王雨晴

摘 要：“無線城市”作為城市的第五大基礎(chǔ)服務(wù)，對居民生活品質(zhì)的提高以及城市信息化發(fā)展具有積極的推動作用，越來越被人們所接受和認(rèn)可。無線城市中的技術(shù)源于IT界，以WIFI、MIMAX等技術(shù)為代表，并吸取了CT界先進(jìn)的技術(shù)。本文對無線城市建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。分析WIFI、WIFI-MESH、WIMAX三種無線接入技術(shù)的差異性。對未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢的CT領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)OFDM（正交頻分多址）和MIMO（多入多出）進(jìn)行了研究與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：無線城市；接入技術(shù)；OFDM（頻分復(fù)用）；MIMO（多輸入多輸出）

無線城市概念于2004年7月由美國費城提出。無線城市的技術(shù)起源于Wi-Fi802.11b，初衷是作為有線的延伸，有效接入固定無線互聯(lián)網(wǎng)。目前全球及我國“無線城市”建設(shè)主要采用了以下三種接入技術(shù)：分別是WiFi、WiFiMesh、WiMAX技術(shù)。

一、無線城市接入技術(shù)

Wi-Fi（WirelessFidelity）技術(shù)又稱無線局域網(wǎng)技術(shù)（WLAN），涉及到的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有802.11a、802.11b、802.11g，802.11a標(biāo)準(zhǔn)工作頻段在5GHz，802.11b和802.11g標(biāo)準(zhǔn)工作頻段為2.4GHz，最高帶寬為54Mbps，在信號較弱或有干擾條件下，寬帶可自動調(diào)整，從而有效保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。其主要特性為速度快，可靠性高，在開放性區(qū)域，通信距離可達(dá)幾百米或幾公里，在封閉性區(qū)域，通訊距離為幾十米到幾百米方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合，組網(wǎng)成本較低，布網(wǎng)簡單。

WiMAX由一系列IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，工作頻段為2-66GHz，它所規(guī)定的無線接入系統(tǒng)覆蓋范圍可達(dá)50KM。因此802.16系統(tǒng)主要應(yīng)用于城域網(wǎng)，是“最后一公里”寬帶接入解決方案。802.16標(biāo)準(zhǔn)主要特點為：覆蓋范圍大，數(shù)據(jù)傳輸率高；部署靈活，容量升級方便；數(shù)據(jù)安全性更高。

WiMAX網(wǎng)絡(luò)體系主要由接入網(wǎng)和核心網(wǎng)構(gòu)成，核心網(wǎng)包括網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，用戶數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，主要負(fù)責(zé)為WiMAX用戶實現(xiàn)認(rèn)證、漫游、網(wǎng)絡(luò)管理等功能；接入網(wǎng)包括基站（BS）、用戶站（SS）、移動用戶站（MSS）。主要為WiMAX用戶提供無線接入?；咎峁┯脩粽竞秃诵木W(wǎng)絡(luò)之間的連接，通常采用定向天線和全向天線。用戶站提供基站與用戶終端設(shè)備間的中繼連接，通常采用固定天線。

無線網(wǎng)狀網(wǎng)（Wi-FiMesh）是一種基于WIFI技術(shù)而發(fā)展出來的一種新型的無線技術(shù)，其空口接入部分仍沿用Wi-Fi技術(shù)，但接入點間采用Mesh技術(shù)。Wi-FiMesh是一種基于多跳路由和對等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型無線網(wǎng)絡(luò)，和傳統(tǒng)的Mesh網(wǎng)相比，它具有移動寬帶的特性，同時網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點都具備路由的功能，可以動態(tài)地不斷擴展、自組網(wǎng)、自管理、自動修復(fù)、自我平衡。因此，較傳統(tǒng)的Mesh網(wǎng)，其組網(wǎng)方式、傳輸距離以及移動性上都有了很大的改進(jìn)。

根據(jù)以上分析，雖然WiFi、WiFiMesh、WiMAX都已經(jīng)發(fā)展成為目前主流的寬帶無線技術(shù)，但由于各自特性在應(yīng)用場景上各有明顯的側(cè)重。

Wi-Fi定位為無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）接入技術(shù)，主要是面向“熱點”覆蓋區(qū)域內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于小面積覆蓋。Wi-FiMesh通過引入了網(wǎng)狀網(wǎng)（Mesh）技術(shù)，使用接入點之間的網(wǎng)狀連接擴大了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，適用于室外的區(qū)域性連續(xù)覆蓋。WiMAX定位為無線城域網(wǎng)（WirelessMetropolitanAreaNetwork，WMAN）接入技術(shù)，在遠(yuǎn)距離傳輸、高速寬帶接入及多媒體通信等方面具有非常突出的優(yōu)勢，WiMAX技術(shù)可應(yīng)用于固定、游牧、便攜、簡單移動和自由移動這五類業(yè)務(wù)應(yīng)用場景。

二、最新無線技術(shù)研究

以IT界為主導(dǎo)的無線接入技術(shù)在近幾年得到了快速發(fā)展，同時，積極吸納了CT行業(yè)先進(jìn)的技術(shù)，其中最典型的代表就是OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)。IT技術(shù)與CT技術(shù)的融合（ICT）是無線城市的基礎(chǔ)，是無線城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)。MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)作為最新的物理層技術(shù)，已成功應(yīng)用于以上三種網(wǎng)絡(luò)。本文主要對CT領(lǐng)域OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)進(jìn)行了研究。

（一）OFDM技術(shù)

正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)與已經(jīng)普遍應(yīng)用的頻分復(fù)用技術(shù)十分相似，OFDM調(diào)制也是將高速傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流經(jīng)過串/并變換后，分別將數(shù)據(jù)分配到速率較低的子信道中進(jìn)行傳送。對傳統(tǒng)的FDM系統(tǒng)而言，為了防止干擾，要將傳輸?shù)男盘栐趦蓚€信道之間存在較大的頻譜間隔，這就使全部的頻譜利用率大大降低。然而在OFDM調(diào)制中，各個子載波上的頻譜相互重疊，提高了頻譜利用率，每個子載波的頻譜在每個OFDM符號周期內(nèi)是相互正交的，這樣使接收端能不失真地恢復(fù)發(fā)送信號。由以上得，OFDM技術(shù)可以提高頻譜利用率，有效對抗多徑效應(yīng)，消除符號間干擾，從而提升通信質(zhì)量。

（二）MIMO技術(shù)

MIMO技術(shù)是另外一個可以提高頻譜利用率的技術(shù)。在通信系統(tǒng)中，MIMO技術(shù)是指在發(fā)送端和接收端都是用多個天線來發(fā)送和接收信號，是一種全新無線技術(shù)。MIMO利用多組分離的發(fā)射、接收天線的空間分集作用，將通信鏈路分解成為若干并行的子信道，達(dá)到提高容量和性能的效果。MIMO通常利用兩種技術(shù)來得到分集增益或容量增加，第一種是實現(xiàn)最大化空間分集來提高功率效率。第二種是使用分層的辦法來提高容量，在功率帶寬受限的無線信道中，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時，MIMO系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，從而顯著改善系統(tǒng)容量。

三、總結(jié)

目前，無線城市以WiFi、WiFiMesh、WiMAX技術(shù)為引領(lǐng)。在無線城市建設(shè)中，需分析比較各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)完善程度、設(shè)備成熟程度，并結(jié)合無線覆蓋場景特點選擇最佳的接入技術(shù)。結(jié)合當(dāng)前CT界最新技術(shù)—OFDM技術(shù)和MIMO技術(shù)，無線城市實現(xiàn)了速率更快、帶寬更大、安全性更高。endprint