三種寬帶無線通信技術(shù)比較

　　一、問題的提出

　　目前3G、WLAN、Bluetooth都是涉及寬帶無線數(shù)據(jù)通信的熱門技術(shù)，從世界范圍來看，3G剛剛進(jìn)入導(dǎo)入期，WLAN和Bluetooth在不同范圍也已經(jīng)得到商業(yè)應(yīng)用。由于中國(guó)3G牌照尚未發(fā)放，國(guó)內(nèi)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商已將WLAN(無線局域網(wǎng))和2.5G的GPRS以及CDMA-20001X相互整合提上議事日程，以加強(qiáng)無線上網(wǎng)的寬帶化和適用性，填補(bǔ)3G到來之前的部分市場(chǎng)和技術(shù)空間;與此同時(shí)固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商也借助WLAN介入無線數(shù)據(jù)領(lǐng)域。

　　在此背景下，3G是否會(huì)受到2.5G與WLAN的聯(lián)合夾擊?而Bluetooth在這種關(guān)系中又處于何種地位?這三種技術(shù)彼此之間有什么關(guān)系?本文將從技術(shù)屬性、支持環(huán)境等方面加以分析。

　　二、3種技術(shù)關(guān)系概述

　　3G、WLAN、Bluetooth這三種技術(shù)本質(zhì)上是互補(bǔ)性的，盡管它們可能在邊緣上是競(jìng)爭(zhēng)的。

　　下表是這三種技術(shù)之間大致的關(guān)系：

　　可以看到這三種技術(shù)存在著某些關(guān)聯(lián)，但差異也是相當(dāng)明顯的。

　　WLAN目前得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)是802.11家族，它是IEEE在1997年發(fā)表的第一個(gè)無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)在媒體屢屢提到的802.11b是 1999年9月被批準(zhǔn)的，它也被稱為Wi-Fi,可支持11Mbps的共享接入速率;與此相似的是802.11a技術(shù)，它采用了5GHz的頻段，其速率高達(dá)54Mbps，分頻采用OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)，但無障礙的接入距離降到30-50米;新出現(xiàn)的一個(gè)候選標(biāo)準(zhǔn)802.11g其實(shí)是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，既能適應(yīng)802.11b標(biāo)準(zhǔn)，又符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。

　　藍(lán)牙技術(shù)是以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備的通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接的開放性全球規(guī)范，工作在2.4GHz頻段，目前可支持 1Mbps的數(shù)據(jù)速率，支持?jǐn)?shù)據(jù)與語(yǔ)音業(yè)務(wù)，目前可實(shí)現(xiàn)無障礙的接入距離在10米左右(發(fā)射功率為4dBm時(shí))。藍(lán)牙技術(shù)研究小組SIG在2001年年初已出臺(tái)藍(lán)牙1.1標(biāo)準(zhǔn)(信道數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps)，2001年年底又出臺(tái)了藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)2.0版(信道數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbps)。由于藍(lán)牙與 802.11b都工作在2.4GHz頻段上，相互之間存在干擾，文獻(xiàn)數(shù)據(jù)表明，使用DSSS直序擴(kuò)頻的802.11b其發(fā)射功率為20dBm時(shí)，將使藍(lán)牙數(shù)據(jù)包的丟失率達(dá)到13.46%，因此IEEE的PAN(Personal Area Network)工作組提出一項(xiàng)議案，可使Bluetooth和802.11b同時(shí)工作，避免相互干擾。

　　3G最早由1985年國(guó)際電訊聯(lián)盟提出，當(dāng)時(shí)考慮到該系統(tǒng)可能在2000年左右進(jìn)入市場(chǎng)，工作頻段在2000MHz，且最高業(yè)務(wù)速率為2000Kbps，故在1996年正式更名為IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)。3G是一種能提供多種類型、高質(zhì)量多媒體業(yè)務(wù)的全球漫游移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)靜止2Mbps傳輸速度，中低速384Kbps，高速144Kbps速率的通信網(wǎng);但由于各國(guó)、各廠商的利益差異，產(chǎn)生目前三大主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA、CDMA 2000和TD-SCDMA，隨著3GPP和3GPP2的標(biāo)準(zhǔn)化工作逐漸深入和趨向穩(wěn)定，ITU又將目光投向能提供更高無線傳輸速率和統(tǒng)一靈活的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，稱為Beyond 3G。

　　三、3種技術(shù)的典型差異

　　下圖是三種技術(shù)的移動(dòng)性和相應(yīng)帶寬之間的比較圖：

　　WLAN提供了高帶寬，但卻是在有限的覆蓋區(qū)域內(nèi)(建筑物內(nèi)以及戶外的短距離)。根據(jù)大多數(shù)業(yè)界估計(jì)，即使1000個(gè)WLAN也不能在一個(gè)城域上提供足夠的覆蓋。與此相比，3G網(wǎng)絡(luò)支持跨廣域網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)性，但是數(shù)據(jù)吞吐速度明顯低于WLAN。由于3G與WLAN在覆蓋區(qū)域和帶寬上具有不同優(yōu)勢(shì)和局限性，因此這兩種技術(shù)支持不同的應(yīng)用并滿足不同的需要。在這種程度上，它們沒有相互構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)威脅，而是相互補(bǔ)充。

　　由于3G、無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)屬性上不同，因此在它們所支持的功能和應(yīng)用上也不同。

　　(1) 3G支持移動(dòng)性，WLAN無線局域網(wǎng)支持便攜性

　　3G網(wǎng)絡(luò)是建立在蜂窩架構(gòu)上的，最適于支持移動(dòng)環(huán)境中的數(shù)據(jù)服務(wù)。蜂窩架構(gòu)支持不同蜂窩之間的信號(hào)切換，從而向用戶提供了全網(wǎng)絡(luò)覆蓋的移動(dòng)性，這種移動(dòng)性常常通過不同網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商之間的漫游協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展。當(dāng)然，可供移動(dòng)用戶使用的帶寬是有限的。

　　WLAN無線局域網(wǎng)提供了大量的帶寬，但是它覆蓋區(qū)域有限(室內(nèi)最多100米)。它所支持的應(yīng)用經(jīng)常通過像筆記本電腦這類便攜式以數(shù)據(jù)為中心的設(shè)備訪問，而非通過以電話為中心的設(shè)備進(jìn)行訪問。 PDA和類似的小型設(shè)備也開始配置具有WLAN連接性，不過這一過程還處在幼年期。藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)只適于距離非常短的應(yīng)用，很多情況下它們僅僅被用做線纜的替代物。

　　(2) 3G支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，WLAN無線局域網(wǎng)主要支持?jǐn)?shù)據(jù)

　　語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)在許多重要的方面不同：語(yǔ)音信號(hào)可以錯(cuò)誤但不能容忍時(shí)延;數(shù)據(jù)信號(hào)能夠允許時(shí)延但不能容忍錯(cuò)誤。因此，為數(shù)據(jù)而優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)不適合于傳送語(yǔ)音信號(hào);反之，為語(yǔ)音而優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)也不適于數(shù)據(jù)信號(hào)。WLAN主要用于支持?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)，與此形成對(duì)比的是，3G網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)用于同時(shí)支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)。

　　雖然WLAN正在向集成電話功能發(fā)展，但是其目前的結(jié)構(gòu)中缺少支持像語(yǔ)音、多媒體和內(nèi)容這類更高水平應(yīng)用所要求的必需架構(gòu)：例如，適應(yīng)服務(wù)質(zhì)量、可伸縮性和計(jì)費(fèi)機(jī)制要求的架構(gòu)。 現(xiàn)在有電信運(yùn)營(yíng)商提供了WLAN無線局域網(wǎng)服務(wù)，盡管目前它們?cè)诼?、覆蓋以及計(jì)費(fèi)整合上仍不成熟。

　　四、容量、干擾和產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)力量

　　眾所周知，WLAN可以提供比3G網(wǎng)絡(luò)大得多的帶寬。雖然這種假設(shè)是正確的，但是應(yīng)同時(shí)要注意到WLAN是一種共享頻帶的技術(shù)。在共享頻帶技術(shù)中，可用的頻帶帶寬被用戶瓜分。換句話說，無線局域網(wǎng)可以提供 11Mbps帶寬容量的事實(shí)并不意味著10個(gè)用戶同時(shí)都使用11Mbps容量。并且由于WLAN在無需許可的頻帶上運(yùn)行，因此它們也更易受到其他運(yùn)行在同一頻帶的技術(shù)(如藍(lán)牙)的干擾。 雖然3G網(wǎng)絡(luò)也受到容量的限制，但分組交換的蜂窩技術(shù)使它們可以以高容量支持更多數(shù)量的用戶。

　　另外，主導(dǎo)力量的不同也導(dǎo)致技術(shù)的不同發(fā)展方向。WLAN是由數(shù)據(jù)通信而非電信廠商領(lǐng)導(dǎo)的。這里的領(lǐng)導(dǎo)者是傳統(tǒng)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)公司，如Cisco、3Com、 IBM、D-Link及其他公司。無線局域網(wǎng)廠商以自己的LAN經(jīng)驗(yàn)(像便攜性)來定義移動(dòng)性。因此，它們的定義與3G移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備廠商使用的定義不同。許多WLAN公司僅關(guān)注提供“傳輸線路”，而對(duì)這些線路中傳輸?shù)臇|西沒有太多的興趣。

　　另一方面，3G基礎(chǔ)設(shè)施廠商(如Alcatel、Ericsson、Lucent、Nokia、Nortel、Motorola、Samsung和 Siemens)來自傳統(tǒng)的電信世界。 它們的關(guān)注點(diǎn)是移動(dòng)性，它們尋求利用可以為電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商生成更大收入流的移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)來增強(qiáng)移動(dòng)語(yǔ)音服務(wù)。

　　移動(dòng)性管理向人們提出了嚴(yán)肅的挑戰(zhàn)，但它也代表著巨大的收入機(jī)會(huì)。在移動(dòng)環(huán)境中，電話號(hào)碼一般屬于一個(gè)人而不是一個(gè)地方，因此，網(wǎng)絡(luò)知道你是誰(shuí)，并且知道你在哪里以及你何時(shí)在哪里。這就使將來可以轉(zhuǎn)換成巨大收益的個(gè)性化信息服務(wù)成為可能。