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WiBro技术

 摘自:   发表日期: 2006-8-18 11:16:00
 

 WiBro技术

Wibro的名称来源于Wireless Broadband access service的英文简称,它最初是由韩国电子通信协会(ETRI)、三星电子和韩国主要运营商发起的HPI(High speed Portable Internet)项目发展而来的。

2002年2月,韩国政府将100兆赫频率光谱分配给了2.3GHz带宽;

2004年1月开始制订标准,命名为WiBro(Wireless Broadband),韩国信息通信部明确WiBro技术方向,决定WiBro要完全符合802.16e标准,并开始与802.16e标准进行协调;协调的结果是将WiBro标准融合到802.16e标准之中;

2004年6月,WiBro的相位1实现了标准化。WiBro可以提供高达20到30Mbps的累积数据输出量,并且WiBro网络基站可以覆盖1---5公里的半径;

2005年釜山APEC韩国大会上,三星和韩国电信公司展示了WiBro服务经过充分扩展的覆盖率;

2005年底,韩国开发的无线宽带网络技术“WiBro”(Wireless Broadband Internet)正式成为国际标准。

2006年6月30日,韩国第一个被称为“WiBro”的商用移动WiMax网络正式开始投入运营,它成为全世界第一个商用移动WiMax网络。据悉,这个WiBro网络由韩国电信公司KT和SK联合建设并运营,目前已经覆盖了首都首尔的一部分区域。到2006年年底之外,该网络将会覆盖首尔和郊区,覆盖韩国全国的时间是2008年。

WiBro是一项韩国本土标准, 以移动WiMAX技术为基础,与移动WiMAX技术(IEEE 802.16e标准)紧密相关,是一项用于在移动环境中,随时随地提供高数据速率通讯的服务,可提供比无线局域网(WLAN) 更广泛的覆盖范围,以及比第三代移动电话技术更快的连接速度,可以在高达120公里/小时的时速状态下使用。可以说WiBro与WiMax是基于802.16标准的不同版本,Wibro将成为下一代移动通信领域当中的核心技术。

WiBro的定位

首先让我们先了解WiBro的发起用意及定位,WiBro是在众多通信价值取向中,介于3G手机与WLAN间的补强者,严格说WiBro是以LAN、WLAN这一发展轴线的再延伸,一方面让WLAN获得更远的传输与更广的覆盖率,以及比WLAN更具移动通讯性,另一方面在数据传输率上又比3G手机快,且收费更便宜。
   反过来说,WiBro的传输覆盖率、移动通讯性虽胜过WLAN,但却逊于3G,同时数据传输率、服务费率虽优于3G,但仍无法与WLAN相比拟。至此或许有人会认为:此种在多项表现中求取折衷的「产物」,一旦3G或WLAN有新的发展突破,WiBro必然第一个受压受胁,确实是如此,但同样反过来看,WiBro本来就是要充当补土角色,WiBro除了扮演「移动宽频」的角色外,也能提供3G、WiBro、WLAN三网间的平顺漫游,使通信服务达到最广、最连贯的效果。
    另外WiBro的折衷性也包括QoS,手机的QoS最佳(交换式传输,而非封包式传输),现有11b、11g则无QoS机制,而WiBro居中。
  WiBro的技术细节
1、WiBro的通信频段为2.3GHz~2.4GHz

即是在2.4GHz ISM频段之前的100MHz范围。此100MHz的频宽资源被规划成9个通信频道(Channel),每频道占用9MHz频宽,虽然各频道并未像IEEE 802.11b般的互叠,但各频道间也不全然都有保护频段(Guard Band;GB),而是每3个通道间才有一个保护频段,且GB占用频宽稍有差别,频道123与频道456间为4.5MHz,频道456与频道789间也是4.5MHz,但频道789与2.4GHz ISM间则有较大的保护距离,为10MHz,而每连续的3个频道虽不重迭但也相互紧邻。
2、双向传输(Duplex)的实现方式与多方存取(Multiple Access)的实现方式

WiBro选择分时双向(TDD)而非分频双向(FDD)。而多方存取方面,WiBro并不是采用传统GSM的FDMA(分频)、TDMA(分时),也不是采用3G的CDMA(分码),而是OFDMA(正交分频)[事实上WiMAX(IEEE 802.16d)与Mobile WiMAX(IEEE 802.16e)也都支持OFDMA]。

WiBro弃FDD就TDD的理由,是在于能让保护频段的占用降至最小,以此增加频谱利用率。WiBro选择OFDMA的原因,主要是为了让多径干扰(Multi-Path Interference)的影响降至最低,同时也是为了增加频谱利用率。
3、传输的调变方式

WiBro可采用三种调变,包括QPSK、16QAM、64QAM等。而信道编码(Channel Coding)上使用CTC(Convolution Turbo Code)法,相对的WiMAX可用的信道错编码方式比较多样,除CTC外也可选择BTC(Block Turbo Code)法,或RS(Reed-Solomon)法、FEC(Forward Error-Correcting)法。WiBro选择使用CTC信道编码法是在于此种编码法的数据量少,能降低传输占量(Overhead),进而提升实质数据传输率。 


 



▲ 图说:WiBro在双向传输上选择分时双工,理由是保护频段(Guard Band;GB)的占用较分频双工少,频谱利用率较高,而图中的GT则是保护时间(Guard Time)。

目前GSM、GPRS、CDMA2000、W-CDMA等都采分频双工,WiFi、WiMAX、WiBro则多采分时双工。

4、WiBro的传输率
    WiBro与ADSL相同,其上行、下行的传输速率并不对称,下行比上行快,在使用单一频道的情况下(也是最正规的用法),一个WiBro基地台的最大下行传量可达18Mbps,最大上行可达6Mbps;而对单一个WiBro用户端来看,其最大下行传量为3Mbps,最大上行传量为1Mbps。不过WiBro的上下行传速也可再进行比率调整,如2:1、1:1、5:1等。
   虽然最尖峰时可达18.432Mbps、6.144Mbps,但就务实的平均值来看,其下行仅有5.95Mbps,上行更是只有1.53Mbps。
5、WiBro基地台
   单一个WiBro基地台的传输覆盖率设定了三个传输等级:Pico(微微)、Micro(微)、Macro(巨)。其中Pico为100m,Micro为400m,Macro为1,000m(即1km),同一个基地台可以选择不同的传输,如此设计的用意是为了让基地台的布建规划更灵活和更容易。
    另外, WiBro的QoS设计与WiMAX相近。WiMAX将封包传输的优先权进行4种分级:UGS(Unsolicited Grant Service)非请求的频宽分配、rtPS(real time Polling Service)即时轮询服务、nrtPS(non real time Polling Service)非即时轮询服务、BE(Best Effort)尽力传送。相对WiMAX,WiBro则是分成三级,具有rtPS、nrtPS、以及BE,没有UGS。

然而WiBro的QoS目前有比WiMAX更严谨的技术细节要求,以对传输时效要求最严苛的rtPS来说,基本上其延迟(Delay)不能超过600ms,更高标者则不能超过300ms,封包漏失率(Loss)基本要求不能超过5%,进阶要求不能超过1%。

    一般而言,rtPS用于视讯电话、交互式视讯游戏(在线游戏)、随选视讯等应用,次要求的nrtPS则用于高速文件传输、多媒体短信、上网等,至于最无时效要求的BE则用在电子信件、传统文字短信、低速文件传输等。 

WiBro的网络架构图如下。




▲图 WiBro的网络架构图

WiBro基地台在术语上称为RAS,RAS后端的实线汇接处则是ACR,之后再与各种异质网络接轨(如WLAN、3G),以及与信息应用系统整合(如AAA)。



▲图说:WiBro的基地台:RAS在目前规划上有两种型式,即标准型与迷你型,可依据不同的服务环境来选择布建机型。



▲图 WiBro基地台内的设计主要分成两个区块,即主区块与无线射频区块,主区块负责分时多工控制、流量路径控制、警告处理等,无线射频区块则负责无线传递的各项处理,包括无线信号的转换、放大、收发等。

 

WiBro技术与WiMAX同样基于IEEE802.16e标准,被人们视作移动WiMAX。

韩国的WiBro可以看成移动WiMAX技术的最先应用实例,因此全球都在注视着WiBro的商业化进程,以期能看到WiMAX的发展前景。


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