当今互联网从PC时代进入了移动互联网的时代,Wifi以其便利性,高速,性价比高,已经成为各便携终端的首选联网技术。
随着智能终端的发展,逐步演进到“无Wifi不成终端”。随着Wifi技术的进步,如低功耗,Fullmesh自组网,多用户接入,OFDMA,Mu-MIMO等技术的发展。
Wifi不仅广泛应用在无线城市、运营商Wifi公共热点建设,家庭/中小商户Wifi路由器部署上,物联网IOT、无线传感器、智能家居等也越来越多的采用Wifi技术,Wifi已经成为应用最广的无线技术。
当前Wifi使用2.4GHz公共开发频段和5.8GHz受限开放频段。随着无线宽带化的发展需求,以及IOT等技术发展的需要,Sub1GHz的Wifi技术,如TVWhiteSpace电视空闲信道,认知无线电(CognitiveRadio)发展的软件无线电(SoftwareDefineRadio),以及IEEE802.11ahSub1GHzWifi标准的推动,1GHz以下的Wifi技术也获得大大的发展,700MHz大规模商业Wifi技术指日可待。
以中国运营商公共Wifi建设部署为例,当前三大运营商合计拥有WLAN热点超过600万个,其中中移动早期因TD-SCDMA3G网络覆盖数据传输效果较差,需要采用Wifi作为3G数据通信的重要补充,其WiFi发展最快,WiFiAP数量部署超过450万个。中国电信部署AP超过120万个,中国联通AP部署超过30万个。但由于运营商Wifi热点部署中,存在以下问题:
一是站点选择规划困难,导致热点命中率低。
二是2.4GHz开发频段,没有约束和规范甚至运营商之间存在互相干扰恶性竞争情况,导致wifi干扰大,且Wifi功率远小于GSM/3G功能,导致信号传输太差,站点吸收容量,数据业务分流少。
三是运营商从运营角度考虑,Wifi业务认证繁琐,普遍采用WEB/Portal加短信认证,操作麻烦,且接入用户数多时,性能差,用户使用不方便,用户体验差,导致用户命中率低。
因此,运营商GSM/3G/WLAN三网协调建设,以期WLAN能很好弥补无线数据业务发展的目标没有达到,间接也推动了运营商加快LTE的建设进程,特别是中移动LTE建设进程。
但反观家庭Wifi路由器,Wifi网关使用。当前由于智能手机,智能终端的普及,家庭采用Wifi连接宽带上网已经是非常普遍,在城市小区住户中,搜索到10~20个WifiRouter/AP是非常正常的。由于家庭固网Wifi用户,相对静止,功率相对恒定,家庭覆盖、穿墙位置恒定,不影响日常使用。且虽然也互相干扰,但由于家用设备功率小,相互干扰作为噪声处理,极端情况,通过更换Wifi信道,也可解决信号传输质量问题。家庭Wifi基本即插即用,没有运营商认证带来的用户体验问题。因此,家庭Wifi中使用良好,速率高,价格低,质量稳定,这也成就了Wifi成为终端首选联网技术。
广电如果采用700MHz License授权频段,则从频谱规划上,避免了当前运营商采用2.4GHz/5GHz开放频段带来的干扰严重问题,通过有序的网络规划,部署大功率700MHzWifiAP产品,提升AP覆盖,解决多用户接入,采用MIMO或者MU-MIMO等技术,提升带宽和用户接入数,通过FullMesh解决相邻站点同频干扰问题,700MHzWifi是可以作为运营产品的。
1、700MHzWiFi解决方案分析
如上图,早期WLANMAC基带处理芯片和RF芯片分开,采用零中频(基带)IQ信号和RF调制芯片对接,把RF芯片内部的频率合成器和压控振荡器适配到700MHz频段,根据实际需要,适当调整Wifi信号间隙等参数,即可在当前大规模WLAN方案基础上,发展700MHzWifi技术。
当前Wifi技术发展,成本低,更多采用SOC芯片,一是如上图所示中,MAC和RF集成在同一芯片中,修改RF芯片,使之适配到700MHz频段。二是采用外挂混频电路,把2.4GHz/5GHz降频到700MHz。原理框图如下:
5GWiFi转700MHz原理框图
在现有的2.4GHz/5GHzSOCwifi基础上,采用频率合成器把2.4GHz和5GHz转换为700MHz,后级可增加700MHzPA和LNA,提高发送功率和接收灵敏度,保证覆盖范围需求。
2、700MHzWiFi特性
700MHzWifi基本可以完全继承2.4GHz/5GHz802.11n/802.11ACWifi的先进特性,可以支持2×2,3×3,4×4MIMO802.11n最高速率可达600Mbps物理速率,802.11AC3*3MIMO可达1.3Gbps物理数率,超过1Gbps的MAC速率。
工作频带可选工作在5MHz,10MHz,20MHz,40MHz和80MHz等多种带宽。当前主要采用CSMA/CA方式接入,也可考虑选择TDMA/TDD方式。支持Fullmesh智能自组网。
Wifi新技术上逐步扩展MU-MIMO(多用户多入多出技术)和OFDMA(802.11ax)等。MU-MIMO可以支持多用户同时接入,大大提升了一个站点的接入用户数,减小了Wifi冲突避免,使用竞争带来的低效率。同样,OFDMA可获得LTE一样的多用户接入能力和提高数据传输效率。Wifi新的标准和技术上还会持续引进功率控制,减小同频干扰,提升Fullmesh自组网的能力,使得Wifi越来越适合无线接入网解决方案。
3、700MHz超级WiFi网络部署分析
700MHz超级Wifi网络部署中,需要解决当前电信运营商Wifi热点部署中存在的三个问题,这样才能提升用户体验效果,达到运营目的:
a)站点覆盖和选址问题。解决Wifi覆盖和干扰问题,统一SSID,方便用户自动识别700MHzWifi信号。
b)合理规划频段,频率使用范围,信号发射功率,做好网优工作。解决当前wifi开放频段带来的强干扰问题和用户争用问题。
c)简化用户接入认证,自动认证。提升用户体验,吸引用户使用。
在解决当前运营商问题的基础上,采用云平台进行设备管理和维护,引入AP/WLAN设备自动配置,业务自动开通,零配置安装等网管对接问题。通过云平台统一监控和配置Wifi站点的发射功率和使用频段,解决干扰问题。不再采用AC集中器等,扁平化设备管理。后续考虑WLANMesh组网,MU-MIMO扩展,解决多用户接入。
集中控制AC方式和云平台分布式方式700MHz超级WiFi组网对比
如上图所示,采用云平台管理无AC控制器系统架构上面有以下优势:
a)没有U型转弯、没有AC控制器集中转发带来的性能瓶颈、没有AC控制器带来的网络单点故障
b)扩展灵活,即插即用。通过云平台方便扩展
c)优越的分支机构性能和生存力
d)可以实现Mesh网络,方便功率控制,频段分配,解决干扰问题。
e)高可靠性、低成本(没有控制器的成本)
f)丰富的增值功能
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