WiFi、WiMAX、WBMA與3G的比較 　　1.引言 　　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，它在室內靜止環(huán)境可達2Mbps、在室內外步行環(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，WPAN）、802.11（無線局域網，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。 　　2.WiFi與3G 　　WLAN標準主要包括802.11b、802.11a和802.11g等。其中802.11b采用2.4GHz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（安全方面內容）、802.11e（QoS方面的內容）、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。 表1列出了3G和WiFi的主要異同點。顯然，3G網絡可以利用WiFi高速數據傳輸的特點以彌補自己數據傳輸速率受限的不足，而WiFi不僅可利用3G網絡完善的鑒權與計費機制，而且可結合3G網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根深蒂固的技術掃地出門，尤其在經濟低迷時更是如此，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的雙模或多模芯片，在移動通信領域，出現(xiàn)了能兼容GSM/CDMA/3G的雙模或多模手機，人們期盼的WLAN/3G雙模芯片或終端的研究也在進行。 　　2)網絡的融合 　　無線局域網可以通過兩種方式和WCDMA移動網絡相結合：松散和緊湊模式。 　　?緊湊模式 　　 　　WLAN網絡采用和WCDMA基站相同的方式（Iups接口）與GPRS核心網相連。這一方式充分利用了GPRS核心網絡已有的移動、安全和服務品質等方面的機制，能夠在兩個網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核心網絡相連，需要重新修改和定制已有的WLAN產品。其次，這一方案中WLAN為WCDMA的骨干傳送網帶來了業(yè)務流量和信令，WCDMA移動網絡和WLAN相比，具有非常不同的移動模式和業(yè)務流量特性，因此這種結合，在工程上，也許要重新設計WCDMA的骨干傳送網。 　　?松散模式 　　WLAN作為WCDMA網絡的補充形式與移動網絡相結合（Gi接口），未通過GPRS核心網，只有鑒權、計費信令從GGSN或專用設備進入GPRS核心網，從而避免了兩種不同的接入技術所帶來的數據流量到GPRS核心網絡節(jié)點的混合。這種結合方式，保證了兩個無線網絡完全分開，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，使WCDMA的運營商在混合的網絡環(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。 　　3.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。 　　表2列出了3G與WiMAX的技術比較，筆者認為，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)的網絡接入，直接給用戶提供話音與數據、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。 　　4.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的數據傳輸速率。WBMA目前主要采用了一種從局域網(LAN)擴展到廣域網(WAN)的互聯(lián)網協(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。 　　5.結論 　　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)利益在驅動，數據通信廠商擁抱WiFi、WiMAX、WBMA，而傳統(tǒng)電信企業(yè)擁抱3G。 　　圖1和圖2分別表示了各種技術標準的數據傳輸速率與移動速度、覆蓋范圍之間的關系。顯然，3G可以提供廣覆蓋、高移動性和中等數據傳輸速率；WiFi可以提供熱點覆蓋、低移動性和高數據傳輸速率；WPAN可以提供超近距離的無線高速率連接；WiMAX可以提供城域覆蓋和高數據傳輸速率；WBMA則可以提供廣覆蓋、高移動性和高數據傳輸速率。 　　應該說WiFi、WiMAX、WBMA和3G在高速無線數據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。