下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
宽带无线接入技术是信息通信（ICT）领域的一个非常重要的技术分支，它能够有效利用无线频率资源为用户提供方便、快捷的高速无线数据服务。宽带无线接入技术是推动移动互联网及智能终端爆发式增长的关键驱动力，而移动互联网及智能终端的快速发展也会推动宽带无线接入技术的快速发展。在技术与业务需求的相互作用下，宽带无线接入技术当前已经发展成为应用最为普及的ICT技术，几乎每个智能手机、平板电脑和笔记本电脑都具备宽带无线接入能力，几乎所有有人聚集的地方就有宽带无线接入网络的覆盖。宽带无线接入能够有效改善社会信息化水平，具有良好的社会效益；与此同时，宽带无线接入技术还创造出了万亿美元的巨大产业，已成为推动全球经济发展的重要引擎。
根据覆盖范围，无线接入技术可分为无线个域网、无线局域网、无线城域网及无线广域网，分别覆盖10米量级、100米量级、城市范围、全球或国家范围，其各自代表性技术分别为超宽带通信（UWB）、无线局域网、移动通信和卫星通信。需要注意的是，移动通信基站覆盖范围最大只能覆盖几十千米范围，只能算是无线城域网；但通过地面网络辅助，可将移动通信基站连接成为覆盖整个国家的无线广域网。
从产业规模和应用普及程度来看，移动通信和无线局域网显然是最具影响力的宽带无线接入技术，二者产业规模（尤其是移动通信）比其他所有宽带无线接入技术产业规模总和还要大很多。在全球产业界和学术界的高度关注下，移动通信和无线局域网技术不断快速发展，已成为创新最为活跃的ICT技术。本书内容聚焦于这两大领域，并深入探讨移动通信和无线局域网技术发展现状和未来趋势。
移动通信一直保持着每十年出现新一代技术的规律。从1979年第一台模拟蜂窝移动电话系统试验成功至今，移动通信已经经历了四个时代，每代移动通信系统的诞生都具有其特定应用需求，并且不断采用创新技术推动整体性能的快速提升。
第一代移动通信（1G）出现在20世纪80年代，首次采用蜂窝组网方式，能够为用户提供模拟语音业务，但其业务能力和系统容量都十分有限，而且价格昂贵。大约十年之后，第二代移动通信（2G）诞生，2G首次采用了数字移动通信技术，不仅能够提供高质量的移动通话，而且还能够同时支持短消息和低速数据业务，并使得移动通信成本大幅下降，成为普通老百姓用得起的技术。2000年左右，在互联网浪潮的推动下，第三代移动通信（3G）应运而生，3G的数据传输能力可达2Mbps至数十Mbps，能够支持视频电话等移动多媒体业务。此后，随着移动互联网和智能终端的爆发式增长，3G的传输能力越来越不能满足需求，2010年左右第四代移动通信（4G/LTE）技术出现，其峰值传输速率可达100Mbps至1Gbps，能够支持各种移动宽带数据业务，可以较好地满足当前移动互联网发展的需求。
总而言之，经过三十多年的飞速发展，移动通信已发展成为应用最为普及的信息通信技术，全球渗透率接近100%。目前，移动通信已经融入至社会生活的每个角落，深刻地改变了人们的沟通、交流乃至整个生活方式。与此同时，全球移动通信产业也突飞猛进，不仅创造出数万亿规模的市场规模，还带动了移动互联网和智能终端的飞速发展，成为推动国民经济发展和提升社会信息化水平的重要引擎。
从我国移动通信产业的发展历程看，20世纪80年代第一代移动通信时期，我国移动通信产业远远落后于国际水平，基本没有自主产业能力。20世纪90年代2G时期，我国采用GSM和IS-95等国外技术标准，逐步开始进行自主设备和产品的研发，追赶世界先进国家。21世纪初进入3G发展阶段，我国把握标准化机遇，较早参与3G国际标准制定和研发，提出了我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA国际标准，建立了自主的移动通信产业链，产业化能力不断提升，并实现了TD-SCDMA的成功商用。当前，4G/LTE已成为全球移动通信产业发展的主流，我国主导了LTE TDD模式（即TD-LTE）的国际标准和产业化，并基本实现了与LTE FDD的全球同步发展。
经过3G/4G阶段的磨炼，我国移动通信产业已取得了长足进步，具备了较强的技术创新、标准化和产业化实力。在技术创新方面，华为、中兴、大唐等国内企业大力投入创新技术研发，不仅掌握了大量的3G和4G自主知识产权，而且在大规模天线、新型多址等未来第五代移动通信（5G）核心技术上取得了较多的技术积累；在标准化方面，国内企业在国际主流移动通信标准组织（3GPP）中已具备较高话语权，主导了TD-SCDMA和TD-LTE的标准化，在刚结束的LTE R12阶段标准化工作中，国内单位提交标准文稿已占到总量的1/4；在产业化方面，我国已建立具有国际竞争力的完整移动通信产业链，华为和中兴在系统设备方面已进入全球前五，华为、小米等七家国内终端企业已进入全球前十，展讯、海思等在移动芯片方面也已进入世界前列。
无线局域网（WLAN）是全球应用最普及的宽带无线接入技术之一。无线局域网从20世纪90年代开始出现，最初主要应用于办公室、家庭、宾馆等室内区域的无线网络覆盖，随着无线局域网的日益普及，无线局域网也被用于校园、港口、油田等室外公共区域。无线局域网在室内的传输距离一般为几十米，在室外空旷地区的传输距离可超过100米。无线局域网支持固定、游牧和低速移动接入方式。
当前国际主流的无线局域网技术是由Wi-Fi联盟推广的基于IEEE802.11系列标准的Wi-Fi技术。Wi-Fi联盟在IEEE802.11标准的基础上，制定相应的认证测试规范，保证不同企业生产的设备之间的互操作性。符合Wi-Fi认证测试要求的无线局域网技术通常被称为Wi-Fi，通过Wi-Fi联盟组织的认证程序的产品将被授予Wi-Fi认证。目前，基于IEEE802.11ac和IEEE802.11ad标准的Wi-Fi系统传输速率可超过1Gbps。
经过十多年的快速发展，WLAN已形成巨大的产业规模，产品日益丰富，应用日益普及，已成为继蜂窝移动通信之后又一广泛应用的无线通信技术，并造就了巨大的市场规模。目前，全球无线局域网用户已超过15亿，芯片年出货量超过20亿，WLAN设备总量超过50亿部。WLAN逐步成为承载网络流量的主要方式。根据Cisco的分析报告显示，在蜂窝网、固网和WLAN接入三种方式中，WLAN承载了相当大比例的数据流量。2014年WLAN承载的流量比例已达41%，预计到2018年WLAN承载的流量比例将达49%。
无线局域网技术产业发展的主要推动力来自英特尔、高通、博通等几家国际芯片制造商。近几年，随着我国WLAN设备制造业的快速发展，国内企业每年生产大量的智能手机、无线路由器、平板电脑、笔记本电脑等WLAN设备，我国产业在WLAN领域中的利益越来越大。为了提升在WLAN领域的核心竞争力，国内主要设备制造商、运营商、高校和科研机构积极参与IEEE802.11和Wi-Fi联盟等WLAN标准和产业组织的相关活动，对无线局域网技术、标准和产业发展的影响力和话语权得到了显著提升。
近年来，关于WLAN与蜂窝网之间是互补，还是竞争关系的争论很多。总体来看，蜂窝网与WLAN市场定位不同，相互补充、融合发展是主流。然而，二者在运营商热点覆盖地区仍有可能存在竞争，全球业界正在积极引导二者技术、产业和应用融合发展。
蜂窝网与WLAN融合互补关系体现在二者的基本定位上。蜂窝网主要是为公众提供方便快捷的移动接入服务，在覆盖范围、移动性、QoS等方面优势明显，但当前在成本、吞吐量方面存在不足。WLAN在成本、吞吐量方面有优势，但在覆盖、QoS、移动性等方面有明显缺陷，无法提供随时随地的普遍服务。移动互联网业务既需要蜂窝网提供普遍接入服务，也需要在热点地区提供低成本、高带宽数据服务，只有将二者结合在一起，才能够实现优势互补，实现运营商和用户的双赢。
需要特别说明的是，尽管WLAN承载了大部分的无线数据流量，但并不意味着未来会取代蜂窝网。一方面，尽管WLAN流量占比更大，但蜂窝网的流量增长速度更快，并未受到WLAN的影响；另一方面，WLAN是固定宽带的延伸，WLAN分担更多的是固定宽带的流量。此外，由于WLAN是小范围覆盖，并不具备蜂窝网无缝覆盖、普遍服务的业务特性，因此需要与蜂窝相结合才能给用户带来无缝的业务体验。
为了推动WLAN与蜂窝网技术融合，国际标准组织也推出了相关的技术标准。3GPP已提出了I-WLAN、MAPCON、IFOM、ANDSF等一系列WLAN与蜂窝网融合技术标准。IEEE、Wi-Fi联盟与WBA联盟提出了IEEE802.11u、Hotspot 2.0和下一代热点（NGH）技术，可实现蜂窝网与WLAN之间的切换和漫游。此外，爱立信、诺基亚、三星等全球主要公司还将WLAN纳入5G范畴，作为5G网络的重要补充进行统一布局。
国际主流公司积极布局，推动WLAN与蜂窝网产业不断融合。高通收购Atheros、Intel收购英飞凌、联发科收购Ralink、爱立信收购BelAir Networks、三星收购CSR无线部门等典型案例充分反映了两种产业融合的大趋势，实现了以蜂窝产业为主流，WLAN作为重要补充的统一布局。
此外，主流运营商将WLAN与蜂窝网进行整合，提供二者融合业务。中国移动根据自身网络特点，提出了GSM、TD-SCDMA、WLAN和TD-LTE的“四网协同”融合策略，并推出将Small Sell与WLAN整合在一起的Nanocell计划，共同为用户提供服务。NTT DoCoMo等运营商在热点覆盖区域对WLAN热点进行精确部署，为蜂窝网进行分流补盲。AT&T、中国移动、Orange等运营商还积极推动WLAN无感知认证业务，为用户提供更好的融合业务体验。
对于WLAN与蜂窝在热点区域的潜在竞争，主流厂商提出“Small Cell+WLAN”融合解决方案。当前，蜂窝网对于数据流量很高的热点区域没有特别有效的解决方案，运营商主要采用WLAN来分担蜂窝网压力，二者能够有效互补。不过，蜂窝网的能力也在快速提升，由3GPP推出的Small Cell/LTE-Hi等热点覆盖增强技术，其应用场景主要针对写字楼、体育场、火车站和商场等运营商热点覆盖地区，因此可能在此类场景下与WLAN产生竞争。
Small Cell与WLAN各有侧重，二者可以融合发展。Small Cell主要是为公众提供方便快捷的移动接入服务，提供高质量的连续语音和数据业务，在覆盖范围、移动性、QoS等方面具有明显优势，而在成本、吞吐量方面还仍然存在不足。WLAN则与之相反，在成本、吞吐量方面表现优于Small Cell，能够提供低成本、尽力而为的宽带数据业务，但在覆盖、QoS、移动性等方面能力不足，无法提供随时随地的普遍服务。因此，将二者结合起来就能够实现优势互补，不仅能够更好地满足用户的差异化业务需求，还能够优化运营商网络，并降低运营成本，同时在一定程度上增加设备商的收入，从而形成运营商、用户及设备商的共赢局面。
主流厂商提出的“Small Cell+WLAN”融合解决方案，推动二者化竞争为融合。高通已推出了1000X Small Cell 计划，提供“3G/4G+Wi-Fi”的芯片解决方案，将Small Cell与Wi-Fi芯片进行整合。Cisco将运营级Wi-Fi整合至Small Cell的系统架构中，为运营商提供整体的设备解决方案。阿尔卡特朗讯也表示今后推出的Small Cell接入设备都将集成Wi-Fi的功能，推动二者在运营商热点地区的融合部署。今后，“Small Cell+Wi-Fi”将成为热点分流的主要方式。据WBA联盟预测，2018年75%的Small Cell将整合Wi-Fi功能，成为获取移动数据流量的主要方式。目前，AT&T、中国移动、O2等运营商均已明确提出了“Small Cell+Wi-Fi”的发展计划。