宽带无线多媒体接入系统的优势

通信

摘要：宽带无线接入系统已经成为宽带接入和移动通信领域面向未来演化的主体方向之一，但在实际应用和产业推广过程中却遇到了很大困难，需要进一步定位宽带无线接入系统的典型服务模式，推动宽带无线接入关键技术的创新发展，促进宽带互联网络的骨干支撑作用。文章介绍一种宽带无线多媒体接入系统，尝试将地面数字电视系统与宽带无线接入系统结合在一起，以宽带互联网络为核心网平台，共同构建面向“三网融合”的新型宽带无线接入网络。初步研究结果表明，新型宽带无线接入系统可有效地缓解当前宽带无线接入系统所面临的尴尬局面，并在业务范畴、业务覆盖、频率规划、终端功耗和建网成本等多个方面取得较大竞争优势。

关键词：移动电视；宽带无线接入；空中接口；正交频分多址接入；广义单载波

Abstract:BroadbandWirelessAccess(BWA) has become one of the major directions for the evolution of both broadband access and mobile communications. However, some difficulties emerged during application and industrialization of BWA systems, which call for typical service models, technology innovations and backbone support from broadband Internet. A Broadband Wireless Multimedia (BWM) system is proposed in this paper. The system aims at a new-type “triple-play” BWA network by using the broadband Internet as the core network platform and integrating the terrestrial digital TV broadcasting system and the BWA system with the proprietary intellectual property rights. According to the latest research results, the BWM system is an effective solution to the existing difficulties of BWA systems. Moreover, it is competence in service provision, service coverage, frequency planning, terminal power consumption and cost for network building.
Keywords:mobileTV;broadband wireless access; air interface; orthogonal frequency division multiple access;

宽带无线接入网络是所有具备宽带接入能力的无线网络的统称，与传统无线通信相比，宽带无线接入系统主要针对接入网络进行宽带传输和无线资源管理的优化，以支持高速数据、实时视频等宽带业务的传送。自1999年IEEE成立802.16标准工作组以来，面向城域覆盖的宽带无线接入系统已迅速成为当今信息技术(IT)和电信领域的研究焦点之一。经过几年的努力，IEEE 802.16标准工作组先后推出了面向固定接入模式和移动接入模式的IEEE 802.16和IEEE 802.16e标准，并在2006年初启动了面向中继拓扑的新型宽带无线接入标准IEEE 802.16j的制订[1-3]。

从技术角度看，IEEE 802.16标准系列的宽带无线接入系统在接入网方面出现
了较大的革新，实现了分组域全业务通信，有完善的服务质量(QoS)架构和信令体系，逐步过渡到正交频分多址接入(OFDMA)方式，支持自适应调制编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)和多输入多输出(MIMO)等增强策略，但标准也仅仅规定了宽带无线接入网络的空中接口部分，系统完整性需进一步完善。一般认为，宽带无线接入网既支持与专网，又支持与宽带互联网进行系统整合，例如，宽带无线接入网与专用IP核心网(如NGN/IMS)整合构成电信运营网，而与公众互联网整合则构成宽带无线互联网。但从产业角度讲，宽带无线接入系统如要迅速发展至少还须解决另外4个方面的问题，就是杀手级业务、良好的运行频率、终端低功耗和公众互联网核心支撑能力。纵观当今以IEEE 802.16系列标准为基础的宽带无线接入系统，如果不能妥当地解决这些问题，其在产业化过程中必然会遇到许多意想不到的困难。

自2003年起，在中国有较大影响的FuTURE研究计划开始有选择地将宽带无线接入关键技术列入攻关内容，并先后取得了一系列重要成果，积累了相当数量的知识产权。同时受国际形势的影响，中国各级标准化组织开始制订对应于IEEE 802.16标准系列的行业标准，并酝酿相关国家标准。其中比较有影响的是由中国3部委(中国国家发改委、信息产业部和科技部)联合成立的宽带无线接入工作组、中国通信标准化协会TC5 WG3工作组以及中国国家信息标准化委员会宽带无线多媒体标准工作组。

与其他工作组相比，中国国家通信标准化委员会的宽带无线多媒体标准的定位与典型宽带无线接入系统明显不同，是自主宽带无线接入系统和数字地面电视系统的内在融合，技术基础主要来自于FuTURE研究计划、中国下一代互联网(CNGI)研究计划以及中国颁布的自主移动电视标准，并在一定程度上吸收了IEEE 802.16系列标准的优点。宽带无线多媒体标准推荐使用超高频(UHF)频段，但也支持其他频段(如3.5 GHz)的运行；可以分解成广播电视系统和宽带无线接入系统单独运营，但也支持联合运营，是无线“三网融合”的有效解决手段；推荐基于点对点(P2P)会话初始协议(SIP)的智能节点层叠网(叠加在公众互联网上的有一定QoS保障的虚拟网)作为宽带无线多媒体接入网的核心网，但也支持与NGN/IMS接口。空中接口在上行采用面向低功耗优化的广义多载波(GMC)技术。

1 宽带无线多媒体接入网的关键技术

本文重点讨论宽带无线多媒体接入网涉及到的主要关键技术，包括无线网络架构、物理层关键技术以及MAC层关键技术。对其他关键技术，如安全加密子层技术、核心网技术等，限于篇幅不予详述。

1.1无线网络架构

宽带无线多媒体系统必须解决广播电视和宽带无线接入的统一传输和资源协调问题，在无线网络架构中最大程度地重用数字地面电视网络和无线城域网络的现有资源，实现网络架构方面的融合。宽带无线多媒体的网络拓扑有3种类型，分别支持广播电视和宽带无线接入两种典型业务。

1.1.1大区覆盖模式

以大区覆盖方式为广播电视提供无线网络是当前地面数字电视系统普遍采用的方式，宽带无线多媒体系统沿用了这个技术，并依需求支持多区单频组网(SFN)，以提供区域性的广播电视业务。其网络拓扑如图1所示。

根据宽带无线多媒体系统的技术特点，大区覆盖模式既可以视之为单独运营的模式，也可以视之为与宽带无线接入网相融合的预先部署模式。在第2种运营场景里，一旦以小区覆盖模式为主体的宽带无线接入网部署完毕，宽带无线多媒体系统就可以过渡到大小区混合覆盖模式，提供广播电视和宽带无线接入业务。

1.1.2小区覆盖模式

小区覆盖模式是宽带无线多媒体系统提供双向业务的前提。小区覆盖模式依据运行需求又可以进一步分为热点覆盖和蜂窝覆盖模式，而蜂窝覆盖模式类似于传统的移动通信蜂窝网络。基于小区覆盖模式，宽带无线多媒体系统也能够在一定范围内进行单频组网以提供广播电视业务，因此，小区覆盖模式将是宽带无线多媒体系统商业运营中的主体组网模式之一。其网络拓扑如图2所示。
基于小区覆盖模式，宽带无线多媒体可在一定程度上提供融合的广播电视和宽带无线接入业务，这也是与传统蜂窝移动通信系统相兼容的无线网络规划方式，因此，可以考虑与传统2G和3G移动通信系统共站址的运营模式。

1.1.3大小区混合覆盖模式

大小区混合覆盖模式是宽带无线多媒体系统推荐的无线组网方式，其网络拓扑如图3所示。换言之，就是以地面数字电视系统的大区覆盖模式提供广播电视业务，而以蜂窝小区覆盖模式提供宽带无线接入业务。这样做的好处是：广播电视业务通常是面向区域覆盖的，网络容量不是首要矛盾，以大区基站提供服务既可以避免基站同步、小区切换等开销，又可以有效降低组网和设备成本。
以大小区混合覆盖模式规划无线网络是宽带无线多媒体系统采用的一项新技术，其技术可行性仍需进一步论证，只有经过反复试验才能最终核定。

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