几种宽带无线接入技术的对比分析

络巨头们也展开了激烈的争夺，围绕着不同的标准形成了不同的利益集团。

Ｗｉ－Ｆｉ：局域网接入技术

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。Ｗｉ－Ｆｉ首先在笔记本电脑中顽强地站稳了脚跟，笔记本电脑快速上升和移动办公模式的逐渐深入人心奠定了Ｗｉ－Ｆｉ进一步流行的基础。在英特尔、ＩＢＭ、ＡＴ＆Ｔ等众多ＩＴ和电信运营商的努力下，Ｗｉ－Ｆｉ被广泛部署在全球机场、酒店、咖啡馆等场所。然而，Ｗｉ－Ｆｉ能够支持的范围非常有限，用户只有保持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。尽管以目前的情况，希望通过公共服务来盈利还不够现实，但这些热点的存在无疑对Ｗｉ－Ｆｉ的推广起到了至关重要的作用。

Ｗｉ－Ｆｉ有着“无线版本以太网”的美称。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。

ＩＥＥＥ　８０２．１１的影响不仅源于ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ和ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ已经被广泛应用，而且在于８０２．１１ｎ将会使其应用格局跃上一个新台阶。ＩＥＥＥ　８０２．１１系列规范主要从无线局域网的物理层（ＰＨＹ）和媒体访问控制层（ＭＡＣ）两方面来制订无线局域网标准。其中物理层标准规定了无线局域网的传输速率、信号等基础规范，如ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ、８０２．１１ａ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ等；而媒体访问控制层则在物理层的基础上提出一些应用要求规范，如ＩＥＥＥ　８０２．１１ｅ、８０２．１１ｆ、８０２．１１ｉ等。目前，８０２．１１ｎ标准是横跨ＭＡＣ与ＰＨＹ两层的标准，预计带宽将达到１０８Ｍｂｐｓ，最高速率或许会达到３２０Ｍｂｐｓ，并加入服务质量管理功能。以此看来，ＷＬＡＮ从ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ发展到ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ，只不过是升级；而到ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ，才能说是换代。

虽然Ｗｉ－Ｆｉ拥有很多优点，但是它存

几种宽带无线

接入技术的对比分析

田学军 湛江教育学院

长期以来，无线技术一直被认为是有线技术的补充，不可能取代有线技术。但是，随着技术的不断发展，一系列宽带无线技术已经带领无线技术走向关键应用领域。以２０世纪７０年代诞生的以太网为代表的有线网络技术不但极大地扩展和提高了人类的工作模式和效率，促使互联网蓬勃地发展，也给后来的技术提供了充分想象的空间。

从历史的进程来看，现在的无线技术与当初有线网络初创时期的环境极为相似，面临着标准林立、市场错综复杂、带宽不足等等挑战。而且，今天无线遇到的问题更为复杂，长距离传输的信号衰减、成本、辐射、ＱｏＳ、安全脆弱和更高的带宽需求等。相比起有线技术，无线应用的环境和需求也更加复杂，这也决定了无线技术必然是以多种不同的技术标准来满足不同的应用需求。

在众多的无线技术中，Ｗｉ－Ｆｉ、ＷｉＭＡＸ、ＵＷＢ、ＩＥＥＥ　８０２．２０／３Ｇ成为不同领域的无线技术的代表，非常引人注目。由于目前无线领域标准众多，即使是一种技术也可能存在多种竞争的标准。为了争夺未来市场的主导权，制定标准的网

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。

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ＷｉＭＡＸ８０２．１６ｅ通常可以达到几英里，主要定位在移动无线城域网环境中使用。

ＷｉＭＡＸ：城域网无线技术

ＷｉＭＡＸ技术是微波接入全球互操作性的缩写（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ　Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅ　Ａｃｃｅｓｓ），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。

８０２．１６ｄ可支持ＴＤＤ（时分双工）和ＦＤＤ（频分双工）两种无线双工方式，根据使用频段的不同，分别有不同的物理层技术与之相对应，即单载波（ＳＣ）、ＯＦＤＭ（２５６点）、ＯＦＤＭＡ（２０４８点）。其中，１０－６６ＧＨｚ固定无线接入系统主要采用单载波调制技术，而对于２－１１ＧＨｚ频段的系统，将主要采用ＯＦＤＭ和ＯＦＤＭＡ技术。ＯＦＤＭ和ＯＦＤＭＡ具有较高的频谱利用率，且在抵抗多径效应、频率选择性衰落或窄带干扰上具有明显的优势，因此ＯＦＤＭ和ＯＦＤＭＡ是低频段８０２．１６系统采用的主要物理层方式。８０２．１６ｅ的物理层实现方式与８０２．１６ｄ是基本一致的，主要差别是对ＯＦＤＭＡ进行了扩展。在８０２．１６ｄ中，仅规定了２０４８点ＯＦＤＭＡ。而在８０２．１６ｅ中，可以支持２０４８点、１０２４点、５１２点和１２８点，以适应不同地理区域从２０ＭＨｚ到１．２５ＭＨｚ的信道带宽差异。在８０２．１６标准中，ＭＡＣ层定义了较为完整的ＱｏＳ机制。ＭＡＣ层针

对每个连接可以分别设置不同的ＱｏＳ参数，

包括速率、延时等指标。为了更好地控制上行数据的带宽分配，ＭＡＣ层定义了四种不同的上行带宽调度模式，可以根据业务的需要提供实时、非实时的不同速率要求的数据传输服务。

按照人们原来的理解，Ｗｉ－Ｆｉ解决的是无线局域网的接入问题，而ＷｉＭＡＸ解决的是无线城域网的问题，它能把信号传送几英里之远，网络连接速度达到７０Ｍｂｐｓ。实际上，整个行业对ＷｉＭＡＸ的看法并不一致。有些人把它看作是Ｗｉ－Ｆｉ未来的替代品，有些人认为它将取代目前的ＤＳＬ和ＣＡＴＶ有线宽带接入方式。

如果说Ｗｉ－Ｆｉ的成功是因为前无古人，那么以ＷｉＭＡＸ无线技术所代表的新型无线ＷＡＮ技术将强烈冲击传统的电信通信和运营架构。二者是相辅相成的：Ｗｉ－Ｆｉ占领的是无线局域网市场，ＷｉＭＡＸ则进军无线城域网和广域网。

ＷｉＭＡＸ网络的建设成本更低，能为用户提供更经济的数据服务，尤其适合没有传统有线网络和偏远的地区。ＷｉＭＡＸ甚至能在５０公里范围内提供７５Ｍｂｐｓ的连接速度，并能为成百上千用户同时访问提供足够的带宽。更为吸引人的是，ＷｉＭＡＸ还能作为Ｗｉ－Ｆｉ的备份，快速而容易地访问、漫游Ｗｉ－Ｆｉ热点。笔记本电脑、ＰＤＡ、手机可以通过在Ｗｉ－Ｆｉ和ＷｉＭＡＸ间自由切换访问互联网，从而实现无缝的无线连接。将ＷｉＭＡＸ技术内置于笔记本电脑和移动设备的功能也许将于未来２～３年内实现。

ＵＷＢ：超宽带无线技术

超宽带（ＵＷＢ）由Ｕｌｔｒａ　Ｗｉｄｅｂａｎｄ缩写而成，它是一种无载波通信技术。它利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。传统的“窄带”和“宽带”都是采用无线电频率载波来传送信号，载波的频率和功率在一定范围内变化，从而利用载波的状态变化来传输信息。相反的，超宽带以基带传输。实现方式是发送脉冲无线电信号传送声音和图像数据，每秒可发送多至１０亿个代表０和１的脉冲信号。这些脉冲信号的时域极窄（０．１至１．５纳秒），频带极宽（数Ｈｚ到数ＧＨｚ，可超过１０ＧＨｚ），其中的低频部分可以实现穿墙通信。ＵＷＢ脉冲信号的发射功率都十分低，仅仅相当于一些背景噪音，不会对其他窄带信号产生任何干扰。由于ＵＷＢ系统发射功率谱密度非常低，因而被截获概率很小，被检测概率也很低，与窄带系统相比，有较好的

电磁兼容和频谱利用率。

超宽带无线技术本来是为军事目的而

开发的，而巨大的商机使ＦＣＣ批准其开始

民用化，并将３．１ＧＨｚ～１０．６ＧＨｚ作为其使

用频带。ＵＷＢ被批准民用后，众多家电厂

商和个人电脑厂商蜂拥而上，在产品研发

上展开竞争。与其他无线通信技术相比，

ＵＷＢ具有传输速率高、系统容量大、抗多

径能力强、功耗低、成本低等特点。ＵＷＢ

以极宽的频带换取高速、大容量、低功耗和

低成本的优点。一个相同作用范围１０米的

ＵＷＢ通信系统，其速率可达到ＩＥＥＥ　８０２．

１１ｂ的１０倍，蓝牙的１００倍，而其平均功率

仅为上述系统的１／１０～１／１００，而且还具

有更低的成本。但这并不能说超宽带系统

可以取代其他系统，而是要视具体情况而

定。　ＵＷＢ技术的主要应用包括室内通信、

高速无线ＬＡＮ、家庭网络、无绳电话、安

全检测、位置测定、雷达等。尤其是适用数

据速度：低速（几十ｋｂｐｓ）￣超高速（数百

Ｍｂｐｓ），通信范围在几米（约１０米）之内。

由于脉冲发生的电路结构简单，相对

来说比较容易在芯片组中集成。目前，英特

尔公司正在进行研究和开发，以便将ＵＷＢ

集成到个人电脑芯片组中。ＵＷＢ是在笔记

本电脑与外围设备之间实现无线接口连接

的物理层技术，所以英特尔将ＵＷＢ定位于

“无线ＵＳＢ２．０”，将其作为１０ｍ以内的近距

离高速无线传输接口使用，目前已达到

１００Ｍｂｉｔ／ｓ。

ＩＥＥＥ　８０２．２０：新无线宽带标准

２００２年１１月，ＩＥＥＥ　８０２标准委员会

成立了８０２．２０——移动宽带无线接入

（ＭＢＷＡ）工作组。工作组宣称，该标

准在保留ＷＬＡＮ优势的基础上又具新的特

点：它将在与蜂窝网络相当的覆盖范围内

实现可与Ｗｉ－Ｆｉ媲美的传输速度。

８０２．２０定位于提供一个基于ＩＰ的全移

动网络，提供高速移动数据接入，业务定位

与使用范围与３Ｇ系统相似。按照设计者初

衷，ＩＥＥＥ　８０２．２０被用来与“传统”移动通

信技术竞争而开发的技术标准，目标是弥

补现有ＷＭＡＮ、ＷＬＡＮ、ＷＰＡＮ技术与蜂

窝移动通信间所存在的不足，为无线城域

网中移动速度较快的移动用户提供服务。

ＩＥＥＥ　８０２．２０标准中将提供更高的ＱｏＳ

保障，以此实现频谱效率和更小的延时，给

用户带来可媲美有线连接效果的高速数据

应用；当然，８０２．２０与各运营商推出的３Ｇ

服务不同，它是一个基于ＩＰ的系统，因此

更有利于数据传输。在技术内核方面，

ＩＥＥＥ　８０２．２０标准将采用正交频分复用

（ＯＦＤＭ）技术，实现高速的移动数据服务。

ＩＥＥＥ　８０２．２０标准是面向基于ＩＰ的、移

动宽带无线接入技术网而制订的，目标是

发展成为一种基于移动空中接口、可以实

现ＩＰ包高效传输的技术，以期为ＩＰ业务的

传输寻找一种高度优化的移动解决途径，

同时也希望发展成为一种可实现全球普及、

可漫游且实时在线的公共无线宽带接入网

络技术。依赖这一技术，多数商业用户以及

家庭终端用户未来所产生的无线网络需求，

都能够得到满足。另外，８０２．２０标准与现有

的移动数据通信技术标准（如ＧＰＲＳ、３Ｇ

等）相结合，将一同构成移动宽带无线接入

领域比较完整的标准体系结构。

值得一提的是，８０２．２０的有效覆盖范

围高达１５公里，可以支持等同于无线城域

网级别的实时数据传输，而传输速度却达

到了ＷＬＡＮ网络的水平，故与现在的移动

通信网络相比具有明显的性价比优势。

同３Ｇ技术相比，８０２．２０标准提供更低

价位的服务，能有效地满足用户需求，使运

营商不再为搭建系统需要的高昂成本担忧。

同时，８０２．２０标准也有超越３Ｇ系统的优势：

其在高速移动状态下的通信连接表现出不

错的支持能力。例如，用户坐在最高时速

２５０公里的行使车辆中，仍然能够维持顺畅

的通信连接。由此可见，在高速移动过程

中，８０２．２０标准提供的目标频谱效率、数据

传输速率的稳定性等方面都高于当前已出

现的移动通信系统，这将为高速铁路、地铁

以及高速公路环境中的无线接入应用提供

技术保障。虽然８０２．２０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，８０２．２０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。

因此有理由认为，以目前ＩＥＥＥ　８０２．２０的标

准化及产业推进状况，未来移动通信运营

商很有可能把它作为现有移动通信网络或

未来３Ｇ网络的补充手段来使用，ＩＥＥＥ

８０２．２０的出现不会影响我国３Ｇ的产业发

展。