寬帶技術(shù)大比拼，WiMAX之于3G、Wi-Fi、DSL、Cable

　　WiMAX(WorldwideInteroperabilityforMicrowave Access)微波接入全球互操作性認證產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主要成員包括設備制造商、器件供應商、運營(yíng)商等，主要任務(wù)是通過(guò)對產(chǎn)品進(jìn)行兼容性和互操作性認證，消除IEEE802.16標準應用的障礙，擴大標準的應用范圍。802.16是由IEEE802開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)空中接口標準，具有代表性的標準包括802.16d固定無(wú)線(xiàn)接入和802.16e移動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入標準。按照目前的技術(shù)發(fā)展情況，802.16d主要定位于企業(yè)用戶(hù)，提供長(cháng)距離傳輸的手段，而802.16e的用戶(hù)群則定位于個(gè)人用戶(hù)，支持用戶(hù)在移動(dòng)狀態(tài)下寬帶接入網(wǎng)絡(luò )。

　　WiMAX是一項新興技術(shù)，能夠在比Wi-Fi更廣闊的地域范圍內提供“最后一公里”寬帶連接性，由此支持企業(yè)客戶(hù)享受T1類(lèi)服務(wù)以及居民用戶(hù)擁有相當于線(xiàn)纜/DSL的訪(fǎng)問(wèn)能力。憑借其在任意地點(diǎn)的1～6英里覆蓋范圍(取決于多種因素)，WiMAX將可以為高速數據應用提供更出色的移動(dòng)性。此外，憑借這種覆蓋范圍和高吞吐率，WiMAX還能夠提供為電信基礎設施、企業(yè)園區和Wi-Fi熱點(diǎn)提供回程。

　　WiMAX將分三個(gè)階段進(jìn)行部署。第一階段是通過(guò)室內天線(xiàn)來(lái)部署采用IEEE802.16d規范的WiMAX技術(shù)，目標用戶(hù)是固定地點(diǎn)的已知訂戶(hù)。第二階段會(huì )大量部署室內天線(xiàn)，將WiMAX技術(shù)的吸引力拓寬到尋求簡(jiǎn)化用戶(hù)點(diǎn)安裝的運營(yíng)商身上。第三階段將推出IEEE802.16e規范，在此規范中WiMAX認證硬件將應用于便攜式解決方案，面向那些希望在服務(wù)區內漫游的用戶(hù)，支持類(lèi)似于當今Wi-Fi能力，但更加持久穩固的連接性。

　　WiMAX面臨的首要挑戰依然是其建設成本和設備價(jià)格。目前MMDS多點(diǎn)多信道分布式系統，包括WiMAX天線(xiàn)部署在內的每個(gè)用戶(hù)成本高達3000美元左右，這不僅使運營(yíng)商難以獲得足夠的投資回報，也會(huì )使用戶(hù)望而生畏、退避三舍，更何況對中國3.5GHz頻段這一資源很有限的MMDS寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統，經(jīng)過(guò)幾輪方案更新及技術(shù)創(chuàng )新后，各類(lèi)設備已具備相當優(yōu)良的性?xún)r(jià)比，WiMAX如果按上述類(lèi)似的價(jià)位參與競爭將面臨嚴峻的挑戰。此外，WiMAX與Wi-Fi、3G在相當長(cháng)時(shí)間內將會(huì )互補共存，并在重疊區有一定程度的彼此競爭，對此，保持這些系統應用之間的有效互聯(lián)互通及增強其自身競爭力亦是WiMAX面臨的重要任務(wù)。

　　WiMAX之于3G

　　3G是支持高速無(wú)線(xiàn)通信的ITU規范。這一遍布全球的無(wú)線(xiàn)連接與GSM、TDMA和CDMA相兼容。下一代3G蜂窩服務(wù)能夠為語(yǔ)音和數據提供一個(gè)遠程無(wú)線(xiàn)接入范圍。全球的運營(yíng)商目前都在為城鎮、郊區和交通流量較大的鄉村地區部署3G網(wǎng)絡(luò )基礎設施。下一代3G蜂窩服務(wù)能夠跨多種地域創(chuàng )建廣泛的數據接入范圍，從而為語(yǔ)音通信和互聯(lián)網(wǎng)連接提供最理想的移動(dòng)計算能力。

　　IEEE802.16e自提出以來(lái)一直都比較引人關(guān)注，特別是有Intel這樣的業(yè)界巨頭和WiMAX組織的推動(dòng)，業(yè)界對802.16e展開(kāi)了熱烈的討論，尤其是802.16e與3G的關(guān)系，存在多種不同的觀(guān)點(diǎn)：有的觀(guān)點(diǎn)認為802.16e會(huì )取代3G，有的則認為802.16e不可能取代3G，只是3G的互補技術(shù)。為了分析802.16e與3G的關(guān)系，下面對這兩種技術(shù)進(jìn)行全方位對比。

　　對于802.16e技術(shù)和3G技術(shù)，首先由于定位的不同，二者存在很大差異。

　　從標準化程度上看，802.16e僅定義了空中接口的物理層和MAC層。在MAC層之上采用的協(xié)議以及核心網(wǎng)部分不在802.16e所包含的范圍之內。802.16e的空中接口標準化工作預計近期完成。3G技術(shù)作為一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò )，空中接口規范、核心網(wǎng)系列規范以及業(yè)務(wù)規范等都已經(jīng)完成了標準化工作，涉及無(wú)線(xiàn)傳輸、移動(dòng)性管理、業(yè)務(wù)應用、用戶(hù)號碼管理等內容。

　　從業(yè)務(wù)能力上看，802.16e提供的主要是具有一定移動(dòng)特性的寬帶數據業(yè)務(wù)，面向的用戶(hù)主要是筆記本終端和802.16e終端持有者。802.16e接入IP核心網(wǎng)，也可以提供VoIP業(yè)務(wù)。3G從設計最初就是為話(huà)音業(yè)務(wù)和數據業(yè)務(wù)共同設計的，對于話(huà)音業(yè)務(wù)，核心網(wǎng)絡(luò )仍采用電路交換方式實(shí)現，QoS有較高的保障。802.16e犧牲了移動(dòng)性換取了數據傳輸能力的提高，它的數據帶寬優(yōu)于3G系統。但是3G的數據能力也在不斷提高，3G增強型如HSDPA，已經(jīng)可以實(shí)現10Mbit/s的接入速率。按照ITU的定義，3G增強型最終目標可以達到30Mbit/s。

　　盡管WiMAX傳輸速率可達到3G的10倍甚至更高，其覆蓋范圍用低階調制時(shí)可與3G匹敵甚至更遠，但這不是3G標準的以無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)WWAN為基本模式、以公眾語(yǔ)音及多媒體數據為內容、在全球范圍內漫游的個(gè)人手機終端的基本市場(chǎng)定位，本質(zhì)上WiMAX是作為3G及3G演進(jìn)的一種無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)、多點(diǎn)基站互聯(lián)的重要支持手段而已，兩者潛在的市場(chǎng)尺寸亦有巨大差異，從而根本談不上WiMAX會(huì )成為3G的終結者。

　　從覆蓋范圍上看，802.16e為了獲得較高的數據接入帶寬(30Mbit/s)，必然要犧牲覆蓋和移動(dòng)性，因此802.16e在相當長(cháng)的時(shí)間內將主要解決熱點(diǎn)覆蓋，網(wǎng)絡(luò )可以提供部分的移動(dòng)性，主要應用會(huì )集中在游牧或低速移動(dòng)狀態(tài)下的數據接入。3G則是無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò )，覆蓋是連續的，用戶(hù)可以實(shí)現不間斷的通信。

　　從無(wú)線(xiàn)頻譜資源上看，3G擁有全球統一的頻譜資源，而802.16e則正在試圖尋找2～6GHZ之間的頻率資源，各個(gè)國家目前可用的頻率都不一致。因此，802.16e最終獲得足夠的全球統一頻率存在一定難度。

　　從以上各個(gè)角度的分析可以看出，雖然802.16e在數據能力上要優(yōu)于3G，但是從標準化、全球統一頻譜、技術(shù)特性等多角度考慮，802.16e距離真正商用還有很長(cháng)的路要走，而且在相當長(cháng)的時(shí)間內主要解決熱點(diǎn)覆蓋，解決部分移動(dòng)性。它的應用將在3G之后。802.16e的出現不會(huì )影響我國3G的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　WiMAX之于Wi-Fi

　　Wi-Fi是無(wú)線(xiàn)保真(Wirelessfidelity)的縮寫(xiě)，Wi-Fi技術(shù)包括已經(jīng)批準的IEEE802.11a、b和g規范以及等待批準的802.11n規范。Wi-Fi是第一項得到廣泛部署的高速無(wú)線(xiàn)技術(shù)，在全球的熱點(diǎn)中尤其引人注目——包括家庭和辦公室以及越來(lái)越多的咖啡屋、酒店和機場(chǎng)、Wi-Fi熱點(diǎn)幾乎是立即風(fēng)靡全球，并因為其提高工作效率的能力而受到出行在外人士的追捧。然而，Wi-Fi能夠支持的范圍非常有限：用戶(hù)只有保持在距離無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)設備(AP)300英尺的范圍內才能實(shí)現高速連接。Wi-Fi是最早期的高速無(wú)線(xiàn)數據技術(shù)之一，現在因為擁有大量支持產(chǎn)品和技術(shù)而收益良多。一些最新的平臺甚至能夠支持多個(gè)Wi-Fi標準(如802.11a、b、g)，從而支持數個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間的兼容性。

　　Wi-Fi近年來(lái)在市場(chǎng)上掀起了一股強勁的熱潮。2002年，全球總共銷(xiāo)售出了1800萬(wàn)個(gè)Wi-Fi“熱點(diǎn)”，各國電信運營(yíng)商也爭先恐后地加入到了Wi-Fi陣營(yíng)。據預測，到2007年美國將安裝53萬(wàn)個(gè)熱點(diǎn)，歐洲安裝70萬(wàn)個(gè)，而在亞洲也將有100多萬(wàn)個(gè)熱點(diǎn)。為什么Wi-Fi會(huì )發(fā)展如此迅速呢?

　　Wi-Fi有著(zhù)“無(wú)線(xiàn)版本以太網(wǎng)”的美稱(chēng)。由于目前的以太網(wǎng)標準(IEEE802.3標準)幾乎已經(jīng)成為局域網(wǎng)的代名詞，世界上至少有80%以上的局域網(wǎng)采用以太網(wǎng)技術(shù)。而WLAN同樣為IEEE制訂的標準，所以其幾乎可以視為以太網(wǎng)標準在無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域的延伸。這使WLAN在應用上具備無(wú)痕過(guò)度和順利安裝的特點(diǎn)。

　　WLAN的安裝及設置相當簡(jiǎn)單——當需要在某個(gè)區域建立網(wǎng)絡(luò )連接時(shí)，只需要在一定范圍內設立相應的接入點(diǎn)就可以了，規劃、布線(xiàn)、測試等傳統工序可以被忽略。而且當用戶(hù)需要增加、拆卸和遷移時(shí)的操作也非常簡(jiǎn)單。如果布置一個(gè)網(wǎng)吧局域網(wǎng)，在HUB、線(xiàn)纜的布置等方面會(huì )花費大量時(shí)間，而在家里引入Wi-Fi后，整個(gè)接入工序不到10分鐘。

　　WLAN的綜合成本非常低。有消息指通過(guò)實(shí)施無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)解決方案，用戶(hù)規模平均在400點(diǎn)的企業(yè)可以節省下來(lái)的聯(lián)網(wǎng)成本高到490萬(wàn)美元，由于接入方便、成本低廉且無(wú)須申請牌照，使WLAN在公共接入服務(wù)領(lǐng)域成為矚目的明星。

　　802.11b的帶寬可以達到11Mbit/s，而802.11a及802.11g更可達54Mbit/s，如此高的帶寬幾乎趕上了線(xiàn)纜的連接，大大超過(guò)同類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。同時(shí)除了網(wǎng)絡(luò )以外，WLAN的應用將被拓展到更為廣泛的領(lǐng)域，除了集成在筆記本電腦、PDA、手機等設備中外，還將被集成進(jìn)諸如打印機、DVD機、游戲機、MP3等產(chǎn)品中，其功能也將進(jìn)一步增強。

　　雖然Wi-Fi擁有很多優(yōu)點(diǎn)，但是它存在的安全隱患卻是一個(gè)致命的缺點(diǎn)。Wi-Fi采用的是射頻(RF)技術(shù)，通過(guò)空氣發(fā)送和接收數據。由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )使用無(wú)線(xiàn)電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來(lái)自外界的攻擊，無(wú)線(xiàn)電波能穿透墻壁和隔板，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進(jìn)入未受保護的公司內部局域網(wǎng)。

　　不過(guò)，Wi-Fi崛起雖然迅速，但是面對WiMAX咄咄逼人的發(fā)展態(tài)勢，有輿論認為WiMAX將取代Wi-Fi，但也有人認為WiMAX不會(huì )取代Wi-Fi，雙方將在無(wú)線(xiàn)接入中互補。WiMAX與Wi-Fi最明顯的區別是覆蓋范圍存在巨大差別，Wi-Fi最高只能達到300英尺的覆蓋范圍，而只能在無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)環(huán)境中使用，而WiMAX802.16e通?？梢赃_到1～3英里，主要定位在移動(dòng)無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)環(huán)境中使用。

　　WiMAX之于DSL

　　xDSL技術(shù)按上行和下行的速率是否相同可分為速率對稱(chēng)型和速率非對稱(chēng)型兩種。速率對稱(chēng)型的xDSL有IDSL、HDSL、SDSL(SinglelineDSL)、HDSL2等多種形式，非對稱(chēng)型的xDSL有ADSL(Asymmetric DSL)、G.lite ADSL和VDSL(Very high bit rate DSL)等。目前使用最廣泛的是ADSL技術(shù)。

　　ADSL是一種新的在一對雙絞線(xiàn)上同時(shí)傳輸電話(huà)業(yè)務(wù)與數據信號的技術(shù)，它屬于速率非對稱(chēng)型銅線(xiàn)接入網(wǎng)技術(shù)，并且可以在一對用戶(hù)線(xiàn)上進(jìn)行上行達640Kbit/s，下行達1.5~8Mbit/s速率的傳輸。另外，ADSL采用了先進(jìn)的數字信號處理技術(shù)來(lái)減少線(xiàn)路損傷對傳輸性能的影響。

　　雖然ADSL采用先進(jìn)的數字信號處理技術(shù)、編碼調制技術(shù)和糾錯技術(shù)，但是在推廣ADSL業(yè)務(wù)時(shí)，用戶(hù)線(xiàn)路的許多特性，包括線(xiàn)路上的背景噪聲、脈沖噪聲、線(xiàn)路的插入損耗、線(xiàn)路間的串擾、線(xiàn)徑的變化、線(xiàn)路的橋接抽頭、線(xiàn)路接頭和線(xiàn)路絕緣等因素都將影響高速率傳輸業(yè)務(wù)的性能。

　　HDSL是目前眾多DSL技術(shù)中較為成熟的一種，它的特點(diǎn)是利用兩對雙絞線(xiàn)實(shí)現數據傳輸，支持N×64Kbit/s各種速率，最高可達雙向2Mbit/s速率。HDSL無(wú)需借助中繼放大器即可實(shí)現3.6公里以?xún)鹊恼祿鬏?。與傳統T1/E1技術(shù)相比，HDSL最突出的優(yōu)勢是成本低廉、安裝簡(jiǎn)便，是數字中繼接口T1/E1較為理想的替代技術(shù)之一。SHDSL是HDSL(高比特率DSL)單線(xiàn)版本的升級技術(shù)，也就是說(shuō)可以節省一對雙絞線(xiàn)，傳輸速率更快，傳輸距離更遠，因此安裝更為方便。SHDSL能提供上下行同為2.3Mbit/s的帶寬，滿(mǎn)足商務(wù)用戶(hù)的特殊需求。更具市場(chǎng)價(jià)值的是，SHDSL設備與ADSL設備的兼容性可以使得不同的設備在同一平臺提供不同的服務(wù)，減少了運營(yíng)商在現有ADSL系統上增加的設備投資和安裝成本。電信運營(yíng)商采用SHDSL技術(shù)可以為用戶(hù)提供廉價(jià)方便的專(zhuān)線(xiàn)服務(wù)，提高利用DSL技術(shù)在寬帶接入市場(chǎng)的競爭力。

　　VDSL技術(shù)將雙絞線(xiàn)的傳輸速率推進(jìn)到極高層次，VDSL要求在相對短的距離上實(shí)現極高的數據傳輸速率，最高可以實(shí)現58Mbit/s的傳輸速率。從技術(shù)角度而言，VDSL實(shí)際上可視作ADSL的下一代技術(shù)，其平均傳輸速率可比ADSL高出5至10倍。VDSL可采用對稱(chēng)式與非對稱(chēng)式的傳輸方式，并支持ATM和STM的傳輸，提供語(yǔ)音和視頻會(huì )議及數字影像。對于電信業(yè)者而言，VDSL是進(jìn)入視頻服務(wù)的最佳解決方案。作為DSL技術(shù)的終極技術(shù)，VDSL在接入速率上確實(shí)存在著(zhù)無(wú)與倫比的優(yōu)勢，特別的是利用現已鋪設好的電話(huà)線(xiàn)作為傳輸媒介。

　　對比WiMAX技術(shù)與DSL技術(shù)，顯然各有自己的優(yōu)勢所在。從使用環(huán)境上講，WiMAX技術(shù)用于無(wú)線(xiàn)接入，而DSL技術(shù)用于有線(xiàn)接入，WiMAX技術(shù)比DSL技術(shù)在組網(wǎng)應用中具有更強的靈活性是必然的。從傳輸速率上講，WiMAX技術(shù)的最高速率可以達到30Mbit/s，DSL技術(shù)的理論最高速率可以達到58Mbit/s，但是DSL較易受到用戶(hù)線(xiàn)路特性的影響，實(shí)際上的速率可能會(huì )有所下降。從覆蓋范圍方面比較，WiMAX最遠可以達到6英里，而DSL最遠只能覆蓋3.6公里(2.2356英里)。盡管DSL技術(shù)與WiMAX技術(shù)相比存在明顯的弱勢，但是DSL技術(shù)是基于現有的銅線(xiàn)基礎之上的，成本上明顯低于WiMAX，不過(guò)隨著(zhù)時(shí)間的推移，一旦WiMAX技術(shù)的發(fā)展使成本大幅度下降，DSL技術(shù)將面臨被WiMAX技術(shù)淘汰的威脅。

　　WiMAX之于Cable

　　CableModem技術(shù)從傳輸方式上可分為雙向對稱(chēng)式傳輸和非對稱(chēng)式傳輸。對稱(chēng)式傳輸速率為2Mbit/s～4Mbit/s、最高能達到10Mbit/s。非對稱(chēng)式傳輸下行速率為51Mbit/s，上行速率為500Kbit/s～31Mbit/s。CableModem本身不單純是調制解調器，它集Modem、調諧器、加/解密設備、橋接器、網(wǎng)絡(luò )接口卡、虛擬專(zhuān)網(wǎng)代理和以太網(wǎng)集線(xiàn)器的功能于一身。它無(wú)須撥號上網(wǎng)，不占用電話(huà)線(xiàn)，可提供隨時(shí)在線(xiàn)的永久連接。服務(wù)商的設備同用戶(hù)的Modem之間建立了一個(gè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)連接，CableModem提供一個(gè)標準的10BaseT或10/100BaseT以太網(wǎng)接口同用戶(hù)的PC設備或以太網(wǎng)集線(xiàn)器相聯(lián)。 Cable Modem的技術(shù)實(shí)現一般是從42MHz～750MHz電視頻道中分離出一條6MHz的信道用于下行傳送數據。通常下行數據采用64QAM(正交調幅)調制方式，最高速率可達27Mbit/s，如果采用256QAM，最高速率可達51Mbit/s。

　　在CableModem系統中，采用了雙向非對稱(chēng)技術(shù)，在下行方向有6MHz的模擬帶寬供系統中的用戶(hù)共享。但這種共享技術(shù)不會(huì )降低傳輸速率。CableModem不同于線(xiàn)路交換的電話(huà)網(wǎng)定向呼叫連接，用戶(hù)在連接時(shí)并不占用一個(gè)固定帶寬，而是與其他活動(dòng)用戶(hù)共享，僅在發(fā)送、接收數據的瞬間使用網(wǎng)絡(luò )資源。在毫秒級甚至微秒級的時(shí)間內，抓住一切利用帶寬的機會(huì )下載數據包。如果在網(wǎng)絡(luò )使用的高峰期中有擁塞，可以通過(guò)靈活的分配附加帶寬來(lái)解決。只需簡(jiǎn)單分配一個(gè)6MHz頻段，就能倍增下行速度。另一種方法是在用戶(hù)段從新劃分物理網(wǎng)絡(luò )，按照訪(fǎng)問(wèn)頻度給用戶(hù)合理分配帶寬，速度可與專(zhuān)線(xiàn)媲美。

　　利用CableModem和HFC進(jìn)行組網(wǎng)在穩定性、可靠性、供電以及運行維護體制上都存在一些問(wèn)題。盡管Cable的理論速率達到了51Mbit/s，由于Cable線(xiàn)路帶寬是共享的，在用戶(hù)達到一定規模后實(shí)際上無(wú)法提供寬帶數據業(yè)務(wù)，用戶(hù)分享到的帶寬是非常有限的。WiMAX技術(shù)相對而言，帶寬優(yōu)勢更加明顯。

　　由于CableModem所有用戶(hù)的信號都是在同一根同軸電纜上進(jìn)行傳送的，因此有被搭線(xiàn)竊聽(tīng)的危險。而CATV的樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)也導致極容易造成單點(diǎn)故障，如電纜的損壞、放大器故障、傳送器故障都會(huì )造成整個(gè)節點(diǎn)上的用戶(hù)服務(wù)的中斷。雖然CableModem的前期用戶(hù)一定可以享受到非常優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，因為在用戶(hù)數量很少的情況下線(xiàn)路的帶寬以及頻帶都是非常充裕的。但是，每一個(gè)CableModem用戶(hù)的加入都會(huì )增加噪聲、占用頻道、減少可靠性以及影響線(xiàn)路上已有的用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量。而WiMAX技術(shù)卻沒(méi)有以上這些顧慮，安全性、穩定性都具有很好的保障。

　　另外，從組網(wǎng)成本上考慮，CableModem需要對HFC改造完成后才能夠應用。目前我國大部分HFC只能滿(mǎn)足450MHz的頻帶要求，而利用HFC提供雙向業(yè)務(wù)至少需要750MHz的帶寬。這顯然需要更換所有不符合要求的同軸電纜。同時(shí)，要實(shí)現雙向的HFC需要更換目前有線(xiàn)電視網(wǎng)上使用的單向放大器，高昂的改造費用也使Cable技術(shù)難以與WiMAX技術(shù)抗衡。