无线宽带接入的业务和网络需求

　　摘要：WiBro是由韩国电子通信协会和三星电子共同发起的HPI高速便携式互联网项目发展而来的，它完全兼容IEEE802.16e标准，并最早得到商业应用。WiBro是世人所关注的MobileWiMAX市场开拓者，它的成功与否将直接影响甚至决定了WiMAX技术的发展方向和IEEE802.16e的发展时机。为了更好地理解WiBro，本文着重介绍了WiBro项目的发展历史，WiBro第一阶段的业务和网络需求。

　　关键词：WiBro、MobileWiMAX、三星电子、802.16e、业务需求、网络需求

　　一、韩国无线宽带接入网络－WiBro的发展历史

　　WiBro的名称来源于WirelessBroadbandaccessservice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（Highspeed Portable Internet）项目发展而来的。

　　发展该项目的背景是由于韩国通信市场特别是移动通信市场已经出现了新的需求而现有的通信技术又难以满足这种需求。到2005年1月，韩国固定宽带市场普及率和移动用户的渗透率已经达到76%，在移动用户中，无线数据业务的使用率达到96%。但是从2003年起，固定宽带用户和移动用户的增长就处于停滞，固定宽带业务的ARPU值也增长乏力。相比较来说，虽然移动用户的ARPU值增长不是很明显，但无线数据用户的ARPU值却是在稳步上升，在移动用户ARPU值中已经达到20%的比例，而EV-DO用户甚至达到了33%。

　　显而易见的数据使得运营商的兴趣和用户一样都集中到无线数据业务上来。问题的关键是需要一种技术手段来保证数据业务的接入速率、降低接入成本同时兼顾安全、质量等不同的业务需求。在现有的技术中，无线数据业务的主要是采用WLAN或蜂窝技术。WLAN虽然有低成本、高速率的优势，但在覆盖范围、移动能力方面有很大差距，而且在安全性和业务质量保证方面难以到达运营商的要求，还有其不清晰的盈利模式也极大地影响了运营商的兴趣；蜂窝系统主要是基于语音业务的网络，在移动性和业务质量上都有很好的保证，但较低的数据速率和较高的接入成本难以让用户接受。为此，韩国从2002年就开始HPI项目，命名为WiBro。WiMAX技术在以面向移动为终极目标之后，开始与WiBro进行协调。韩国电信权衡利弊，最终决定WiBro和MobileWiMAX兼容。因此，WiBro将成为一个服务品牌，所采用的技术还将是WiMAX技术。

　　2002年底，韩国政府就开始清理频率，把原来用于WLL的2.3GHz频段分配给便携互联网业务。

　　2004年，发布WiBro第一阶段的标准。

　　2005年初，选定运营商并发放牌照。

　　准备在2005年第三季度发布第二阶段标准。

　　二、无线宽带接入业务和网络需求

　　本篇所介绍的业务和网络需求是WiBro的第一阶段需求，主要包括业务、系统和终端三个方面

　　2.1业务需求

　　WiBro中定义业务是指在静止或移动的环境中，任何时间、任何地点都能通过PSS（便携移动终端）提供高速无线互联网接入的便携互联网业务。

　　在WiBro中，这些业务分为三类：

　　实时业务：需要保证资源，满足时延要求的业务。如流媒体业务、交互式游戏等。

　　非实时业务：一些后台处理，没有时延要求的业务。如：FTP，MMS，聊天，e-commerce等。

　　Best-effort业务：没有资源保证的业务。如：Web浏览，e-mail等。

　　通过多媒体终端，如：手机、笔记本电脑、PDA和智能电话，提供多媒体服务。

　　所有业务都能支持静止、游牧和中速移动用户，并满足不低于1Mbit/s无线数据速率。

　　业务覆盖区域根据不同的小区类型在以下范围内必须支持每用户最低速率要求：

　　Pico:100m，

　　Micro:400m，

　　Macro:1km。

　　在移动性方面应支持不小于60km/h的移动速度。

　　所有基于IP的业务在小区之间应无缝切换。

　　支持鉴权和加密功能。

　　根据不同的业务级别提供不同的QoS。

　　根据用户需求提供不同的计费费率。

　　支持与其它系统如：WLAN、其它移动通信系统之间的漫游。

　　其它需求：

　　支持广播和多播业务；提供用户/终端/基站国际识别码；上/下行速率比例可调。

　　2.2接入网络需求

　　频率复用因子

　　在WiBro中，频率复用因子FRF=1。也就是说在多小区环境中所有扇区都使用相同的载波。

　　频谱效率

　　频谱效率包括最大频谱效率（指单小区环境中，一个基站物理层所能提供的最大数据容量与信道带宽的比值(bps/Hz/cell或bps/Hz/sector)）和平均频谱效率（多小区环境中，一个基站物理层所能提供的平均数据容量与信道带宽的比值(bps/Hz/cell或bps/Hz/sector)）。WiBro中根据上行和下行定义为不同的频谱效率需求

　　最大的频谱效率：DL/UL(6/2)

　　平均的频谱效率：DL/UL(2/1)。

　　数据传输速率

　　数据传输速率包括每用户最低数据传输速率和每用户最大数据速率。WiBro中要求每用户最低数据速率为：

　　上行：128kbit/s

　　下行：512kbit/s。

　　每用户最大数据速率为：

　　上行：1Mbit/s

　　下行：3Mbit/s。

　　QoS参数

　　QoS参数是指为了保证业务质量的量化参数，包括：抖动、延迟、丢包率、数据传输速率。

　　在WiBro中根据不同的业务类型对以上几个参数的要求都分别进行定义。

　　切换

　　切换包括：扇区切换、小区切换和跨载频切换。切换的要求就是定义切换时间，也就是切换过程中数据包暂停传输的时间间隔。WiBro定义几种切换时间要求都要小于150ms。

　　2.3核心网需求

　　核心网需求包括以下几个方面：

　　鉴权和加密

　　系统支持基于EAP的鉴权/加密协议，如果需要，系统必须支持基于PKI的协议。系统支持基于RADIUS或者Diameter的鉴权并提供用户和终端多种鉴权功能。

　　互操作

　　当发生业务的终端在网络之间移动时必须支持切换和漫游。在此过程中应该支持其它网络的鉴权功能、其它网络的计费功能和IP的移动性等。在IP子网之间切换时间不大于1s。

　　网络管理

　　系统能够通过SNMP提供网络管理功能（错误管理，配置管理，性能管理等）。

　　移动性支持

　　支持L2和L3的切换功能。

　　计费管理

　　针对不同用户业务，系统应该提供以下基本数据以支持不同的计费管理：

　　连接时间和非连接时间，

　　包的数量，

　　基站，用户和终端的ID，

　　服务级别（业务类别；GoS）和QoS，

　　连接中断原因和错误。

　　接入控制功能

　　为了保证终端接入网络，应该支持以下功能：

　　网络接入控制，

　　鉴权，

　　登陆和地址分配，

　　计费开始，

　　业务信道连接控制，

　　业务信道连接设置，

　　业务信道连接改变，

　　业务信道连接终止，

　　接入终止控制，

　　登陆撤销和地址收回，

　　计费终止。

　　传输控制功能

　　核心网应该根据基于接入网QoS设置的业务特征提供不同的QoS。

　　2.4PSS终端需求

　　终端需求定义包括：

　　省电功能

　　为了支持移动性，PSS终端必须支持省电功能以确保电源消耗最低。

　　移动性支持

　　PSS应该支持基于L2、L3的切换。

　　广播/多播

　　PSS能够接收广播/多播消息。

　　网络间互操作功能

　　PSS在网络间互操作时应该能够提供合适的方法控制连接。

　　鉴权和加密

　　PSS应该支持基于EAP鉴权/加密协议。必要时，应该支持基于PKI的加密协议。应支持多种鉴权功能和加密功能。

　　三、结束语

　　HPI项目的目标是从2003年初到2005年底，完成无线接口标准的制订，包括终端、基站和接入分组路由器的研发以及调制解调器等关键部件的研发。

　　目前三星电子系统和终端设备研发工作已经告一段落，现场测试的结果比预想的要好。韩国运营商正准备在今年11月份APEC会议上实际展示WiBro的性能和商用化成果。

----《通信世界》

作者：三星（中国）投资有限公司通信系统部 陈杰华