强烈推荐面向运营商的超高速无线局域网的产业化商业化可行性研究报告.docx
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强烈推荐面向运营商的超高速无线局域网的产业化商业化可行性研究报告
面向运营商的超高速无线局域网的产业化、商业化
可行性研究报告
二O一三年五月
目录
Multiplexing）的独特扩频技术，可提供25Mbps的无线ATM（AsynchronousTransferMode异步传输模式）接口、10Mbps以太网无线帧结构接口和TDDTDMA的空中接口，可支持语音、数据、图像等业务；基站最多6个扇区，而一个扇区可接入多个用户，而且每个用户又可带多个用户终端。
相比于IEEE802.11b标准，IEEE802.11a标准在使用频率的选择和数据传输速率等方面都较优越，但是在其芯片还没有进入市场之前，设备昂贵、又不兼容IEEE802.11b标准，而且空中接力效果不太好和点对点连接很不经济，因此不适合小型设备。
作为IEEE802.11b的后续标准，IEEE802.11a标准设计初衷是取代802.11b标准，但是由于工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段又属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的；而工作于5.15-8.825GHz频带需要执照的，所以，部分公司没有表示对IEEE802.11a标准的支持态度，还有另一些公司则更加看好新混合标准IEEE802.11g。
1.1.2IEEE802.11b标准
IEEE802.11b就是WiFi，其使用开放2.4GHz波段直接序列扩频方式，数据传输速率最大可达到11Mbps，可以进行曲线传播，不需要直线传播。
但是，其实际传输速率只有5Mbps左右，和普通的10Base-T（双绞线以太网）规格有线局域网处于同一水平。
因为IEEE802.11b标准使用动态速率转换，所以当射频情况变差时，可将数据传输速率降低到2Mbps、1Mbps等。
关于使用范围，IEEE802.11b在室外可达300米，不过在室内办公环境中则最长为100米。
IEEE802.11b能够提供可靠的数据传送和有效的网络带宽，其使用的连接协议与数据包确认和以太网的相似；其运作模式可以基本分为两种：
一种是点对点模式，指的是无线网卡和无线网卡之间的通信方式；另一种是基本模式，指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，后者是IEEE802.11b标准最常用的方式。
1.1.3IEEE802.11g标准
在IEEE802.11标准系列的发展史上，IEEE802.11g标准的提出是WLAN技术发展的一个重要里程碑。
对于已存在的IEEE802.11a和IEEE802.11b，IEEE802.11g是一个有益的补充，其不仅能提供和IEEE802.1la相同的54Mbps高传输速率，而且同时完全后向兼容目前主流的IEEE802.11b设备，这是由于IEEE802.11g和IEEE802.11b均工作在2.4GHz频段，且IEEE802.11g的物理层保留了前面两个标准原有的DSSS（Direct-sequenceSpreadSpectrum，直接序列展频技术）扩频技术和CCK（ComplementaryCodeKeying，补码键控）调制方式。
因此，IEEE802.11g标准能够保护己有投资，在设备升级过程中节省相关费用，维持IEEE802.11标准技术与市场的延续性，更好地满足用户需求。
IEEE802.11g标准可以通过五种调制方式来增强速率物理层（ERP,ExtendedRatePHY），它们分别为：
ERP-DSSS、ERP-CCK、ERP-OFDM、DSSS-OFDM和ERP-PBCC（PacketBinaryConvolutionalCode，分组二进制卷积码）。
前面两种调制方式都支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps四种速率，它们还同时新增加了OFDM调制方式以达到更高的速率。
在IEEE802.11g标准中，不仅强制规定了ERP-OFDM调制下6Mbps、9Mbps、12Mbps和24Mbps等几种速率，同时将18Mbps、36Mbps、48Mbps和54Mbps作为可选择的速率以备用。
此外，IEEE802.11g把TI旗下的AlantroCommunication所开发的分组二进制卷积码（PBCC,PacketBinaryConvolutionalCode）作为物理层的另一种可选调制方式。
通过ERP-PBCC调制，可以达到5.8Mbps、11Mbps、22Mbps和33Mbps等四种速率。
1.1.4IEEE802.11i标准
结合IEEE802.11x中的用户端口身份验证和设备验证，IEEE802.11i标准对WLANMAC（MediaAccessControl,媒体访问控制）层进行了修改与整合，为了改善WLAN的安全性，同时还定义了严格的加密格式和鉴权机制。
在IEEE802.11i标准中，对“Wi-Fi保护访问”WPA（Wi-FiProtectedAccess）技术与“强健安全网络”RSN（RobustSecurityNetwork）这两项内容进行了修订与改善。
关于数据的安全性问题，这是WLAN设备制造商和WLAN网络运营商应该首先考虑的前提，在WLAN网络建设中，IEEE802.11i标准有着相当重要的地位。
2004年初，Wi-Fi联盟开始实行IEEE802.11i标准，之前其采用该标准作为WPA的第二个版本。
1.1.5IEEE802.11efProtocol，动态主机设置协议）+WEB认证方式进行第二次合法认证，这样就能够对用户的业务流实行实时监控，得到安全的保障。
但是由于此种措施比较复杂，不便于操作，所以有待于实践与进一步探讨并完善。
1.2运营商无线局域网相关产品与服务
中国WLAN业务市场起步较晚，而运营商市场又经历了前几年WLAN业务发展和网络建设部署的低潮，近年来随着固网运营商的转型战略和WLAN业务营销定位的转变，无线宽带服务成为增强运营商未来竞争力的战略性业务。
中国电信、中国联通、中国移动又开始了新一轮的WLAN建设，全国各类机场、酒店、学校、智能楼宇等场所进行全面的WLAN覆盖，掀起了热点、热区甚至无线城市建设的热潮。
在这场资源争夺战中，面对具有不同优势的竞争对手，各大运营商纷纷推出各自的特色业务。
中国电信的“天翼通”、中国联通的“无限伴旅”、中国移动的“随e行”等业务竞相开展，三家运营商的热点“圈地战”体现了着各自对WLAN业务的不同理解和认识。
中国电信2008年12月，以189放号为契机，中国电信将天翼手机定义为“互联网手机”，希望通过CDMA+Wi-Fi的方式实现用户的无线上网，使其用户的上网体验大大提高。
在抢占热点区域的同时，充分挖掘已有的宽带用户资源，把WLAN与已有的3G、ADSL、以太网接入等宽带接入业务相给合，原有的家庭宽带用户只需开通“天翼通”业务，就可以用笔记本电脑、台式机或PDA在居室中的任何地方享受无线上网冲浪以及网上证券、远程教育，或视频点播等网络服务；针对商务客户，在会展中心、机场、休闲中心、咖啡吧、宾馆等商务人士经常活动的热点区域布设无线接入点AP，通过预付费、点卡、包月等多种形式为携带笔记本电脑或PDA的高端用户提供无线宽带上网，在公共的应用场合实现移动办公或上网冲浪；与内容增值服务商合作，为用户提供更多的应用服务，例如在登陆页面推送本地天气预报、旅行信息、以及本地企业的一些销售广告，联合游戏软件提供商推出互动网络游戏、电子购物等服务。
中国联通则依靠覆盖全国的高速骨干网络和各个城市的丰富的城域网络资源，建立了覆盖全国主要城市热点地区的WLAN网络，推出了的无线宽带互联网接入服务--无限伴旅（MobileOffice），用户可通过内置WLAN无线模块的终端（如PC、PDA、手机等）或终端+WLAN网卡的方式获得中国联通的互联网接入服务和数据通信服务。
中国联通还可为客户提供ADSL+WLAN、LAN+WLAN等组合宽带接入方式，用户不仅可以在家中上网，还可以在中国联通布网的商务酒店、休闲中心等公共区域实现Internet接入；同时，“无限伴旅”上网卡还提供漫游服务，先期开通的国内漫游城市有北京、上海、广州和深圳等地，在联通的WLAN覆盖范围内实现“一次认证，全国通用”。
2009年中国移动也在加快部署Wi-Fi，TD-SCDMA+Wi-Fi已成为其2009年战略重点之一。
中国移动集团公司要求各省公司尽快启动宽带接入预覆盖的摸底、立项、施工等专项工作，同时在宽带接入预覆盖建设中利用TD-SCDMA建设和室内覆盖，加快TD-SCDMA网关部署。
中国移动面向商务人士、集团客户推出“随e行”无线上网服务，在中国移动WLAN网络覆盖地区，用户的笔记本电脑、PDA等移动终端在配备WLAN上网卡时，就可通过WLAN方式高速接入互联网企业网，在WLAN覆盖不到的地区则通过GPRS网络访问移动互联网，真正让用户感受到“网络随身、世界随心”的乐趣。
中国移动在全国31个省省会城市、首府、直辖市及经济发达和重点城市的机场、高级酒店、会议中心、展览馆等热点地区进行了WLAN网络覆盖，采用"手机号码+密码"的认证方式，费用计入对应手机账单，随同话费一起缴纳。
1.3主要无线局域网技术平台比较
1.3.1中国电信
中国电信WLAN系统应尽量利用电信原有的传输资源，应优先选用PON或LAN接入；若无PON或LAN资源，宜采用ADSL2+接入方式。
WLAN接口要求:
1）协议规范
必须符合IEEE802.11b802.11g协议，具有同时与802.11b及802.11g终端通信的能力，并通过WiFi联盟互操作性认证。
可选支持IEEE802.11a802.11n协议。
2）无线性能要求
发射功率：
用于室内放装模式时，天线接口处的输出功率<=20dbm；用于室内分布系统时，天线接口处的输出功率<=20dBm，射频输出等效全向辐射功率<=27dBm；用于室外覆盖时，射频输出等效全向辐射功率<=27dBm；发射功率支持远程调整，分别为最大功率的12，14，18（必选）。
中国电信组网示意图如下：
图1-1中国电信组网示意图
WLAN无线网络服务质量指标：
1）覆盖指标
对有业务需求的楼层和区域进行覆盖。
目标覆盖区域内95％以上的位置，接收信号电平≥-75dBm。
其中对重点目标覆盖区域的覆盖电平指标：
重点区域内95%以上的位置，接收信号电信≥-70dBm。
2）信号质量
目标覆盖区域内95%以上位置，用户终端接收到的下行信号SN值>10dB。
3）速率指标
在目标覆盖区内，单用户接入最大下行业务速率≥AP上联中继带宽的90％。
4）信号外泄
室内WLAN信号泄露到室外10m处的强度不高于-75dBm。
用户认证方式主要有PPPoE、DHCP+WEB和IEEE802.1x三种方式，用户认证需要AAA服务器（或BAS和AAA配合）共同实现，原则上宜采用PPPoE、DHCP+WEB认证方式。
AAA服务器可采用现有的城域网服务器。
用户认证方式的选择则应考虑认证技术的成熟性、应用的风险、用户漫游对认证方式的要求、用户使用WLAN技术的复杂度等。
优先采用DHCP+WEB认证方式，在该认证方式中，用户不需要使用终端软件，通过通过Portal服务器把认证的WEP界面推送给用户，用户输入用户名和密码。
当采用DHCP+WEB认证方式时，系统设计应考虑地址池扩容问题。
1.3.2中国联通
主要技术方案：
1）AC设置要求
根据目前设备情况，建议将业务接入控制设备按照功能实体分开，按照如下原则设置：
接入控制器集中部署在城域网；无线控制器可根据设备容量及AP的布放情况综合考虑。
尽量与接入控制器同址设置。
AC建议采用N+1备份方式组网，实现系统容灾，保证网络安全。
AC的设置需考虑后续业务发展需求，配置高集成度、高性能、高可靠，便于扩容和后续演进。
接入控制功能可采取新建AC和改造BAS两种方式，对现网中BAS设备空余容量较大，且升级较容易的节点，建议考虑采用原固网BAS设备作为WLAN业务的接入设备。
2）AP设置要求
标准选择：
WLAN网络建设应以802.11g标准为主，向下兼容802.11b标准，要求硬件支持802.11n标准，重点区域可直接引入802.11n标准。
设备要求：
根据设备功能不同，分为集中管理型AP（瘦AP）和独立控制型AP（胖AP）。
瘦AP需和AC配合组网，主要应用在面积大，人流多，AP布放数量多的场景。
考虑便于网络扩容和管理，本期建议主要采用瘦AP。
AP建设方式：
AP设备根据不同的应用场景可分为室内型AP和室外型AP。
（1）室内型AP：
独立布放、馈入分布系统方式；
（2）室外型AP：
室外直接覆盖方式。
室内型AP主要有独立布放和馈入分布系统两种建设方式，独立布放规划灵活，但施工较困难，不便维护；馈入分布系统施工难度小，工期较短，易于维护，但有可能天线点位不理想，影响WLAN网络覆盖，可采用馈入室内分布系统和独立布放相结合的方式。
原则上以馈入室内分布系统为主。
为确保WLAN网络质量，严格控制干放的使用。
室外直接覆盖方式可以对街道、居民区、校园等室外热点地区进行覆盖。
在实际工程规划和建设时，要根据需要覆盖的范围，充分考虑功率、增益、器件损耗、自由空间损耗及接受灵敏度等因素，确保网络质量；同时采取适当措施，防止AP被盗。
3）传输设置要求
AP通过接入网与城域网实现连接，可采用MSTP、FTTB等多种传输手段。
传输带宽根据现有网络传输资源情况，根据用户规模，单用户带宽（kbps），业务渗透率，并发率等因素来确定。
中国联通的网络拓扑图如下：
图1-2中国联通的网络拓扑图
接入网性能指标如下：
1）覆盖门限
对有业务需求的楼层和区域进行覆盖。
目标覆盖区域内90％以上的位置，接收信号电平≥-75dBm。
2）信号质量
目标覆盖区域内95%以上位置，用户终端接收到的下行信号信噪比SNR>10dB。
3）数据传输速率
在目标覆盖区域内，对单用户接入AP进行局域网内测试，均要求下行峰值数据传输速率不低于4Mbits。
4）并发用户数
通常单个AP支持同时关联的用户数应不低于50，WLAN网络在进行多终端接入设计时，初期建议按照每个AP并发用户数不超过35个。
1.3.3中国移动
中国移动WLAN采用WIFIWAPI技术组网，在网络建设中，优先选用2.4GHz频段，以支持802.11g标准的设备为主进行组网，向下兼容802.11b标准；在用户密度大、吞吐量需求大的地区可适当部署支持802.11n标准的设备，以提升网络容量。
当频率资源紧张时，可以启用5.8GHz频段，该频段下建议采用支持802.11n的标准设备。
AP建设要求：
1）WLAN网络建设原则上采用瘦AP设备
为简化AP设备的安装、满足网络的集中管理要求，在网络建设中原则上采用瘦AP设备。
2）WLAN网络建设要充分发挥室内分布系统的规模优势
WLAN建设要充分利用我公司已有的室内分布系统资源，优先采用与2G3G网络室内分布系统合路的建设方式。
考虑到与2G3G系统相比，WLAN设备的输出功率和WLAN终端接收灵敏度较低，在共用室分时，应尽可能将AP在接近天线点的位置馈入，以增强覆盖效果。
新建和改造分布系统时，要统筹考虑WLAN2G3G的需求，适当增加天线密度，保证WLAN覆盖质量。
在无室分建设需求、不具备室分建设条件、局部覆盖区域需要增加容量等情况下，可采用AP单独布放方式建设。
WLANAC设置逻辑组网图：
图1-3WLANAC设置逻辑组网图
图1-4WLAN与数据综合网管系统逻辑链接图
1.4运营商无线局域网业务发展趋势
通过重组，中国三大运营商都具有固网业务和移动业务。
电信运营商之间的全业务运营竞争已经拉开帷幕。
各运营商都将利用3G+WIFI的组合方式，低成本实现全国的无线网络覆盖；整合3G和WIFI还可向用户提供更有竞争力的服务。
WIFI凭借着“宽带”和“移动”两大特点，自然成为电信运营商最抢手的战略资源。
谁拥有更丰富的战略资源，谁就会在新一轮的角逐中占得先机。
另外，WIFI拥有众多的用户群，并可以有效地缓解3G网络的数据压力，这也是运营商大规模建设WIFI的原因之一。
WIFI技术在电信业务质量等级、价格低廉度、数据速率高低和终端移动性等诸多方面与3G有良好的互补性，它能很好地满足广大低端用户巨大的互联网接入需求。
从商业的角度看，WLAN业务也有强烈的排他性，一旦某运营商与物业或业主达成商业协议，其他运营商就很难再进入，抢占了热点就等于抢占了频段资源和物业资源。
因此，运营商显然没有孤立地看待WLAN业务，而是从全局战略出发进行快速部署和资源规划。
2009年移动运营商都希望成为全业务的运营商，同时各地政府在推动城市信息化时，也陆续在建设全城WIFI网络，运营级的WLAN建设将迎来新一轮的发展高潮。
1.5影响运营商无线局域网业务发展的因素分析
1）安全风险
安全风险是指无线局域网中的资源面临的威胁。
无线局域网的资源，包括了在无线信道上传输的数据和无线局域网中的主机。
（1）无线信道上传输的数据所面临的威胁
由于无线电波可以绕过障碍物向外传播，因此，无线局域网中的信号是可以在一定覆盖范围内接听到而不被察觉的。
无线信道上传输的数据可能会被侦听、修改、伪造，对无线网络的正常通信产生了极大的干扰，并有可能造成经济损失。
（2）无线局域网中主机面临的威胁无线局域网是用无线技术把多台主机联系在一起构成的网络。
对于主机的攻击可能会以病毒的形式出现，除了目前有线网络上流行的病毒之外，还可能会出现专门针对无线局域网移动设备，比如手机或者PDA的无线病毒。
当无线局域网与有线的国际互联网连接之后，无线病毒的威胁可能会加剧。
2）有效覆盖不足
WLAN的先天和后天缺陷使得其很难做到良好的覆盖。
在先天方面，WLAN是一个工作频率在2.4GHz5.8GHz非授权频段的系统，无需向国家相关部门申请即可使用，同时它本质上是一个无线局域网络，最大发射功率不能超过27dBm，即500mw，在室内环境下，覆盖范围不超过几个房间，在室外空旷环境下，最多也只能有效覆盖100~200米（这里说的是有效覆盖，空旷环境下更远的区域当然也能有信号，不过传输速率不能得到保证）。
在后天方面，首先是各大运营商WLAN网络的建设刚刚起步，还没能在所有热点实现覆盖；其次是由于竞争导致的相互干扰，有时三大运营商都希望在同一个热点部署自己的WLAN网络，连同一些个人的AP信号，导致无线环境恶化，信号相互干扰，明明看到有很多WLAN接入点，但就是连接不上或者速率很慢；最后是人为的因素，也和各大运营商刚刚开始建设WLAN有关，都还没有建立完善的热点评估体系，有时热点建设下去，却没有数据流量，这类的覆盖也不能称之为“有效的覆盖”。
3）用户认证不方便
目前普遍采用的是portal认证，认证问题直接影响到用户的体验，便捷的认证过程有助于用户养成使用WLAN网络的习惯，现阶段WLAN基于SIM卡或PEAP的鉴权认证试点工作已经在开展，相信很快就能实现WLAN无感知认证，到时终端可以自动搜索网络，发现WLAN网络后，可以自动登陆，不需要人为参与。
唯一的阻碍可能就是终端对于SIM卡或PEAP认证的支持率不高，根据部分省份的统计，目前SIM卡或PEAP认证的终端支持率在70%~80%左右，所以无感知认证的全面实现还需要一段时间。
4）缺少应用
手机、平板电脑等终端由于硬件和软件条件的限制，不可能像PC使用起来那么方便，因此是否有体贴实用的应用成为培养用户使用习惯的关键因素，而开发体贴实用的应用的根本在于找到成功的运营模式。
运营商不可能贴钱运营，而用户基本上也希望WLAN网络可以免费使用，这是解决应用缺少的焦点。
1.6超高速无线局域网发展现状
1.6.1国外发展现状
随着IEEE802.n设备的涌现，无线局域网在过去10年经历了空前的发展。
而超高速无线局域网则是未来无线宽带通信的重要组成部分，其通过无线的方式构建局域网的技术，能够有效的增加接入带宽并降低布网成本。
该技术可以使用户通过无线接入的方式，实现高速率、低资费的上网，在未来具有广阔的应用前景，是最具商业前景的通信技术之一。
目前，很多国际著名的公司，如Intel、高通等等，都正投入巨资，倾力进行未来无线局域网技术的开发。
超高速无线局域网的研发主要由IEEE来推动，为此，IEEE提出了一个新的标准项目，名为802.1lac。
802.1lac项目又称为“VeryHighThroughput（甚高吞吐量）”项目，目标速率为IGbPs。
该项目从2008年卜半年就已经开始启动，到下半年的时候，项目被分为两部分，一部分工作在6GHZ以下，用于中短距离无线通信，正式定名为802.1lac，成为802.lln的继任者；另一个部分则工作在6OGHZ，定名为802.1lad，主要面向家庭娱乐设备之间的通信传输，市场定位与UWB类似。
同期，IEEE还专门成立了负责制定802.1lae标准的TGac工作组。
TGac工作组公开征集802.1lac的相关提案，并且定期召开标准讨论会，在2008年底时，就制定出第一版的802.1laC功能需求。
提出了802.llac的通信速率、信道频带、通信带宽、后向兼容性和频谱利用率等要求。
经IEEETGac工作组的讨论，802.1lae将使用802.lla的50HZ频段，并在其标准的基础上进行改造。
802.1lac将沿用802.lln的MIMO技术进行通道设置，多天线的使用为其达到IGbps的传输速率打下基础。
不过802.11ac的单通道工作频率较802.11n所使用的有显著地提升，从先前的40MHz提升至80MHZ和16OMHZ，再加上大约10%的实际频率一调制效率的提升，使其传输速率在理论上跃升至IGbPs。
而实际的传输速率也能达到300MbPs~400MbPs，此传输速率超过了802.11n的3倍。
此外，802.1lac标准还能满足对现有的802.11全系标准的后向兼容，以及支持对未来即将发布的规范的支持，如802.11s无线网络架构以及802.11u等，在安全性方面，802.11ac标准还将完全满足802.11i的所有内容，达到企业级用户的要求。
根据其实现目标，802.1lac标准将实现企业或家庭的无缝漫游，并在漫游过程中支持WIFi产品的相关应用。
2011年，TGac出台了802.1lac的第一版草案，该草案详细描述了802.11ac标准的MAC层和PHY层的相关规范。
1.6.2国内现状
无线局域网技术的研究与开发受到了国家的高度重视。
我国设立的“新一代宽带无线移动通信网重大专项”项目，其中有多项专门针对未来无线局域网技术的重大专项，特比是针对未来高数据速率的无线局域网。
为此，以工信部标准研究所牵头，由北邮、清华、北交大、中兴、华为、大唐电信等多家单位组成的802.1lac标准研究小组也在北京成立。
从2010年初开始，国内单位便开始积极参加IEEE的802.11acad标准讨论会，并向会议提交文稿，2010年7月提交了4篇文稿，其中包括3篇802.11ac文稿和l篇802.1lad文稿，涉及120MHZ物理层传输、VHT一LTF设计、联合多信道CSMA、旋转调制等技术内容；2010年9月，国内单位共提交了5篇802.11ac文稿（第一作者文稿3篇，合著文稿2篇），技术领域涉及12OMHz信道化、RTSCTS交换机制、用于MU-MIMO的多CTS方案、6OMHz和12OMHZ信道设计、非连续40+40MHZ传输等技术内容。
并在会议上国内单位积极与国外公司进行沟通交流，取得了重大突破，由工信部电信研究院主推的高效支持中国频谱的议案获得了通过，这是中国单位的议案第一次在IEEE
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