無(wú)線寬帶接入技術(shù)論文

　　在無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，寬帶無(wú)線接入獲得了廣泛的關(guān)注，對(duì)于寬帶無(wú)線接入技術(shù)的選擇將會(huì)影響未來(lái)通信市場(chǎng)的走向。下面小編給大家分享無(wú)線寬帶接入技術(shù)論文，大家快來(lái)跟小編一起欣賞吧。

　　無(wú)線寬帶接入技術(shù)論文篇一

　　無(wú)線寬帶接入技術(shù)淺析

　　摘要：在無(wú)線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，寬帶無(wú)線接入獲得了廣泛的關(guān)注，對(duì)于寬帶無(wú)線接入技術(shù)的選擇將會(huì)影響未來(lái)通信市場(chǎng)的走向。本文對(duì)比研究了WiMAX，wi-Fi，LTE三種無(wú)線接入技術(shù)遵循的標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)以上三種無(wú)線接入技術(shù)進(jìn)行總體性的比較研究，并對(duì)未來(lái)無(wú)線寬帶接入技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

　　關(guān)鍵詞：WiMAX;Wi-Fi;LTE

　　中圖分類號(hào)：TN929.53

　　1.引言

　　隨著移動(dòng)通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，話音業(yè)務(wù)移動(dòng)化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)寬帶化已經(jīng)成為了通信市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì);而電信網(wǎng)絡(luò)接入層也逐漸呈現(xiàn)出無(wú)線化和寬帶化的發(fā)展趨勢(shì)，移動(dòng)通信競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。寬帶無(wú)線接入技術(shù)(Broadband Wireless Access，BWA)是目前通信與信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)之一。它是以無(wú)線通信的方式在寬帶業(yè)務(wù)接口與寬帶業(yè)務(wù)用戶之間實(shí)現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的接入，從而達(dá)到為用戶提供話音、視頻、數(shù)據(jù)及多媒體等高質(zhì)量的應(yīng)用服務(wù)的目的。隨著ITU和3GPP及3GPP2各大標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)各現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)規(guī)范的不斷完善，3G、WiMAX、Wi-Fi、LTE等各種無(wú)線寬帶接入技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)中互相借鑒和學(xué)習(xí)，進(jìn)而技術(shù)不斷完善，網(wǎng)絡(luò)安全性實(shí)用性不斷增強(qiáng)。市場(chǎng)上支持Wi-Fi、WiMAX的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端日趨豐富，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已逐漸成熟。就目前而言，很明顯，寬帶無(wú)線接人技術(shù)已經(jīng)到了百家爭(zhēng)鳴的時(shí)代。IEEE和3GPP及3GPP2等各大標(biāo)準(zhǔn)化組織正在進(jìn)行著激烈的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于不同的市場(chǎng)需求及實(shí)際環(huán)境選擇相應(yīng)的無(wú)線寬帶接入標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要，因?yàn)檫x擇適合的標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)在將來(lái)快速發(fā)展的無(wú)線市場(chǎng)中占有一席之地，進(jìn)而改變整個(gè)無(wú)線通信市場(chǎng)的分布格局。而此時(shí)，對(duì)于無(wú)線寬帶接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇就顯得尤為重要。本文主要研究了WiMAX，Wi-Fi，LTE三種無(wú)線接入技術(shù)(3GV-41技術(shù)已相當(dāng)完善，本文不再贅述)遵循的標(biāo)準(zhǔn)及其優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)以上三種寬帶無(wú)線接入技術(shù)進(jìn)行總體性的比較研究，從而描述出以上幾種技術(shù)在未來(lái)幾年內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　2.線寬帶接入技術(shù)

　　2.1 Wi MAX

　　2.1.1 WiMAX概述

　　WiMAXt~(Worldwide Interoperability for Mi-cro-wave Access)即全球微波互聯(lián)接入。是一項(xiàng)基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)技術(shù)。其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為：802.16d標(biāo)準(zhǔn)和802.16e標(biāo)準(zhǔn)。802.16d的初衷為統(tǒng)一固定無(wú)線接入的空中接口，該標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用于2-11GHz非視距(NLOS)傳輸和10-66GHz視距(LOS)傳輸。相對(duì)于以上的兩種場(chǎng)景，802.16d用于固定和游牧應(yīng)用場(chǎng)景;802.16e用于便攜和移動(dòng)場(chǎng)景，同時(shí)支持固定場(chǎng)景。為解決無(wú)線寬帶接入“最后一公里”的問(wèn)題1EEE于2003年1月29日正式通過(guò)802.16a規(guī)范，這是一種線纜和xDSL的無(wú)線擴(kuò)展技術(shù)，因此也將WiMAX稱為無(wú)線DSL技術(shù)。在亞洲，目前xDSLt~是WiMAX在最后一公里接入市場(chǎng)主要的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

　　2.1.2 WiMAX技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　(1)覆蓋范圍：最大無(wú)線信號(hào)傳輸距離為50kin，只要少數(shù)基站建設(shè)就可覆蓋全城，在很大程度上擴(kuò)展了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍。

　　(2)接入速率：WiMAX采用MIMO-STC/MDC及可擴(kuò)展的OFDMA技術(shù)，在20MHz的帶寬內(nèi)所能提供的下行峰值速率可達(dá)63Mbps/扇區(qū)，上行速率也可達(dá)到28Mbps/扇區(qū)。

　　(3)作為一種無(wú)線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將Wi-Fi連接到互聯(lián)網(wǎng);也可作為DSL等有線接入方式的無(wú)線擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)最后一公里的寬帶接人。

　　2.1.3影響WjMAX技術(shù)未來(lái)發(fā)展的主要因素

　　(1)標(biāo)準(zhǔn)制定：在基站和基站間、基站和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的協(xié)議IEEE802.16并沒(méi)有給出具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只給出了基站和移動(dòng)臺(tái)之間的空中接口標(biāo)準(zhǔn)。在切換、尋呼和終端狀態(tài)管理(激活和休眠的轉(zhuǎn)換)等與蜂窩組網(wǎng)有關(guān)的方面，還不夠成熟，需要進(jìn)一步完善。

　　(2)頻率問(wèn)題：目前ETSI(國(guó)際MMDS)已經(jīng)認(rèn)可使用的頻率為3.4～3.8GHz，5.725～5.85GHz可作為免許可頻率使用。全球各國(guó)允許使用的頻率并集大致為2-11GHz，這就意味著當(dāng)WiMAX與LTE使用相同頻率(2 GHz、3.4-3.6 GHz)時(shí)，其與LTE相比之下，穿透力差的缺點(diǎn)就會(huì)凸顯出來(lái)，使得無(wú)法與LTE競(jìng)爭(zhēng)。

　　2.2 Wi-Fi

　　2.2.1概述

　　Wi-Fim(Wireless Fidelity)無(wú)線保真，IEEE802.11a和IEEE802.11b為目前可以使用的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織無(wú)線保真(Wireless Fidelity.Wi-Fi)聯(lián)盟主要負(fù)責(zé)WLAN的推廣和認(rèn)證工作，因此WLAN技術(shù)通常又被稱之為Wi-Fi。WLANIal可使用的標(biāo)準(zhǔn)主要包括802.11b、802.11a和802.11g，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)表1。

　　目前Wi-Fi市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈，除原有的Wi-Fi廠商(D-Link、思科、Intel等)在緊鑼密鼓的準(zhǔn)備外，高通公司也將業(yè)務(wù)伸向了Wi-Fi領(lǐng)域，據(jù)報(bào)道北京時(shí)間2011年5月26日早間消息，高通周二晚宣布，該公司已完成31億美元收購(gòu)Wi-Fi芯片廠商Atheros Communications的交易。

　　2.2.2 W._Fi技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　Wi-Fi是由接入點(diǎn)(Access Point，AP)和無(wú)線網(wǎng)卡組成的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，由于可以不受布線條件的限制，可以方便的應(yīng)用在小型網(wǎng)絡(luò)甚至大型網(wǎng)絡(luò)中，能提供有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的漫游特性，方便用戶使用，由于起點(diǎn)低，大部分的電子設(shè)備，如電腦筆記本、手機(jī)等均支持Wi-Fi;由于大量設(shè)備廠商的涌入從而形成競(jìng)爭(zhēng)，各廠商不得不降低成本，以便在市場(chǎng)中占有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。據(jù)平安證券今年3月發(fā)布的調(diào)研報(bào)告指出，預(yù)計(jì)Wi-Fi建設(shè)將帶動(dòng)250～300-億元的電信設(shè)備市場(chǎng)。

　　2.2.3影響wi Fi技術(shù)未來(lái)發(fā)展的主要因素

　　(1)可靠性：射頻干擾是造成Wi-Fi性能不穩(wěn)定、覆蓋不好、經(jīng)常掉線現(xiàn)象的主要原因。無(wú)線電波間存在相互影響的現(xiàn)象，特別是同頻段、同技術(shù)設(shè)備之間將存在明顯影響，如手機(jī)、電磁爐，甚至汽車啟動(dòng)的電子設(shè)備等。

　　(2)數(shù)據(jù)傳輸速率有限：雖然Wi-Fi技術(shù)最高標(biāo)稱數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)11～54 Mbit/s，但系統(tǒng)開銷會(huì)使應(yīng)用層速率降低50%左右。

　　(3)服務(wù)質(zhì)量(Quality ofService，QoS)保障機(jī)制乏力：Wi-Fi雖然支持盡力而為(Best Effort)業(yè)務(wù)(WEB瀏覽、FTP下載、Email等)，但是語(yǔ)音通信、視頻傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)的QoS很難得到保障。

　　(4)覆蓋范圍：Wi-Fi實(shí)現(xiàn)規(guī)模覆蓋的最大的缺陷在于需要密集的有線傳輸資源。LTE/WiMAX

　　基站的覆蓋范圍比Wi-Fi AP覆蓋范圍大數(shù)十到上百倍。

　　(5)移動(dòng)性：Wi-Fi技術(shù)自身并不支持移動(dòng)I生，即便IEEE802.1 1s可能會(huì)對(duì)Wi-Fi MESH的移動(dòng)性進(jìn)行增強(qiáng)，最多也只能支持步行的移動(dòng)速度。而LTE和WiMAX都支持120km/h以上的移動(dòng)性，這是Wi-Fi所不能匹敵的。

　　2.3 LTE技術(shù)

　　2.3.1概述

　　長(zhǎng)期演進(jìn)嘲(LongTermEvolution，LTE)項(xiàng)目是3GPP提出的3G長(zhǎng)期演進(jìn)項(xiàng)目，采用OFDM[91和MIMOtlO-H怍為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。LTE由于在頻，譜利用率、網(wǎng)絡(luò)性能、扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方面都具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，被全球多個(gè)運(yùn)營(yíng)商認(rèn)可為下一代無(wú)線通信技術(shù)，也是B3G]4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的典型代表。LTE系統(tǒng)同時(shí)定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing,FDD)和時(shí)分雙工(Time Division Duplexing,TDD)兩種方式，兩種方式最直觀的不同就在于其幀結(jié)構(gòu)的不同，下面就兩種雙工方式不同的幀結(jié)構(gòu)做出相應(yīng)的比較分析。

　　FDD-LTE技術(shù)：FDD-LTE上下行均采用簡(jiǎn)單的等長(zhǎng)時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)。LTE系統(tǒng)沿用了UMTS系統(tǒng)一直采用的10ms無(wú)線幀長(zhǎng)度。一個(gè)無(wú)線幀包含10個(gè)子幀、20個(gè)時(shí)隙。FDD―LTE幀結(jié)構(gòu)類型1(framestructure type 1，F(xiàn)Sl)上下行采用完全相同的幀結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖3)，可同時(shí)適用于全雙工FDD、半雙工

　　TDD-LTE技術(shù)：TDD-LTE幀結(jié)構(gòu)類型2(framestructure type 2，F(xiàn)S2)是基于TD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)修改而成的，保存了’FD-SCDMA幀結(jié)構(gòu)中的三個(gè)特殊時(shí)隙：下行導(dǎo)頻時(shí)隙(DwPTS)、保護(hù)間隔(GP)、上行導(dǎo)頻時(shí)隙(DpPTS)，同時(shí)采用了統(tǒng)一的1ms子幀長(zhǎng)度。常規(guī)子幀結(jié)構(gòu)包含了兩個(gè)0.5ms的時(shí)隙[12]，這點(diǎn)與FSl相同(見(jiàn)圖4)。該種幀結(jié)構(gòu)適用于TDD模式。

　　TDD―LTE雙工方式的特點(diǎn)使得其具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　頻率配置靈活，使用FDD-LTE系統(tǒng)不宜使用的零散頻段;可通過(guò)調(diào)整上下行時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)提高下行時(shí)隙比例，從而更好地支持非對(duì)稱業(yè)務(wù);上下行信道具有一致性，基站的接受和發(fā)送可共用部分射頻單元，降低設(shè)備成本;接受數(shù)據(jù)時(shí)不需要收發(fā)隔離器(只需一個(gè)開關(guān)即可)，降低設(shè)備的復(fù)雜度;上下行信道具有互惠性，可更好的采用傳輸與處理技術(shù)，如RAKE接收、聯(lián)合傳輸、智能天線技術(shù)，從而降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜度。

　　由于TDD-LTE在同一幀中傳輸上下行兩個(gè)鏈路，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，對(duì)設(shè)備要求較高，其不足之處也顯得格外明顯：由于保護(hù)間隔的使用降低了頻譜利用率，特別是提供廣覆蓋時(shí)使用長(zhǎng)GP(保護(hù)間隔)時(shí)，頻譜利用率偏低;使用混合自動(dòng)重傳請(qǐng)求技術(shù)(Hybrid Automatic Repeat―reQuest，HARQ)時(shí)，TDD-LTE使用的控制信令比FDD-LTE更復(fù)雜，且平均環(huán)回時(shí)間(Round-Trip Time，R3T)稍長(zhǎng)于FDD-LTE的8ms長(zhǎng)度;上下行信道占用同一頻段的不同時(shí)隙，為保證上下行幀的準(zhǔn)確接收，整個(gè)通信系統(tǒng)對(duì)基站和終端設(shè)備的同步有很高的要求。

　　2.3.2 LTE技術(shù)優(yōu)勢(shì)

　　針對(duì)WiMAX“低移動(dòng)性寬帶IP接入”的定位以及適用于在辦公室和家庭中使用的短距離無(wú)線技術(shù)的Wi-Fi，LTE提出了相對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)，如相似的帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率、強(qiáng)調(diào)多媒體廣播和多播業(yè)務(wù)(Multimedia Broadband and Mukicast Service.MBMS)等。LTE與WiMAX和Wi-Fi相比具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

　　(1)數(shù)據(jù)速率：LTE增強(qiáng)了3G的空中接口技術(shù)，信號(hào)的覆蓋范圍大幅延伸。在20MHz的帶寬下，能夠達(dá)到下行100Mbit/s、上行50Mbit/s的峰值速率，頻譜利用率分別為5bps/Hz和2.5bps/Hz;Wi-Fi與WiMAX所能達(dá)到的最高速率僅為11 Mbit/s和75Mbit/s，且Wi-Fi采用的無(wú)線電信號(hào)易受到環(huán)境影響(如頻率干擾)。

　　(2)靈活性：LTE能夠支持1.25 MHz，2.5 MHz.5 MHz,10 MHz,15 MHz,20 MHz等多種系統(tǒng)帶寬。WiMAX支持15～20MHz幾種帶寬，而Wi-Fi解決的是無(wú)線局域網(wǎng)問(wèn)題，僅適用于有因特網(wǎng)的地區(qū)，因而在系統(tǒng)部署上LTE更具靈活性。

　　(3)移動(dòng)性：LTE能在350km/h的高速移動(dòng)情況下達(dá)到良好的接收效果，WiMAX所能支持的最高移動(dòng)速率只能達(dá)到120km/h，Wi-Fi則僅限于局域網(wǎng)的低速率移動(dòng)。盡管LTE和WiMAX在原始數(shù)據(jù)速率方面基本相當(dāng)，但除了規(guī)模更大外，WiMAX作為一種固定WAN支持更像Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)(固定或低速移動(dòng)場(chǎng)景下提供中高速無(wú)線接人)。

　　2.3.3應(yīng)用前景

　　TDD雙工方式具有頻譜配置靈活、上下行信道互惠性等特點(diǎn)，能夠滿足下一代移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)帶寬的要求以及頻率分配零散化的趨勢(shì)，在未來(lái)的通信市場(chǎng)中具有較大的優(yōu)勢(shì)。

　　縱觀移動(dòng)通信的發(fā)展，每個(gè)新的技術(shù)的出現(xiàn)都是以數(shù)據(jù)傳輸速率的大幅提升、頻譜利用率的大幅提高作為標(biāo)志的。很明顯，目前LTE系統(tǒng)的很多技術(shù)特征(數(shù)據(jù)傳輸速率、頻譜利用率等)已經(jīng)接近于在給定帶寬下的理論極限。然而對(duì)后LTE時(shí)代(LTE-Advanced)，又對(duì)LTE-Advanced提出了新的速率要求――上行達(dá)到1Gbit/s(至少低移動(dòng)性滿足，高移動(dòng)性下達(dá)到100Mbit/s)，1Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率在100MHz或足夠多的連續(xù)帶寬下是可以獲得的，但面臨目前頻率資源困乏的局面，1Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率顯得尤為艱難。這就為L(zhǎng)TE-Adva-nced提出了新的技術(shù)要求，目前國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)這一問(wèn)題提出了一些新的解決技術(shù)如頻譜聚合解決頻率資源匱乏問(wèn)題，使用協(xié)同MIMO方案及高階調(diào)制技術(shù)以提高總體頻譜效率等。

　　3.WiMAX、Wi-Fi、LTE技術(shù)對(duì)比

　　根據(jù)上述內(nèi)容分別對(duì)WiMAX、Wi-Fi、LTE技術(shù)從各方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較

　　4.結(jié)論

　　LTE可以提供廣覆蓋、高移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)傳輸速率;Wi-Fi可以提供熱點(diǎn)覆蓋、低移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)傳輸速率;WiMAX可以提供城域覆蓋和高數(shù)據(jù)傳輸速率。Wi-Fi、WiMAX和LTE采用了不同的技術(shù)手段來(lái)解決不同的應(yīng)用問(wèn)題。由于移動(dòng)通信環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性，沒(méi)有那種技術(shù)可以在各個(gè)領(lǐng)域都保持絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，多種無(wú)線技術(shù)將長(zhǎng)期共存，相互之間既是競(jìng)爭(zhēng)又是互補(bǔ)，面對(duì)相同的客戶各技術(shù)之間存在競(jìng)爭(zhēng)，面對(duì)不同的客戶又轉(zhuǎn)化為互補(bǔ)的關(guān)系;在局部會(huì)有部分融合，但要相互取代不太可能完成。在應(yīng)用和需求上它們也有著顯著的差距，它們都將在越來(lái)越細(xì)化的市場(chǎng)中，找到自己適合的應(yīng)用范圍和市場(chǎng)定位。

　　考慮到未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，不但要根據(jù)各無(wú)線接入技術(shù)的優(yōu)劣做出相應(yīng)的選擇，還要結(jié)合以下方面做出整體性的部署。移動(dòng)和寬帶就目前來(lái)看即將融合為移動(dòng)寬帶無(wú)線(或?qū)拵б苿?dòng)無(wú)線)，那么原來(lái)分開考慮的兩個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在必須整體思考;國(guó)家對(duì)頻率的如何發(fā)放會(huì)給通信市場(chǎng)帶來(lái)不同的分布格局;運(yùn)營(yíng)商的選擇將會(huì)直接影響某一項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的通信市場(chǎng)中的興衰;為促進(jìn)民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過(guò)管制政策及頻率分配方面鼓勵(lì)創(chuàng)新(如TD-SCDMA)的同時(shí)，還要兼顧民族產(chǎn)業(yè)與國(guó)際化的關(guān)系。

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