一旦确定,所获得的最低速度值将成为该连接的新最高速度。.
干扰:高速行驶的车辆、坚固的墙壁和建筑物以及恶劣天气都会阻碍室外环境中的无线信号传输。信号强度降低会导致系统性能下降,因为无线系统会降低传输速度以维持连接。.
多用户:无线网络本质上是一种共享介质(空中传输)。单个接入点或基站的总带宽必须由多个用户共享,这会导致实际速度降低。在市中心和足球场等繁忙区域,除非运营商部署更多移动发射器来应对激增的用户需求,否则网络容量很容易因用户数量过多而超负荷运转。.
尽管存在局限性,无线网络已成为现代通信不可或缺的一部分。它们彻底改变了我们使用电脑和移动设备的方式,无论是在家、在办公室还是外出时。.
然而,我们认为应该主要推广无线网络的优点——随时随地提供互联网连接——而不是直接取代固定接入网络。.
这些假设也基于高容量网络的可用性,但实际情况并非总是如此。速度最快的移动网络覆盖范围有限。LTE网络主要部署在部分主要城市;尽管3G网络的部署始于10年前,但至今仍未覆盖许多农村地区。
在一些国家,LTE部署进展缓慢,因为必须首先分配足够的频谱资源。频谱资源稀缺(一根光纤的容量大于整个无线电频谱),因此各国监管机构通常不得不划拨部分频谱,以便为新技术和服务腾出空间。
移动回传挑战:
无线网络只有在其两端才是无线的。
回传是指将通信流量从分布式节点(例如 Wi-Fi 接入点或移动基站)传输到更集中的节点的过程。在移动通信领域,回传对应于基站和最近的聚合点(通常是无线网络控制器)之间的网络部分。
随着移动数据速率的提升,移动回传容量也需要相应增加。如下表所示,仅承载GSM语音的基站通常需要约1.3 Mbps的带宽。基于2.75G EDGE架构的基站带宽需求将增加到约6 Mbps,3G需要约21 Mbps,而LTE则需要高达80 Mbps。如果移动运营商拥有更多可用频谱或使用MIMO天线来提升容量,则回传容量需求还会进一步增加。.
传统上,基站通过租用的T1/E1线路连接到核心网络(北美T1线路速率相当于1.544 Mbps,欧洲E1线路速率相当于2.048 Mbps)。多年来,当运营商需要更多容量时,只需增加租用线路即可。但随着LTE的普及,这种方法将不再适用。.
移动网络运营商目前已面临巨大的财务压力。过去十年,他们在3G网络部署方面投入巨资。因此,为了满足日益增长的移动带宽需求,他们自然希望尽可能减少对LTE网络部署的进一步投资。所以,移动运营商需要尽可能地利用现有基础设施。.
最便宜的选择是使用他们自己安装的连接,但是,正如我们所看到的,LTE 带来的回程链路需求的急剧增加使得这种策略不可行。.
一些运营商已经在使用光纤连接移动基站。当需要建立新的连接时,安装光纤是明智之举。光纤的容量几乎无限,并且无需铺设新电缆即可支持未来的升级。.
光纤网络采用两种基本架构之一:点对点 (P2P) 系统或点对多点 (P2MP) 系统,通常称为无源光网络 (PON)。.
点对点 (P2P) 网络通常基于以太网,双向容量为 100 Mbps 或 1 Gbps。PON
(无源光网络)有多种标准。全球主要选择是千兆无源光网络 (GPON),它提供 2.488 Gbps 的下行带宽和 1.244 Gbps 的上行带宽。GPON 的 10 Gbps 升级版 XG-PON1 也已推出,在相同的配置下提供 10 Gbps 的下行带宽和 2.488 Gbps 的上行带宽。未来的标准将使这些系统能够以 40 Gbps 的速率运行。光纤还支持光纤无线电 (ROF) 技术,该技术允许在蜂窝系统中使用小型、低成本的基站。ROF 系统目前被广泛用于改善建筑物内的蜂窝网络覆盖,例如办公楼、购物中心和机场航站楼。
在光纤无线传输(ROF)系统中,无线信号先在中心站和基站之间以光纤方式传输,然后再通过空气辐射出去。光信号直接由无线电信号调制,然后通过光纤传输。(虽然光纤无线传输也可用于其他用途,例如有线电视网络,但通常情况下,当这种技术用于无线接入时,才会使用“光纤无线传输”这个术语。).
RoF架构将高频射频(RF)信号(通常高于10 GHz)叠加在光波上。这使得无线信号能够以高频光信号直接传输到基站,并在基站进行光电转换,之后由天线放大并辐射出去。各个基站无需进行上下频转换,从而简化了基站部署并降低了成本。.
RoF本质上是一种模拟传输系统,因为它直接将中央单元产生的无线电波形以载波频率分发到无线接入点。RoF支持UMTS和WiMAX等宽带信号。(请注意,尽管该传输系统是模拟的,但无线电信号仍然是数字的。).
Wi-Fi 技术在新世界中的角色。
到目前为止,我们一直在讨论移动通信,特别是移动网络的增长。那么,Wi-Fi 技术在新世界中扮演着怎样的角色呢?
显然,Wi-Fi 将发挥重要作用,尤其是在建筑物中,它被用于将住宅和商业宽带信号分发到家庭和办公室。移动数据使用情况的研究表明,大量用户在家中使用手机。因此,业界开发了相关软件,使用户能够在移动网络和 Wi-Fi 网络之间无缝切换,从而使消费者能够享受更低的数据使用成本,同时减轻移动网络的负担。
另一项综合优势在于用户,他们现在可以在建筑物内自由移动接入,而不再受限于固定的有线系统。随着越来越多的设备(例如智能手机和平板电脑)仅配备无线接口,直接连接固定电话网络的选项已不再可用,因此无线连接成为唯一选择。.
移动运营商还可以利用毫微微蜂窝基站(femtocell)扩展建筑物内的网络覆盖范围。毫微微蜂窝基站是一种小型基站,可在最远 10 米的范围内与移动设备通信,并由家庭宽带网络提供回程链路。结合了 Wi-Fi 和毫微微蜂窝技术的混合设备则能提供两者的优势。.
Wi-Fi 在建筑物外正变得越来越普及,尤其是在移动服务需求量大的地区。许多大城市都出现了无线网络,使用户有机会关闭移动网络,从而获得更便宜、更快的下载速度。
其他受益于 Wi-Fi 的地区还包括农村地区,在这些地区,建设光纤到户 (FTTH) 或光纤到楼 (FTTB) 网络的成本可能非常高昂,而 Wi-Fi 设备价格更低,安装也相对容易。
然而,与任何移动通信网络一样,Wi-Fi 网络仍然需要数据回传到主网络或核心网络,因此提供足够的回传容量的问题仍然存在。.

如果使用铜缆电话网络作为回程链路,Wi-Fi 网络的容量很快就会被稀释。一个典型的例子是,一家提供免费上网服务的城市咖啡馆,其 Wi-Fi 网络速度可达 54 Mbps,但建筑物的宽带连接速度只有 24 Mbps(下行)。此外,为了满足日益增长的消费者数据需求,Wi-Fi 网络也需要光纤回程链路。.
结论:
移动服务提供商正面临着网络数据流量激增的局面,用户越来越希望能够更便捷地访问数据密集型在线服务,而无需受限于固定位置。移动宽带服务的普及,加上双模3G和Wi-Fi智能手机的广泛应用、价格亲民的数据套餐以及新型在线服务的涌现,共同推动了无线用户数据流量的增长。移动宽带
网络历经发展演变,如今已接近饱和,亟需进行彻底改造,以确保其能够满足未来的需求。这带来了一个难题:移动网络运营商过去投入巨资,因此缺乏动力再次进行大规模资本投资,但现有基础设施却难以满足需求。
答案在于改进网络并利用光纤基础设施进行无线回传,这可以提供满足持续增长所需的高带宽容量,使其成为构建强大且面向未来的网络的理想媒介。.
光纤接入网络建设与固定电话和无线回程之间存在着明显的协同效应。瑞典城市斯德哥尔摩就是一个例子,该市目前已支持两家LTE移动运营商,第三家也正在筹备中,这被认为是光纤网络覆盖全市的直接成果。.
我们认为,无线技术应被视为光纤技术的补充,而非竞争技术,原因如下:
• 应推广各种形式的无线网络,发挥其优势——移动计算和网络连接,且对服务和比特率的要求不高——而不是直接取代要求苛刻的住宅和商业网络连接。传统的无线网络难以满足大数据传输需求,尤其是在多个用户共享网络的情况下。
• 这条普遍规律的例外情况是人口稀少的地区,在这些地区部署新的有线网络可能不具备商业可行性。在这些地区,至少在过渡期内,可以相对快速且低成本地提供无线接入网络覆盖。
• 有线服务与无线网络结合使用,可以提供替代回程链路,以满足日益增长的移动数据需求。
移动网络运营商面临的问题是,如何在满足宽带市场需求的同时,最大限度地提高投资回报率。要回答这个问题,我们最终还是回到了原点:要提供具有最高回程带宽的移动服务,光纤基础设施至关重要。
如果光纤基础设施已经存在,那么利用现有资源可以最大限度地减少资本支出。如果是新建项目,部署光纤基础设施将需要大量资金,因此必须以尽可能降低成本的方式进行。同时部署光纤到户 (FTTH) 用于固定宽带接入和移动回传,是一种很有说服力的资本共享方式。.
参考文献
:1. Chris Ziegler (2011),《2G、3G、4G 及介于两者之间的所有技术:Engadget 无线入门指南》:http://www.engadget.com/2011/01/17/2g-3g-4g-and-everything-in-between-an-engadget-wireless-prim/
2. Terrence P. McGarty (2005),《宽带替代方案:光纤与无线技术的协同作用》:http://www.telmarc.com/Docu-ments/Papers/2005%2010%2006%20Broadband%20Alternatives%2002.pdf
3. Cisco 和/或其附属公司 (2011),《21 世纪宽带接入:应用、服务和技术》: http://www.cisco.com/en/US/solutions/collat
eral/ns341/ns525/white_paper_c11-690395.html 4. Cisco (2012),可视化网络索引:http://www.cisco.com/en/US/solutions/collateral/ns341/ns525/ns537/ns705/ns827/white_paper_c11481360_ns827_Networking_Solutions_White_Paper.html
5. IDATE Consulting (2012),FTTH:移动宽带解决方案,代表欧洲FTTH委员会和亚太FTTH委员会的研究报告
6. Cisco (2012),802.11ac:第五代Wi-Fi技术白皮书http://www.cisco.com/en/US/prod/collat
eral/wireless/ps5678/ps11983/white_paper_c11-713103.html 7. Fujitsu (2009),《4G 对移动回传的影响》:http://www.fujitsu.com/downloads/TEL/fnc/whitepapers/4Gimpacts.pdf
8. Rysavy Research 为 4G Americas 撰写的报告 (2012),《移动宽带爆炸式增长》:http://www.4gamericas.org/documents/4G%20Americas%20Mobile%20Broadband%20Explosion%20August%2020121.pdf
作者:
贡献者:Stephen Hough - Sterlite Technologies Ltd,José Salgado - PT Inovação,Jim Crowfoot -
Senko Advanced Components,Didi Ivancovsky - Broadcom,Wolfgang Fischer -
Cisco,Pauline Rigby - 自由编辑。
