無線網(wǎng)知識：WiFi、WiMAX、WBMA與3G的比較

第三代移動通信系統(tǒng)(3G)的標準由ITU-R提出，因為其主要工作頻段在2000MHz左右，并具有最高速率為2000Kbps的業(yè)務能力，一般被稱為IMT-2000。3G系統(tǒng)能夠滿足高速率傳輸以支持多媒體業(yè)務，它在室內(nèi)靜止環(huán)境可達2Mbps、在室內(nèi)外步行環(huán)境可達384Kbps、在室外快速移動環(huán)境可達144Kbps。全球主流的3G制式有三種，分別為WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA，目前世界上絕大多數(shù)拿到3G許可證的運營商選擇了WCDMA制式，其標準化工作主要由3GPP負責。前幾年，由于受標準變化快、終端短缺、市場前景不明的影響，在許多國家3G的發(fā)展不如預計的那么樂觀。

與此相反，各種無線接入技術的發(fā)展卻顯得紅紅火火。尤其是電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)的802.15(無線個域網(wǎng)，WPAN)、802.11(無線局域網(wǎng)，WLAN)、802.16a/d(無線固定接入，F(xiàn)WA)和802.20(寬帶移動接入，WBMA)等標準。其中WPAN主要包括藍牙(Bluetooth)技術和超寬帶(UWB)技術，而采用802.11標準的WLAN和采用802.16a/d標準的FWA也被稱為WiFi和WiMAX。由于WiFi、WiMAX、WBMA和3G一樣都可以有電信級的應用，本文將分別把這3種技術標準與3G標準進行比較，探討了它們的各自應用領域和相輔相成的發(fā)展前景。

1.WiFi與3G

WLAN標準主要包括802.11b、802.11a和802.11g等。其中802.11b采用24GHz的頻段，可支持11Mbps的共享接入速率;802.11a采用5GHz的頻段，其速率高達54Mbps，采用OFDM(正交頻分復用)技術，但無障礙的接入距離降到30-50米;802.11g其實是一種混合標準，既能適應802.11b標準，又符合802.11a標準，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。另外，IEEE在WLAN方面的主要進展還包括802.11i(安全方面內(nèi)容)、802.11e(QoS方面的內(nèi)容)、802.11f(接入點之間的切換協(xié)議)、802.11n(速率高達320Mbps)等。目前，WLAN的推廣和認證工作主要由產(chǎn)業(yè)標準組織WiFi(Wireless Fidelity,無線保真)聯(lián)盟完成，所以WLAN技術常常被稱之為WiFi。

顯然，3G網(wǎng)絡可以利用WiFi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c以彌補自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足，而WiFi不僅可利用3G網(wǎng)絡完善的鑒權與計費機制，而且可結(jié)合3G網(wǎng)絡廣覆蓋的特點進行多接入切換功能。這樣就能實現(xiàn)WiFi與3G的融合，使3G運營錦上添花，進一步擴大業(yè)務量。

目前，ETSI和3GPP都對3G和WiFi的融合進行了一些規(guī)定，我們認為主要包括：

1)終端的融合

新技術并不能立刻將已經(jīng)根深蒂固的技術掃地出門，尤其在經(jīng)濟低迷時更是如此，目前折中的方案大行其道，在WLAN領域，出現(xiàn)了能兼容802.11a/b/g的雙�；蚨嗄Ｐ酒�，在移動通信領域，出現(xiàn)了能兼容GSM/CDMA/3G的雙�；蚨嗄Ｊ謾C，人們期盼的WLAN/3G雙模芯片或終端的研究也在進行。

2)網(wǎng)絡的融合

無線局域網(wǎng)可以通過兩種方式和WCDMA移動網(wǎng)絡相結(jié)合：松散和緊湊模式。

·緊湊模式

WLAN網(wǎng)絡采用和WCDMA基站相同的方式(Iups接口)與GPRS核心網(wǎng)相連。這一方式充分利用了GPRS核心網(wǎng)絡已有的移動、安全和服務品質(zhì)等方面的機制，能夠在兩個網(wǎng)絡間提供很強的移動性。但緊湊模式存在著兩個缺點。首先，為了直接與WCDMA核心網(wǎng)絡相連，需要重新修改和定制已有的WLAN產(chǎn)品。其次，這一方案中WLAN為WCDMA的骨干傳送網(wǎng)帶來了業(yè)務流量和信令，WCDMA移動網(wǎng)絡和WLAN相比，具有非常不同的移動模式和業(yè)務流量特性，因此這種結(jié)合，在工程上，也許要重新設計WCDMA的骨干傳送網(wǎng)。

·松散模式

WLAN作為WCDMA網(wǎng)絡的補充形式與移動網(wǎng)絡相結(jié)合(Gi接口)，未通過GPRS核心網(wǎng)，只有鑒權、計費信令從GGSN或?qū)Ｓ迷O備進入GPRS核心網(wǎng)，從而避免了兩種不同的接入技術所帶來的數(shù)據(jù)流量到GPRS核心網(wǎng)絡節(jié)點的混合。這種結(jié)合方式，保證了兩個無線網(wǎng)絡完全分開，兩者完全獨立，并且對WLAN的IEEE 802.11標準沒有任何改變。同時，松耦合方式可以使用移動IP支持網(wǎng)間的移動性，但這會導致較高的時延。松散方案中分享AAA的架構(gòu)，使WCDMA的運營商在混合的網(wǎng)絡環(huán)境中可以使用一致的用戶鑒權機制，也可以使電信運營商更好的建立自己獨有的業(yè)務模型，以充分利用原有的計費系統(tǒng)和客戶關系。WLAN可利用WCDMA的USIM卡的安全機制來保證WLAN用戶的鑒權，即將USIM卡的信息讀出來，通過WLAN網(wǎng)絡傳送到AS，再到HLR里進行鑒權，然后允許客戶使用WLAN，并將WLAN的計費信息傳送到計費系統(tǒng)，將費用算在該USIM的帳戶上，生成包含WCDMA和WLAN使用情況的統(tǒng)一客戶賬單。

2.WiMAX和3G

作為線纜和xDSL的無線擴展技術，802.16a規(guī)范于2003年1月29日被IEEE通過。這是一種全新的寬帶FWA技術，是為解決寬帶接入"最后一公里"的問題而設計的。為了保證FWA的兼容性和互用性，WiMAX(全球微波接入互操作性聯(lián)盟)于2003年4月成立，主要從事推廣和認證802.16a設備，目前已有70家以上的通信設備企業(yè)加入。2003年7月10日，Intel正式宣布開發(fā)基于WiMax標準的芯片，并將于2004年的第二季度推出。

WiMAX與3G的應用市場不同，其應用范圍與LMDS相似，但成本低的多，還可以利用非許可頻段，將來可以在電信運營商中廣泛使用，例如：

1)針對新型社區(qū)，覆蓋整個社區(qū)的網(wǎng)絡接入，直接給用戶提供話音與數(shù)據(jù)、視頻圖像等。

2)針對大面積城區(qū)，用于連接整個城區(qū)的熱點地區(qū)，例如WLAN、IP-PBX等。

另外，根據(jù)使用頻率的不同，WiMAX還包括IEEE802.16b(10-66GHz)、IEEE802.16c(5-6GHz)等，IEEE802.16e則是向移動無線接入(WBMA)過渡的一個標準。

3.WBMA

移動寬帶無線接入(WBMA)提供與移動電話系統(tǒng)一樣的覆蓋率和移動速度并擁有Wi-Fi的數(shù)據(jù)傳輸速率。WBMA目前主要采用了一種從局域網(wǎng)(LAN)擴展到廣域網(wǎng)(WAN)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議——IEEE802.20標準。Flarion科技公司(由朗訊貝爾實驗室分拆而出)率先開發(fā)出了基于FLASH(Fast Low-latency Access with Seamless Handoff)-OFDM技術的WBMA系統(tǒng)，表3對該技術標準和3G技術標準進行了比較。

4.結(jié)論

目前，WiFi、WiMAX、WBMA和3G的標準發(fā)展勢頭強勁，標準越來越完美、技術越來越先進、產(chǎn)品越來越實用，不變的是它們的發(fā)展方向：帶寬更大、安全性更高、兼容性更好。背后則是商業(yè)利益在驅(qū)動，數(shù)據(jù)通信廠商擁抱WiFi、WiMAX、WBMA，而傳統(tǒng)電信企業(yè)擁抱3G。

應該說WiFi、WiMAX、WBMA和3G在高速無線數(shù)據(jù)通信領域都將扮演重要角色，但是在最初設計時，它們采用了不同的技術手段來解決不同的應用問題。WiFi、WiMAX、WBMA和3G的主流是互補的，在局部會有部分融合，但要相互取代不太可能完成。另外，在應用和需求上它們也有著顯著的差距，它們都將在越來越細化的市場中，找到自己的生存空間。因此，與其說它們是競爭的關系，還不如說是共存的關系。

為了克服3G的種種缺點，4G的相關研究在世界范圍內(nèi)正廣泛展開，但制定一個全世界統(tǒng)一的4G標準還至少需要耗費7至10年的時間，而現(xiàn)有的2G系統(tǒng)在未來的3至5年內(nèi)是無法滿足日益增長的通信需求的，從這個角度來說，3G系統(tǒng)是不可替代的。最近隨著標準的基本穩(wěn)定、終端類型的迅速增加、寬帶增值業(yè)務的廣泛普及，3G系統(tǒng)的大規(guī)模使用已經(jīng)開始。而WiFi、WBMA和WiMAX等技術作為局部的高速接入手段來彌補3G的不足也會有廣闊的應用前景。