比WiMAX技術與DSL技術，顯然各有自己的優(yōu)勢所在。從使用環(huán)境上講，WiMAX技術用于無線接入，而DSL技術用于有線接入，WiMAX技術比DSL技術在組網應用中具有更強的靈活性是必然的。從傳輸速率上講，WiMAX技術的最高速率可以達到30Mbit/s，DSL技術的理論最高速率可以達到58Mbit/s，但是DSL較易受到用戶線路特性的影響，實際上的速率可能會有所下降。從覆蓋范圍方面比較，WiMAX最遠可以達到6英里，而DSL最遠只能覆蓋3.6公里(2.2356英里)。盡管DSL技術與WiMAX技術相比存在明顯的弱勢，但是DSL技術是基于現(xiàn)有的銅線基礎之上的，成本上明顯低于WiMAX，不過隨著時間的推移，一旦WiMAX技術的發(fā)展使成本大幅度下降，DSL技術將面臨被WiMAX技術淘汰的威脅。
　　WiMAX之于Cable
　　Cable Modem技術從傳輸方式上可分為雙向對稱式傳輸和非對稱式傳輸。對稱式傳輸速率為2Mbit/s～4Mbit/s、最高能達到10Mbit/s。非對稱式傳輸下行速率為51Mbit/s，上行速率為500Kbit/s～31Mbit/s。Cable Modem本身不單純是調制解調器，它集Modem、調諧器、加/解密設備、橋接器、網絡接口卡、虛擬專網代理和以太網集線器的功能于一身。它無須撥號上網，不占用電話線，可提供隨時在線的永久連接。服務商的設備同用戶的Modem之間建立了一個虛擬專網連接，Cable Modem提供一個標準的10BaseT或10/100BaseT以太網接口同用戶的PC設備或以太網集線器相聯(lián)。 Cable Modem的技術實現(xiàn)一般是從42MHz～750MHz電視頻道中分離出一條6MHz的信道用于下行傳送數(shù)據。通常下行數(shù)據采用64QAM(正交調幅)調制方式，最高速率可達27Mbit/s，如果采用256QAM，最高速率可達51Mbit/s。
　　在Cable Modem系統(tǒng)中，采用了雙向非對稱技術，在下行方向有6MHz的模擬帶寬供系統(tǒng)中的用戶共享。但這種共享技術不會降低傳輸速率。Cable Modem不同于線路交換的電話網定向呼叫連接，用戶在連接時并不占用一個固定帶寬，而是與其他活動用戶共享，僅在發(fā)送、接收數(shù)據的瞬間使用網絡資源。在毫秒級甚至微秒級的時間內，抓住一切利用帶寬的機會下載數(shù)據包。如果在網絡使用的高峰期中有擁塞，可以通過靈活的分配附加帶寬來解決。只需簡單分配一個6MHz頻段，就能倍增下行速度。另一種方法是在用戶段從新劃分物理網絡，按照訪問頻度給用戶合理分配帶寬，速度可與專線媲美。
　　利用Cable Modem和HFC進行組網在穩(wěn)定性、可靠性、供電以及運行維護體制上都存在一些問題。盡管Cable的理論速率達到了51Mbit/s，由于Cable線路帶寬是共享的，在用戶達到一定規(guī)模后實際上無法提供寬帶數(shù)據業(yè)務，用戶分享到的帶寬是非常有限的。WiMAX技術相對而言，帶寬優(yōu)勢更加明顯。
　　由于Cable Modem所有用戶的信號都是在同一根同軸電纜上進行傳送的，因此有被搭線竊聽的危險。而CATV的樹狀網絡特點也導致極容易造成單點故障，如電纜的損壞、放大器故障、傳送器故障都會造成整個節(jié)點上的用戶服務的中斷。雖然Cable Modem的前期用戶一定可以享受到非常優(yōu)質的服務，因為在用戶數(shù)量很少的情況下線路的帶寬以及頻帶都是非常充裕的。但是，每一個Cable Modem用戶的加入都會增加噪聲、占用頻道、減少可靠性以及影響線路上已有的用戶服務質量。而WiMAX技術卻沒有以上這些顧慮，安全性、穩(wěn)定性都具有很好的保障。
　　另外，從組網成本上考慮，Cable Modem需要對HFC改造完成后才能夠應用。目前我國大部分HFC只能滿足450MHz的頻帶要求，而利用HFC提供雙向業(yè)務至少需要750MHz的帶寬。這顯然需要更換所有不符合要求的同軸電纜。同時，要實現(xiàn)雙向的HFC需要更換目前有線電視網上使用的單向放大器，高昂的改造費用也使Cable技術難以與WiMAX技術抗衡。