WiMAX与xDSL、Wi-Fi、3G的比较

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tange

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[LV.200]无线新星

发表于 2006-4-10 08:50

Comparison Between WiMAX and xDSL, Wi-Fi and 3G 王军，李少谦摘要：文章从技术、应用和市场的角度将WiMAX与其他主流有线和无线宽带接入技术：xDSL、Wi-Fi和3G进行了分析比较。文章指出与xDSL相比，WiMAX理论上可以覆盖更大的范围，提供更大的数据传输速率，具有更强的可扩展性；与Wi-Fi相比，WiMAX频段使用适应面更广、伸缩性更强、QoS和安全性能更优；相对于3G，WiMAX单链路的数据传输速率、频谱效率优于3G，与3G增强技术相当。文章认为WiMAX、xDSL、Wi-Fi和3G通过相互补充、相互促进，可以适应不同的应用市场，提供完整的宽带无线接入服务。 关键词：宽带接入；全球微波接入互操作性；第3代移动通信；无线保真；数字用户线 Abstract:In the aspects of technology, application and market, this paper compares WiMAX with other important broadband access technologies like xDSL, Wi-Fi and 3G. It thinks that the WiMAX system theoretically has wider coverage, higher data rate and stronger scalability than xDSL, that it can be used at more frequency bands and has more flexible bandwidth and better QoS and security performance than Wi-Fi, and that with a higher data rate of the single link and better frequency spectrum efficiency than 3G, it matches up to the enhanced 3G system. The paper includes that as supplements to one another, WiMAX, xDSL, Wi-Fi and 3G technologies may finally offer integrated broadband wireless access services to meet demands of various application markets. Key words:broadband access; WiMAX; 3G; Wi-Fi; DSL     宽带接入市场可以划分为数据回程、最后一公里接入、热点覆盖和移动宽带接入[1]。长期以来，最后一公里接入主要依赖于有线接入技术，如各种数字用户线(xDSL)和电缆调制解调器(Cable Modem)；数据回程则主要依赖于光纤网络。近年来，随着基于IEEE 802.11系列标准的Wi-Fi产品的高速普及，无线局域网(WLAN)覆盖了越来越多的热点区域，如机场、酒店、会议中心等；另一方面，伴随3G蜂窝移动通信系统的商用，3G系统将为用户提供移动宽带无线接入服务。2004年10月，IEEE发布了最新的固定宽带无线接入技术标准IEEE 802.16-2004[2]，  并正在加紧IEEE 802.16e的标准化，以支持终端中低速移动下的宽带无线接入[3]。在WiMAX论坛的推动下，基于IEEE 802.16的WiMAX产品将很快进入市场。由于采用了许多先进的技术，WiMAX理论上可以同时覆盖前述所有宽带接入市场，使其成为无线通信业新的亮点。     为了便于深入把握WiMAX，本文从技术、应用和市场的角度将WiMAX与其他主流宽带有线和无线宽带接入技术：xDSL、Wi-Fi和3G进行分析比较，在此基础上，进一步对中国WiMAX的产业发展前景进行探讨。1. WiMAX与xDSL的比较            在亚洲，目前xDSL是WiMAX在最后一公里接入市场主要的竞争对手，因此，通常也将WiMAX称为无线DSL。根据采用技术的不同，xDSL包括不对称数字用户线(ADSL)、单线数字用户线(SDSL)、甚高速数字用户线(VDSL)和高数据率数字用户线(HDSL)等，用于家庭联网和消费者市场的主要是ADSL，而VDSL可以提供更高的传输速率。ADSL、VDSL与WiMAX的技术比较如表1所示[4]。与xDSL相比，WiMAX理论上可以覆盖更大的范围，提供更大的数据传输速率，具有更强的可扩展性。但WiMAX提供的是每个小区(扇区)所有用户共享的数据速率，而xDSL提供的是每个用户独享的数据率。因此，当用户数较多时，xDSL的性能将优于WiMAX。同时，由于阴影衰落、多径传播、多谱勒频移等因素的影响，无线信道传播条件比有线信道恶劣，在人口密度较高、固定电话线路比较普及的大中城市，xDSL仍将是最后一公里接入市场的主要技术。但对于没有固定电话线路设施的新兴运营商，则可以通过采用WiMAX技术快速进入市场，并通过逐步扩展网络节省投资。另外，对于人口稀少、地面线路基础设施薄弱的边远和农村地区，WiMAX比xDSL部署更加灵活、成本更低，是首选的宽带接入技术。 2 WiMAX与Wi-Fi、3G的比较     宽带无线接入技术标准比较如图1所示。从标准的角度，Wi-Fi、WiMAX和3G蜂窝移动通信系统具有不同的应用范围[1, 5—7]：     (1)Wi-Fi基于无线局域网(WLAN)标准，主要用于户内、办公室或热点地区的近距离分布式的Internet/Intranet接入。     (2)3G是无线广域网(WWAN)标准，主要通过基站广域覆盖，提供大范围、高速移动下的电话和中低速数据传输服务。     (3)WiMAX基于无线城域网(WMAN)标准，主要用于固定和低速移动下的高速数据接入服务。 随着技术的不断发展，上述三大类标准客观上又存在部分功能上的重叠。例如，通过采用高增益定向天线或格状网(Mesh)网络技术，Wi-Fi也可以提供与WiMAX(即IEEE 802.16-2004)相似的远距离高速宽带接入；而基于IEEE 802.16e标准的WiMAX也可以为中低速移动用户提供与3G相近的宽带接入。2.1  WiMAX与Wi-Fi的比较     WiMAX与Wi-Fi的重叠主要是IEEE 802.16-2004标准与IEEE 802.11a/b/g标准的功能重叠。表2给出了两者间详细的技术比较。与Wi-Fi相比，WiMAX具有下述技术优势：   (1)WiMAX频段使用适应面更广 WiMAX既可采用许可证也可以采用免许可证频段，Wi-Fi只使用免许可证频段。     (2)WiMAX伸缩性更强 WiMAX运营商可以灵活分配信道带宽，媒体访问控制(MAC)协议可以支持上千个用户；Wi-Fi带宽固定，MAC协议只能支持数十个用户。     (3)WiMAX的QoS和安全性能更优 WiMAX的频谱效率、数据传输速率、小区覆盖范围、MAC协议对服务质量(QoS)的支持和安全性能等方面均优于Wi-Fi。虽然Wi-Fi可以通过高增益天线和Mesh网络提供与WiMAX相似的服务，但这些技术尚未标准化，设备的成本和设备间的互操作性不如WiMAX。     从应用和市场的角度而言，WiMAX可以用于Wi-Fi热点之间的数据传输，但WiMAX在家庭和办公室尚无法替代灵活的、低成本的Wi-Fi。总之，WiMAX为工作于许可证频段和免许可证频段的城域网(MAN)优化设计；Wi-Fi为只工作于免许可证频段的局域网(LAN)优化设计；WiMAX和Wi-Fi可以相互补充，构成完整的MAN/LAN解决方案。2.2  WiMAX与3G的比较     基于IEEE 802.16e的WiMAX将可能与3G出现功能与市场的重叠，表3对IEEE802.16e和3G技术进行了比较，可以发现：    (1)WiMAX单链路的数据传输速率、频谱效率优于3G，与3G增强技术(WCDMA HSDPA、CDMA2000 1x EV/DV)相当，主要应用于城域网宽带接入市场，也可用于3G系统基站到核心网络的数据传输.     (2)3G在移动台高速和大范围移动、基站广域覆盖和高质量的语音及中低速数据业务的支持方面优于WiMAX，主要应用于广域网移动电话与中低速数据移动传输市场。     (3)WiMAX的目标在于实现宽带接入的无线化，3G的目标是实现无线移动通信的宽带化，两者发展的初衷与设计目标不同。     总之，WiMAX和3G在功能上有部分重叠，但 WiMAX将不是取代3G，而是创造一个在无线局域网和广域网之间的一个结合点。WiMAX和3G将会共存于市场。 3 中国WiMAX产业发展探讨     根据前面的比较，可以发现，WiMAX产业要获得像蜂窝移动通信系统或Wi-Fi一样的市场成功，要受到更多因素的制约。这些因素包括：     (1)电信运营商的支持。由于需要建立基站，与Wi-Fi不同，WiMAX要获得市场成功必须要得到运营商的大力支持。运营商的加入也有利于解决WiMAX未来可能面临的互连互通问题。目前，WiMAX论坛有1/4的成员是电信运营商。     (2)芯片与设备制造商的支持。Intel公司是WiMAX最积极和坚定的支持者。Intel公司宣称将在2006年开始推出集成WiMAX技术的笔记本电脑产品。Siemens Mobile和Alcatel公司已经明确表示将生产WiMAX设备。Alcatel、Proxim和Alvarion公司现均与Intel公司结成同盟，期望率先推出WiMAX产品。     (3)WiMAX尚无全球统一的频率规划，是否具有足够的频率资源决定其发展前景。     (4)WiMAX当前面临的最大障碍是部署成本问题。据IEEE估计，WiMAX的单位用户所负担的平均成本下降至300美元之内，且基站成本降至1万美元以下，则WiMAX将可能成为商业或者家庭用户的选择之一。这样的目标到底何时会达到，尚没有厂商给出时间表。     (5)WiMAX与Wi-Fi和3G的关系问题。如前所述，由于WiMAX与Wi-Fi、3G等技术将会在市场上共同存在，并不存在谁取代谁的问题，因此，是否能实现这些技术应用之间的互连互通，将决定WiMAX能否进一步拓展市场空间。由于WiMAX技术在应用领域与Wi-Fi和3G技术客观上存在部分重叠的市场，这固然有利于WiMAX分食Wi-Fi与3G的市场蛋糕，但反过来也不可避免地会遭受到这两种技术的打压，从而使市场空间狭小。     由于WiMAX是否能商业成功有待实际检验，目前大规模市场与应用发展前景并不十分明朗，商业模式与市场开拓非常重要。     标准的国际化是通信技术发展的趋势，中国企业应积极参与WiMAX标准的制订工作，争取做出贡献。在国际化的过程中，应该看到中国充满着机会。     WiMAX想兼容太多的需求，在核心应用还未形成的情况下，因系统复杂造成的代价有可能使WiMAX的推广应用失败。根据宽带无线接入市场的业务形态，宽带无线接入技术可作为局部技术存在，因此中国可以研究适合自已市场的宽带无线接入技术与标准(兼容、改进和简化WiMAX)。中国政府与产业界应积极开展制订中国标准的工作。     WiMAX采用的主要技术(自适应调制、正交频分复用等)在宽带无线接入应用上应是成熟的技术，技术发展方向与3G增强型技术(HSDPA、CDMA2000 1x EV/DV等)殊途同归。目前面临的主要问题是技术的实用化，而企业是推进技术实用化的主体。中国发展WiMAX技术的核心问题是，应抓住2~3年后WiMAX可能大发展的机遇，争取在2~3年内突破芯片制造成本的“瓶颈”(SoC芯片、RF集成、单片集成等)。另外，在接入技术上没有芯片的设计能力就无法处于技术的上游，中国应重视芯片的设计技术。 4 结论     WiMAX主要应用于固定和低速移动下的宽带接入，在有线设施不发达的国家和地区可以替代xDSL成为主要的宽带接入技术。同时，WiMAX与Wi-Fi和3G客观上存在部分功能上的重叠，但三者不是相互替代的关系，而是相互补充、相互促进的关系，可适应不同的应用市场，提供完整的宽带无线接入服务。对中国而言，WiMAX既是机遇也是挑战。中国企业应当积极参与WiMAX国家和国际标准的制订，在低成本芯片制造等核心技术上取得突破，带动中国WiMAX产业链的发展。 5 参考文献 [1] Intel. Understanding Wi-Fi and WiMAX as Metro-Access Solutions [Z]. 2004. [2] IEEE 802.16-2004, Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems [S]. [3] Steven J Vaughan-Nichols. Achieving Wireless Broadband with WiMAX [J]. Computer, 2004(6):10—13. [4] Raj Jain. Broadband Metro and Access Networks [C]. International Conference on Broadband Networking (ICBN 2004), Kobe Japan, 2004. [5] Intel. Understanding WiMAX and 3G for Portable/Mobile Broadband Wireless [Z]. 2004. [6] Cherry S M. WiMAX and Wi-Fi: Separate and Unequal [J]. IEEE Spectrum, 2004(3):12. [7] WiMAX´ Technology for LOS and NLOS Environments [S].作者简介： 王军，王军，电子科技大学通信学院讲师，在职博士研究生。现工作于电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室，从事无线与移动通信领域的教学与科研工作。目前的研究兴趣包括：宽带无线接入与下一代移动通信系统的关键技术，如MIMO、Turbo接收机、认知无线电等。 李少谦，电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室主任，教授，博士生导师。国家“863”计划通信主题专家组成员。主要研究方向为无线与移动通信系统、通信抗干扰技术、扩跳频通信技术等。本文为2006年4月专题之一。 <a title="《2006年4月专题索引——宽带无线城域网技术》
作者：tange
发表于：2006-4-10 8:35:46
最后发贴：占位编辑..." href="http://forum.anywlan.com/dispbbs.asp?boardID=2&ID=1557&page=1">2006年4月专题索引——宽带无线城域网技术</a>

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