1 引言
    近年來，無線技術飛速發(fā)展，無線網(wǎng)絡應用日益普及，人們希望提供無處不在、高質(zhì)量的無線通信，并對高帶寬支持、服務質(zhì)量保證的需求日益增長。從而有力推動無線接入網(wǎng)的技術變革。在有線通信不斷發(fā)展的同時，無線通信技術以其靈活方便的特點廣泛應用于電信網(wǎng)。接入技術的迅猛發(fā)展，使得郵電通信、信息交換、接口技術等快速發(fā)展，從而帶來全新的數(shù)字無線接入理念，尤其是寬帶無線接入技術。

2 無線接入新技術
    無線接入技術(又稱空中接口)是無線通信的關鍵問題，它即通過無線介質(zhì)連接用戶終端與網(wǎng)絡節(jié)點，實現(xiàn)用戶與網(wǎng)絡間的信息傳遞。無線信道傳輸?shù)男盘枒裱欢ǖ膮f(xié)議，這些協(xié)議即構(gòu)成無線接入技術的主要內(nèi)容。無線接入技術與有線接入技術的一個重要區(qū)別是可向用戶提供移動接入業(yè)務。
    隨著信息社會的到來以及人們對通信業(yè)務的個性化需求，使得傳輸寬帶化、業(yè)務多樣化成為通信業(yè)的發(fā)展大趨勢。寬帶無線接入系統(tǒng)是基于分組交換結(jié)構(gòu)，是一種點對多點工作方式，由一個中心站和許多用戶站組成。在眾多解決方案中，寬帶無線接入以其組網(wǎng)靈活快速、升級維護方便以及高速率的雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c構(gòu)成其在競爭中的某些優(yōu)勢。由此可見，寬帶無線接入技術有著必然的市場發(fā)展空間。
2．1 UWB
    超寬帶(Ultra Wide Band，簡稱UWB)無線技術是一種使用1 GHz以上帶寬的最先進無線通信技術。雖然是無線通信，但其通信速度可以達到幾百Mb／s以上。
    廣義地講，UWB技術是指任何占用頻帶超過其中心頻率25％，或者帶寬超過1．5 GHz的無線通信系統(tǒng)。UWB依靠持續(xù)時間非常短的基帶脈沖信號(通常10~100ps)傳輸數(shù)據(jù)，因而占用的頻帶非常寬，通常在幾個GHz的量級。在很低的功率譜密度情況下，已經(jīng)證實UWB能在戶內(nèi)提供超過100Mb／s的可靠數(shù)據(jù)傳輸。除了技術上的原因，有兩個主要原因限制了UWB技術的應用，一是由于它最先用于美國軍事應用：另一個原因是UWB技術占用的帶寬非常寬。
    UWB的諸多優(yōu)點(如：帶寬極寬、傳輸速率高、通信距離短、平均發(fā)射功率低、多徑分辨率高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低)使得UWB系統(tǒng)的實現(xiàn)細節(jié)與傳統(tǒng)的窄帶通信方式有很大差別。但由于受發(fā)射功率的限制，在短距離范圍內(nèi)提供高速無線數(shù)據(jù)傳輸將是UWB的重要應用領域，如當前無線局域網(wǎng)(WLAN)和無線個域網(wǎng)(WPAN)的各種應用。此外，通過降低數(shù)據(jù)率提高應用范圍，UWB在個人精確定位(如個人雷達)、安全(如人侵檢測)、傳感器等領域也具有巨大的應用前景。隨著信道傳輸技術、編碼技術、多址技術等的發(fā)展，UWB將可能成為新一代WLAN和WPAN的技術基礎，從而實現(xiàn)超高速寬帶無線接入，為用戶提供諸如視頻分發(fā)和視頻會議這類需要很高QoS的服務。
2．2 Wi—Fi
    無線保真(Wireless Fidelity，簡稱Wi-Fi)技術包括己批準的IEEE 802．11a、b和g規(guī)范以及未批準的802．11n規(guī)范。Wi—Fi技術不斷進步，適用于許多應用場合，例如建立在基于PC設備、移動電話和消費電子產(chǎn)品等的語音和多媒體應用。802．11n規(guī)范還能顯著增加Wi-Fi技術帶來的產(chǎn)出。嚙合網(wǎng)絡進一步拓展Wi-Fi的覆蓋范圍，增強其靈活性和對于包括城市范圍公共熱點覆蓋在內(nèi)的各種應用的適用性。Wi-Fi技術繼續(xù)穩(wěn)定演進，在未來幾年內(nèi)，為刺激產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新鋪平道路。
    Wi—Fi與有線接人技術相比，其特點和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：用戶移動性在有線接入網(wǎng)絡中，用戶只能在具有信息點的位置上網(wǎng)，限制了終端用戶的活動范圍。而Wi—Fi建成后，能提供漫游服務，在無線網(wǎng)信號覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何位置都可以接入網(wǎng)絡，使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的接入寬帶網(wǎng)絡。此外，Wi-Fi還具有一些優(yōu)勢：
    (1)建設便捷性免去網(wǎng)絡布線等工作，一般只需安裝一個或多個無線訪問節(jié)點AP設備，就可以解決一個區(qū)域的上網(wǎng)問題。
    (2)投資經(jīng)濟性 當用戶數(shù)量增加時，只需再增加幾個AP設備，而無需重新布線，具有較強的經(jīng)濟性。
    (3)業(yè)務可集成性Wi—Fi技術在二層以上與以太網(wǎng)一致，能夠?qū)LAN集成到已有的寬帶網(wǎng)絡中，也能將已有的寬帶業(yè)務應用到WLAN中，這樣就形成無縫覆蓋。
    (4)可靠性通過使用和以太網(wǎng)相類似的連接協(xié)議和數(shù)據(jù)包確認，提供可靠的數(shù)據(jù)傳送和網(wǎng)絡帶寬的有效使用。
    (5)高移動性在無線局域網(wǎng)信號覆蓋范圍內(nèi)，各節(jié)點不受地理位置限制任意移動，并都可接入網(wǎng)絡，能夠在不同運營商和不同國家的網(wǎng)絡間漫游。
    這些技術特點彌補了Wi-Fi技術在傳輸距離及傳輸速率上的不足。
2．3 WiMAX
    全球微波接入互通(World Interoperability for MicrowaveAccess，簡稱WiMAX)是基于IEEE 802．16標準的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術。能夠在城域網(wǎng)一點對多點的多廠商環(huán)境下，提供一種有效互操作寬帶無線接入手段。作為一個支持移動的廣域網(wǎng)無線系統(tǒng)，WiMAX系統(tǒng)切換底層過程與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡有一定的相似性，盡管在一些細節(jié)上有所不同．但也包括了切換前的測量和觸發(fā)、切換發(fā)生和處理、切換后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等過程。定位于城域范圍內(nèi)的最后一公里寬帶無線接入問題，其基站可覆蓋約5 km的范圍(定點情況)，實現(xiàn)2～11 GHz非視距NLOS傳輸和10～66 GHz視距LOS傳輸，峰值帶寬可達75 Mb／s。以其快速、低成本搭建、易擴展等優(yōu)點，WiMAX被普遍認為是未來最有前途的寬帶無線技術之一。與其他無線通信技術相比，WiMAX具有以下優(yōu)勢：
    (1)傳輸速率高，覆蓋范圍大通過物理層采用先進的正交頻分復用、多天線技術以及靈活的編碼調(diào)制方式，WiMAX系統(tǒng)的頻譜利用率顯著提高，同時可支持非視距通信和無縫覆蓋。使用20 MHz帶寬時最高數(shù)據(jù)傳輸速率達75Mb／s，是3 G所能提供的30倍。同時，WiMAX采用宏小區(qū)方式，視距傳輸下每個基站的最遠覆蓋半徑可達50 km，典型覆蓋半徑為6~10 km，只要建設少數(shù)基站就能實現(xiàn)全城覆蓋。
    (2)較高的數(shù)據(jù)安全性安全性是無線網(wǎng)絡需要考慮的一個重要問題。802．16在介質(zhì)訪問控制MAC層中定義了一個加密子層，為信息傳輸提供鑒權、加密和保密的管理機制。
    (3)完善的QoS機制 在物理層，可以根據(jù)實際情況靈活選擇多種調(diào)制方式，包括單載波、OFDM和OFDMA。OFDM技術能有效降低多徑衰落的影響，并且隨著傳輸信道狀態(tài)發(fā)生變化。MAC層的一個重要特點在于它是面向連接的，可以提供服務質(zhì)量保證。不同的業(yè)務類型具有不同的服務質(zhì)量參數(shù)，可以通過靈活的機制保障各種業(yè)務的服務質(zhì)量。
    (4)基于全IP的網(wǎng)絡架構(gòu)802．16設備可以作為一個路由器接入現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡，與現(xiàn)有網(wǎng)絡實現(xiàn)互聯(lián)互通，同時也可與下一代網(wǎng)絡無縫融合。
    (5)提供廣泛的多媒體通信服務WiMAX可分別為用戶提供高質(zhì)量的視頻和語音業(yè)務，普通質(zhì)量的視頻和語音業(yè)務、以及無質(zhì)量保證的Internet等業(yè)務，并可根據(jù)業(yè)務的實際需要動態(tài)按需分配帶寬，靈活性較大。
    (6)開銷及投資風險小標準化的空中接口和技術規(guī)范，使不同設備制造商的產(chǎn)品可以互通，降低運營商對單一廠商設備的依賴性，從而降低投資成本和風險。
    (7)部署靈活，配置伸縮性強，可平滑升級根據(jù)業(yè)務需求區(qū)域靈活部署基站，網(wǎng)絡建設初期，可選用最小配置，根據(jù)業(yè)務增長，逐步增加設備。在實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組化、接入寬帶化和終端移動化三者合一的基礎上，WiMAX技術提供了比其
他無線系統(tǒng)更具優(yōu)勢的覆蓋范圍、傳輸速率和QoS保障。

3 Wi—Fi與WiMAX的應用比較
    眾所周知，Wi—Fi主要應用于公眾服務、家庭網(wǎng)關、大型企業(yè)以及小型辦公環(huán)境等局域網(wǎng)絡中。近年來，WiMAX異軍突起，它作為一種無線城域網(wǎng)技術，可以將Wi-Fi熱點連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為數(shù)字用戶線路(Digital Subsclfiber Line，簡稱DSL)等有線接入方式的無線擴展，實現(xiàn)“最后一公里”的寬帶接入。WiMAX(移動)主要提供移動寬帶數(shù)據(jù)接入服務，具有更遠的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度，并能全面兼容現(xiàn)有Wi—Fi。中國無線傳播環(huán)境和業(yè)務需求多種多樣，針對WiMAX具有數(shù)據(jù)速率高和覆蓋范圍廣的特點，有機地將WiMAX技術融合到現(xiàn)有和即將建設的Wi—Fi、3G、有線接入網(wǎng)中，根據(jù)優(yōu)勢互補的原則，全面考慮。
    Wi-Fi網(wǎng)絡可與WiMAX網(wǎng)絡同步建設，減少有線線路的投入；由于Wi—Fi和WiMAX技術分別解決“最后100米”和“最后一公里”問題，因而具有不同的定位和用途。在沒有Wi-Fi網(wǎng)絡的地區(qū)，用戶可直接接入WiMAX網(wǎng)絡開展數(shù)據(jù)業(yè)務。另一方面，Wi—Fi還可通過室外天線，利用WiMAX技術直接與骨干網(wǎng)相聯(lián)，無需有線網(wǎng)絡與骨干網(wǎng)相連，從而大大減少覆設有線網(wǎng)絡的成本。因此，針對WiMAX和Wi—Fi技術的不同定位和優(yōu)勢，兩者可以互為補充，共同發(fā)展。
3．1“無線城市”與城域?qū)拵o線網(wǎng)絡
    隨著城域網(wǎng)、局域網(wǎng)和Internet的快速發(fā)展，對通信業(yè)務的接入能力提出更高要求。無線電技術已廣泛應用于國防安全、郵電通信、廣播電視、交通物流、航空航海、供水供電、金融證券、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、家庭生活等領域。隨著WiMAX技術的成熟，除了Wi—Fi固定無線寬帶無線接入網(wǎng)絡建設外，各“無線城市”逐步加大了WiMAX網(wǎng)絡的建設力度。
    現(xiàn)階段“無線城市”首先是以WiMAX寬帶無線網(wǎng)絡作為信息載體，實現(xiàn)漫游、高速移動網(wǎng)絡功能。其次以寬帶移動網(wǎng)絡為依托，結(jié)合身份識別和位置定位等技術，為市政服務、商務旅游等提供多種增值服務，如交通車輛流量計算、移動顯示等智能交通服務，應急通信、圖像等各種數(shù)據(jù)承載服務；移動電子政務；遠程醫(yī)療圖像、聲音、診斷信息的交互傳輸?shù)?，將為城市信息化和產(chǎn)業(yè)帶動產(chǎn)生不可估量的變革作用。
    傳統(tǒng)的Wi—Fi很難在城市范圍內(nèi)滿足筆記本和個人數(shù)碼助理(Personal Digital Assistant，簡稱PDA)用戶隨時隨地寬帶上網(wǎng)的需求，而當前無線城市主要采用以WiFi—Mesh為主，WiMAX為輔的無線監(jiān)控方式，其理論速率為54 Mb／s，實際筆記本上網(wǎng)速率可達l～2 Mb／s。基于IEEE 802．1ls的Mesh是一個多點對多點的對等網(wǎng)絡，即客戶端和AP的地位相同，是Mesh網(wǎng)絡中的節(jié)點，都可為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務，其中AP網(wǎng)關節(jié)點具有到Internet的有線寬帶連接。這樣即便某節(jié)點位于AP網(wǎng)關節(jié)點的覆蓋范圍之外，也能通過其他節(jié)點的“多跳”中繼轉(zhuǎn)發(fā)，最終通過AP網(wǎng)關接入Internet。這種新型公共無線局域網(wǎng)和城域網(wǎng)解決方案，其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)類似于漁網(wǎng)，從一個點到另一個點有很多路，經(jīng)這樣即使有個別站點出現(xiàn)故障仍可以保持較好覆蓋，并已在礦山、集裝箱碼頭等無線項目中廣泛應用。另外，無線網(wǎng)狀Mesh設備價格相對其他無線技術非常低廉，大大降低建網(wǎng)成本，而且組網(wǎng)技術也具備很好的擴展性。
    WiMAX具有高傳輸速率和覆蓋面積廣的優(yōu)勢。此外，WiMAX還具有承載語音、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務流的QoS保證機制、帶寬分配機制、自動重傳機制、調(diào)制及編碼方式的自適應調(diào)制機制以及網(wǎng)絡安全機制特點，以光纖作為城域無線寬帶網(wǎng)絡的骨干和核心層；以Mesh和WiMAX作為中繼和回傳的匯聚層；以Wi-Fi作為“最后100米”的接入層。該方案既克服Wi—Fi覆蓋、漫游的問題，又發(fā)揮在成本和組網(wǎng)簡便性上的優(yōu)勢，使Wi-Fi和WiMAX技術有效互補。
3．2“無線城市”模型
    以固定點寬帶無線接入的Wi-Fi(802．11標準)網(wǎng)絡和支持全速移動漫游的城域?qū)拵o線Wi-MAX網(wǎng)絡(802．16e標準)相結(jié)合的覆蓋城域的寬帶無線通信網(wǎng)絡構(gòu)成“無線城市”的基本無線寬帶數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，用戶實際數(shù)據(jù)帶寬至少大于2 Mb／s，在寬帶無線網(wǎng)絡基礎上實現(xiàn)電腦移動上網(wǎng)，移動電子政務應用，城市應急聯(lián)動，移動信息查詢、文化娛樂、視頻會議、視頻監(jiān)控、遠程醫(yī)療、遠程教育等無線信息化應用，形成“無線城市”的基本框架。此外，以3G網(wǎng)絡為主體的移動多媒體通信、數(shù)字集群通信網(wǎng)絡為基礎的公共數(shù)字無線調(diào)度通信平臺，也可定義為“無線城市”的重要組成部分。
    WiMAX系統(tǒng)在城市無線數(shù)字多媒體網(wǎng)絡中的應用中具有不可低估的作用。圖1是“無線城市”的示意圖。類似的城市無線寬帶網(wǎng)的建設，不僅可以為政府所用，企業(yè)也可直接使用。各個行業(yè)都可利用這些基礎架構(gòu)開發(fā)應用，比如物流企業(yè)可利用該網(wǎng)絡系統(tǒng)有效管理車隊。目前，該技術已在銀行、保險業(yè)應用。

4 結(jié)語
    隨著技術的升級和市場需求的不斷增長，各種寬帶無線接入技術都將擴大主要業(yè)務應用領域。Wi應用Fi支持的終端將從筆記本和電子消費類產(chǎn)品，逐步擴大到手機和PDA領域，但未來業(yè)務應用仍將主要集中在靜態(tài)場景，尤其是在固定移動融合和“無線城市”領域。隨著WiMAX移動性能和數(shù)據(jù)傳輸能力的不斷增強，其主要業(yè)務應用領域?qū)挠文翀鼍爸鸩较蜍囁賵鼍邦I域擴大。無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、適用區(qū)域、技術特點、接入速率。各種無線技術互補發(fā)展，向接入多元化、網(wǎng)絡一體化、應用綜合化的寬帶無線網(wǎng)絡發(fā)展，并逐步實現(xiàn)和寬帶固定網(wǎng)絡的有機融合。
    未來無線接入技術將連接信息技術IT與通信技術CT，相信未來無論是無線網(wǎng)絡IP化，還是IP網(wǎng)絡無線化，用戶都能夠得到融合的信息通信服務，享受到科技創(chuàng)新帶來的完美體驗。