面向运营商超高速无线局域网的产业化、商业化可研报告(93页).doc
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2026-03-02
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1、面向运营商超高速无线局域网的产业化、商业化可研报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月XX项目可行性研究报告建设单位:XX建筑工程有限公司建设地点:XX省XX市编制单位:XX工程咨询有限公司20XX年XX月88可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位:XX工程咨询有限公司资格等级: 级证书编号:(发证机关:中华人民共和国住房和城乡建设部制)编制人员: XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日目 录1 行业概况11.1 无线局域网技术发展概况11.1.1 IEEE802.11a标准11.1.2 IEEE802.11b标准21.1.3 IEEE82、02.11g标准21.1.4 IEEE802.11i标准31.1.5 IEEE802.11e/f/h标准31.1.6 无线局域网安全技术发展概况41.2 运营商无线局域网相关产品与服务41.3 主要无线局域网技术平台比较61.3.1 中国电信61.3.2 中国联通71.3.3 中国移动101.4 运营商无线局域网业务发展趋势121.5 影响运营商无线局域网业务发展的因素分析121.6 超高速无线局域网发展现状141.6.1 国外发展现状141.6.2 国内现状151.7 超高速无线局域网市场容量预测162 超高速无线局域网技术发展202.1 主要超高速无线局域网技术介绍202.1.1 OFDM3、 技术212.1.2 MIMO 技术222.2.3 MIMO 与OFDM 的结合232.1.4 智能天线技术242.1.5 软件无线电技术252.2 超高速无线局域网芯片及设备研发发展状况262.2.1 超高速无线局域网芯片发展状况262.2.2 超高速无线局域网主要设备发展状况282.3 国内外超高速无线局域网技术应用发展状况322.4 超高速无线局域网市场需求分析343 产业化可行性373.1 超高速无线局域网技术稳定性分析373.2 超高速无线局域网关键设备的产业化生产可行性383.2.1 产业组织支持383.2.2 技术标准支持383.2.3 市场需求383.3 超高速无线局域网产品进4、入产业化的技术条件393.4 运营商对超高速无线局域网产品技术认知413.5 超高速无线局域网产品技术产业化风险分析433.6 超高速无线局域网产品技术路线454 商业化可行性分析504.1 盈利模式分析504.1.1 市政公用事业超高速无线网络504.1.2 企业免费提供服务504.1.3 传统运营企业建设运营504.1.4 BOT514.2 营销策略分析514.3 定价策略分析524.4 产品技术具有的优劣势534.5 同类产品商业化及竞争现状544.6 产品技术的市场价值及其社会影响555 客户分析575.1 目标客户需求分析575.2 客户市场分类575.3 运营商无线局域网业务发展计5、划586 业务运营分析需要客户提供哪些材料596.1 总体战略596.1.1 WLAN为业务转型的必然选择596.1.2 抢占超高速WLAN频段资源、物业资源606.1.3 抢占WLAN高端客户群606.1.4 增值业务的战略平台606.2 业务规划616.3 发展目标及布局647 风险控制667.1 风险因素识别667.1.1 干扰问题667.1.2 隐藏节点问题667.1.3 过覆盖、弱覆盖问题677.1.4 容量问题687.1.5多场景覆盖问题697.1.6 AP维护问题707.1.7 特殊需求问题707.1.8 多运营商共址共建问题717.1.9 时段性覆盖问题727.2 风险防控措施6、727.2.1 解决干扰的方案727.2.2 解决隐藏节点问题的方案737.2.3 解决过覆盖、弱覆盖问题的方案757.2.4解决容量问题的方案767.2.5解决多场景问题旳方案777.2.6 解决AP维护问题的方案787.2.7解决特殊需求问题的方案787.2.8解决多运营商共址共建问题的方案797.2.9 解决时段性覆盖问题的方案807.2.10整体解决方案807.3 风险综合评价818 小结82图目录图1-1中国电信组网示意图6图1-2中国联通的网络拓扑图9图1-3WLAN AC设置逻辑组网图11图1-4WLAN 与数据综合网管系统逻辑链接图11图2-1MIMO 的多输入多输出23图2-7、2多输入输出(MIMO)技术29图3-1松耦合方式和紧耦合方式46图5-1运营商业务网络结构图58图6-1客户端方式的实现过程64表目录表2-1802.11n速率表31表2-2增强型基站与传统室外AP差异31表2-3超高速无线局域网优先级别定义35表4-1定价策略531 行业概况1.1 无线局域网技术发展概况 随着计算机网络科学以及Internet的飞速发展,通讯网络从传统的布线网络渐渐发展到了今天的无线网络。作为无线网络之一的无线局域网WLAN,在一定的区域内,不仅满足了人们移动生活的美好愿望,同时也实现了移动办公的梦想,带给我们丰富多彩的生活。WLAN是利用无线通信技术在一定的区域范围内建8、立的一种无线网络,它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,以无线多址信道作为传输媒介,提供传统的有线局域网LAN(LocalArea Network)功能,其能够使用户真正地实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN开始是作为有线局域网络的延伸而开发的,为了使用方便,一些团体和企事业单位广泛地采用WLAN技术进行办公网络的构建。但是,随着应用的进一步发展,WLAN逐渐从传统意义上的局域网技术脱离开来,慢慢地发展成为“公共无线局域网”,最终成为Internet宽带接入手段。又因为WLAN技术所具有的易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性、保密性强、抗干扰等各种优点,使其发展更为迅速。无线局9、域网的技术及产品发展与WLAN标准息息相关。当前应用最为广泛的一个无线局域网标准是IEEE(国际电气和电子工程师协会)制定的IEEE802.11标准,该标准主要解决了办公室局域网和校园网中与用户终端之间无线接入的问题。最常见的有IEEE802.11a,IEEE802.11b,IEEE802.11g和IEEE802.11i等等,下面逐一介绍。 IEEE802.11a标准IEEE802.11a标准工作频带为5GHz,避开了拥挤的2.4GHz频段,其物理层和传输层速率分别可达54Mbps和25Mbps;采用正交频分复用(OFDM,OrthogonalFrequency Division Multip10、lexing)的独特扩频技术,可提供25Mbps的无线ATM(Asynchronous Transfer Mode异步传输模式)接口、10Mbps以太网无线帧结构接口和TDD/TDMA的空中接口,可支持语音、数据、图像等业务;基站最多6个扇区,而一个扇区可接入多个用户,而且每个用户又可带多个用户终端。相比于IEEE802.11b标准,IEEE802.11a标准在使用频率的选择和数据传输速率等方面都较优越,但是在其芯片还没有进入市场之前,设备昂贵、又不兼容IEEE802.11b标准,而且空中接力效果不太好和点对点连接很不经济,因此不适合小型设备。作为IEEE 802.11b的后续标准,IEEE 11、802.11a标准设计初衷是取代802.11b标准,但是由于工作于2.4GHz频带是不需要执照的,该频段又属于工业、教育、医疗等专用频段,是公开的;而工作于5.15-8.825 GHz频带需要执照的,所以,部分公司没有表示对IEEE802.11a标准的支持态度,还有另一些公司则更加看好新混合标准IEEE 802.11g。1.1.2 IEEE802.11b标准IEEE802.11b就是WiFi,其使用开放2.4GHz波段直接序列扩频方式,数据传输速率最大可达到11Mbps,可以进行曲线传播,不需要直线传播。但是,其实际传输速率只有5Mbps左右,和普通的10Base-T(双绞线以太网)规格有线局12、域网处于同一水平。因为IEEE802.11b标准使用动态速率转换,所以当射频情况变差时,可将数据传输速率降低到2Mbps、1Mbps等。关于使用范围,IEEE802.11b在室外可达300米,不过在室内办公环境中则最长为100米。IEEE802.11b能够提供可靠的数据传送和有效的网络带宽,其使用的连接协议与数据包确认和以太网的相似;其运作模式可以基本分为两种:一种是点对点模式,指的是无线网卡和无线网卡之间的通信方式;另一种是基本模式,指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式,后者是IEEE802.11b标准最常用的方式。1.1.3 IEEE802.11g标准在IEEE802.11标13、准系列的发展史上,IEEE802.11g标准的提出是WLAN技术发展的一个重要里程碑。对于已存在的IEEE 802.11a和IEEE 802.11b,IEEE 802.11g是一个有益的补充,其不仅能提供和IEEE 802.1la相同的54Mbps高传输速率,而且同时完全后向兼容目前主流的IEEE 802.11b设备,这是由于IEEE 802.11g和IEEE802.11b均工作在2.4GHz频段,且IEEE 802.11g的物理层保留了前面两个标准原有的DSSS(Direct-sequence Spread Spectrum,直接序列展频技术)扩频技术和CCK(Complementary C14、ode Keying,补码键控)调制方式。因此,IEEE802.11g标准能够保护己有投资,在设备升级过程中节省相关费用,维持IEEE802.11标准技术与市场的延续性,更好地满足用户需求。IEEE802.11g标准可以通过五种调制方式来增强速率物理层(ERP,Extended Rate PHY),它们分别为:ERP-DSSS、ERP-CCK、ERP-OFDM、DSSS-OFDM和ERP-PBCC(Packet Binary Convolutional Code,分组二进制卷积码)。前面两种调制方式都支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps四种速率,它们还同时新增加了OFDM调15、制方式以达到更高的速率。在IEEE 802.11g标准中,不仅强制规定了ERP-OFDM调制下6Mbps、9Mbps、12Mbps和24Mbps等几种速率,同时将18Mbps、36Mbps、48Mbps和54Mbps作为可选择的速率以备用。此外,IEEE 802.11g把TI旗下的Alantro Communication所开发的分组二进制卷积码(PBCC,Packet Binary Convolutional Code)作为物理层的另一种可选调制方式。通过ERP-PBCC调制,可以达到5.8Mbps、11Mbps、22Mbps和33Mbps等四种速率。1.1.4 IEEE802.11i标准结16、合IEEE802.11x中的用户端口身份验证和设备验证,IEEE 802.11i标准对WLAN MAC(Media Access Control,媒体访问控制)层进行了修改与整合,为了改善WLAN的安全性,同时还定义了严格的加密格式和鉴权机制。在IEEE 802.11i标准中,对“Wi-Fi保护访问”WPA(Wi-Fi ProtectedAccess)技术与“强健安全网络”RSN(Robust Security Network)这两项内容进行了修订与改善。关于数据的安全性问题,这是WLAN设备制造商和WLAN网络运营商应该首先考虑的前提,在WLAN网络建设中,IEEE 802.11i标准有着相17、当重要的地位。2004年初,Wi-Fi联盟开始实行IEEE802.11i标准,之前其采用该标准作为WPA的第二个版本。1.1.5 IEEE802.11e/f/h标准IEEE 802.11e标准在WLAN MAC层协议上做了一些改进,改进后可以支持多媒体传输,并支持所有WLAN无线广播接口的服务质量保证QOS(Quality of Service)机制;而IEEE 802.11f标准是通过定义访问节点之间的通讯,以支持IEEE 802.11的接入点之间互操作协议(IAPP,InterAccess-Point Protocol);IEEE 802.11h标准用于解决IEEE 802.11a的频谱管18、理技术问题。 无线局域网安全技术发展概况在WLAN应用中,安全问题是极其重要的一方面。对于家庭用户或公共场景安全性要求不高的用户,通过使用如下各种方式进行保护就可以满足安全性要求:VLAN(Virtual Local Area Networks)隔离、MAC地址过滤、服务区域认证号、密码访问控制以及无线静态加密协议WEP(Wired Equivalent Privacy)等等。但对于在公共场景中安全性要求较高的用户,使用以上措施还会存在着一些安全隐患,这时候可以将有线网络中的一些安全机制引进来。首先通过无线接入点AP实现复杂的加密解密算法,再通过无线接入控制器,利用PPPOE(Point to19、 Point Protocol over Ethernet,以太网上承载点到点连接协议)或者DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机设置协议)+WEB认证方式进行第二次合法认证,这样就能够对用户的业务流实行实时监控,得到安全的保障。但是由于此种措施比较复杂,不便于操作,所以有待于实践与进一步探讨并完善。1.2 运营商无线局域网相关产品与服务中国WLAN业务市场起步较晚,而运营商市场又经历了前几年WLAN业务发展和网络建设部署的低潮,近年来随着固网运营商的转型战略和WLAN业务营销定位的转变,无线宽带服务成为增强运营商未来竞争力的战略性业务。中国20、电信、中国联通、中国移动又开始了新一轮的WLAN建设,全国各类机场、酒店、学校、智能楼宇等场所进行全面的WLAN覆盖,掀起了热点、热区甚至无线城市建设的热潮。在这场资源争夺战中,面对具有不同优势的竞争对手,各大运营商纷纷推出各自的特色业务。中国电信的“天翼通”、中国联通的“无限伴旅”、中国移动的“随e行”等业务竞相开展,三家运营商的热点“圈地战”体现了着各自对WLAN业务的不同理解和认识。中国电信2008年12月,以189放号为契机,中国电信将天翼手机定义为“互联网手机”,希望通过CDMA+Wi-Fi的方式实现用户的无线上网,使其用户的上网体验大大提高。在抢占热点区域的同时,充分挖掘已有的宽带21、用户资源,把WLAN与已有的3G、ADSL、以太网接入等宽带接入业务相给合,原有的家庭宽带用户只需开通 “天翼通”业务,就可以用笔记本电脑、台式机或PDA在居室中的任何地方享受无线上网冲浪以及网上证券、远程教育,或视频点播等网络服务;针对商务客户,在会展中心、机场、休闲中心、咖啡吧、宾馆等商务人士经常活动的热点区域布设无线接入点AP,通过预付费、点卡、包月等多种形式为携带笔记本电脑或PDA的高端用户提供无线宽带上网,在公共的应用场合实现移动办公或上网冲浪;与内容增值服务商合作,为用户提供更多的应用服务,例如在登陆页面推送本地天气预报、旅行信息、以及本地企业的一些销售广告,联合游戏软件提供商推出22、互动网络游戏、电子购物等服务。中国联通则依靠覆盖全国的高速骨干网络和各个城市的丰富的城域网络资源,建立了覆盖全国主要城市热点地区的WLAN网络,推出了的无线宽带互联网接入服务-无限伴旅(Mobile Office),用户可通过内置WLAN无线模块的终端(如PC、PDA、手机等)或终端+WLAN网卡的方式获得中国联通的互联网接入服务和数据通信服务。中国联通还可为客户提供ADSL+WLAN、LAN+WLAN等组合宽带接入方式,用户不仅可以在家中上网,还可以在中国联通布网的商务酒店、休闲中心等公共区域实现Internet接入;同时,“无限伴旅”上网卡还提供漫游服务,先期开通的国内漫游城市有北京、上海23、广州和深圳等地,在联通的WLAN覆盖范围内实现“一次认证,全国通用”。2009年中国移动也在加快部署Wi-Fi,TD-SCDMA+Wi-Fi已成为其2009年战略重点之一。中国移动集团公司要求各省公司尽快启动宽带接入预覆盖的摸底、立项、施工等专项工作,同时在宽带接入预覆盖建设中利用TD-SCDMA建设和室内覆盖,加快TD-SCDMA网关部署。中国移动面向商务人士、集团客户推出“随e行”无线上网服务,在中国移动WLAN网络覆盖地区,用户的笔记本电脑、PDA等移动终端在配备WLAN上网卡时,就可通过WLAN方式高速接入互联网/企业网,在WLAN覆盖不到的地区则通过GPRS网络访问移动互联网,真正24、让用户感受到“网络随身、世界随心”的乐趣。中国移动在全国31个省省会城市、首府、直辖市及经济发达和重点城市的机场、高级酒店、会议中心、展览馆等热点地区进行了WLAN网络覆盖,采用手机号码+密码的认证方式,费用计入对应手机账单,随同话费一起缴纳。1.3 主要无线局域网技术平台比较 中国电信中国电信WLAN系统应尽量利用电信原有的传输资源,应优先选用PON或LAN接入;若无PON或LAN资源,宜采用ADSL2+接入方式。WLAN 接口要求:1)协议规范必须符合IEEE 802.11b/802.11g 协议,具有同时与802.11b 及802.11g 终端通信的能力,并通过WiFi 联盟互操作性认证25、。可选支持IEEE 802.11a/802.11n 协议。2)无线性能要求发射功率:用于室内放装模式时,天线接口处的输出功率=20dbm;用于室内分布系统时,天线接口处的输出功率=20dBm,射频输出等效全向辐射功率=27dBm;用于室外覆盖时,射频输出等效全向辐射功率10dB。3)速率指标在目标覆盖区内,单用户接入最大下行业务速率AP 上联中继带宽的90。4)信号外泄室内WLAN 信号泄露到室外10m 处的强度不高于-75dBm。用户认证方式主要有PPPoE、DHCP+WEB 和IEEE 802.1x 三种方式,用户认证需要AAA 服务器(或BAS 和AAA 配合)共同实现,原则上宜采用PP26、PoE、DHCP+WEB 认证方式。AAA 服务器可采用现有的城域网服务器。用户认证方式的选择则应考虑认证技术的成熟性、应用的风险、用户漫游对认证方式的要求、用户使用WLAN 技术的复杂度等。优先采用DHCP+WEB 认证方式,在该认证方式中,用户不需要使用终端软件,通过通过Portal 服务器把认证的WEP 界面推送给用户,用户输入用户名和密码。当采用DHCP+WEB 认证方式时,系统设计应考虑地址池扩容问题。1.3.2 中国联通主要技术方案:1)AC设置要求根据目前设备情况,建议将业务接入控制设备按照功能实体分开,按照如下原则设置:接入控制器集中部署在城域网;无线控制器可根据设备容量及AP27、的布放情况综合考虑。尽量与接入控制器同址设置。AC建议采用N+1备份方式组网,实现系统容灾,保证网络安全。AC的设置需考虑后续业务发展需求,配置高集成度、高性能、高可靠,便于扩容和后续演进。接入控制功能可采取新建AC和改造BAS两种方式,对现网中BAS设备空余容量较大,且升级较容易的节点,建议考虑采用原固网BAS设备作为WLAN业务的接入设备。2)AP设置要求标准选择:WLAN网络建设应以802.11g标准为主,向下兼容802.11b标准,要求硬件支持802.11n标准,重点区域可直接引入802.11n标准。设备要求:根据设备功能不同,分为集中管理型AP(瘦AP)和独立控制型AP(胖AP)。瘦28、AP需和AC配合组网,主要应用在面积大,人流多,AP布放数量多的场景。考虑便于网络扩容和管理,本期建议主要采用瘦AP。AP建设方式:AP设备根据不同的应用场景可分为室内型AP和室外型AP。(1)室内型AP:独立布放、馈入分布系统方式;(2)室外型AP:室外直接覆盖方式。室内型AP主要有独立布放和馈入分布系统两种建设方式,独立布放规划灵活,但施工较困难,不便维护;馈入分布系统施工难度小,工期较短,易于维护,但有可能天线点位不理想,影响WLAN网络覆盖,可采用馈入室内分布系统和独立布放相结合的方式。原则上以馈入室内分布系统为主。为确保WLAN网络质量,严格控制干放的使用。室外直接覆盖方式可以对街道29、居民区、校园等室外热点地区进行覆盖。在实际工程规划和建设时,要根据需要覆盖的范围,充分考虑功率、增益、器件损耗、自由空间损耗及接受灵敏度等因素,确保网络质量;同时采取适当措施,防止AP被盗。3)传输设置要求AP通过接入网与城域网实现连接,可采用MSTP、FTTB等多种传输手段。传输带宽根据现有网络传输资源情况,根据用户规模,单用户带宽(kbps),业务渗透率,并发率等因素来确定。中国联通的网络拓扑图如下:图1-2中国联通的网络拓扑图接入网性能指标如下:1)覆盖门限对有业务需求的楼层和区域进行覆盖。目标覆盖区域内90以上的位置,接收信号电平-75dBm。2)信号质量目标覆盖区域内95%以上位置30、,用户终端接收到的下行信号信噪比SNR10dB。3)数据传输速率在目标覆盖区域内,对单用户接入AP 进行局域网内测试,均要求下行峰值数据传输速率不低于4Mbit/s。4)并发用户数通常单个AP支持同时关联的用户数应不低于50,WLAN 网络在进行多终端接入设计时,初期建议按照每个AP 并发用户数不超过35个。 中国移动中国移动WLAN采用WIFI/WAPI技术组网,在网络建设中,优先选用2.4GHz频段,以支持802.11g标准的设备为主进行组网,向下兼容802.11b标准;在用户密度大、吞吐量需求大的地区可适当部署支持802.11n标准的设备,以提升网络容量。当频率资源紧张时,可以启用5.831、GHz频段,该频段下建议采用支持802.11n的标准设备。AP建设要求:1)WLAN网络建设原则上采用瘦AP设备为简化AP设备的安装、满足网络的集中管理要求,在网络建设中原则上采用瘦AP设备。2)WLAN网络建设要充分发挥室内分布系统的规模优势WLAN建设要充分利用我公司已有的室内分布系统资源,优先采用与2G/3G网络室内分布系统合路的建设方式。考虑到与2G/3G系统相比,WLAN设备的输出功率和WLAN终端接收灵敏度较低,在共用室分时,应尽可能将AP在接近天线点的位置馈入,以增强覆盖效果。新建和改造分布系统时,要统筹考虑WLAN/2G/3G的需求,适当增加天线密度,保证WLAN覆盖质量。在无32、室分建设需求、不具备室分建设条件、局部覆盖区域需要增加容量等情况下,可采用AP单独布放方式建设。WLAN AC设置逻辑组网图:图1-3WLAN AC设置逻辑组网图图1-4WLAN 与数据综合网管系统逻辑链接图1.4 运营商无线局域网业务发展趋势通过重组,中国三大运营商都具有固网业务和移动业务。电信运营商之间的全业务运营竞争已经拉开帷幕。各运营商都将利用3G+WIFI的组合方式,低成本实现全国的无线网络覆盖;整合3G和WIFI还可向用户提供更有竞争力的服务。 WIFI凭借着“宽带”和“移动”两大特点,自然成为电信运营商最抢手的战略资源。谁拥有更丰富的战略资源,谁就会在新一轮的角逐中占得先机。另外33、,WIFI拥有众多的用户群,并可以有效地缓解3G网络的数据压力,这也是运营商大规模建设WIFI的原因之一。 WIFI技术在电信业务质量等级、价格低廉度、数据速率高低和终端移动性等诸多方面与3G有良好的互补性,它能很好地满足广大低端用户巨大的互联网接入需求。从商业的角度看,WLAN业务也有强烈的排他性,一旦某运营商与物业或业主达成商业协议,其他运营商就很难再进入,抢占了热点就等于抢占了频段资源和物业资源。因此,运营商显然没有孤立地看待WLAN业务,而是从全局战略出发进行快速部署和资源规划。 2009年移动运营商都希望成为全业务的运营商,同时各地政府在推动城市信息化时,也陆续在建设全城WIFI网络34、,运营级的WLAN建设将迎来新一轮的发展高潮。1.5 影响运营商无线局域网业务发展的因素分析1)安全风险安全风险是指无线局域网中的资源面临的威胁。无线局域网的资源,包括了在无线信道上传输的数据和无线局域网中的主机。(1)无线信道上传输的数据所面临的威胁由于无线电波可以绕过障碍物向外传播,因此,无线局域网中的信号是可以在一定覆盖范围内接听到而不被察觉的。 无线信道上传输的数据可能会被侦听、修改、伪造,对无线网络的正常通信产生了极大的干扰,并有可能造成经济损失。(2)无线局域网中主机面临的威胁 无线局域网是用无线技术把多台主机联系在一起构成的网络。对于主机的攻击可能会以病毒的形式出现,除了目前有线35、网络上流行的病毒之外,还可能会出现专门针对无线局域网移动设备,比如手机或者PDA的无线病毒。当无线局域网与有线的国际互联网连接之后,无线病毒的威胁可能会加剧。2)有效覆盖不足WLAN的先天和后天缺陷使得其很难做到良好的覆盖。在先天方面,WLAN是一个工作频率在2.4GHz/5.8GHz非授权频段的系统,无需向国家相关部门申请即可使用,同时它本质上是一个无线局域网络,最大发射功率不能超过27dBm,即500mw,在室内环境下,覆盖范围不超过几个房间,在室外空旷环境下,最多也只能有效覆盖100200米(这里说的是有效覆盖,空旷环境下更远的区域当然也能有信号,不过传输速率不能得到保证)。在后天方面,36、首先是各大运营商WLAN网络的建设刚刚起步,还没能在所有热点实现覆盖;其次是由于竞争导致的相互干扰,有时三大运营商都希望在同一个热点部署自己的WLAN网络,连同一些个人的AP信号,导致无线环境恶化,信号相互干扰,明明看到有很多WLAN接入点,但就是连接不上或者速率很慢;最后是人为的因素,也和各大运营商刚刚开始建设WLAN有关,都还没有建立完善的热点评估体系,有时热点建设下去,却没有数据流量,这类的覆盖也不能称之为“有效的覆盖”。3)用户认证不方便目前普遍采用的是portal认证,认证问题直接影响到用户的体验,便捷的认证过程有助于用户养成使用WLAN网络的习惯,现阶段WLAN基于SIM卡或PEA37、P的鉴权认证试点工作已经在开展,相信很快就能实现WLAN无感知认证,到时终端可以自动搜索网络,发现WLAN网络后,可以自动登陆,不需要人为参与。唯一的阻碍可能就是终端对于SIM卡或PEAP认证的支持率不高,根据部分省份的统计,目前SIM卡或PEAP认证的终端支持率在70%80%左右,所以无感知认证的全面实现还需要一段时间。4)缺少应用手机、平板电脑等终端由于硬件和软件条件的限制,不可能像PC使用起来那么方便,因此是否有体贴实用的应用成为培养用户使用习惯的关键因素,而开发体贴实用的应用的根本在于找到成功的运营模式。运营商不可能贴钱运营,而用户基本上也希望WLAN网络可以免费使用,这是解决应用缺少38、的焦点。1.6 超高速无线局域网发展现状 国外发展现状随着IEEE802.n设备的涌现,无线局域网在过去10年经历了空前的发展。而超高速无线局域网则是未来无线宽带通信的重要组成部分,其通过无线的方式构建局域网的技术,能够有效的增加接入带宽并降低布网成本。该技术可以使用户通过无线接入的方式,实现高速率、低资费的上网,在未来具有广阔的应用前景,是最具商业前景的通信技术之一。目前,很多国际著名的公司,如Intel、高通等等,都正投入巨资,倾力进行未来无线局域网技术的开发。超高速无线局域网的研发主要由IEEE来推动,为此,IEEE提出了一个新的标准项目,名为802.1lac。802.1lac项目又称为39、“Very High Throughput(甚高吞吐量)”项目,目标速率为IGbPs。该项目从2008年卜半年就已经开始启动,到下半年的时候,项目被分为两部分,一部分工作在6GHZ以下,用于中短距离无线通信,正式定名为802.1lac,成为802.lln的继任者;另一个部分则工作在6OGHZ,定名为802.1lad,主要面向家庭娱乐设备之间的通信传输,市场定位与UWB类似。同期,IEEE还专门成立了负责制定802.1lae标准的TGac工作组。TGac工作组公开征集802.1lac的相关提案,并且定期召开标准讨论会,在2008年底时,就制定出第一版的802.1laC功能需求。提出了802.ll40、ac的通信速率、信道频带、通信带宽、后向兼容性和频谱利用率等要求。经IEEETGac工作组的讨论,802.1lae将使用802.lla的50HZ频段,并在其标准的基础上进行改造。802.1lac将沿用802.lln的MIMO技术进行通道设置,多天线的使用为其达到IGbps的传输速率打下基础。不过802.11ac的单通道工作频率较802.11n所使用的有显著地提升,从先前的40MHz提升至80MHZ和16OMHZ,再加上大约10%的实际频率一调制效率的提升,使其传输速率在理论上跃升至IGbPs。而实际的传输速率也能达到300MbPs400MbPs,此传输速率超过了802.11n的3倍。此外,8041、2.1lac标准还能满足对现有的802.11全系标准的后向兼容,以及支持对未来即将发布的规范的支持,如802.11s无线网络架构以及802.11u等,在安全性方面,802.11ac标准还将完全满足802.11i的所有内容,达到企业级用户的要求。根据其实现目标,802.1lac标准将实现企业或家庭的无缝漫游,并在漫游过程中支持WIFi产品的相关应用。2011年,TGac出台了802.1lac的第一版草案,该草案详细描述了802.11ac标准的MAC层和PHY层的相关规范。 国内现状无线局域网技术的研究与开发受到了国家的高度重视。我国设立的“新一代宽带无线移动通信网重大专项”项目,其中有多项专门针42、对未来无线局域网技术的重大专项,特比是针对未来高数据速率的无线局域网。为此,以工信部标准研究所牵头,由北邮、清华、北交大、中兴、华为、大唐电信等多家单位组成的802.1lac标准研究小组也在北京成立。从2010年初开始,国内单位便开始积极参加IEEE的802.11ac/ad标准讨论会,并向会议提交文稿,2010年7月提交了4篇文稿,其中包括3篇802.11ac文稿和l篇802.1lad文稿,涉及120MHZ物理层传输、VHT一LTF设计、联合多信道CSMA、旋转调制等技术内容;2010年9月,国内单位共提交了5篇802.11ac文稿(第一作者文稿3篇,合著文稿2篇),技术领域涉及12OMHz信43、道化、RTS/CTS交换机制、用于MU-MIMO的多CTS方案、6OMHz和12OMHZ信道设计、非连续40+40MHZ传输等技术内容。并在会议上国内单位积极与国外公司进行沟通交流,取得了重大突破,由工信部电信研究院主推的高效支持中国频谱的议案获得了通过,这是中国单位的议案第一次在IEEE8O2.11获得通过,对国内单位后续开展工作创造了良好的基础。从具体技术细节上讲,在PHY层方面,中国的频率划分比较特殊,无法按照美国及欧洲等国家的频段那样支持160MHz的带宽,而只能支持120MHz的带宽。因此,针对该特殊的问题,国内各大高校及公司纷纷提出了解决方案。中兴公司提出了使用40MHz+80Mh44、z的力一案,以及单独使用一个120MHz的方案,并设计出了120MHZ的前导码方案;中国电信研究院提出了120MHZ的导频信号和数据传输星座图等方案。这些方案均得到了TGac工作组的认可。北邮在优化的调制解码技术,Mac层、网络共存性、信道检测和信道评估等方面也提出了创新的想法。1.7 超高速无线局域网市场容量预测超高速无线局域网在未来具有广阔的商业前景。由于其具有极高的数据速率,可支持笔记本电脑、手机等无线终端通过无线局域网实现高速上网。目前手机用户或笔记本电脑用户若通过移动通信网上网的话,具有数据速度低、费用昂贵、不能支持实时业务等缺点。而若通过超高速无线局域网接入互联网,手机和笔记本电脑45、用户将可享受到流畅的上网、观看网络视频、可以通过互联网进行实时的视频通话。超高速无线局域网技术也将成为物联网中传感器网络的汇聚传输网,对于数字家庭、数字城市、数字地球等未来社会信息化建设发挥重大的作用。1)主设备国外4G网络建设已经启动。从时间上看,国外4G在2012年增速较快,规模加大,2012可能成为4G大规模启动元年,而国内2013年中移动将开始加大力度建设4G网络,中电信开始大规模测试。此领域主要利好国内主设备商华为和中兴通讯,其中中兴通讯在TDD研发和商用具有领先优势。预计2013-2015年国内4G主设备市场空间约为619亿元,其中2013年市场增速约为523%。2)无线配套(天线46、射频等)射频方面由于4GLTE标准的后向兼容性,如对工作于F频段的3G基站进行升级,则无需更换射频器件,通过加板或软件升级便可完成。天线方面预期4G时代多频多系统天线会得到更大发展;4GLTE标准中MIMO技术成为标配,天线数目相对3G有增加,基站端最多可为4根天线,终端可配置两根天线(仅传输无线数据而言)。从时间上看,无线配套与主设备投资基本同步;预期基站及终端天线、射频厂家(如大富科技、武汉凡谷、盛路通信等)有望受益。预计2013-2015年国内4G射频器件市场空间约为27.1亿元,其中2013年市场增速约为573%。预计2013-2015年国内4G天线市场空间约为12.3亿元,其中2047、13年市场增速约为605%。3)网络覆盖和优化从国内4G分配频段看,4G将工作在比3G更高的频段,覆盖半径小,衍射能力弱,要达到同样的覆盖效果,小区内需要部署更多的RRU或者辅以直放站。从时间上来看,网络覆盖建设将于2013年启动,同步于国内4G规模建设;而网络优化将略晚一些,且将持续进行。预期国内三维通信、三元达、中创信测、世纪鼎利等网络覆盖优化公司较为受益。预计2013-2015年我国4G无线网络优化覆盖市场投资总量约为34亿元,LTE无线网络优化服务市场规模投资总量约为62亿元,其中2013年网络覆盖及优化市场增速约为613%。4)传输4G技术具有比3G更高的传输速率,对传输的需求可以分48、为两部分,一是4G基站的回传,这部分投资与基站建设同步甚至略有超前;二是随着用户和流量的增长,骨干网和城域网的扩容,这部分投资落后于4G基站建设1-2年。随着未来4G新建基站的增多,传输投资将随之加大,利好国内烽火通信、光迅科技、日海通讯、中兴通讯等公司。预计2013-2015年国内4G传输相关投资约为107亿元,其中2013年市场增速约为322%。5)终端和芯片终端和芯片属于消费驱动板块,预期比主设备启动晚2年左右。但与原有3G终端相比,主要是更新了芯片、基带模块,其他领域变化不大。据我们测算,预计未来23年内我国4G终端和芯片需求难以出现爆发式增长。从长期来看,随着4G渗透率的提升,利好中49、兴通讯、联想集团等智能机厂商以及展讯、高通等芯片厂商;尤其是TDD芯片领域对TD领域占优的展讯等上市公司较为有利。预计2015年我国4G智能终端的需求量约为7200万部,4G终端芯片的需求量约为2.2亿颗。6)无线互联网应用这是4G驱动数据消费发展后最大的赢家。随着网络接入速度的提升,人们的生活方式将更加“网络化”,社交、电商、信息等各无线互联网领域均将进一步发展,人们对无线互联网应用(如智能语音平台等)的需求将加大。利好掘金数据消费的互联网企业及互联网应用提供商(如腾讯、百度、阿里巴巴、新浪、朗玛信息、科大讯飞等)以及为前述企业提供掘金的“铲子”的CDN厂商(如网宿科技、蓝讯通信等)。7)运50、营商4G建设和运营对于运营商来说整体业绩将呈现先下降和回升的过程,正如3G建设和运营一样。4G网络建设将对国内通信服务市场格局再做调整,预期有较大的可能三大运营商重新回到同一起跑线。但4G相对于3G的影响预期要小,运营商能否从中获益受4G建设规模的大小的影响较大,从现有情况看,未来三大运营商对于4G的建设投入将是中国移动中国电信中国联通,中国移动极有可能建设尽可能广的网络,而中国联通将仅在重点城市热点区域覆盖,中国联通4G时代盈利预期最为稳健,不太可能出现盈利的反复。8)5G市场802.11ac 是工作在5 GHz 频段的下一代WLAN技术,是802.11n 在5GHz 频段的演进版本,将会在51、2013 年完成标准制定工作。根据802.11 以往的惯例,802.11ac 标准正式发布之前,可能会有厂商根据标准草案推出一些初期产品,但不会形成规模,对802.11n 不会有太大影响, 因此近三年仍将是802.11n 大发展的阶段。2013 年以后,802.11ac 将开始大规模商用,将逐步替代工作在5 GHz 频段的802.11a/n。由于802.11n 还可以工作在2.4 GHz 频段,因此不会被802.11ac 完全替代,二者将会在较长的一段时间共存,成为小于6 GHz 频段的WLAN主流标准。802.11ad 针对极高速短距离应用,是802.11 的全新领域, 与其他高速短距离无线52、技术(如IEEE802.15.3c、WiMedia 等) 存在直接竞争,预计在2013 年开始正式商用。由于802.11ad 已经得到Intel、Broadcom、Atheros、Marvell、微软、诺基亚等业界主要公司的支持,而且在吞吐量等主要技术指标上也有一定优势,在与其他技术的竞争中已占据有利位置。此外,WiGig 联盟还已经与Wi- Fi 联盟开展合作,共同推动802.11ad 的产业化,Wi- Fi 的优势地位将会为WiGig/802.11ad 的发展创造非常有利的条件。为了满足高带宽无线数据业务快速发展的需要,IEEE 正在研制下一代WLAN 标准802.11ac/ad。根据当前53、的标准进展,802.11ac/ad 可以支持近7Gbit/s 的传输速率,比现有的802.11n 提高10 倍以上。除了在技术上取得了重大突破,802.11ac/ad 也得到了产业界的大力支持,可以预见它们将会在未来的中短距离宽带无线接入市场中占据非常重要的地位。2 超高速无线局域网技术发展2.1 主要超高速无线局域网技术介绍超高速无线局域网技术是针对宽带无线接入的瓶颈问题而提出的一项具有国际领先水平的新技术,相对于IEEE802.11n在频谱效率、物理层速率和MAC吞吐等性能方面具有显著提高。为进一步提高数据速率,在超高速无线局域网系统中采用了自适应子载波调制和物理层超帧等新技术。同时,为了54、新技术能够顺利充分发挥其作用,并保持后向兼容性,UHT系统中对MAC的功能、参数等都进行了系统的定义。随着无线通信需求的不断增强,多种多样的无线通信系统也应运而生。通常可分为微波通信系统、卫星通信系统、集群无线通信系统、无线电寻呼系统、无绳电话系统、蜂窝移动通信系统、分组无线网等典型的通信系统。其中的移动通信系统以其绝对广大的用户群,成为目前通信界的主要着力点。其发展经过了以下的几个历程:第一代(TherirstGeneration,IG)以模拟蜂窝网为主要特征。20世纪70年代末,伴随半导体技术和微处理器的发展,复杂系统的构建逐步成为可能,于是诞生了第一代移动通信系统。主要采用频分多址(Fr55、equeney Division Multip Access,FDMA)方式实现对用户的动态寻址,使用模拟调制方式完成空域传输。美国推出的先进移动电话系统(Advanced Mobile Phone System,AMPS),欧洲推出的全入网通信系统(Total Aecess Communieation System,TACS)均是这一阶段的产物。第二代(Thesecond Generation,ZG)以数字式蜂窝为主要特征,己经经历了近20年的商用历程。欧洲主推时分多址(Time Division Multiple Aceess,TDMA)的全球移动通讯系统(Global System of56、 Mobile Communication,GSM)和北美主推的码分多址(Code Division Multiple Aceess,CDMA)的IS-95(Interim Standar95)系统均以数字化为基础。分别使用TDMA和CDMA完成用户动态寻址。并采用抗干扰行性能更为突出的数字调制方式,如高斯滤波最小频移键控调制(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,GMSK)和四相相移键控调制(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK),和信道编码方案,如卷积码和级联码,采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应,使用自适应均衡和R57、ake接收机对抗频率选择性衰落与多径干扰,采用信道交织编码和空间或极化分集分别对抗事件和空间选择性衰落。与此同时,无线数据网络也在这一阶段获得发展,如无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN),无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN),蓝牙(Bluetooth)技术等。第三代(The Third Generation,3G)以多媒体业务为主要特征,商业运营时日尚短。无线网络可以分为第三代蜂窝网通信系统和宽带接入系统。对于蜂窝网,成为实际商用系统的包括欧洲与日本为推广主力的宽带码分多址(Wideband Code D58、ivision Mutiple Access,WCDMA)系统,北美为推广主力的CDMA2000(Code Dividsion Multiple Aecess2000)系统和我国自主研发的时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access,TD-SCDMA)系统,都是以码分多址实现对用户的动态寻址功能,并充分支持用户业务的多样性。同时,与蜂窝系统相补充的宽带接入系统,特别是IEEE802.16系列标准(Worldwide Interoperability for Mierowave Aceess,WIMAX),已经成59、为3G标准之一,是蜂窝网的强劲对手。第四代(The Forth Generation,4G)以宽带高速的数据传输和网络融合为主要特征。在4G系统中,正交频分多址 (Orthogonal Frequeney Division Multiple Aeeess,OFDMA)接入技术,多输入多输出 (Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术,自适应调制编码技术和混合自动重传技术作为关键技术成为核心。目前,世界各国对下一代移动通信系统的研究与开发正如火如茶的进行,并已经取得了阶段性成果。第四代移动通信系统的关键技术包括OFDM、MIMO、MIMO-OFDM、智能天线、60、软件无线电等。下面将结合IEEE 802.11n标准,对几种技术进行简单介绍。 OFDM 技术OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)技术实际上是MCM(Multi- Carrier Modulation,多载波调制)的一种。其基本原理是把高速的数据流通过串并变换,分配到传输速率相对较低的若干个子信道中进行传输。通过减小和消除码间串扰的影响来克服信道的频率选择性衰落,将信号分割为若干个子信号,然后分别调制若干个相互正交的子载波。子载波的频谱相互重叠,可得到较高的频谱效率;每个子信道中符号周期相对增加,可减轻由无线信道的多径时61、延扩展所产生的时间弥散影响;还可在OFDM符号之间插入保护间隔,令保护间隔大于无线信道的最大时延扩展,这样就可最大限度地消除由多径带来的符号间干扰(ISI)。而且,一般采用循环前缀作为保护间隔,从而还可避免由多径带来的信道间干扰(ICI)。OFDM技术的优点主要有:频谱利用率很高,频谱效率比串行系统高近一倍;抗多径干扰与频率选择性衰落能力强;采用动态子载波分配技术能使系统达到最大比特率;通过各子载波的联合编码,可具有很强的抗衰落能力;基于离散傅立叶变换(DFT)的OFDM有快速算法,OFDM采用IFFT 和FFT(快速傅立叶变换)来实现调制和解调,易用DSP 实现。主要缺点是:对于载波频率偏移62、和定时误差的敏感程度比单载波系统高;信号存在较高的峰值平均功率比(PAPR)使得它对放大器的线性要求很高。目前OFDM技术已经被广泛应用于广播式的音频、视频领域和民用通信系统中,主要的应用包括:数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、非对称的数字用户环路(ADSL)、ETSI 标准的数字音频广播(DAB)、无线城域网、WLAN,3G 的CDMA 也引入了OFDM技术思想以提升其性能。IEEE 802.11g 中虽然也采用类似技术,但相比802.11n 中与MIMO技术结合,却逊色不少。 MIMO 技术MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出63、)系统是指同时在发射端和接收端使用多个天线的通信系统,它是一项考虑用于802.11n 实现4G的技术。该技术最早由Marconi于1908年提出,原理是利用多天线来抑制信道衰落。MIMO 的多输入多输出是针对多径无线信道来说的,如图所示,传输信息流S(k)经过空时编码形成N 个信息子流Ci(k),i1,2,N。这N 个子流由N 个线发射出去,经空间信道后由M 个天线接收。其有效地利用了随机衰落和可能存在的多径传播成倍地提高了业务传输速率。信道容量随着天线数量的增大而线性增大,专有MIMO 技术可改进已有IEEE 802.11b/a/g网络性能,解决了当今任何无线电技术都面临的两个最困难问题,即64、速度与覆盖问题。图2-1MIMO 的多输入多输出利用MIMO 技术可在不增加带宽和天线发送功率的情况下,成倍提高频谱利用率;还可成倍提高无线信道的容量。前者是利用MIMO 信道提供的空间分集增益,后者是利用MIMO 信道提供的空间复用增益。目前,MIMO 在吸收TD- SCDMA 设计思想的TD-LTE(TD-SCDMA Long Term Evolution)系统中处于重要位置,与TDD(Time Division Duplexing)时分双工技术和基于OFDM 的多址接入技术并称为TD- LTE 三项关键技术。已成为3GLTE 以及未来4G 中重要的底层技术。2.2.3 MIMO 与OFD65、M 的结合4G 需要极高频谱利用率的技术,MIMO 技术充分开发空间资源,利用多天线实现多发多收,在不增加频谱资源和天线发送功率的情况下,成倍提高信道容量。OFDM技术将需要传输的串行数据流分解为若干较低速率并行子数据流,这些子载波相互正交,提高了频谱利用率,另外,OFDM将总带宽分解为若干窄带子载波可有效抵抗频率选择性衰落,拥有很强的抗窄带干扰能力。充分开发这两种技术的潜力将二者结合,也就是MIMO- OFDM,可以成为新一代移动通信核心技术的解决方案。MIMO- OFDM系统的关键问题包括信道估计、同步、分集技术和空时编码等。目前信道估计有两类:一类是基于训练序列或导频的方法;另一类是采用66、盲方法来进行信道辨别,分为全盲和半盲信道估计。MIMO- OFDM系统同步问题包括载波同步、符号同步和帧同步,以此来解决时域和频率同步问题。由于无线通信的不可靠性主要是由无线衰落信道时变和多径特性引起,如何在不增加功率和不牺牲带宽情况下,减少多径衰落对基站和移动台的影响就显得很重要。唯一方法是采用抗衰落技术,克服多径衰落的有效方法是各种分集技术。分集技术目前分为时间分集、频率分集和空间分集等,每种分集技术都有它适用的场合,因此在4G 中必须考虑多种技术的结合。MIMO- OFDM的另一个研究热点是空时编码,常见的方式有四种:分层空时码(LST);空时格形码(STTC);空时分组码(STBC);67、空时频编码(STFC)。主要思想是利用空间和时间的编码实现一定空间分集和时间分集,从而降低信道误码率。MIMO 与OFDM 技术的结合是802.11g 迈向802.11n 的关键因素。2.1.4 智能天线技术智能天线(通常也称作自适应天线阵列)是一个由多组独立天线组成的天线阵列系统,能够动态地调整波束的方向,以使每个用户都获得最大的主瓣并减小了旁瓣干扰。这样不仅改善了SINR(Signal-to- Interference and Noise Ratio, 信号干扰比),还提高了系统的容量,扩大了小区的最大覆盖范围,减小了移动台的发射功率。智能天线技术有多入单出(Multiple Input 68、Single Output,MISO)、单入多出(Single Input Multiple Output,SIMO)和多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)等几种方式。WLAN 工作于免除许可证频段:2.4GHz 及5GHz。IEEE 802.11 标准的传输距离只有几百米,且传输速率会随着距离的增加而降低。IEEE 802.11b标准的网络采用自动速率转换技术,速率可以降到6Mbit/s 及2Mbit/s。IEEE 802.11a 和IEEE 802.11g 标准也支持6、9、12、18、24、36、48 和54Mbit/s 的传输速率。在实际的69、组网中,和无线广域网相比WLAN小区的覆盖范围都较小(一般只有十几米到几十米,热点地区为了增加容量,小区半径更小)。IEEE 802.11n 采用智能天线技术,充分利用无线资源的空间可分性, 提高无线局域网IEEE802.11n 系统对无线资源的利用率,通过多组独立天线组成的天线阵列系统,动态调整波束方向,通过减少其他噪声信号的干扰,保证让用户接收到稳定的信号,覆盖范围可扩大到好几平方公里,这使得原来需要多台802.11g 设备的地方,只需要一台802.11n产品就可以了,不仅方便了使用,还减少了原来多台802.11g 产品互联通时可能出现的信号盲点,从根本上提高了系统容量、增强可移动性。2.70、1.5 软件无线电技术软件无线电(Soft Ware Radio,SWR),是用现代化软件来操纵、控制传统“纯硬件电路”的无线通信。基本思想就是将宽带模数变换器(A/D)及数模变换器(D/A) 尽可能地靠近射频天线,建立一个具有“A/D- DSP- D/A”模型的通用的、开放的硬件平台,在硬件平台上尽量利用软件技术来实现无线电的各种功能模块。例如:使用宽带模数变换器(Analog Digital Converter,ADC)通过可编程数字滤波器对信道进行分离;使用数字信号处理器(DSP)技术;通过软件编程来实现频段(如HF、VHF、UHF 和SHF)的选择;通过软件编程来完成信息抽样、量化、编71、码/ 解码、运算处理和变换,实现射频电台的收发功能等。软件无线电技术是软件化、计算密集型的操作形式。我国提出的3G 方案TD- SCDMA,就是利用软件无线电技术完成设计。其需要将现代先进的通信技术、微电子技术和计算机技术结合在一起,是一个中长期的研究项目,需要很强的综合实力。可以预见,基于软件无线电的4G 通信将会具有以下特点:(1)有自动漫游能力,并能在不同系统间进行智能切换;(2)在同一硬件平台上,能兼容不同系统;(3)可下载公用软件,并能进行自身系统的升级;(4)可支持语音、数据、图像和传真等多种业务,并能根据业务流量,信道质量等情况,自动选择合适的传输信道;(5)可自动选择通信模式,72、并能采用合适的通信协议和信号格式实现远端通信。软件无线电在IEEE 802.11n 中的应用,将根本改变其网络结构,实现WLAN 网与无线广域网融合并能容纳各种标准、协议。提供更为开放的接口,最终大大增加网络的灵活性。802.11n 结合软件无线电技术解决了不同标准采用不同的工作频段、不同的调制方式造成系统间难以互通、移动性差的问题,这样,不但保障了与以往的802.11b,a,g 标准的兼容,而且还可以实现与无线广域网络的结合,极大的保护了用户的投资。2.2 超高速无线局域网芯片及设备研发发展状况 超高速无线局域网芯片发展状况在国内,WLAN 已经有了比较广泛的应用。WLAN的应用领域可以归为73、行业间的应用、政府应用和公众应用、家庭应用三大类。超高速无线局域网设备目前在行业和家庭领域应用最广泛,百元左右的802.11n家用无线路由器在电子卖场随处可见,医疗卫生、高等教育、大型企业等行业也广泛使用802.11n设备。而在运营市场,802.11n还处于起步阶段,中国联通从2010年开始少量部署802.11n设备,后期将逐步加大802.11n设备的份额,使其逐步取代802.11b/g设备。Qualcomm Atheros 和Broadcom 是世界主要WLAN 芯片供应商。Qualcomm Atheros 公司芯片和方案主要偏重企业级市场,Broadcom 公司芯片和方案主要偏重消费类电子74、市场。因此国内大部分WLAN 设备厂商给运营商市场提供的产品,选用的是Qualcomm Atheros 公司的芯片。Qualcomm Atheros公司于2011年推出3空间流的芯片,目前国内只有少数厂家有产品,另外,支持3空间流的终端设备较少。因此从设备角度来说,不建议在现阶段采用3空间流802.11n设备,802.11n 主要还是以双流和单流的设备为主。802.11b/g 芯片从2002年推出,经过10年的市场使用,预计将在2012 年后逐步减产直至停产,也就是说,802.11b/g设备即将从硬件源头开始淘汰。因此目前运营商的WLAN建设应逐步过渡到802.11n设备上。运营商重点关注的875、02.11n终端主要有笔记本电脑和手持终端两大类。从2009年开始50%以上的芯片是802.11n的产品。目前Wi-Fi在笔记本电脑、上网本和平板电脑中的渗透率已接近100%,2010年后生产的笔记本电脑80%以上支持802.11n。Wi-Fi在手机中的渗透率接近20%,特别是近年来智能手机的发展,快速推动了WLAN产业。2011年以来蜂窝/Wi-Fi双模手机中大部分是支持802.11n协议的。Qualcomm Atheros开发的面向 PC 的 Align 产品:Atheros AR9285 单芯片PCI Express (PCle) 解决方案使 PC OEM 厂商能够高效而低成本地将符合 76、11g 规范的笔记本电脑升级至性能更高、符合未来要求的 Align 产品。该解决方案的目标市场由低于500美元的笔记本电脑和网络笔记本电脑构成的平价PC市场。对于追求高吞吐能力、宽广覆盖范围、超长电池使用寿命以实现Web冲浪、收发即时消息与电子邮件等数据网络应用的 PC 用户而言,Align 技术较为可靠和实用。在赢得市场广泛认可、全球出货量达到上千万的单芯片 802.11 PCle 解决方案基础上,Atheros 开发了 AR9285。AR9285是目前成本最低的双层板半微型卡(half mini-card) 嵌入式模块参考设计。该单芯片集成了整个 RF 前端,如 MAC/基带、射频收发器与77、功率放大器、低噪声放大器以及天线转换开关等,从而可提供完整的 WLAN 解决方案。此外,AR9285 还采用 8mm x 8mm QFN 封装,与竞争对手采用的 BGA 封装相比,实现了更小的尺寸以及更低的成本。该解决方案支持 Windows XP、Windows Vista、Mac OS 以及 Linux操作系统等。面向家庭网络的 Align 产品:Atheros AR9002AP-1S专用于家庭网络,芯片组具有比传统802.11g性能更高、容量更大、覆盖范围更远等特性,以性价比较高的新一代高性能无线路由设备为目标市场。该解决方案可适用于支持多用户运行、多个可靠稳定数据网络应用的无线 AP/78、路由器。AR9002AP-1S 芯片组采用目前集成度最高、符合 802.11n 规范的 AP/路由器解决方案,并由 AR9285 1-stream MAC/BB/射频组件以及最新的 Atheros AR7240 网络处理器片上系统 (SoC) 组成,具备先进的电源管理功能以及带集成型5端口高速以太网交换机(基于公司 ETHOS 技术之上)的网络处理器。AR7240可提供 400 MHz 的处理能力,足以支持 1-Stream 解决方案及更高性能的 2-Stream MIMO 射频设计。Atheros 网络处理器专门针对无线性能进行了优化,不仅看重时钟速度,更注重系统的总体效率。AR7240 采79、用 MIPS32 24K 处理器内核,指令存储器缓冲容量为 64KB,是同类竞争性网络处理器的四倍,同时还具有可显著提高原始存储速度的16 位高速双数据数率 (DDR) 存储器接口。AR7240 可为业界一流的高速以太网路由器提供线速 NAT/路由性能。面向运营商网关、消费类电子产品以及 PC 适配器的 Align 产品:Atheros AR9271单芯片 USB 解决方案可为家庭网关、机顶盒、掌上游戏机、打印机以及各种其他嵌入式无线产品提供更高的 Wi-Fi性能以及更超值的价格。此外,该解决方案还可集成到笔记本电脑和桌面电脑的无线USB适配器中,能简便地在现有 PC 上实现低价格的性能升级。80、AR9271 WLAN USB 单芯片采用全新的架构,集成了可运行更多片上无线 LAN 功能的 CPU 与存储器。与同类竞争性的 11g 与 11n USB 解决方案相比,Atheros 集成式 CPU 可减轻主机设备的无线处理开销。该项设计的革命性突破可使消费类电子设备上原本不支持无线功能的主机处理器现在也能提供稳健的 Wi-Fi 性能。AR9271 具有创新的主机设备任务分担特性,不仅可使 WLAN 自主运行,而且还可实现与主机设备应用的无缝配合。Atheros在WLAN 芯片领域处于领先地位,并开拓出了一个全新的方向,不仅可提供比 11g 高出五倍的吞吐量,而且还可实现极低的功耗与价格。81、Atheros Align 通过采用先进的 802.11n 技术可实现较传统 11g 产品高出两倍多的覆盖范围,该技术包括空时分组码 (STBC)、增强型接收机同步 (ERS) 以及 1-Stream 规范的强制性内容。所有 Align 解决方案均部署了信号接收结合 (SRC) 方案,从而可进一步扩大网络覆盖范围,并为双天线提供可选支持。Align 产品系列的 WLAN 解决方案既具有传统 11g 产品价格优势,又实现了 1-Stream 与 11n 级的性能。凭借 Align新一代基于标准的 Wi-Fi 产品可在性价比与功耗等各个重要衡量尺度上实现更高的网络效。Align 解决方案整个产品系82、列均采用各种省电技术与协议,与当前领先的 11g 设计方案相比,可显著降低功耗。Atheros 在 Align 芯片上集成了获得专利的线性功率放大器 (PA) 与低噪声放大器 (LNA),从而构建具备内建收发切换功能的高集成度 RF 前端。Atheros 的 PA 线性化方案 Efficient Power Amplifier? (EPA) 技术不仅拥有功率较低的外部PA,同时还拥有集成的PA以节省成本并提高生产效率。此外,Atheros 的无线唤醒(Wake-on-Wireless?) 技术以及机动性的自动省电模式 (UAPSD) 还可提高 Atheros 的 1-Stream 产品系列的供83、电效率。AR7240 无线路由器 SOC 凭借 Atheros 的低功耗 ETHOS 以太网架构增强了其节电功能。该架构不仅能够动态检测路由器端口的链路状态与线缆长度,而且还可调节电源使用。 超高速无线局域网主要设备发展状况目前国内能够供应802.11n超高速无线局域网设备的厂家主要有华为、华三、大唐、中兴等电信公司,其产品无一不满足以下技术要求:1)物理层和MAC层优化802.11n协议为提高处理性能,分别在物理层和数据链路层进行了优化。(1)MIMO多输入输出(MIMO)技术是802.11n的核心,该技术是在链路的发送端和接收端都采用多副天线,将多径传播变为有利因素,在不增加带宽的情况下,84、成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,达到WLAN系统速率的提升(见下图)。一直以来,无线技术总是企图克服多径效应的影响,而MIMO恰恰是利用多径来传输数据。图2-2多输入输出(MIMO)技术MIMO一般用“发射天线数量接收天线数量”表示。增加天线可以提高MIMO 支持的空间流数,802.11n 规范允许最多传输4 个数据流,但是综合成本、实效、技术等多方面因素,目前业界的WLAN 接入点(AP)设备都普遍采用11、22的模式。(2)双频带(支持20/40 MHz 带宽)对于无线技术,提高所用频谱的宽度,可以最为直接地提高吞吐率。通过将2个20 MHz的带宽绑定在一起组成1个40 MHz带宽,85、速率提高1倍。同时,对于802.11a/b/g,为了防止相邻信道干扰,20 MHz带宽的信道在其两侧预留了一小部分的带宽边界。通过频带绑定技术,这些预留的带宽也可以用来通信,从而进一步提高了吞吐率。双频带为802.11n的可选功能,需要设置。在实际组网应用中,由于2.4 GHz频段资源有限,只有3个频点,干扰较多,如果采用双频带技术,2.4GHz只有1个频点可用,干扰严重,难以进行频率规划,因此不建议在2.4 GHz频段使用40 MHz模式,在5.8 GHz频段使用40 MHz模式是比较合理的选择。(3)短保护间隔(GI)在多径环境中,前一个数据块还没有发送完成,后一个数据块可能通过不同的路径86、先到达,合理的GI长度能够避免相互干扰。如果GI时长不合理,会降低链路的有效SNR。802.11a/g的GI时长为800 s,而短GI时长为400 s,在使用短GI的情况下,可提高约10%的速率,但只有802.11n接入点与802.11n客户端进行联系时,才能使用短GI。短GI是802.11n的可选功能,对于多径效应较明显的环境,不建议使用短GI。(4)数据链路层优化802.11n MAC协议耗费了相当部分的效率用作链路的维护,如在数据之前添加PLCP Preamble、PLCP Header、MAC 头,以及每一个报头的应答帧(ACK)。WLAN是基于CSMA/CA的方式为终端服务的,在信道87、的竞争中所产生的冲突,以及为解决冲突而引入的退避机制都大大降低了系统的吞吐量。802.11n为了解决MAC层的这2个问题,采用了帧聚合技术和块确认机制。2)向后兼容性当802.11n运行在混合模式(即同时有802.11a/b/g设备在网络中)时,会在发送的报文头前添加能够被802.11a或802.11b/g设备正确解析的前导码。从而保证802.11a/b/g设备能够侦听到802.11n信号,并启用冲突退避机制,进而实现802.11n的设备与802.11a/b/g设备的互通。3)传输波束成型在802.11n中定义了波束成型技术,传输波束成型是天线技术与数字信号处理技术的结合,目的是用于定向信号传88、输或接收。传输波束成型是802.11n标准的可选部分。波束成型技术可通过计算,选用最佳的天线组合,使得天线辐射图对准客户端,从而使得该客户端方向上增益增加,继而覆盖距离变大,而通过切换朝向多个方向的多个天线组合在逻辑上就扩大了整个AP的覆盖半径,也使得该客户端的吞吐量提升。同时还可以发现干扰源,并将波束切换到对此干扰源增益较低的方向,从而降低干扰源对系统性能的影响。波束成型实现的方式主要有以下2种。(1)多波束天线。利用多个并行波束覆盖整个用户区,每个波束的指向是固定的,波束宽度也随天线元数目而确定,动态地在几种天线组合中选择最佳组合。(2)自适应天线阵列。应用了自适应空间数字处理技术测量不同89、波束的信号强度,能动态地改变每个扇区的波束宽度和方向角,以适应话务负荷分布状况的改变。5)802.11n速率表表2-1802.11n速率表MCS空间流数调制方式码率带宽(20MHz)带宽(40MHz)GI=800nsGI=400nsGI=800nsGI=400ns01BPSK1/26.57.213.51511QPSK1/21314.4273021QPSK3/419.521.740.5453116-QAM1/22628.954604116-QAM3/43943.381905164-QAM2/35257.81081206164-QAM3/458.565121.51357164-QAM5/6657290、.213515082BPSK1/21314.4273092QPSK1/22628.95460102QPSK3/43943.3819011216-QAM1/25257.810812012216-QAM3/47886.716218013264-QAM2/3104115.621624014264-QAM3/411713024327015264-QAM5/6130144.427030023364-QAM5/6195216.740545031464-QAM5/6260288.9540600802.11n速率=(有效载波数编码率子载波传输数位空间流数GI)/OFDM符号的时长6)增强型基站与传统室外AP差91、异 表2-2增强型基站与传统室外AP差异类别传统AP增强型基站差异化结果寻址方式TDMASDMA和TDMA6倍的用户容量专利技术无特殊室外专利beamforming3倍的距离9倍的面积天线普通天线多阵元天线阵列等效最大指向性增益42dBm射频功率200/500/1000mw86mw绿色环保,对人体无辐射环境干扰增加区域内干扰信号源ASIC芯片实现智能对准客户端通信,点波束固定路径发射信号。区域内几乎不会形成新的信号干扰源抗干扰性无特殊处理ASIC芯片抗干扰算法独有技术,实现高密度应用,抗干扰性能强硬件配置单或双射频模块6射频模块双ASIC芯片高级硬件配置建设成本密集布置需新建点位可利用现有GS92、M、TD基站站址建设对现有资源最大化利用,建设成本低2.3 国内外超高速无线局域网技术应用发展状况国外有关超高速无线局域网技术研究及应用已经小有成果,欧盟、日本、韩国都启动了相关计划,三星、西门子、摩托罗拉等企业以及运营商NTT DoCoMo 都在研究方面相对领先。2006 年,北电以3.2 亿美元的价格将其UMTS 卖给了阿尔卡特,正式开展超高速无线局域网技术市场开发。2006 年11 月,摩托罗拉正式在北京成立无线宽带中国研究中心,该研究重点将集中在OFDM、MIMO 等涉及4G 的基础技术方向。2011 年是美国通信行业的4G 年,除了有三个LTE 网络开始布建,铺天盖地而来的移动装置军93、团也让消费者眼花撩乱。AT&T、MetroPCS、Sprint、T-Mobile、Verizon 都大举推出智能型装置并趁机推广4G 服务。回观中国通信行业,2011 年的主题词还是3G,截至2011 年12 月,国内运营商共完成3G 专用设施投资接近千亿元。3G 基站规模达到79.2 万个,其中TD基站22 万个,3G 网络已覆盖所有城市和县城以及部分乡镇。3G 用户达到11873 万户,其中TD 用户4801 万户,新增2731万户。在移动电话净增用户中,3G 用户所占比重从年初的43.7%上升到72.5%。一连串的数字证明3G 正在国内蓬勃地发展。目前在我国,4G 的试验网也相继建成,并94、投入实验研究阶段,2007 年1 月,我国第一个4G 试验网已经正式进入第三阶段,即外场试验和预商用计划。在移动测试中,上海延安西路高架做了2 千米长的覆盖,车辆在真实的路况中以50 千米的时速行驶,获得的下行速率为2090Mbps,上行最高也可达80Mbps,流畅的演示了基于IPv6 的高清电视等业务。同时,上海崇明在利用4G 技术部建无线宽带网络,实现全覆盖并进行预商用。2001 年,863 计划启动了面向B3G/4G 的移动通信发展 研 究 计 划 未 来 通 用 无 线 环 境 研 究 计 划 (Future Technology for Universal Radio Environ95、ment)。在冷观3G 市场的同时,中国已经启动4G 研发整整5 年,国内十余家大学、企业和研究所均参与其中。而在此大背景下,不可忽略的是三家运营商在4G 方面也有不同程度的动作,中国联通和中国电信得益于3G 优势虽然不是很情愿,但也早已开始了4G 的布局:中国联通在全国56个城市建设HSPA+;中国电信早在2010 年在网络演进方面进行CDMA REV.B 实验网的建设,同时LTE 实验网的建设工作也已经开始,表明中国电信已开始对未来的4G 建设进行布局;而受限于TD- CDMA 的技术劣势的中国移动,其提前布局4G 的需求则显得相对迫切:从2011 年初开始,中国移动就明显加强了对4G 尽96、快上马的呼吁,除了宣布7 城市TD- LTE 规模试验启动外,中移动董事长王建宙在两会期间递交的提案也是紧紧围绕TD- LTE 展开。最新消息包括:工信部批准TDLTE规模试验第一阶段结束,进入规模试验第二阶段;中移动竞得香港TDD 频段将用于在港建设TD- LTE 网络等。这两年,随着中国移动广州TDLTE 规模试点的稳步推进,国际化道路形势也是一片大好,终端的发展成为了TD- LTE 产业链着力发展的重点。此前,曾有中国移动相关人士表示,TDLTE 在网络方面已经越来越有把握,下一步将在终端方面进行发力。目前TDLTE 终端主要包括TDLTE 芯片、数据卡、CPE(用户终端设备)、平板电脑97、TDLTE 手机等方面,而TDLTE 手机芯片已开始大规模研制。“TDLTE 多模双待手机终端正在加速研制中,测试机已经出来了。”2012 年TD- LTE 主打的是无线上网卡,近两年内多模单待的手机及其他终端也会逐步出现,或许还会引入TDLTE 的一些VOIP 语音业务。也许,对于许多手机用户来说,3G 尚未替代2G,由TDLTE 引领的4G 就将横空出世冲刺商用,难免会抱怨技术更新换代太快,以前的手机又要淘汰了。当然,用户也不用太担心要更换手机终端,TDLTE 网络下必然会兼容多种终端制式。目前国际市场上认为未来4G 方面有LTE 和WiMAX 两种技术标准,全球最主流的运营商选择以LT98、E 为主,而新兴的中小运营商则倾向选择WiMAX。今年以来真正做到LTE 商用的只有瑞典、日本和美国的个别大运营商,全球其他70- 80 家运营商则处于测试或者试用的阶段。标准争夺是主战场,最终很可能归结为3 个4G 标准:802.16m,以中国为中心的LTE 标准,以其他地区代表为中心的LTE/wimax。LTE 标准争夺中,虽然会有很多的妥协,但中国标准很可能与一些其他利益集团代表的标准越来越远,而不是越来越近。LTE 商用、试商用和无线城市建设此起彼伏。更多的IT 公司参与到通信标准的制定、通信网络的建设中。LTE 和3G 融合技术快速得到推进,但现阶段我国的3G 和WIFI 融合将更吸99、引眼球。2.4 超高速无线局域网市场需求分析随着电信业重组的深化,宽带接入业务的竞争越发激烈,同时,智能终端的不断普及,资费不断下降和日益丰富的多媒体业务,用户对移动宽带的需求也日益强烈,带来了数据流量的剧增。宏网络逐渐成为业务发展的主要瓶颈,由于数据业务的不均衡性,热点区域尤为突出。传统方案即通过扩容来加大覆盖,势必带来成本压力,运营商希望寻找一种低成本接入方式卸载流量。鉴于高速无线局域网技术在高带宽、成本廉价和应用普及等方面具有独到优势,超高速无线局域网为固定宽带接入和移动数据业务形成有效的补充:对于固定宽带接入业务,超高速无线局域网可以提供最后100米接入的无线延伸,大大方便了用户的使用100、,使固定宽带接入移动化;对于移动数据业务,将3G和超高速无线局域网融合,从而使得终端既能够通过超高速无线局域网访问大流量的Internet业务,以减少对3G的带宽压力,又能够通过超高速无线局域网访问运营商的PS域业务(例如MMS、手机邮箱、手机下载等),并可以利用3G的电信级能力补充超高速无线局域网功能(例如认证、计费、精细的业务控制)。因此,发展超高速无线局域网业务,对于电信运营商发展宽带战略,在全业务运营环境下树立宽带竞争优势,实现固网和移动业务融合具有重要意义。可以借助超高速无线局域网来促进固网宽带和移动数据业务的发展,提升客户体验,增强宽带业务的品牌优势,对提高宽带市场份额,拉动宽带用101、户增长和宽带业务收入有着积极的促进作用。同时,将3G和超高速无线局域网融合,利用3G网络提供话音和数据业务,超高速无线局域网网络为数据业务提供补充,最终可以提升用户的体验,降低建网成本,增强竞争力。根据超高速无线局域网用户流动性强等特点,结合客户实际需求,超高速无线局域网优先级别定义如下:表2-3超高速无线局域网优先级别定义热点类型等级(1级最高)覆盖要求重要交通枢纽(机场、火车站)1密集覆盖大学及专业院校1室内密集覆盖,室外薄覆盖(覆盖面积尽量大)大型会展中心2薄覆盖休闲餐饮场所(咖啡馆、茶社、连锁快餐店等)2薄覆盖电脑城、手机城、电器卖场(电脑销售区域)3薄覆盖3G漫游客户3星以上酒店或连102、锁型酒店、公共会议中心3薄覆盖公共图书馆4薄覆盖重要写字楼、集团客户办公区域4薄覆盖其他(如:重要营业厅)5薄覆盖热点区域需要进行有针对性的覆盖,而不是整个热点全覆盖。分情况举例说明如下:(1)对有上网需求的公共区域进行重点覆盖,如:酒店大堂、会议室;(2)对于已有免费固定上网服务的区域可不覆盖,如:酒店房间;(3)对于无上网需求的区域不进行覆盖,如:电梯、地停。具体几类型热点覆盖建议简单分析如下:(1)大学及专业院校热点属于大型、综合性热点,热点内通常包含有教学楼、图书馆、食堂、学生公寓、教师宿舍、体育馆、操场等室内外场所。对教学楼、图书馆和学生公寓等无线上网概率较大的区域进行重点覆盖;对宿103、舍楼等有线上网方便的楼宇进行次要覆盖;对食堂、体育馆、操场的覆盖可依学校具体特征来确定,如部分学校食堂在用餐时间之外可供学生看书用,可对这类食堂进行重点覆盖;部分学校体育馆比较简单对WLAN业务的需求不高,此外操场、草地等室外区域的覆盖以信号覆盖为主,容量设置在其次。(2)重要交通枢纽这类热点的人流量比较大,但人流存在分区域特征,如汽车站/火车站的乘客等候区、餐饮场所客人座席、体育馆看台等区域,人流较大也存在短时间个人位置稳定性,这类热点的人流密集区域属于重点覆盖对象室内覆盖为主。(3)大型会展中心这类热点通常面积较大,比较空旷,用户密度较高,场馆内部环境可能因展会不同而发生较大变化,以室内覆104、盖为主;对于会议室、多功能厅的覆盖可利用房间的分隔进行小区域覆盖。(4)电脑城、手机城、电器卖场这类热点通常总体面积较大,热点区域集中,有数据业务需求,而有线接入资源不足。以室内覆盖为主。(5)重要写字楼、集团客户办公区域,其特点是部分写字楼层较高,大楼内可存在办公区、会议厅、休息区、餐厅等,需针对会议厅、休息区、餐厅进行重点覆盖,办公区进行次要覆盖,以室内覆盖为主,对较难通过室外覆盖室内的方式完成信号覆盖,可结合室内分布系统实现覆盖。对AP、AC的组网原则,AP主要部署在各个热点地区,如校园,机场,星级酒店,写字楼群,商务区,会展中心,以及其他商务人员经常聚集的公共场所。对于有蜂窝基站的区域105、,可优先考虑蜂窝基站共址。按照AC的布放方式分为两种:串接、旁挂,按照AC的组网拓扑分为;分布式与集中式。分布式是通过在WLAN的热点地区部署AC,通过AC管理该热点地区的AP,通过汇聚后接入BRAS,AC构成分布式部署。集中式是通过在城域网或者BRAS旁挂方式来部署AC,集中控制本厂商的多台AP设备,要求集中式部署的AC容量较高。根据业务的特点和网络的规模选择AC布放的方式。如果热点地区接入用户少,建议采用集中式设置,以便于集中维护和管理,降低成本;如果热点地区的用户多,建议采用分布式设置,利于负载分担。3 产业化可行性3.1 超高速无线局域网技术稳定性分析超高速无线通信系统对关键技术的要求106、,与其他无线通信系统相比,具有其特殊性。无论是系统关键技术的选用,还是算法的优化和实现方案,都由于超高速的背景而面临诸方面的挑战。对于物理层技术,MIMO一OFDM系统框架的选择具有必然性。MIMO技术是可以在不增加带宽的条件下,成倍的增加通信系统的容量和频谱效率。从1908年Marconi提出开始,到上世纪70年代被推入通信系统,再到上世纪90年代D-BLAST、V-BLAST算法以及空时编码算法相继提出,MIMO技术得到了迅速发展。针对于超高速通信需求,MIMO技术的研究更多集中在算法性能优化和实现方案的流水设计上。对于多用户系统,多用户多输入多输出(Multi-user MIMO,MU-107、MIMo)技术是另一个研究热点。正交频分复用技术作为多载波调制技术,虽然各子载波频谱相互混叠,但由于中心频点处没有其他载波分量,可以实现子载波的正交,从而提高了系统频谱效率。同时由于频率选择性衰落、窄带干扰都只能影响部分子载波,而部分子载波上的错误信息又可以通过信道编码的设计来纠正,因此,OFDM技术还可以有效的对抗窄带干扰和频率选择性衰落。MIMO-OFDM系统与单天线低速系统的区别之一,在于天线接收的信号来自于所有发射信号的混叠,高精度的信道估计也是高速通信系统中必须解决的问题。同时,由于超高链路速率背景下,信道估计算法需要存储和传输大量的信道信息,这就需要有效的设计方案来尽量降低处理复杂108、度,保证系统的稳定性。信道编译码技术作为高速通信系统可靠性的保障,超高的链路速率对其算法选择和实现方案的要求较之一般通信系统都更为复杂。性能接近香农极限的Tutho码虽然已经广泛的运用于多种通信系统中,但其错误平台和复杂的编译码算法,使其并不适合超高速的通信环境。另一方面,低密度奇偶校验码不仅错误平台更低,而且在长码长时具有更为优异的性能。并且,LDPC的译码结构使得并行译码较为容易实现,也就方便的提高了译码速率。因此,LDPC特别适合于超高速的无线通信系统。对于媒体接入控制层(Media Aecess Control,MAC)技术,其可靠性直接影响了用户体验。由于其效率一直是制约无线通信系统109、高速率吞吐量目标的重要因素,因此,根据不同业务类型、业务源的多样化服务质量(Quality of Service,QoS)保证技术,针对多用户的无线资源管理技术,以及针对于频谱感知场景的动态频谱接入技术,都是超高速无线通信系统MAC层需要深入研究的技术。3.2 超高速无线局域网关键设备的产业化生产可行性 产业组织支持不同于其他802.11 标准,802.11ad 对应的产业化组织是Wireless Gigabit Alliance(WiGig)联盟,该联盟由Intel、Broadcom、Atheros、Marvell 等厂商推动成立,目前已推出WiGig 技术规范的1.0 版本,并已提交至IE110、EE 形成了802.11ad 的标准草案。WiGig将支持多种系统的接口,包括PC 外设数据总线、HDTV、监视器、投影机的视频接口等,主要应用包括无线高清视频显示、互联网接入、游戏、极速数据上/ 下载等。目前,WiGig 技术规范和802.11ad 标准草案都还在进一步完善中。 技术标准支持2012年国家颁布了高频谱利用率和高数据吞吐的无线局域网技术要求分为两个部分:第1部分:超高速无线局域网媒体接入控制层(MAC)和物理层(PHY);第2部分:增强型超高速无线局域网媒体接入控制层(MAC)和物理层(PHY)。规定了超高速无线局域网媒体接入控制层(MAC)和物理层(PHY)的技术要求,包括:111、系统参考模型,MAC层帧格式、功能和PHY层参数、帧结构、发射机结构等。 市场需求尽管现有的802.11n 可以支持高达600 Mbit/s的传输速率,但当其面对快速增长的高带宽无线数据业务时却常常显得力不从心。以无线高清视频传输为例,人们对高清视频的追求从普通DVD 画质向轻微压缩甚至是无压缩高清视频发展,而传输这些高清视频信号通常需要几百Mbit/s 甚至是几个Gbit/s 的传输速率,现有的WLAN 技术标准无法满足如此高的要求。3.3 超高速无线局域网产品进入产业化的技术条件超高速无线局域网产品进入市场化、产业化,需应用一批先进的技术,包括正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(MIM112、O)技术、智能天线、空时编码技术、无线链路增强技术、软件无线电技术、高效的调制解调技术、高性能的收发信机、多用户检测技术和分布式网络架构等,提供全新的空中接口,并为终端用户带来更多的使用体验。1)OFDM未来无线多媒体业务既要保证数据传输速率高,又要保证传输质量,这就要求所采用的调制解调技术既要有较高的信元速率,又要有较长的码元周期,OFDM技术正满足这一需求。OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,各子载波并行传输,这样尽管总的信道是非平坦的,但每个子信113、道是相对平坦的。且在各子信道上进行的是窄带传输,信号带宽小于信道带宽,大大消除了信号波形间的干扰。OFDM技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落和窄带干扰,从而降低各子载波间的相互干扰,提高频谱利用率。2)软件无线电技术软件无线电技术是通向未来高速无线网网络的桥梁。由于各种技术的交迭有利于减少开发的风险,所以未来需要适应不同种类的产品的要求。而软件无线电技术则是适应产品多样性的基础,它不仅能减少开发风险,还更易于开发系列型产品。此外,它还减少了硅芯片的容量,从而削减了运算器件的价格,其开放的结构也会允许多方运营的介入;同时,由于数码信号处理器(DSP)的使用,也弥补了廉价射频(RF)所造成的不足114、。在实际应用中,RF部分是昂贵而缺乏灵活性的,宽带的RF是非线性的,而通过使用软件无线电技术可弥补其在灵活性上的不足。3)智能天线技术智能天线技术也是关键,它与软件无线电技术同样紧密相连。它是在软件无线电基础上提出的天线设计新概念,是数字多波束形成(DBF)技术与软件无线电完美结合的产物。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能,被认为是未来移动通信的关键技术。智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发,同时,通过基带数字信号处理器对各天线链路上接收115、到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。目前,智能天线的工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式。全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优,但相对而言各种算法均存在所需数据计算量大、信道模型简单、收敛速度较慢、在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点。实际信道条件下,当干扰较多、多径严重,特别是信道快速时变时,很难对某一用户进行实时跟踪。在基于预多波束的切换波束工作方式下,全空域被一些预先计算好的波束分割覆盖,各组权值对应的波束有不同的主瓣指向,相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠,接收时的主要任务是挑选一个作为工作模式,与自适应方式相比它显然更容易实现,是未来智能天线技术发展116、的方向。4)MIMO该技术最早是由Marconi于1908年提出的,它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量,相对于普通的单输入单输出(SISO)系统,MIMO还可以包括单输入多输出(SIMO)系统和多输入单输出(MISO)系统。MIMO系统在一定程度上可以利用传播中的多径分量,也就是说MIMO可以抗多径衰落,但是对于频率选择性深衰落,MIMO系统依然是无能为力。目前解决MIMO系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术,还有一种是利用OFDM。大多数研究人员认为OFDM技术是4G的核心技术,但4G需要极高的频谱利用率,而OFDM提高频谱利用率的作用毕竟是有限的。在OFDM的基础上117、合理开发空间资源,也就是MIMO+OFDM,可以提供更高的数据传输速率。另外,OFDM由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。由于多径时延小于保护间隔,所以系统不受码间干扰的困扰,这就允许单频网络(SFN)可以用于宽带OFDM系统,依靠多天线来实现,即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应,来实现完全覆盖。5)先进的信道编码技术超高速无线局域网采用Turbo码与基于低密度校验(LDPC)码相结合的信道编码技术,同时与自动重发请求(ARQ)技术和分集接收技术相结合,从而在低Eb/No条件下保证系统足够的性能。6)基于IP的核心网B3G-TDD移动通信系统的核心网是一118、个基于全IP的网络,同已有的移动网络相比具有根本性的优点,即可实现不同网络间的无缝互联。核心网独立于各种具体的无线接入方案,可以提供端到端的IP业务,能与已有核心网和公共交换电话网(PSTN)兼容。其具有开放的结构,允许多种空中接口接入核心网;同时能将业务、控制和传输分开。IP与多种无线接入协议相兼容,因此在核心网的设计上具有很大的灵活性。7)高性能的接收机通信系统对接收机提出了很高的要求。Shannon定理给出了在带宽为BW的信道中实现容量为C的可靠传输所需要的最小信噪比(SNR)。按照Shannon定理,可以计算出,对于3G系统如果信道带宽为5MHz,数据速率为2Mb/s,所需的SNR为1119、.2dB;而对于4G系统,要在5MHz的带宽上传输20Mb/s的数据,则所需要的SNR为12dB。可见对于4G系统,由于速率很高,对接收机的性能要求也要高得多。3.4 运营商对超高速无线局域网产品技术认知目前,运营商正规模部署802.11n,但根据专家预测运营商可能于2013年或者2014年部署802.11ac,在人们为Wi-Fi速率不断提高而欢欣鼓舞时,电信运营商却不得不面对一个事实:新技术的应用越来越复杂了。对于国内的运营商来说,继续以低成本策略部署Wi-Fi,恐怕在技术上将面临越来越多的挑战。1)速率、性能双重提高802.11ac技术被称为未来2年至4年内最为重要的无线技术之一。它能够缓120、解大型的蜂窝网络中出现的过多流量。802.11ac在技术层面上所带来的创新,首先是带宽的提高,目前它能够支持160MHz的带宽。而它的前任802.11n只能支持40MHz的带宽。高带宽使得802.11ac的吞吐速率最高达到3.6GHz。对于运营商来说,Wi-Fi的部署,仅有高速率是不够的。人们对于运营商Wi-Fi的期望是电信级的,能够提供更好的性能与可靠性。在性能方面,802.11ac特别改进了针对高密度应用用户的性能。例如视频业务,在移动通信中,70%的流量是视频创造的,11ac能够保障流媒体视频能够在多种设备当中通过无线的方式进行播放。另外,在AC的覆盖面方面,通常情况下,在11n技术下,121、离接入点的距离越远,相关的无线性能就会越弱,但是11ac技术所提供的性能范围和性能表现要远远好于11n技术。2)11ac技术复杂度增加在技术创新的同时,802.11ac的技术复杂性大幅增加。它的复杂程度要远远超出802.11n。例如,11ac要能够实现与之前版本系统的兼容。不论是11n还是11a、11b、11g。随着产品技术复杂度的增加,如果产品设计不过关,可能就会出现一系列的漏洞。这些漏洞可以出现在不同的层上,不论RF层、Mac层、应用程序,还是交换机层。如果出现漏洞,厂家就不得不重新进行研发,经济损失很大。对此,建议在这项技术发展的早期,迅速的找到可能会出现的一些问题,并且在早期就能够设计122、一些比较合适的芯片组和接入点。在这方面,电信运营商需要确保厂商对Wi-Fi产品进行了充分的测试。而我国运营商往往在集采过程中只看重价格,不看重产品质量。在招标中也曾经出现过厂商以质量好的产品蒙混过关,在真正交付的时候以次充好的情况。而对于802.11ac来说,这将严重影响运营商的网络质量。3)测试技术需要创新802.11ac的应用催生了测试技术的创新。进入ac时代,人们就开始使用三种不同测试的工具,包括适量信号的分析和生成、信道仿真器和独立的流量生成器。在这种情况下,用户从不同公司里购买不同产品,他们必须要分开来买,分开来学,没有办法把这三种不同工具结合在一起。三种独立的测试工具只不过对流量进123、行抽样的测试,不能对每一个桢的类型之下每一个具体情况来进行测试,所以很难发现潜在的漏洞。Ixia的创新构架IxVeriWave可以在单一的刀片上做同样的三件事情,例如,在渠道仿真器的层面上,它的功能比单独的渠道仿真器的功能更好。3.5 超高速无线局域网产品技术产业化风险分析802.11ac已经被标榜为G比特Wi-Fi。从目前技术看,企业级的802.11ac产品将会在2013年问世,而家用产品会更早些。对于家用市场而言,G比特没有问题;然而,企业级产品会达到G比特的速率较为困难;802.11ac是一个伟大的革新,专为5GHz频谱设计的802.11ac引入了许多新的技术,会极大提升Wi-Fi的性能124、。但是,也存在一定问题:1)8路数据流基于802.11ac的Wi-Fi一个非常大的创新是802.11n所采用的多输入输出技术(MIMO)。MIMO在发射端以及接收端都采用了多天线技术,以在不消耗更多带宽以及不增加传输功耗的前提下,增加数据吞吐量。这种方法把能量分散到了多个天线上,从而使得每赫兹美秒所传输的数据更多,而总能耗却能保持不变。与此同时,还有一个优点便是,多天线的设计增加了可靠性。应该说,这的确是一个相当取巧的做法。MIMO使得一个接入点能够向同一个用户发射多路数据流,从而提升了性能。就802.11n而言,有4路数据流;而802.11ac则支持8路。在802.11n方面,芯片厂商用了大125、约两年时间才增加了1路数据流空间,即便现在,802.11n产品也只能支持3路。所以,对于802.11ac来说,真正做到8路存在一定困难。2)多用户MIMO802.11a c和802.11n的另一个不同之处在于前者支持“多用户MIMO(MU-MIMO)”。在802.11n技术下,MIMO只允许单用户使用;而802.11ac试图支持多用户。这意味着802.11ac接入点可以向两个或者更多的设备传送两路数据流。不过,据悉首批出货的802.11ac芯片并不支持MUMIMO。3)256QAM和802.11n一样,802.11a c技术也是通过物理方式加大信号承载密度实现的。802.11n使用了64QAM126、(Quadrature Amplitude Modulation,相正交振幅调制),而802.11ac则翻了两番,达到了256QAM。QAM是调制无线电波传输数据的一种方式。理论上讲,由于802.11ac增加到了256QAM,由此吞吐量最大值大增。然而,调制机制方案越复杂,就越难以实现。在现实情境下,不会真正有设备能够达到256QAM。4)5GHz的优势802.11ac是通过信道绑定方能达到理想速度,因此,对于只有3个不重叠信道的2.4GHz频谱是无法真正实现802.11ac的优势的。也就是说,尽管802.11ac能够做到向后兼容,然而,如果设备想要采用802.11ac,就必须能够支持5GHz127、,那么对于旧有的设备来说,只能部分分享802.11ac带来的优势。5)信道绑定增加无线电传输速度的一个简单而高效的方法就是给它更多的频率或者带宽。为了获得更多的带宽,802.11n引入了信道绑定:把两个20MHz的信道捆绑在一起,让其合二为一工作,如此一来就让Wi-Fi管道变得更大。这的确如愿增加了数据吞吐量。如今,802.11ac能够支持80MHz的信道,并且可以绑定8个信道,从而使整个信道能够达到160MHz。然而,这背后也存在着问题。事实上,即便是对于802.11n,信道绑定也是一把双刃剑。在北美,2.4GHz频率有83.5MHz( 3 个不重叠的信道) 的带宽, 而5GHz有495MH128、z。也就是说,5GHz频谱能够承载的流量2.4GHz的6倍,而且,还有一个优点是,5GHz频谱相对较为纯净。看起来很美。然而,不要只顾着数比特数。多数人没有注意到的一点是,信道绑定还会反过来降低网络的整体性能。当设计或者部署一个高密度的Wi-F i网络时,人们往往更喜欢更多的信道,而非更少、更大。因为,当某个区域使用一个信道的设备数增加,每个设备能够被分到的带宽就会降低,因此Wi-Fi网络的效率就会打折。这就是人们为什么会喜欢有线网络。因为,每个设备都会拥有自己的信道,而不会被其他设备抢占。所以我们能够实现巨大的吞吐量。如果Wi-F i能够有数以百计的信道,并且每个用户能够独享属于自己的那一个129、,那么就会实现“无线极乐世界”。但是,正如你所看到的,我们并没有多少信道。而如果在家庭中使用802.11ac就是另一个情境了。绑定信道加大带宽能够把管道扩充为原来的多倍,由于一个接入点接入的设备很少,所以每个设备能够分享到的带宽其实是增加的。企业级的应用则恰恰相反。在企业内部,需要大量的接入点来支持成百上千的用户,并且接入点还必须尽量在不同的信道上。从这一点而言,802.11ac并无优势,甚至是劣势。总而言之,802.11ac为Wi-Fi行业带来了全新的变革,也有利于更好地利用容量更高的5GHz频谱。然而,具有讽刺意味的是,802.11ac却也让802.11n网络的生命力更为旺盛,因为当密度很130、大时候,802.11n的优势反而更明显。3.6 超高速无线局域网产品技术路线对于全业务运营商来说,如果能将WLAN和3G网络有机地结合起来,以3G网络的广泛覆盖能力弥补WLAN覆盖范围小的缺陷,在热点区域以WLAN的高速数据业务接入弥补3G网络数据业务接入速率较低的不足,将会达到优势互补的良好效果。然而WLAN最初是针对公司和家庭网络设计的,缺乏公共环境中的很多特性。WLAN网络中的AP(Access Points)可以将有线网络和无线网络连接起来,但是目前的WLAN协议只定义了物理层和MAC层,而不涉及上层。这意味着认证过程取决于ISP所采用的具体架构和认证协议,因此在不同的ISP间也不相同131、;其次,现有的标准没有定义向用户所提供的服务的特点,如QoS;现在也没有公认的移动管理机制,使用户可以在不同ISP所提供的WLAN网络间进行无缝漫游。3G网络中的BS(Base Stations)和RNC(Radio Network Controllers)负责连接有线和无线网络。在WCDMA中,SGSN(Serving GPRS Service Nodes)和GGSN(Gateway GPRS Service Nodes)将数据包通过运营商的核心网传送到Internet。和WLAN网络不同,3G协议包含媒体访问的以上各层。所以认证过程、服务质量保证、移动管理等协议都被标准化。用户完全可以在由132、不同运营商所提供的3G网络间无缝漫游,只要他们之间有漫游协议。但是,它们针对其他无线接入网络(例如基于WLAN的WLAN网络)的扩展却存在很多兼容性问题。3G网络和WLAN的融合有两种不同的方案,分别称为松耦合方式和紧耦合方式,如图所示。图3-1松耦合方式和紧耦合方式1)松耦合方式松耦合方式需要在WLAN网络中加入WLAN网关,但是松散集成的网关是和Internet相连的(如图1所示),而不会直接连向GGSN、3G核心网络交换机等3G网络元素。访问WLAN网关的用户不仅包括本地注册用户,还包括来自其他网络的移动用户。WLAN和3G的数据路径完全分离开来。WLAN数据流量不注入3G核心网。在这种133、方案中,不同的协议和机制分别处理3G和WLAN中的认证、记帐和移动管理。3G网络的 AAA服务器位于2G/3G核心网络中,支持从HLR获取认证和签约数据,完成统一认证和WLAN计费功能。松耦合方式的优势:(1)松耦合对现有网络改动最小,实现两个网络融合的技术要求较低,不需要对现有网络设备进行大的升级和改造。松耦合方式允许对WLAN和3G网络进行独立的配置及流量管理。WLAN和3G网络相互独立,互不影响。松耦合的互联方案基于移动IP的原理,最大限度的保持了WLAN和3GPP网络各自的独立性,应用范围广泛。由于移动IP避免了对底层网络的修改,现有网络无需升级改造,只要添加相应的家乡代理功能,用户终134、端也只需实现移动IP协议。(2) 3G运行商不需要额外的资金投入就能从其他提供商的WLAN网络中获益。同时,他们可以继续使用规范的工程技术和方法来部署3G。一方面,同多个合作者的漫游协议能提供对广泛分布的网络的访问。另一方面,注册用户可以在只有一个服务提供商的情况下实现对所有网络的访问。他们不再需要和不同地域的提供商都建立单独的帐目关系,或者是拥有不同的接入技术。由于采用移动IP技术实现WLAN与3G移动通信网的数据互联,所以WLAN和3G移动通信网可以独立地发展,适合多个运营商共同提供无线数据业务的局面。(3)WLAN作为3G网络的补充形式与移动网络相结合。WLAN只是与3G网络分享对AAA135、的使用,避免了两种不同的接入技术所带来的数据流量到3G核心网络节点的混合。这种结合方式,保证了两个无线网络完全分开,两者完全独立。分享AAA的架构,使3G的运营商在3G和WLAN混合的网络环境中可以使用一致的用户鉴权机制,实现统一认证和统一账单。尽管松散集成有其自身优势,但是它也存在着至关重要的缺陷:(1)当用户采用双模终端时,必须采用移动IP的方式才能实现移动终端在两个网络间的切换,需要对移动终端进行大量的修改。(2)两个网络间仅共用一个鉴权服务器,融合程度较低。(3)不同业务区间无法相互分担负荷。(4)由于网络建设的独立性,众多WLAN无法成片覆盖,产生“孤岛”效应。2)紧耦合方式紧耦合方136、式是让WLAN网络对3G核心网络来说,如同另外一个3G接入网络。WLAN网络模拟3G接入网的功能。通过增加WLAN网关对3G核心网隐藏了WLAN网络的细节。数据通道通过新建的WAG(WLAN access gateway)和PDG(packet data gateway)实现PS业务的接入,实现WLAN和3G的统一接入。为实现WLAN和3G网络间的漫游和无缝切换的功能,一种方案是使用移动IP,另一种方案是将PDG拆分成TTG(tunnel termination gateway)+GGSN的方式, TTG完成用户隧道到GTP隧道的映射功能,GGSN部分与PS域GGSN功能一致,其中AAA服务器137、WAG 、TTG功能可以考虑合入一个物理实体,使之具备Gn接口功能,与PS域SGSN GGSN做到互联互通,实现漫游和无缝切换功能。紧耦合方式的优势:(1)紧耦合的互联方案把WLAN看作移动网络的无线接入部分,通过已有的接口相连接。这种方式非常适合移动运营商扩充自己的网络能力。(2)WLAN网络采用和3G相同的方式与3G的核心网相连,这一方式充分利用了3G核心网络已有的移动、鉴权、记帐和安全等方面的功能,保护3G运营商的投资。(3)可以采用统一的接入服务器为两个网络提供接入服务,能方便地把新业务推广到两种网络中。基于3GPP分组域的所有业务均可在WLAN环境下得到支持,且基本能够具有相同的Q138、oS保障(需要完成3GPP和WLAN无线资源的映射)。(4)不同业务区间可以相互分担负荷。(5)可以在WLAN加密的基础上,在上层使用3G的鉴权和加密机制,从而增强WLAN的安全性。虽然紧密耦合的互联方案具有很多结构上的优势,但是现有的紧耦合架构还存在如下挑战:(1)实现技术难度大,需要升级和改造现有的网络设备。3G移动网络和WLAN相比,具有非常不同的移动模式和业务流量特性,需对3G的骨干传送网提出新要求。(2)所有的信令消息和数据最终都要通过3GPP网络传送,加重了3GPP核心网络的负担。尤其是对大量频繁的数据交换业务(如视频),容易在3GPP网络中形成瓶颈,同时对SGSN、GGSN的容量139、也提出了挑战。(3)应用面有限。WLAN在二者关系中处于从属地位,一般归属于3GPP网络运营商,较适合于WLAN为3G运营商所拥有的情况,不适宜在其它场景中应用。3G核心网直接将其接口暴露给了WLAN网络,因此需要网络的WLAN部分和3G部分属于同一运营商。(4)紧密集成方案中客户端设备的代价也非常大。它对移动终端有特殊要求,一般采用双模终端,不支持普通的WLAN终端。为了直接与3G核心网络相连,需要重新修改和定制已有的WLAN产品,并且支持3G的WLAN设备也是不同的。用户设备需要支持双工网络接口,WLAN网关也需要实现必要的3GPP协议栈,其中涉及软硬件的较大修改,实现复杂度高。必须在WL140、AN的认证中使用3G特有的基于通用SIM卡的认证机制。4 商业化可行性分析4.1 盈利模式分析 市政公用事业超高速无线网络市政公用事业型指由政府利用市政收入独立建设、运维网络,为市民和游客提供免费或低价服务,收费的前提条件是不以盈利为目的。典型的模式为机场模式:通过让机场员工可以随时随地访问必要的信息,提高员工的生产率。个机场的统一平台还为航空公司、代理机构、零售商和飞机维护工程师提供了支持无线技术的服务,让他们可以提高运营效率。机场管理的关键在于对乘客、货物、资本和信息流动的管理。乘客、货物的顺利流动取决于不同用户群执行的一系列任务和活动的无缝协调。同时可以提高运营商知名度。此模式存在的风险141、:市政公用事业型属于公营模式,政府来投资建设运行,最好可以实现政府的社会利益的目标,但是会遇到很多的困难,如政府负担过重。 企业免费提供服务企业免费提供服务型是由企业建设、运营网络,为普通市民提供免费的带宽较低的服务,通过广告支持免费服务。此外也向企业、团体和市政府批发带宽较高、服务质量较高的接入服务。这一模式属于私营,目前较少。 传统运营企业建设运营在传统模式下,公共和私人拥有的分散的网络,通过共享方式开放给他人,通常是免费为加盟者开放。参与者只要愿意共享自己的接入点,就可以获得接入其他加盟者接入点的权利,通过分散的方式实现全覆盖的超高速无线网。模式是最发挥了互联网的特点,叫做公社,自己开创142、自己的热点,然后大家入社、资源共享。你到这里来免费用我的,我到你那里去免费用你的,这个最好地体现了互联网的精神,但是有一个缺点,是很难形成临界质量。 BOT企业自己建设无线城市网络并独立运营,向个人用户、企业或市政府收取租金或流量费。BOT模式指企业自己建设无线城市网络并独立运营,向个人用户、企业或市政府收取租金或流量费。BOT(兴建、营运、移转)的模式,先期通过市场化方式引入企业资金投资基础设施建设,并许诺投资方在建成后的一段时期内拥有该项目的经营权,到期后再由当地政府收回管理经营。对于BOT模式,B和O比较可行,但是是否应该移交、移交给谁则有待讨论。4.2 营销策略分析超高速无线局域网的市143、场营销策略可以参考4P营销理论。4P理论最初产生于20世纪60年代的美国,杰罗姆债卡锡在1960年基础营销(BasiCMarketing)一书中将这些市场要素概括为4类:产品(Prod。Ct)、价格(Price)、渠道(Place)、促销(Promotion),即著名的4PS。中国运营商的超高速WLAN的产品定义:WLAN是利用无线局域网技术为用户提供无线接入的宽带业务,在WLAN信号覆盖区域,用户通过WLAN终端可以访问互联网或中国运营商提供的各种自有业务,从而进行信息获取、娱乐或者移动办公。超高速WLAN的产品卖点:便捷的无线上网、高速的业务访问、低廉的资费价格。超高速WLAN目标市场:三144、大重点目标市场是高校市场、无线宽带市场和国际漫游市场,其中无线宽带主要是上网卡以及上网本用户手机用户和平板电脑用户,特别是iPhone和iPad用户。超高速WLAN产品的定价采用了灵活的组合策略:采用体验营销和分时计费等多种计费方案,根据不同目标用户的使用场景和消费习惯,不断优化和完善现有WLAN资费体系。面向普通客户采用包单位时间计费方案(单位时间为:分钟、小时、天、周、月,资费标准全国统一);面向高校客户采用包时长计费方案;将WLAN资费与现有资费套餐进行有机融合,达到推广WLAN产品的目的;制定并上线了WLAN按分钟计费的标准资费、按月包时长资费套餐、包累计时长预付费卡资费、包单位时间预145、付费卡资费以及校园WLAN套餐,构建了完整的资费体系,并实现了资费套餐在认证页面的方便订购WLAN产品。推广采用灵活的宣传促销方式:高校市场,通过与校园迎新活动、事件营销活动结合,与飞信、MM或其他运营商相关业务结合等方式,深入开展业务宣传和营销活动,培养了用户使用兴趣,实现用户和业务的快速发展。在超高速WLAN热点覆盖地方通过网络覆盖标识、易拉宝、用户使用手册等方式主动推荐使用WLAN,同时结合推广优选WLAN手机客户端,开展现场体验营销和促销活动。利用网络媒体,通过微博、门户网站、软文等方式进行业务宣传。针对移动数据流量较大的用户,推广包含WLAN时长的融合套餐,提高业务营销效率。4.3 146、定价策略分析针对固定及移动用户的高端客户,建议免费试用超高速WLAN 的优惠政策,以提高客户忠诚度。由于超高速WLAN对移动业务和收入有分流的威胁,因此在初期对于向移动终端客户免费开放WLAN 业务存在风险。表4-1定价策略针对DSL客户定制1.5Mbit/s以上DSL业务套餐的客户可免费接入WLAN热点;其他定制速率较低的DSL业务客户每月支付一定即可获得不受限的WLAN热点接入服务针对数据卡用户凡是每月移动数据业务资费在一定非要以上的数据卡客户,均可免费获得WLAN接入服务针对智能终端用户所有定制机客户可免费提供WLAN热点接入服务针对特定场所的优惠在高校、机场等特定范围用户提供免费WLA147、N接入,允许用户免费接入部分网站4.4 产品技术具有的优劣势近年来随着智能终端的大力发展,如手机和便携式电脑不断更新发展,客户对移动上网的需求越来越多。但目前由于流行的智能手机,3G网络受制于智能终端和网络建设现状,无法承载快速增长的数据业务,由此导致2G通信网络被大量占用,甚至超载负荷,造成通信网络质量变差,掉话率增高、接入成功率降低、客户投诉增多等诸多问题。为了减少数据流量增K所带來的巨大网络压力,运营商采用了各种网络建设策略与方法,包括升级扩容现有的GSM与3G(TD或MA)网络,部署以承载数据为主的高速4G-LTE网络、扩建城域数据网与传输骨干网、提供面向大众的业务(如WLAN)等等。148、期待通过各种方式试下对现有2.OG/2.5G网络的压力,提升用户使用感知。因2G/2.5G网络资源的被数据业务过渡消耗,虽然不断进行扩容,但扩容由于自身的限制(站距红线要求,很多地方都已经突破了)以及建设速度的限制,都无法赶上快速增长的用户移动上网的需求。2G通信网络变差,掉话率增高、接入成功率降低、客户投诉增多等诸多问题仍然得不到有效解决。超高速WLAN适合在室内热点地区为2G网络分流。根据相关数据统计分析,目前室内部分的数据流量占比已超过70%,远大于室外应用需求,而超高速WLAN网络则正好是为室内相对固定或移动速率不高的场景而定制的,它具备较高的无线传输速率,可以较好地满足用户室内环境下149、无线终端上网需求,有效为2G网络分流,可以作为运营商在高校、酒店、公共等候区等场所的数据业务重要补充手段。4.5 同类产品商业化及竞争现状有线局域网是指在把分布在数公里范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起的计算机组,可以是同一办公室、同一建筑物、同一公司和同一学校等。在网络软件的支持下可以相互通讯和资源共享,如文件管理、应用软件共享、打印机共享、扫描仪共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型 的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的上千台计算机组成。通常有线局域网传输媒介主要是铜缆或光缆,还需要使用网络结点设备,比如HUB集线器、交换机或者路由150、器,以实现更多电脑的互联。有线局域网的优点 有线局域网的信号传输稳定,传输质量也较高,信号受房间格局、阻挡物、气候、电磁干扰等影响较小。而目前有线技术也在迅猛地发展,10M或者12M带宽的宽带会进入千家万户。对于有线来说,这个带宽足以让目前的网络生活发生质变,肯定会有一些新的网络产品、网络娱乐方式出现在大家的面前,改变大家目前的生活。想象得到的就是在网络上能直接看到高清电影,收看NBA现场直播效果会非常清晰。有线网络的缺点:1)在某些场合如展览馆、野外环境等环境难以布线,或者说难以周全布线。2)布线改线工程量大。有线带宽不断的增加,只是线变得越来越粗,那时换线工作将会无比艰巨。3)线路容易损坏151、,一旦出错将不得不换掉整条线,维护不易。4)网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联结起来时,敷设专用通讯线路布线施工难度之大,费用、耗时之多,实是令人生畏。无线局域网的有点:1)安装便捷、无缝漫游,灵活性和移动性,相对于有线网络来说,无线局域网的组建、配置和维护都较为容易。免去或减少了网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点设备,就可建立覆盖整个建筑或楼层的局域网络。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点设备,就可建立覆盖整个区域的局域网络。2)节约建设投资、降低消耗 有线网络都是盖楼时预布在墙体内的,需要富裕出很多信息点,早期造成浪152、费,一旦网络的发展超出了设计规划,又要挖墙凿地进行网络改造,而无线网络可以根据需要进行规划和随时调整。3)易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说,办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程,无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。4)故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障,尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断,往往很难查明,而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障,只需更换故障设备即可恢复网络连接。5)维护费用低,设备安全性好 线路的维护费用高而困难,是有线组网(接入)的主要维护开支,而这些在无线组网(接入)是完全可以节省的。无线153、组网(接入)的主要开支在于设备及天线和铁塔的维护,相比较而言费用要低很多。 4.6 产品技术的市场价值及其社会影响超高速无线局域网最直观的应用就是可以替代现有的有线以太网,无需布线、灵活移动、同等的数据传输速率(甚至更高)、低部署成本和维护成本,这些优点使得其应用领域不断扩展,其增长速度之快屡超人们预料。无线局域网的可移动性,灵活组网使用等方式,使得人们原来必须在有网络基础实施的前提下才可能使用网络的限制被打破。人们可以在会议室、商务谈判、问题讨论等时候,随时随地的利用无线局域网的Ad-Hoc(点对点无线网)模式组成一个小型的计算机网络交换、共享信息。也可在有接入点支持的覆盖范围内使用原有线计154、算机网络的任何资源,如文件下载、资料查询、打印等。简单地说就是在原来没有网络支持的地方,人们可以快速方便的建立起网络;在原来已有的网络基础上,人们可以脱离固定接入点的限制、自由移动,而不牺牲网络的性能和服务。企业是WLAN传统的应用场所。网络在现代企业利益是必需的基础设施,WLAN可以代替或延伸原有的网络,提供大灵活性和便利。特别是那些员工经常在外工作的企业,以及布线价格昂贵或无法布线的办公室里,WLAN提供了可行的低成本解决办法。企业用户们希望相关解决方案可以解决接入时面临的网络速度、而这些恰恰是WLAN的强项。因此,WLAN在企业内部应用方面将具有强大的优势。校园WLAN是WLAN应用的先155、锋之一。校园对计算机网络向来具有较强的需求,而其使用者(学生、教师等)的流动性,使得人们希望能在校园里、教室、图书馆、实验室等地方可以方便的保持在线,WLAN可以很好的满足这些需求,无线局域网的实现甚至可能改变传统的授课方式,在一间教室教学时,依然和庞大的计算机网络保持联系,可以随时让所有的学生都取得所需要的任何信息。家庭网络的发展,一方面是由于数据互联网的普及,家庭上网一是日常生活的一部分,一个家庭拥有一台以上的计算机业正成为现实;另一方面,就是各种信息设备、家电设备的网络化。目前各厂商关注的焦点依然是企业、校园和热点服务等主流市场,与家庭WLAN相关的产品也还不多;但预计从今年下半年开始,156、使用WLAN的家电产品将会大大增加,使得家庭WLAN市场成为不可忽视的一部分。由于WLAN标准可提供高达1Gbit/s的速率,家庭娱乐产品,如DVD、机顶盒、HDTV、摄影机、游戏机等需要宽带数据通信的产品都可通过WLAN实现连接。5 客户分析5.1 目标客户需求分析电信企业主要通过在公众热点地区(如机场、酒店、写字楼、会展中心等)部署超高速WLAN网络,为客户提供可漫游的超高速WLAN业务。同时选择封闭/半封闭区域(如学校)进行超高速WLAN网络部署,为客户提供区域性超高速WLAN业务。电信企业开展超高速无线局域网WLAN接入业务,是补充移动网数据业务和固网宽带接入的有效手段。相比于移动网的157、数据业务,超高速WLAN接入速率高于目前的移动网及3G网络数据业务接入速率,能有效缓解移动网络在热点区域的数据业务承载压力;而与固网宽带接入业务相比,WLAN可以为其提供无线方式的延伸,从而使固定宽带接入具备一定范围的移动性。5.2 客户市场分类电信企业的超高速WLAN业务面向的用户群体主要包括如下:个人客户中的高端商务人士,融合业务的中高端用户,政企客户,校园、写字楼等半封闭区域的学生、教师和白领人士等。通过几类方式对目标客户群进行分类如下:1)交通枢纽(机场、火车站):主要以商务人士、时尚人士为主要用户群。2)公共图书馆、会展中心:公共图书馆主要满足经常到图书馆查阅资料的专家、学者、教师、158、学生等有上网需求的用户群。会展中心主要满足参加会议、展览的公司、政企客户为主要用户群。3)高校校园:主要以在校学生、教师等为主要用户群。4)星级宾馆(三星级以上)、经济型连锁酒店:主要以商务人士为主的用户群。5)高档写字楼:主要以公司、企业等办公人群为主。6)大型购物中心及聚类市场:主要以在该区域内经营的商家为主要用户群。7)休闲餐饮场所:主要以商务人士、时尚人士为主要用户群。5.3 运营商无线局域网业务发展计划一个可运营的WLAN网络的业务网络主要由集团平台、省分平台及接入网络架构组成,其中,集团平台包含漫游结算平台、全国wLAN漫游认证转发平台及集团WLAN网管平台组成;省级wLAN业务网159、络由WLAN接入网络和省级WLAN业务平台两部分构成,其中省级WLAN业务平台包含:省级PORTAL服务器、省级RADIUS系统、省级WLAN网管系统以及需要对接的省级计费账务系统、CRM(客户关系管理)系统、短信平台等周边系统;WLAN接入网络为在热点地区部署的wLAN覆盖网络。图5-1运营商业务网络结构图6 业务运营分析需要客户提供哪些材料6.1 总体战略 WLAN为业务转型的必然选择技术趋势:超高速WLAN与3G的融合是未来无线数据业务的发展趋势,特别是在室内覆盖方面WLAN和3G可以形成良好的互补。WLAN的速率远远高于3G,能有效缓解3G网络在热点区域的带宽压力;3G在室内数据传输时160、覆盖效果不佳,而WLAN则是热点、热区最成熟的超高速无线覆盖技术;在室内覆盖成本方面,WLAN技术非常成熟,产品价格低廉,同等速率下WLAN建设成本远远低于3G;WLAN部署快捷方便,由于WLAN采用的频率与PHS比较接近,通过复用PHS 天馈系统(包括合路器、功分器、耦合器、电缆、天线等)可以大大降低工程难度,实现快速部署。因此WLAN是热点覆盖的最佳选择,而3G更适合人口稀疏地区的宽带覆盖。标准进展:为了加快WLAN与3G的融合进程,由信息产业部电信研究院牵头的中国“公众无线局域网总体技术要求”正在制定中,征求意见稿已经完成。在中国自己的标准草案中,对移动网络与无线局域网相结合的鉴权、身份161、鉴定和漫游方面均有规定。在中国,3G与无线局域网相结合一定会得到迅猛的发展。新电信和新联通:大力发展WLAN成为电信和新联通在全业务时代战略选择。电信收购CDMA之后,单纯依靠语音业务的价格竞争无法与移动抗衡,必须要考虑新的业务组合,确立竞争优势。重组以后移动的GSM网络在中国仍然占有主导地位,新电信与新联通只有扬长避短,充分利用在固网宽带业务方面的资源和优势,并将优势扩展到无线数据业务领域。目前支持WIFI功能的移动终端越来越多,热点区域高速数据接入的需求日益膨胀。带宽高且成本低的WLAN网络一定会成为热点用户的最佳选择,WLAN将成为新电信和新联通与移动竞争的杀手锏。中国移动:兼并铁通以后162、移动面临的首要问题是加强固网宽带业务,并抑制新的运营商在无线数据业务方面的发展。面对中国电信在WLAN方面的战略部署与竞争,中国移动也必须加快强无线数据业务的开展,捍卫自己在中国移动领域的领先地位。当前TD网络还不够成熟,特别是在高速无线业务及室内覆盖方面,WLAN可以快速弥补TD网络的不足,因此近期中国移动的WLAN建设速度也在加快。 抢占超高速WLAN频段资源、物业资源IEEE 802.11b/g设备使用2.42.4835 GHz频段。工作频率带宽为83.5MHz,划分为13个子频道,每个子频道带宽为22MHz;互不干扰的子信道有3个(通常用1,6,11)。在热点区域AP连续覆盖规划中,为163、了使相邻的AP的信道互相不干扰,一张WLAN网络会同时占用三个信道。因此在一个热点区域只能容纳一个运营商,新运营商的进入在技术上将面临极大的困难。从商业的角度WLAN业务也有严重的排他性,一旦某运营商与物业或业主达成商业协议(合作运营、分成等),其他运营商就很难再进入,抢占热点的结果实质就是抢夺了频段资源和物业资源。如,首都机场T3航站楼是全球最大的单体航站楼,A运营商抢先在T3航站楼实现WLAN网络覆盖,B运营商想要进入遭遇到很大的阻力,导致目前业务难以有效开展;太原机场也是A运营商抢先部署WLAN,B运营商因为无法进入,甚至考虑收购A运营商的WLAN网络。 抢占WLAN高端客户群优质客户资164、源是运营商的主要利润来源,抢占热点区域的实质是抢占优质客户资源,争夺主要的利润来源。当前WLAN业务以无线上网为主,主要的终端是笔记本电脑和带WIFI功能的高端智能手机,后续将快速发展出热点广告、热点视频等业务。热点区域的数据用户收入水平普遍较高,消费能力很强。高端客户中有很多商务人士,具有很强的移动性,需要运营商提供WLAN跨省漫游服务,覆盖各大城市的机场、酒店、咖啡厅、会所、展馆等热点。只有通过运营商总部统一规划,集体实施才有可能实现充分的覆盖度(从热点,到热区,到无线城市)。 增值业务的战略平台随着WLAN业务在热点的广泛开展,WLAN网络将成为运营商重要的增值业务平台,其中广告、视频将165、成为重要的增值方向。WLAN广告业务在国外有很多运营的案例,用户利用WLAN上网不再交付费用,而是通过接受广告,由运营商向广告发布商进行收费。目前,中国移动可以通过文字方式对所有终端进行信息的推送,但是由于其带宽的限制,所推送的信息仅限于文字和小图片,所产生的效应也是非常有限的。而WLAN网络天生具备高带宽能力,可以将视频、语音、媒体信息推送给具备彩色屏幕高带宽接受能力的终端上,从而达到更好的信息交互效果。另外,完善的WLAN业务能与运营商的固定宽带、2G/3G业务融合,形成强有力的组合拳。如中国电信目前正在试点推广“一号双网”业务,即用户如果使用了中国电信有线宽带,只要使用同一个账号,也可以166、在无线宽带热点范围内实现高速无线上网,实现了有线宽带和无线宽带双网“统一账号、统一认证、统一计费”。其他的WLAN融合业务还包括在线视频、无线定位等。WLAN是全业务时代的战略资源,是连接固定宽带和移动宽带之间的桥梁,并与高端用户群的归属息息相关。因此运营商不应孤立地看待WLAN业务,只关注短期回报,而应从全局战略出发进行快速部署和资源规划,加速固定和移动数据业务融合,只有这样才能在全业务时代占得先机。6.2 业务规划WLAN网络业务通过账户类型可以分为注册账户类型和临时账户类型,而通过使用范围可以分为漫游类业务和区域类业务:其中按账户类型分可以分为:1)注册账户类型注册账户类型是指客户经过审167、核个人基本信息后,在综合客服系统中进行开户操作,获得用户名和密码,通过Portal页面登录到WLAN网络。注册账户的WLAN网络使用费计在客户选择的关联账号上。客户可以选择宽带账号、固定电话号码、GSM手机号码作为关联计费账号。注册用户获取的密码可以分为静态密码和动态密码两种。静态密码是指客户得到密码后可以一直有效使用的密码,无需变更,为方便客户的使用。动态密码是指客户在每次上网时,都需要临时申请密码。申请动态密码的用户需要拥有移动手机号码,通过短信方式进行申请,计费帐务系统从手机账号上实时扣除相应的资费。动态密码的有效期有一定的时长限制,如3个小时,过期失效,具体时长由WLAN认证计费系统配168、置。动态密码只在当次登陆有效,用户下线后失效。2)临时账户类型临时账户是指客户不需要登记基本信息,通过预付费即可获得用户名和密码的方式,当账户余额不足或账户到期时,临时账户将被删除。根据账号获取方式的不同,将临时账户分为以下2类:(l)预付费卡:客户通过营业厅购买卡的方式获得账号和密码。(2)通过短消息购买的临时账号:手机用户通过发送短消息到WLAN业务平台,获得临时账号和密码登录到叽AN网络,计费帐务系统从手机账号上实时扣除相应的资费。另按使用范围进行分类,业务可以分为以下几类:1)漫游类业务漫游类业务是指用户在不同热点可通过同一账号使用WLAN业务。根据漫游范围,可将漫游业务分为省内漫游业169、务、省间漫游业务、国际间漫游业务和不同运营商之间的漫游业务。(1)省内漫游业务:客户开通WLAN业务后,可在开户省内覆盖的热点使用WLAN业务。(2)省间漫游业务:客户开通省间漫游权限后,利用开户省提供的账号可在其它省份WLAN网络覆盖的热点使用WLAN业务,费用计在开户省的账号上,由开户省收取。(3)国际间漫游业务:在与国外运营商及中间商签署协议后,双方用户在对方热点覆盖区域内可以使用WLAN业务,用计在归属运营商的账号上,由归属运营商收取。(4)不同运营商之间的漫游业务:其他运营商的用户在热点覆盖区域内可以使用WLAN业务,用户在其他运营商覆盖的热点区域也可以其他运营商提供的WLAN业务。170、2)区域性业务区域性业务是业指WLAN账号仅能在某一热点或某一指定封闭/半封闭区域使用。3)业务实现WlAN业务用户的认证主要采用账号和密码的认证方式。用户在第一次使用WLAN业务之前必须申请WLAN用户账号和密码,WLAN用户账号可以是固定电话用户、宽带用户和手机用户等。WLAN用户可以通过短消息和服务电话两种方式申请和修改WLAN用户和密码;预付费卡用户还可以通过购卡的方式获得账号及密码。用户上网认证方式有两种,如下:(1)DHCP+眨B(PORTAL)方式;用户登录时可供用户选择WLAN账号开户地,开户地选项默认为漫游地省份,PORTAL页面应该提醒漫游用户需要选择开户省,PORTAL页171、面要求用户必须输入用户名、密码、验证码。PORTAL实现支持对统一安全控件(ActiveX版、Java版)的无缝集成;PORTAL需检测并提示用户安装统一安全控件,否则不允许登陆认证。2、客户端方式:使用统一的客户端进行拨号认证。客户端方式的实现过程如下图所示:图6-1客户端方式的实现过程6.3 发展目标及布局2012年,移动数据业务呈指数递增。这种成长与技术的发展是密不可分的,随着中国3G网络的逐步完善,智能手机终端的快速普及,人们在快节奏的生活方式下越来越多的体验到了高速数据业务为他们的生活带来的丰富多彩,移动互联网已然进入高速发展时代。根据相关数据统计分析,全球无线终端的数据流量在201172、2年增长1倍,部分运营商的网络升级根本跟不上井喷式的流量增长。如今的我们正迎来一个无线数通的时代,国内的情况为如此:1)2012年,中国电信的无线数据流量收入增长达到1倍以上;2)中国联通数据流量更是每半年就实现增长1倍;3)而总量最大的中国移动数据流量也连续多年增幅超过1.5倍。WLAN网络的有效建设和运营,最终目标是实现移动数据流量的有效分流,结合WLAN业务具有的高速率传输可达600Mbps及以上等特点,还可以在关键性业务上实现突破创新。随着移动业务流量的爆发式增长,对运营商的2G/2. 5G网络的承载压力与日倶增。而WLAN网络以其移动性高、成本低、建设速度快的特点正受到运营商越来越大173、的建设重视,已成为对现有移动数据业务网络的有效分流方式。目前,移动网络的部署是以WLAN网络为移动网络数据业务“减压”,与即将推出的LTE(4G)标准一起实现移动数据业务的整体分流,以构建2G/2.5G+3G网+WLAN网+LTE网的“无缝连接”体验为目标。7 风险控制7.1 风险因素识别 干扰问题由于超高速WLAN使用的是固定频段,因此每个信道实际占用了 几个信道的资源,因此,总共只有几个不相干的信道可同时使用,比如1-6-11,2-7-12,3-8-13的组合。目前,在运营商方面,各运营商之间也都使用相同组合,以减少以后信道无法统一规划的可能。由于频段可用的信道少,而且很多自有的无线热点,174、比如家用无线路由器、Ad hoc、微波炉等,都工作在固定的频段,因此运营商部署的WLAN网络的干扰问题极为严重。比如同一个热点,要是三个运营商同时部署,同时又考虑相同的容量等,那么1-6-11的组合就不够使用,同频、邻频问题严重,严重影响了WLAN网络的建设、验收与实际的使用,客户投诉大,运营商自身运维也十分麻烦。由于WLAN是一个覆盖目标在100米之内的网络技术,因此,小型的蜂窝组网使得干扰无处不在。如何解决WLAN的干扰问题,成为WLAN建设中优先考虑的一个问题。 隐藏节点问题在一般的无线通信网络技术中,比如GSM/CDMA等,基站BTS/eNodeB等发射的信号和移动终端所发射的信道工作175、在不同的频段,移动终端工作在频率低的频段,而基站工作在频率高的频段。这样做的目的是处于对移动终端的可持续工作时间考虑,因为移动终端采用的是电池等能耗资源,为了保证其工作的时间,因此,采用了功耗更低的方式-信号发射工作在较低的频段;而基站等由于其有足够的电源保障,因此工作在能耗较高的高频频段。超高速WLAN是一个特殊的无线数据通信模式,其发送和接收均工作在同一个频段,比如都同时工作在2.4G的信道1。而作为用户终端而自i,其发射功率比较低,通常只有10-20MW,相对于AP的100-500MW,其信号所能触及的地方比较少。同时,由于超高速WLAN网络是一个典型的自干扰系统,因为同一个AP信号的用176、户终端都工作在同一段频段,而且是上下行的,除非采用CSMA/CA技术,否则所有的用户之间会对信道资源进行无序的竞争。当用户数增多的时候,或者数据量加大的时候,其竞争也加剧了。对于AP而言,其同时只能处理一个数据,当多个用户的数据到达时,当两者信号都很强时,信号数据将会因为互相淹没而导致帧解析失败而被丢弃,从而加剧了无线信号环境的恶化。由于AP的覆盖范围能力大于普通的用户(由其发射功率决定,并且在实际应用中基本上如此),那么通常会出现一种情况,用户A和B与AP之间数互相可见,但是A与B之间不可见。由于A与B之间不可见,那么如果A在发射信号,则此时由于B不可见,那么B如果此时需要发送数据,那么就会177、将数据通过无线信号发送给AP,那么会导致AP侧在工作的信道上同时收到了A和B的信号。如果A、B的信号强度相当,那么A、B的信号互相被淹没、丢失;如果A或者B强,那么可能强者的信号被解析,弱者则会被丢弃,同时由于发送失败,弱者可能会不断地去继续重发信号,导致其所能触及的范围内信道恶化,比如如果有用户C,此时在B附件,互相可见,那么C就基本上不会再发送数据了。隐藏节点的问题在WLAN网络中是普遍存在的,只有在一些极其特殊的场景下才能保证一个AP锁覆盖的范围内所有的用户都是互相可见的。但,这种场景的覆盖范围有限,明显不是运营商所期望的。如何解决隐藏节点问题,同时又保证运营商WLAN的建设、覆盖质量,178、成为了一个重中之重的问题。7.1.3 过覆盖、弱覆盖问题对于运营商而言,所覆盖的超高速WLAN网络其每个AP覆盖范围不是独立的,而是一个连续的,成片的覆盖,期望做到蜂窝连续覆盖的目的。因此,通常以热点为单位来建设一个WLAN,一般的热点可包括一栋楼、几层楼、几个小楼等,几个连续的空旷场所等,所有这些都有一个特性是连续覆盖性。为了确保连续覆盖,我们需要在这些热点进行足够的、连续的AP的覆盖。基本上所有AP之间的覆盖范围都是存在重叠的,也真是重叠来保证连续覆盖。但是,在实际的建设中,由于WLAN信号是无形的,WLAN信号根据现场实际的情况会进行反射、漫射、绕射、折射、衍射、穿越、阻隔等多种情况的。179、再加上实际信号是由天线的特性和功率来决定的,全向、定向等不同天线的发射信号的角度、朝向、波形特征等均不相同,因此,预期中的成片、连续的WLAN覆盖网络,极有可能是一个干扰严重同时弱覆盖严重的热点。这正是因为在设计、建设之后,有AP所覆盖的情况,山于种种原因,部分位置信号由于地勘不足、设计缺陷、功率过大、施工问题等导致多个AP覆盖到一些区域;或者有些区域由于阻隔、施工不当、设计不当等原因,导致多处目标区域信号场强低于边缘值(比如-75dBm)。过覆盖和弱覆盖带来的恶果就是用户的体验差,投诉意见大。一个是信号很强,但是使用很差;另外一个是收不到信号。如何解决过覆盖、弱覆盖问题,同时又保证运营商WL180、AN的建设、覆盖质量,成为了一个重中之重的问题。7.1.4 容量问题一个AP所覆盖的区域里面,由于用户之间是互相竞争使用同一个网络信道资源传输数据的,当用户少时,竞争有限,但用户多,并且数据量大时,竞争将十分激烈,大量的数据报文将因为冲突导致丢失,无线信道的有效带宽将下降。因此,为了保证一定的用户体验,需要对一个AP所能同时携带的用户数进行控制。为了保证用户的正常的使用,根据用户的使用模型,中国移动方面建议在lln覆盖的情况下,一个AP不超过20个用户(关联用户,而非认证用户)。但是在实际的建设中,作为WLAN的建设者,遇到了很多容量的问题。首先是网规阶段对预期用户容量预估的问题,比如就学校的181、场景来说,对于教学楼、宿舍等区域,即使我们知道学生的规模,但是无法做出实际的评估究竟会有多少人会使用我们的网络(毕竟和实际的业务推广还是有关系的,在一个学校热点中,我们有发现部署了几十台的AP,结果基本上都没有人用,学生更多的是在使用电信的网络,但是同时又在抱怨电信的网络不行,干扰很大,人多使用就不行了)。合理的建设是对运营商WLAN建设的一个保护,避免过多无序的建设,能够很好地节省投资和增加实际的服务质量。因此,在权衡一个实际的用户容量的同时,又不影响用户的使用体验,是WLAN建设者重点考虑的问题之一。7.1.5多场景覆盖问题在目前WLAN建设的主要的场景中,存在着一些多场景覆盖的问题。比如182、会议室部署和连续单间覆盖问题。会议室场景的部署,是目前运营商最为困恼的场景之一。因为会议室场景具有如下的特点:场所大、空旷、用户数多、用户密集、用户需求大、部署方式限制、干扰大等。截止目前,还没有一个很好的会议室WLAN覆盖解决方案。如果使用室分部署方式,则会出现用户容量不足的情况;如果使用放装AP覆盖方式,则会面临干扰过大的问题,因为lOOMW的放装AP在室内空旷场所有效覆盖半径是100米,因此会出现远端客户接入等情况,导致整体吞吐下降。连续单间覆盖场景问题:场景的连续单间覆盖场景是某地市某运营商独家提出的一种WLAN建设场景。该场景主要包括宿舍楼、酒店客房与医院病房的场景。该场景的特点是:183、房间小、连续、客户需求量较大、传统的放装或者室分覆盖有难度达不到需求。如果釆用传统室分AP入室部署,则由于传统室分使用1/2馈线,黑色且过于明显,天线较大(12cm以上的直径),导致用户的担忧与投诉,并且1/2馈线入室施工工作量大,学校方面也有一定的阻力,地市移动公司也考虑担心宿舍楼本身的建设质量问题,钻孔过大万一碰巧遇到宿舍楼质量问题引发一系列问题,将无法收拾。并且,即使能够入室,根据传统室分AP的部署情况,一个AP覆盖6-8个房间,用户容量和带宽不够。如果采用放装方式,则有2种可能性:放在过道进行覆盖,或者放到房间内部进行覆盖。但是,可行性不大。主要是因为:放在过道,由于宿舍靠楼道方面的阻184、隔较大,导致为了不存在弱覆盖,基本上一个AP覆盖3-4个房间,但是由此带来了严重的干扰,AP之间干扰大,根据实际经验,当用户数多起来之后,整个楼宇的AP基本上都不可用;放在房内,客户的感知是一个严重问题,设备入室客户有强烈的抵触情绪,另外AP自身用于监控运行状态的指示等在夜晚仍会闪烁给客户带来困恼,投资过大也是一个问题,不过有一点可以做到充分覆盖,并且通过减少发射功率的方式实现最小程度的干扰。7.1.6 AP维护问题一个AC管控着数百上千个AP,对于一个地市而言,2011年的建设规模普遍在1万个以上,按照接下去几年的建设规模,预估对于一个中级的地市,移动整网的AP会在3-5万个之间。面对着如此185、巨大的AP数,作为建设者和维护者,如何对AP管控是一个很大的问题。虽然AP可以通过AC进行集中化管理,但是这只是在一切通讯顺畅的三层网络的基础上进行管理的,还要求AC、AP之间没有软件故障。一旦遇到三层网络有问题,或者AP故障(很多情况,软、硬件、传输、供电等),那么对运维者而言是一个很大的考验。在实际的建设中,我们遇到了AP吊死的情况,遇到了AP被掉电的情况,遇到了 AP有电但是连不上AC的情况,遇到了 AP有信号但是无法服务的情况,等等。对于吊死、软件故障等,很多排障的方式之一就是通过硬重启(将AP下电再上电)方式得以恢复;对于一些A掉线告警问题,也往往需要到现场进行AP排查才能解决,实际186、上往往是AP吊死,或者AP异常掉电等。目前,大多数的AP都是使用POE/POE+供电方式进行,供电设备有POE交换机或者P0E模块,如何利用己有的网络资源来减少运维的压力,比如减少到现场排障尽量做到在局端进行监控、维护、远程排障等,都是目前都必须考虑的APT运维的问题。否则,以目前的人力物力,解决数以万计的AP的运维是一个很大的问题。7.1.7 特殊需求问题医院作为一个运营商的重点覆盖场景,有着其重要的战略意义。首先,医院是一个人流密集的区域,在一些特定区域比如病房、挂瓶区域等,都是对无线上网需求特别大的场合。此外,无线化的医院能够实现无线医疗,无线巡房等功能,这些都是医疗便利化提供了切实的便187、民服务。因此,医院的一些特殊要求亟待运营商去解决:专用的、高速的、独享带宽的、安全的、连续覆盖的医院内网SSID;对现有医疗设备做到零干扰;对每天早上的巡诊时间,比如8点到9点,要求这个时候内网SSID的带宽能够得到充分的保证。此外,部分医院还有AC下沉、AC管理等诸多需求亟待运营商去解决。7.1.8 多运营商共址共建问题由于信道资源导致的干扰的原因,以及资金投资以及其他原因,目前在一些比较大的公众热点(比如大型的连锁商场、交通枢纽、医院等),一些部门、客户希望各家运营商一起承建一套WLAN网络,统一规划,减少干扰等)。统一规划是运营商建设WLAN的一个共同的目标的,但是只建设一套WLAN网络188、则是一个困扰各家运营商的问题。原因是多方面的,从建设、投资、业务使用、监控、运维等方面,均是一个很大的问题:各家运营商对WLAN的组网、建设目标是不一致的。比如目前最积极的是移动和电信,但是联通则建设偏后,这块要协商三家一起建设,难度大;其次,建设网络的质量、容量等目标也是不一致的,对于电信和联通而言,其有3G网络用户数多的优势,可能在WLAN建设方面要求不高,但是对于移动而S,则是一个很重要的发展战略。此外,由于各家在设备质量、规范以及系统规范上的要求是不一致的,如果做到各厂家同一套设备建设,是一个很难协调统一的问题。投资:各家之间对WLAN的单AP投资的估算都是不尽相同的,要做到统一是很难189、的,毕竟在对设备质量、规范的把控上是不一致的。在物业谈点投资等方面,也是有比较大的出入的。业务使用:各个运营商主推的WLAN业务不尽相同,比如电信的只有ChinaNet的Web认证;联通只有ChinaUnicom的Web认证;但是移动有CMCC的Web认证,CMCC-EDU学校专网,以及后來的无感知认证CMCC-AUT0基于EAP-SIM/AKA/PEAP的802. IX认证技术,对WLAN设备的技术要求更高。另外,各家对单个用户带宽的限制也是不尽相同的,如何将有限的无线带宽资源合理地划分给各个运营商,也是一个问题。如何对这些业务进行合适的组网,如何保证三家运营商之间的用户数据的隔离,如何确保190、各家业务的丨H常使用,都是问题。监控、运维:监控、维护是WLAN円常运行的重中之重的环节。WLAN建设完之后,运营商需要知道AP的实际运行状态、用户的使用情况、千扰情况等。但是一旦这些都要基于同一套WLAN设备,那么三家运营商之间势必需要做到一块去协商解决。因为目前WLAN设备都是基于SNMP的网管,而这套网管一大弊端就是没有对不同的用户之间进行数据读取的隔离(都只有读取权限之分,一旦一个用户具有可读权限,那么就会对所有的可读的属性都是可读的)。因此,如何解决监控、维护的问题,做到各家之家的隔离,也是一个很大的问题。总之,多运营商共址建设在一些必要的场所是不可避免的,如何解决该建设方案带來的问191、题,也是WLAN建设者所必须考虑的问题。7.1.9 时段性覆盖问题一般情况下,一个AP如果处于正常运行的状态,那么AP就会持续的发送信号,提供WLAN接入服务。但是在一些学校、医院等场所,业主可能会对移动所提供的WLAN信号进行时间段的限制,比如不让在上课期间在教室区域放送CMCC等公网的信号,但是需要发送学校的SSID,在其他时间则允许放送CMCC信号;在周末的时间允许放送CMCC信号等。由于客户在这方面的要求比较强硬,在实际的谈点过程中,如何满足客户的需求尤为重要。7.2 风险防控措施7.2.1 解决干扰的方案解决超高速WLAN干扰的问题,主要的思路是如何避免干扰、减少干扰。之所以有的是减192、少干扰而非避免,则是因为有些场景中,干扰是无法避免的(三色原理决定的),只能尽量去减少。针对这些思路,结合实际的经验,有如下的方法:1)多运营商场景,协调部署对于多家运营商都有部署的场景,比如医院、交通枢纽、学校等,此时最好的方法是能够通过通管局等协商坐到一块来协商建设的方案,具体的信道划分等,通过合理的信道划分,达到避免干扰、减少干扰的目的。运营商之间的协同工作,的确是一个解决此问题的根本方法之一。2)使用动态信道控制技术如果多家运营商无法坐到一块,或者有其他第三方的无线路由器的存在,那么此时,需要通过使用动态信道控制技术来实现对信道的尽量合理、统一的划分。这个技术对WLAN厂家的技术实现水193、平有着严格的要求。通过动态信道控制技术,能够周期性地、灵活地根据每个AP以及整个热点实际周边的无线环境做出一个合理的信道规划,其实也是一个信道重新部署的过程。但是这个过程对AC、AP的要求较高,特别是在控制算法方面。目前实际中,建议除非是一些困难较大的点,还是选择人工配置信道为宜。3)控制单AP覆盖范围,调整信道,减少干扰信号之间的干扰是因为之间是可见的,如果通过控制一个AP的覆盖范围,则就可以控制它们之间可见的范围与几率,也就减少了之间互相千扰的可能。如果具有相同信道的AP相隔越远,那么他们需要相互可见的发射功率就要求越高,只要合理地将它们之间覆盖的AP使用其他信道进行有效隔离,还是可以确保194、WLAN覆盖的连续性的。在一些立体空间覆盖情况下,楼层之间AP的干扰问题也是尤为重要,因此可通过一些特定的天线部署来控制AP信号的实际有效的传播、覆盖方案,比如多用一些定向天线放置某一楼层的AP的信号向其他楼层严重泄露、覆盖,影响了整体的信道划分,毕竟只有3个信道,是捉襟见肘的。7.2.2 解决隐藏节点问题的方案隐藏节点的问题,在实际的WLAN建设中是不可避免的,如果真的要彻底解决,那么对运营商而言,是不切实际的(因为要求各客户端之间是可见的,而且还要求不被其他客户端发现该AP,那么只能在一个理想的隔离的环境)。隐藏节点问题在室内外AP覆盖中都大面积存在,但是在室外AP覆盖的场景中,影响更为严195、重,因为相对于室内AP,其大部分的客户都是互相不可见。综合考虑之后,由于隐藏节点的不可避免性,因此,适当的隐藏节点是可接受的,毕竟整个WLAN网络的空口带宽还是允许部分隐藏节点的存在的。如今在WLAN网络建设过程中尽可能的减少隐藏节点的存在变成了工作的重点所在。对于室内的场景,需要尽量切实根据实际的场景,去尽量保证一个AP覆盖范围内的所有客户端之间是可见的,减少他们之间的不可见的隐藏行为。可见不可见,是跟客户的发射和接收能力有关,在同一个点位,同样的一个客户端发射过来的信号,对于不同的客户端(比如诺基亚和iPhone系列的),他们之间所显示的接收到的信号强度是不一样的。根据之前组织的一个内测结196、果显示,手机端方面,诺基亚系列手机的天线接收能力最强,三星和iPhone系列的次之。因此,在一般情况下可能会出现同样的一个客户端发过来的信号,在同一个点位上,对于诺基亚系列的手机是可见的,但是对三星和iPhone系列的手机是不可见的,也就是导致了隐藏情况。因此,由于客户端的情况不一致,只能做到尽量。综上分析,在室内AP覆盖场景,针对室内放装和室分合路,有两种不同的方案:室内放装AP情景,室分放装AP分为覆盖内是空旷和非空旷有阻挡两种。空旷的场景,建议通过限制客户端接入的范围來控制,比如通过在AP上设置允许客户接入的客户信号电平强度(比如限制RSSI=-65dBm,具体的值根据现场的情况进行调整197、),由此,可以减少隐藏节点的终端数量,降低碰撞的几率。平强度控制用户,并根据用户容量的多少以及对带宽的需求来决定是否釆用RTS/CTS机制來减少隐藏节点之间的干扰。如果用户容量少,则冲突的概率较低,不建议釆用RTS/CTS;当用户数大的时候,建议根据用户类型情况决定是否开启RTS/CTS,以此来减少用户之间的干扰。室内分布合路AP情景,室内分布合路AP,由于其覆盖的范围多为有很多隔断的连续单间场景,一般情况下,一个AP带6-8个天线口,所覆盖的范围内隔断多,目标覆盖范围内的客户端可不见的情况比较严重。由于室分目标场景的特点,其用户数一般在20个之内,对速度的要求不高,因此,建议开启允许客户接入198、的客户信号电平强度控制用户即可,RTS/CTS不建议采用。针对于室外型AP,由于室外AP覆盖的范围广(一般在500米之内),用户之间的不可见性在同一个扇面的角度上都比较严重。此外,由于室外AP覆盖广,周边存在着多个同频段的AP的概率就越大,因此,不建议将单个室外AP的覆盖范围做过广覆盖的建设,保证其合理的覆盖方向和大小。可通过控制RSSI的方式对接入用户的电平进行控制从而控制住覆盖范围(当然,对前向覆盖范围的限制需要通过调整发射功率达到),另外,在极个别的情况下,启用RTS/CTS机制进行规避。建议增加5.8G的覆盖,将支持5.8G的客户端接入到5.8G的网络,以此达到减少同频段用户之间用户数199、据碰撞的概率。7.2.3 解决过覆盖、弱覆盖问题的方案实际中出现的过覆盖、弱覆盖问题,主要问题集中在勘测设计的问题。在勘测阶段,对楼宇、墙壁等隔断物的实际隔断情况并没有一个实际的测试数据,也就是对实际的建模情况并没有一个详细的摸底,导致设计阶段,无法做出合理的设计。另外,在AP和天线选择也存在很多问题,比如全向、定向天线的差别,全向天线将信号向四周发射,在实际楼宇部署中经常出现穿层过度覆盖情况,定向天线则可以将信号朝向目标区域进行发射。AP功率等也是一个问题。总之,在勘测设计阶段,在已经给定的覆盖标准前提下(边缘场强等,比如-75dBm),根据覆盖范围的需求,需要规划出一个合理的WLAN覆盖。200、主要从实际应用出发,不一定要求所有的空间都保证100%覆盖,但保证所有用户可达之地都可以覆盖即可。对所覆盖的目标区域,根据实际安装条件选择放装、合路等AP部署方案,选定AP的点位、天线类型、天线方向和覆盖范围等。覆盖范围可通过设定AP的发射功率进行控制(根据计算对AP的功率进行要求,比如默认的放装为lOOMW,室分合路的为500mW,可限定其具体的发射功率),并通过设定最大允许接入的RSSI值來控制具体的范围,防止一些非目标区域内的用户连入该AP。2个AP之间的覆盖范围建议不多于20%的交叉,以保证连续覆盖的能力;根据手机终端收发性能比的情况,建议两个AP覆盖范围交叉的边界范围是-75dBrr201、T_65dBm,以保证对手机也能做到无缝覆盖。会议室等特殊场景不建议采用此覆盖交叉方式(用户高度密集,可能会是1、6、11密布方式,再加上2.4G+5.8G扩容的方式)。天线方面,建议室内尽量采用定向天线,减少采用放装自带的鞭状天线进行覆盖。由于鞭状天线是全向天线,在家用级别中比较常见和适用,但在运营级别,在连续AP覆盖情况下,之间的过干扰情况则比较严重。定向天线能够做到信号集聚,避免飘散。在工程实施之后,在测试验收阶段,对现场再次进行一次过覆盖、弱覆盖测试(由于模型和实际会有一定的偏差,另外施工工艺,以及各厂家设备之问的差异也会导致一定的偏差),并进行相应发射功率、天线角度等调整。原则上,如202、果经过之前周全的勘测设计,实施之后测试验收阶段所需要做的改动会比较少,相比较其他情况,AP的补点、挪位等情况会比较少。7.2.4解决容量问题的方案容量问题是WLAN建设过程中,网络规划阶段的一个重点任务之一。网络规划阶段,需要根据实际的需求分析出发去选择合适的部署热点,并对热点的优先级、重要性等进行分级。对每个热点,都需要有一个比较合理的分析和规划,比如热点目标用户群体的情况,是什么样的客户,大致会有怎样的收益,客户的密集度如何,客户对WLAN的期望是怎样的等等。因为不同类型的客户,在不同的场所,使用不同的终端对WLAN网络的期望是完全不一致的。比如如果大量以手机等便携终端为主的热点,那么用户203、对WLAN网络期望是带宽小,但是要连续覆盖漫游要求高,单个AP的边缘场强最低要求是_65dBm;如果以笔记本等终端为主的热点,那么用户对WLAN网络的要求就是带宽大,连续覆盖但是对漫游要求不是很高,单个AP的边缘场强最低要求是-75dBm。一个热点里面,合理的规划是10到16个AP为宜(因此,可能对一栋楼等,根据实际情况可划分多若干个热点)。对一个热点覆盖的区域,可使用网格的方式进行用户容量的设计,进行标注,作为勘测设计阶段的一个输入。在如何设定每个热点里面每个网格的用户容量的问题上,作为运营商,有一个天然的优势就是有大量的2/3G用户群体。在选定热点的过程中,就是通过对2/3G网络的高数据流204、点位进行分析、提取。利用2/3G网络的经分平台,可对2/3G网络各覆盖点的用户数、流量情况进行分析、排名(如果是电信和联通等上网卡比较多的运营商,还可以分析出具体的笔记本用户、手机便携终端的情况,目前移动主要分析以用户数为主)。这些数据作为一个合理的初始参考值,再根据一定的客户增长预期(因为在2/3G目前网速有限、高昂费用的情况下,一些用户需求得不到体现,如果WLAN业务推广好,届时用户需求就会被激发,用户数会上升),设定一个较为合理的网格用户数据值。建议由一个专门的团队负责做这类的分析等,需要相关的2/3G运维部门做技术支持。在对用户预期方面,既不能做过渡的预期,也不能太小。在以后的实际运维205、阶段,一旦用户需求被激发之后,用户数大量上升,带宽需求等也上升,那么作为运营商,应做到未雨绸缪在出现此情况是妥善的进行处理。802. lln作为WLAN在2009年推出的技术,其可运行在2.4G和5.8G频段上。因此,建议全部选用802.lln双频AP。在建设的初期,可只放出2.4G的信号提供服务,在一些用户数较多的区域,可通过集中控制AC方式有目标性地放出5. 8G的信号,实现零成本扩容。7.2.5解决多场景问题旳方案在酒店住房、高校宿舍、医院住房等场景中,要求覆盖的区域一般为连续的单间覆盖,并且用户对连接速率,以及实际可用带宽较为敏感,特别是高校宿舍的WLAN覆盖,室分合路部署方案由于受A206、P带机数的限制无法保证用户的实际可用带宽,因此无法大规模推广。对于连续单间覆盖场景,或者覆盖区域不规则,有较多的阻隔,导致无法连续覆盖的场景,可以通过智分部署方案实现联系覆盖。智分部署方案通过智能的AP、定制化的射频线缆、美化天线以及专门的设计与施工方法实现对以上场景的连续覆盖。智分部署方案一方面保证了信号的连续覆盖,同时双radio设计、定制化的设计与施工方法保证了用户有更大的带宽。针对会议室等大用户量、空间大的场景,由于用户众多,分布比较集中(主要是有规律性地分布于整个会议室)。因此,对于小的会议室场景,采用若干个放装AP即可解决,所有的AP的信号对所有的用户都是可见的,釆用动态负载均衡的207、方式在多个AP进行均衡,达到最大的接入目的。对于较大的或者更大的大会议室场景(比如有数百人以上规模的),根据一个AP 15-20个用户的实际容量,进行合理的AP数规划,釆用802. 1 In的双频AP,同时放出2. 4G和5.8G的信号,实现扩容,并米用动态负载均衡的机制,优先将用户在AP之间均衡,在2.4G和5.8G之间均衡;由于覆盖面比较广,存在一些客户端接入远端AP,而不接入更加合理的近端AP的情况,由于室内干扰较大,因此可能会导致之间的干扰导致连接速率偏低,影响整个网络的吞吐的情况,因此,建议接入更加合理的近端多个AP,而非远端,建议釆用“用户关联准入制度”:AP只允许满足所设定的RS208、SI的用户的接入,对不满足的用户终端,则认为是处于非目标覆盖范围的用户,不准予接入,以保证该AP整个吞吐性能的最大化,避免被若干个终端拖垮。7.2.6 解决AP维护问题的方案随着AP数目的暴增,AP的监控维护任务也越来越重,矛盾也越來越凸显,特别是移动公司对质量的高要求,导致对AP维护监控考核相当苛刻。某运营商公司一直很注重对所有设备的远程管理的能力。比如WLAN方面,就对AC和AP都提出了 SNMP的网管要求,并制定了详细的规范,只有满足所有A类指标的厂家冰能中标移动的集采。此外,对TELNET、SSH、WEB网管的能力也做了一定的要求,但不是很严格。在各省市部署WLAN的时候,首先搭建的就209、是省级的网管平台,网管平台和所有的AC设备都遵从集团WLAN规范中的南北向接口定义,实现对接。但省公司的WLAN网管平台也有其局限性:管理,基本上不做配置:因为网管的AP设备过于庞大;性能有限:AP的网管设备的数量和复杂度已经远远超过了原有的无线网络基站等管理;不给地市太多权限:地市只有部分的查看权限等;由于目前WLAN组网中,AP采用的是POE供电,因此接入方式常见有2种: POE交换机接入;參POE模块接入;中国某运营商公司集采入围的POE交换机都是具有SNMP网管功能,但是POE模块则没有这个功能。由于POE交换机能够对其所有的端口进行独立的配置管理与监控,能够发现某个端口下面的AP是否210、上电、连接是否正常,能够对指定端口进行POE供电使能幵关操作,通过幵关供电,就能使AP进行强制重启,对监控、排障等都具有很好的效果,特别是对部分厂家的AP容易软件吊死的情况效果更是明显。因此,建议充分发挥POE交换机做接入的特点,实现对所携带的AP的监控、管理的功能,并最好能做二次开发实现更多的针对性的功能。7.2.7解决特殊需求问题的方案随着医疗行业信息化建设地不断向前推进,运营商配合医院实现“无线数字医疗全面覆盖”的目标也在逐步推进7。运营商在完成医院无线内网的同时,也将通过共址共建的方式为移动、电信、联通提供CMCC、ChinaNet、ChinaUnicom等运营商业务信号给公众使用。针211、对医院的场景提供的特定解决方案,主要包括以下内容:采用集中统一管理的无线AP交换架构组建无线网络系统;參提供多SSID,包括移动用户的多个SSID (CMCC, CMCC-AUTO等),以及医院内网的SSID (可能不止一个),其中医院内网的数据通过本地转发模式直接访问医院内网;采用全千兆POE交换机,满足802.lln设备的最高300Mbps接入要求,保障医院关键业务数据的高速转发;采用汇聚交换机用于汇聚全千兆P0E交换机,并通过千兆光纤接口与医院内网核心交换机互联;实现不同权限用户群和设备群的接入认证,保证院内无线网络使用安全认证和安全保护机制;在医院内网根据实际情况增加用户认证网关,或防212、火墙;避免过多改动现有的有线网络架构。7.2.8解决多运营商共址共建问题的方案针对共址共建的问题,原则上是能避免就避免,主要还是考虑到诸多的因素。因为毕竟多个运营商之间的系统不是幵放的,标准也不是统一的,在后续很多问题上都是很难以做到统一的。共址共建,建议的方案如下:其他运营商釆用本地转发,减少数据承载冲突问题,该情况针对采用大容量的AC,非下沉到具体的业务点。对非AC直属运营商的信号的用户数据流,建议采用AP本地转发的方式,直接由相关运营商接管用户数据,减少对AC以及相关传输、承载网的数据压力。覆盖区域小,减少漫游,“针对本地转发的情况;“本地转发存在漫游的问题,如果用户在多个AP之间漫游,213、可能会导致切换用户网关的情况,会导致用户断网,因此,要控制范围。一般是控制在3个C的用户地址范围内,比如600个用户之内,按照每个AP 20-25个用户来算,总体控制在30个AP之内。由于多方需要对各自的SSID的工作情况进行监控、管理,考虑到安全等问题,不建议直接开放AC的管理、查看权限给其他运营商等。综合考虑,采用网管平台的视图方式最为可靠,适应性管,灵活度大,安全。不建议第三方建设、托管第三方资质问题等,另外对产品规格、质量把关方面的问题等,导致无法使用第三方进行建设、托管。7.2.9 解决时段性覆盖问题的方案在医院、银行网点、高校等场景中,对于提供无线接入有着时间上的要求。例如在高校宿214、舍网中,学校要求学生在晚上超过11点半之后不能访问无线网络;例如银行网点中,在非营业时间不能提供无线网络服务等。对于这些有时间控制要求的场景,要求WLAN有解决时段性覆盖问题的方案。该解决方案要求WLAN设备支持灵活的基于时间段的分时段SSID服务的功能,最好能开关RADIO。根据用户管理需要预先在AC控制器上配置SSID服务提供的时间段,只在运行的时间内为终端用户提供WLAN服务。采用时间调度机制,可灵活配置具体SSID服务的丌启、关闭时间,实现对客户特定需求的管理。采用时间调度机制,能够在确保APTH常工作、IH常网管情况下,最大化满足客户的个性化需求。7.2.10整体解决方案要解决实际W215、LAN建设、优化过程中遇到的问题,必须要谨守质量第一、进度第二的目标,按照建设步骤,从第一步就开始抓好网络建设质量的把关工作。特别是在工勘设计阶段,针对具体的场景以及客户的需求等,使用单个、多个或者改进型的解决方案实现覆盖。对设备的选型等,也在设计阶段进行功能、性能、可靠性等方面进行严格的把关、制定;对单个AP的覆盖范围、频段划分等也有洋尽的数据。只有周全完善的设计数据,才能在后续的建设过程中避开很多问题,顺利进行。因此,整体的解决方案既是:狠抓工勘设计质量,工勘设计必须谨守以上九个常见的问题与相应的解决方案,并结合WLAN部署的关键技术相结合,可根据现场实际情况进行灵活变更。主要的要求如下:216、采用可网管的P0E交换机实现对AP的供电,并要求P0E交换机均开启网管接口(南向接口)与配置IP;參AP上联方面,总体以P0E交换机直接接入为主,接入网采用P0N为主,0LT与汇聚交换机互联,AC侧挂于汇聚交换机;以802.lln AP为主进行覆盖;室内覆盖场景根据实际的场景,采用放装、室分、智分等部署方案;移动所有业务流均走集中转发方式,方便组网;部分热点(学校、医院)如果有要求下沉AC,则需要下沉1+1热备份AC;如没有下沉,则本地客户业务流走本地转发;所有的设计方案均需要经过多方会审,对于一些存在争议的方案,将提前进行部分热点的试施工,然后立即进行相关关键指标的测试,如果有偏差,即时进行217、全面方案的调整,确保整个大热点建设的方案IF.确性;此外,我们也注意到各设计院、施工队和厂家督导在WLAN相关知识、设计、建设等方面的经验不足、知识域不足等问题,也专门为他们制定了培训体系,要求有经验的WLAN厂家给设计院、施工队进行相关专业知识培训、产品介绍等。同时要求WLAN厂家、设计院给某地市某运营商网络支撑部门、网优部门进行AP、AC组网等培训。7.3 风险综合评价随着超高速WLAN技术的发展和市场的成熟,掌上设备也逐渐迈入了支持WLAN的行列。Intersil等公司专门为微软公司的WindowsCE系列平台(包括Pocket PC)推出了软件驱动程序。微软公司的掌上电脑操作系统Win218、dows Pocket PC成为新型智能终端中具有强大竞争力的操作系统。冠群金辰公司推出的KILL for Pocket PC是为了迎合这一新兴市场的需要而推出的一个掌上电脑防病毒产品。这样能够保证采用掌上设备通过WLAN传播到服务器和其他计算机的文件是无毒的,保证了整体网络的安全性。8 小结 在中国,WLAN作为一种有效的补充手段,也已被中国的各大运营商提到业务发展日程上来。未来无线局域网的发展,能够使传统运营商利用WLAN补充固网的覆盖;移动运营商将WLAN与3G互补;ICP和ISP将借助WLAN提供更加丰富而有特色的服务。迄今,我国各大电信运营商基于各自的优势,业已纷纷推出了融合WLAN219、业务的服务,积极探索、实践着运营WLAN的模式:中国移动推出“随e行”业务;中国电信2002年4月开始推出了ADSL+WLAN名为“天翼通”的无线局域网业务;中国网通推出了“无限伴旅”品牌;中国联通也正积极酝酿着WLAN与CDMA1X的融合。中国移动推出了”随身e”品牌,定位于商务人事通过PDA或者笔记本电脑上网,已经实现了WLANGPRS漫游切换。最主要的使用方式是采用网卡并使用SIM卡作为认证和计费工具,也可以使用短信查询一次性帐号WEB方式登陆。目前已经开通了800多个热点地区,通过移动梦网网站和新浪都可以查询到中国移动具体开通的热点地区。中国网通WLAN目前已经实现了全国漫游,一个帐号220、可在全国使用,安全可靠,支持企业VPN的WLAN网络。有个人预付费和企业大客户后付费两种收费方式,收费基本为每分钟0.5元(不包括折扣)。目前网通拥有20000公里的IP骨干网,实现50个城市的2000座写字楼、酒店的宽带接入,只需在现有基础上增加无线基站即可实现无线宽带。此外,中国网通还与星巴克咖啡厅合作,将于近期在北京、天津的星巴克咖啡厅里正式提供WLAN服务。这些都是网通公司强大的WLAN热点建设优势。通过可以查到中国网通开通的热点地区。中国电信的天翼通业务采用IEEE802.11b标准,带宽达到11Mbps,频段为2.4G2.4385GHz,覆盖半径达室内35-100米,室外100-3221、00米,支持互联网接入和多媒体应用。为满足不同用户的使用需要和特性,中国电信为用户提供了在家庭、公司及公众区域的全方位无线宽带上网服务。现有的中国电信宽带注册用户,可以到当地电信部门升级为“天翼通”注册用户;也可无须升级,直接使用原账号、密码,就可以在“天翼通”公众区网络覆盖范围内使用“天翼通”业务(业务资费不同于注册用户)。如果在外出差、开会的时候,需要临时使用“天翼通”业务,中国电信还和宾馆、酒店等公共场所的业主合作,用户向业主租用无线网卡等设备,由业主提供账号、密码,就可以使用“天翼通”业务。WLAN与移动通信、固定无线接入等之间不是取代的关系,而是在某种程度上,作为其他无线技术的一种互补。因为WLAN所能支持的速率远远高于目前乃至今后的3G移动通信网络,的确有人曾经设想将WLAN的发射功率放大以提供广域移动服务。然而,WLAN的技术本身决定了这只能是一个设想。WLAN只能支持低速移动性,与移动通信支持的广域高速移动特性不一致。在应用方面,WLAN主要面向宽带数据业务,同目前的移动通信网络相比,优势在于高带宽性,终端主要为笔记本电脑或PDA。随着WLAN的不断发展,会有更多的综合语音与图像业务承载其上。依据其高带宽、具备一定移动能力的自身特点,WLAN将会同其他无线及有线业务形成一个互补的“缝隙”,在这个缝隙中,WLAN将会有自己的发展空间。
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上传时间:2023-11-24
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