2017無線寬帶接入技術(shù)論文
2017無線寬帶接入技術(shù)論文
近幾年，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線接入技術(shù)與人們的生活緊密的聯(lián)系在一起，下面是學(xué)習(xí)啦小編整理的2017無線寬帶接入技術(shù)論文，希望你能從中得到感悟!
2017無線寬帶接入技術(shù)論文篇一
無線寬帶接入技術(shù)淺析
摘要：在無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，寬帶無線接入獲得了廣泛的關(guān)注，對于寬帶無線接入技術(shù)的選擇將會影響未來通信市場的走向。本文對比研究了WiMAX，wi-Fi，LTE三種無線接入技術(shù)遵循的標(biāo)準(zhǔn)和優(yōu)缺點，對以上三種無線接入技術(shù)進(jìn)行總體性的比較研究，并對未來無線寬帶接入技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：WiMAX;Wi-Fi;LTE
中圖分類號：TN929.53
1.引言
隨著移動通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，話音業(yè)務(wù)移動化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)寬帶化已經(jīng)成為了通信市場的發(fā)展趨勢;而電信網(wǎng)絡(luò)接入層也逐漸呈現(xiàn)出無線化和寬帶化的發(fā)展趨勢，移動通信競爭日趨激烈。寬帶無線接入技術(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)化組織對各現(xiàn)代無線通信技術(shù)規(guī)范的不斷完善，3G、WiMAX、Wi-Fi、LTE等各種無線寬帶接入技術(shù)在競爭中互相借鑒和學(xué)習(xí)，進(jìn)而技術(shù)不斷完善，網(wǎng)絡(luò)安全性實用性不斷增強(qiáng)。市場上支持Wi-Fi、WiMAX的無線網(wǎng)絡(luò)終端日趨豐富，整個產(chǎn)業(yè)鏈已逐漸成熟。就目前而言，很明顯，寬帶無線接人技術(shù)已經(jīng)到了百家爭鳴的時代。IEEE和3GPP及3GPP2等各大標(biāo)準(zhǔn)化組織正在進(jìn)行著激烈的競爭。對于不同的市場需求及實際環(huán)境選擇相應(yīng)的無線寬帶接入標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要，因為選擇適合的標(biāo)準(zhǔn)將會在將來快速發(fā)展的無線市場中占有一席之地，進(jìn)而改變整個無線通信市場的分布格局。而此時，對于無線寬帶接入技術(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，并對以上三種寬帶無線接入技術(shù)進(jìn)行總體性的比較研究，從而描述出以上幾種技術(shù)在未來幾年內(nèi)的發(fā)展趨勢。
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。是一項基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入城域網(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。相對于以上的兩種場景，802.16d用于固定和游牧應(yīng)用場景;802.16e用于便攜和移動場景，同時支持固定場景。為解決無線寬帶接入“最后一公里”的問題1EEE于2003年1月29日正式通過802.16a規(guī)范，這是一種線纜和xDSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，因此也將WiMAX稱為無線DSL技術(shù)。在亞洲，目前xDSLt~是WiMAX在最后一公里接入市場主要的競爭對手。
2.1.2 WiMAX技術(shù)優(yōu)勢
(1)覆蓋范圍：最大無線信號傳輸距離為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線擴(kuò)展，實現(xiàn)最后一公里的寬帶接人。
2.1.3影響WjMAX技術(shù)未來發(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并沒有給出具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只給出了基站和移動臺之間的空中接口標(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)頻率問題：目前ETSI(國際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，其與LTE相比之下，穿透力差的缺點就會凸顯出來，使得無法與LTE競爭。
2.2 Wi-Fi
2.2.1概述
Wi-Fim(Wireless Fidelity)無線保真，IEEE802.11a和IEEE802.11b為目前可以使用的兩個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織無線保真(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)見表1。
目前Wi-Fi市場競爭也日趨激烈，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)報道北京時間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Wi-Fi芯片廠商Atheros Communications的交易。
2.2.2 W._Fi技術(shù)優(yōu)勢
Wi-Fi是由接入點(Access Point，AP)和無線網(wǎng)卡組成的無線局域網(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)無法提供的漫游特性，方便用戶使用，由于起點低，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爭，各廠商不得不降低成本，以便在市場中占有一定的價格優(yōu)勢。據(jù)平安證券今年3月發(fā)布的調(diào)研報告指出，預(yù)計Wi-Fi建設(shè)將帶動250～300-億元的電信設(shè)備市場。
2.2.3影響wi Fi技術(shù)未來發(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)移動性：Wi-Fi技術(shù)自身并不支持移動I生，即便IEEE802.1 1s可能會對Wi-Fi MESH的移動性進(jìn)行增強(qiáng)，最多也只能支持步行的移動速度。而LTE和WiMAX都支持120km/h以上的移動性，這是Wi-Fi所不能匹敵的。
2.3 LTE技術(shù)
2.3.1概述
長期演進(jìn)嘲(LongTermEvolution，LTE)項目是3GPP提出的3G長期演進(jìn)項目，采用OFDM[91和MIMOtlO-H怍為無線網(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，被全球多個運營商認(rèn)可為下一代無線通信技術(shù)，也是B3G]4G移動通信系統(tǒng)的典型代表。LTE系統(tǒng)同時定義了頻分雙工(Frequency Division Duplexing,FDD)(見圖1)和時分雙工(Time Division Duplexing,TDD)(見圖2)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上下行均采用簡單的等長時隙幀結(jié)構(gòu)。LTE系統(tǒng)沿用了UMTS系統(tǒng)一直采用的10ms無線幀長度。一個無線幀包含10個子幀、20個時隙。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)(見圖3)，可同時適用于全雙工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)中的三個特殊時隙：下行導(dǎo)頻時隙(DwPTS)、保護(hù)間隔(GP)、上行導(dǎo)頻時隙(DpPTS)，同時采用了統(tǒng)一的1ms子幀長度。常規(guī)子幀結(jié)構(gòu)包含了兩個0.5ms的時隙[12]，這點與FSl相同(見圖4)。該種幀結(jié)構(gòu)適用于TDD模式。
TDD―LTE雙工方式的特點使得其具有如下優(yōu)點：
頻率配置靈活，使用FDD-LTE系統(tǒng)不宜使用的零散頻段;可通過調(diào)整上下行時隙轉(zhuǎn)換點提高下行時隙比例，從而更好地支持非對稱業(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)時不需要收發(fā)隔離器(只需一個開關(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鏈路，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計更加復(fù)雜，對設(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使用長GP(保護(hù)間隔)時，頻譜利用率偏低;使用混合自動重傳請求技術(shù)(Hybrid Automatic Repeat―reQuest，HARQ)時，TDD-LTE使用的控制信令比FDD-LTE更復(fù)雜，且平均環(huán)回時間(Round-Trip Time，R3T)稍長于FDD-LTE的8ms長度;上下行信道占用同一頻段的不同時隙，為保證上下行幀的準(zhǔn)確接收，整個通信系統(tǒng)對基站和終端設(shè)備的同步有很高的要求。
2.3.2 LTE技術(shù)優(yōu)勢
針對WiMAX“低移動性寬帶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線技術(shù)的Wi-Fi，LTE提出了相對應(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：
(1)數(shù)據(jù)速率：LTE增強(qiáng)了3G的空中接口技術(shù)，信號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采用的無線電信號易受到環(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解決的是無線局域網(wǎng)問題，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)移動性：LTE能在350km/h的高速移動情況下達(dá)到良好的接收效果，WiMAX所能支持的最高移動速率只能達(dá)到120km/h，Wi-Fi則僅限于局域網(wǎng)的低速率移動。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)(固定或低速移動場景下提供中高速無線接人)。
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，能夠滿足下一代移動通信系統(tǒng)對帶寬的要求以及頻率分配零散化的趨勢，在未來的通信市場中具有較大的優(yōu)勢。
縱觀移動通信的發(fā)展，每個新的技術(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。然而對后LTE時代(LTE-Advanced)，又對LTE-Advanced提出了新的速率要求――上行達(dá)到1Gbit/s(至少低移動性滿足，高移動性下達(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LTE-Adva-nced提出了新的技術(shù)要求，目前國內(nèi)外很多學(xué)者針對這一問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)對比
根據(jù)上述內(nèi)容分別對WiMAX、Wi-Fi、LTE技術(shù)從各方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較(見表2)。
4.結(jié)論
LTE可以提供廣覆蓋、高移動性和高數(shù)據(jù)傳輸速率;Wi-Fi可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數(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)手段來解決不同的應(yīng)用問題。由于移動通信環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性，沒有那種技術(shù)可以在各個領(lǐng)域都保持絕對優(yōu)勢，多種無線技術(shù)將長期共存，相互之間既是競爭又是互補(bǔ)，面對相同的客戶各技術(shù)之間存在競爭，面對不同的客戶又轉(zhuǎn)化為互補(bǔ)的關(guān)系;在局部會有部分融合，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，它們都將在越來越細(xì)化的市場中，找到自己適合的應(yīng)用范圍和市場定位(見圖5)。
考慮到未來無線通信技術(shù)的發(fā)展，不但要根據(jù)各無線接入技術(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。移動和寬帶就目前來看即將融合為移動寬帶無線(或?qū)拵б苿訜o線)，那么原來分開考慮的兩個領(lǐng)域，現(xiàn)在必須整體思考;國家對頻率的如何發(fā)放會給通信市場帶來不同的分布格局;運營商的選擇將會直接影響某一項技術(shù)在未來的通信市場中的興衰;為促進(jìn)民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過管制政策及頻率分配方面鼓勵創(chuàng)新(如TD-SCDMA)的同時，還要兼顧民族產(chǎn)業(yè)與國際化的關(guān)系。
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