宽带无线通信技术比较略论

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一、问题的提出             　　目前3G、WLAN、Bluetooth都是涉及宽带无线数据通信的热门技术，从世界范围来看，3G刚刚进入导入期，WLAN和Bluetooth在不同范围也已经得到商业应用。 由于中国3G牌照尚未发放，国内移动运营商已将WLAN（无线局域网）和2.5G的GPRS以及CDMA-20001X相互整合提上议事日程，以加强无线上网的宽带化和适用性，填补3G到来之前的部分市场和技术空间；与此同时固网运营商也借助WLAN介入无线数据领域。                          　　二、3种技术关系概述             　　3G、WLAN、Bluetooth这三种技术本质上是互补性的，尽管它们可能在边缘上是竞争的。             　　下表是这三种技术之间大致的关系：                                                   　　可以看到这三种技术存在着某些关联，但差异也是相当明显的。             　　WLAN目前得到广泛应用的技术是802.11家族，它是IEEE在1997年发表的第一个无线局域网标准，而现在媒体屡屡提到的802.11b是1999年9月被批准的，它也被称为Wi-Fi,可支持11Mbps的共享接入速率；与此相似的是802.11a技术，它采用了5GHz的频段，其速率高达54Mbps，分频采用OFDM（正交频分复用）技术，但无障碍的接入距离降到30－50米；新出现的一个候选标准802.11g其实是一种混合标准，既能适应802.11b标准，又符合802.11a标准，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。             　　蓝牙技术是以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备的通信环境建立一个特别连接的开放性全球规范，工作在2.4GHz频段，目前可支持1Mbps的数据速率，支持数据与语音业务，目前可实现无障碍的接入距离在10米左右（发射功率为4dBm时）。蓝牙技术研究小组SIG在2001年年初已出台蓝牙1.1标准（信道数据传输速率为1Mbps），2001年年底又出台了蓝牙标准2.0版(信道数据传输速率为2Mbps)。由于蓝牙与802.11b都工作在2.4GHz频段上，相互之间存在干扰，文献数据表明，使用DSSS直序扩频的802.11b其发射功率为20dBm时，将使蓝牙数据包的丢失率达到13.46%，因此IEEE的PAN（Personal Area Network）工作组提出一项议案，可使Bluetooth和802.11b同时工作，避免相互干扰。             　　3G最早由1985年国际电讯联盟提出，当时考虑到该系统可能在2000年左右进入市场，工作频段在2000MHz，且最高业务速率为2000Kbps，故在1996年正式更名为IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。3G是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通信网络，能实现静止2Mbps传输速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信网；但由于各国、各厂商的利益差异，产生目前三大主流技术标准WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA，随着3GPP和3GPP2的标准化工作逐渐深入和趋向稳定，ITU又将目光投向能提供更高无线传输速率和统一灵活的全IP网络平台的下一代移动通信标准，称为Beyond 3G。             　　三、3种技术的典型差异             　　下图是三种技术的移动性和相应带宽之间的比较图：                                                   　　WLAN提供了高带宽，但却是在有限的覆盖区域内(建筑物内以及户外的短距离)。根据大多数业界估计，即使1000个WLAN也不能在一个城域上提供足够的覆盖。与此相比，3G网络支持跨广域网络的移动性，但是数据吞吐速度明显低于WLAN。 由于3G与WLAN在覆盖区域和带宽上具有不同优势和局限性，因此这两种技术支持不同的应用并满足不同的需要。在这种程度上，它们没有相互构成竞争威胁，而是相互补充。             　　由于3G、无线局域网和蓝牙网络在技术属性上不同，因此在它们所支持的功能和应用上也不同。             　　(1) 3G支持移动性，WLAN无线局域网支持便携性             　　3G网络是建立在蜂窝架构上的，最适于支持移动环境中的数据服务。蜂窝架构支持不同蜂窝之间的信号切换，从而向用户提供了全网络覆盖的移动性，这种移动性常常通过不同网络运营商之间的漫游协议进行扩展。当然，可供移动用户使用的带宽是有限的。             　　WLAN无线局域网提供了大量的带宽，但是它覆盖区域有限(室内最多100米)。它所支持的应用经常通过像笔记本电脑这类便携式以数据为中心的设备访问，而非通过以电话为中心的设备进行访问。 PDA和类似的小型设备也开始配置具有WLAN连接性，不过这一过程还处在幼年期。 蓝牙网络只适于距离非常短的应用，很多情况下它们仅仅被用做线缆的替代物。             　　(2) 3G支持语音和数据，WLAN无线局域网主要支持数据             　　语音和数据信号在许多重要的方面不同：语音信号可以错误但不能容忍时延；数据信号能够允许时延但不能容忍错误。因此，为数据而优化的网络不适合于传送语音信号；反之，为语音而优化的网络也不适于数据信号。WLAN主要用于支持数据信号，与此形成对比的是，3G网络被设计用于同时支持语音和数据信号。             　　虽然WLAN正在向集成电话功能发展，但是其目前的结构中缺少支持像语音、多媒体和内容这类更高水平应用所要求的必需架构：例如，适应服务质量、可伸缩性和计费机制要求的架构。 现在有电信运营商提供了WLAN无线局域网服务，尽管目前它们在漫游、覆盖以及计费整合上仍不成熟。             　　四、容量、干扰和产业主导力量             　　众所周知，WLAN可以提供比3G网络大得多的带宽。 虽然这种假设是正确的，但是应同时要注意到WLAN是一种共享频带的技术。在共享频带技术中，可用的频带带宽被用户瓜分。换句话说，无线局域网可以提供11Mbps带宽容量的事实并不意味着10个用户同时都使用11Mbps容量。并且由于WLAN在无需许可的频带上运行，因此它们也更易受到其他运行在同一频带的技术(如蓝牙)的干扰。 虽然3G网络也受到容量的限制，但分组交换的蜂窝技术使它们可以以高容量支持更多数量的用户。             　　另外，主导力量的不同也导致技术的不同发展方向。WLAN是由数据通信而非电信厂商领导的。这里的领导者是传统企业网络公司，如Cisco、3Com、IBM、D-Link及其他公司。 无线局域网厂商以自己的LAN经验(像便携性)来定义移动性。因此，它们的定义与3G移动基础设施设备厂商使用的定义不同。 许多WLAN公司仅关注提供“传输线路”，而对这些线路中传输的东西没有太多的兴趣。             　　另一方面，3G基础设施厂商(如Alcatel、Ericsson、Lucent、Nokia、Nortel、Motorola、Samsung和Siemens)来自传统的电信世界。 它们的关注点是移动性，它们寻求利用可以为电信网络运营商生成更大收入流的移动数据服务来增强移动语音服务。             　　移动性管理向人们提出了严肃的挑战，但它也代表着巨大的收入机会。在移动环境中，电话号码一般属于一个人而不是一个地方，因此，网络知道你是谁，并且知道你在哪里以及你何时在哪里。这就使将来可以转换成巨大收益的个性化信息服务成为可能。                                       　　在此背景下，3G是否会受到2.5G与WLAN的联合夹击？而Bluetooth在这种关系中又处于何种地位？这三种技术彼此之间有什么关系？本文将从技术属性、支持环境等方面加以分析。