基于８０２ １ １ ｎ的Ｗ ＬＡ Ｎ网络频率 配置研究 何廷润 国家无线电频谱管理研究所 §｜＊ｌ拜精 辩 ｜。 ０ 【摘毫 要】苇 动互联网的发展矗苣８ｏ２＿１１ Ｊ＝ｌ避入了Ｉ舔震蝴’而频率资源最宅为制约其发展的ｌ重要因素 文章在分析国 和 蠹 ｉ 譬 ≥臻 毒 。々｜ 甏警妻慧旗 琵｜ 甏擎棼 鼍０ 誊薯 臻 ≯甏 魂ｌ§器 国内ｗＬＡＮ频率分配的基础上’明确我罾已分配的 ｜Ｇ№．和５ＧＨｚ频率不足以支持部晕采冉｜ｃ｝Ｏ 州ｚｆ寄道８０２＿１ ｔｎｌ阏 ＃鬻 ｜尊｜ 一 ¨。ｍ 。 ≯ － 臻霪慧 氆§鼍鼍§ｌ簪。１ ≈鬣尊臻 甍琵｜Ｉ爨 ＃。 。黜鼹决 满ｏ 攀 穗滴 、移 掷 ＿ ＿ 频鼙Ｂ妊 ｌ ＿ｌ ｌ 一 ｌｌ ｌ一 Ｑ ｜＿ 。 ０ ＿ １前言 从移动互联网的风生水起，无线城市的方兴未艾， 到物联网的炙手可热，都使以ＷＬＡＮ为代表的宽带无 ＷＬＡＮ设备采购量中国移动为３７万台，中国电信为４：：５－ 台，而中国联通为２Ｏ万台。 进入２０１ １年，８０２．１ １ ｎ已经成为一个正式标准；同 时，网络端及用户端的产品已经非常普及，用户需求更 加高涨。而在产品价格急速下调的情况下，运营商部署 ８０２．１ １ｎ的趋势更为明显。首先，在运营商的集采中，一 些新的指标被明确写入招标规范中，如中国联通于近日 线接入进入了爆炸式增长的年代。尤其是可实现百兆 比特以上速率的８０２ １ １ ｎ的问世和逐渐成熟，更使其成 为各大电信运营商趋之若鹜的追逐对象。但是，支撑 ８０２．１ １ ｎ的频率资源却处于紧缺状态，其频率的配置需 要深入研究。 启动了新一轮ＷＬＡＮ设备招标工作，首次对８０２．１ １ａ／ｂｉｇ 与８０２．１ １ｎ设备的采购分别提出要求。同时，中国移动对 ２ ＷＬＡＮ大爆发为８０２．１ １ ｎ部署铺路 今年年初，在巴塞罗那世界移动通信大会上，中 ８０２．１ １ｎ设备明确了比例要求，中国联通和中国电信更将 ８０２．１ １ ｎ设备单独招标。预计２０１ １年三大运营商都会加 大８０２．１ １ ｎ的设备采购量。 国移动高调宣布未来三年实现百万ＷＬＡＮ热点建设的目 标，无疑为中国本已快速发展的ＷＬＡＮ又注入了强劲动 力。目前。三大运营商都将ＷＬＡＮ定位为２Ｇ／３Ｇ网络的补 充，旨在通过ＷＬＡＮ网络的高带宽特点来分流２Ｇ／３Ｇ网 络的数据流量，缓解移动互联网高速发展带来的流量压 力。ＷＬＡＮ无疑已经成为运营商的重要战略资源，三家 运营商对ＷＬＡＮ建设都投入了相当大的力度。２Ｏ１Ｏ年， 在国际上，根据Ｇａｒｌｎｅｒ刚刚发布的趋势预测报告， ￣Ｊ２０１ ４年，全球移动装置将达到２亿，９０％的企业用户 将采用无线装置进行办公，２０１ ６年￣［１ｉＰａｄ等智能终端存 储容量将达到１ＯＯＧ，移动宽带浪潮已经势不可挡，而以 ８０２．１ １ ｎ为代表的新一代ＷＬＡＮ无疑将成为下一个应用重 点。因此，８０２．１ １ｎ将很快进入部署的爆发期。对于中国 市场而言，ＷＬＡＮ向８０２．１１ｎ的过渡已经启动，２０１１年将 收稿日期：２０１］一０６—０６ 是一个重要的转折点。 ４８ Ｉ ：：’责任编辑吴竹立ｗｕｚｈｕｌｉ＠ｍｂｃｏｍ ｃｒｌ 但是，部署８０２ １ １ ｎ网络时，如何配置频率资源是一 项非常重要的基础课题。 技术要求的无线电定位以及工、科、医等非无线电通信 设备共用频段。 表１ ８０２．１ １ ｂ／ｇ的信道配置 铽；… 矮霸２ 凄ＧＨｚ墨 撼 ， ≮遵蘸妻篓 信道 １ ２ ３ ４ ５ 中心频率，ＧＨｚ ２．４１２ ２．４１７ ２．４２２ ２．４２７ ２．４３２ 信道低端／高端频率／（３Ｈｚ ２．４０１／２．４２３ ２．４０６／２．４２８ ２．４１ １／２．４３３ ２．４１ ６／２．４３６ ２．４２１／２．４４３ ＩＥＥＥ８０２ １ １ ｂｉｇ标准中明确规定，ＷＬＡＮ的无线设 备工作频段为２４００ＭＨｚ～２４８３．５ＭＨｚ，工作频率带宽 为８３．５ＭＨＺ，划分为１ ４个子信道，每个子信道带宽为 ２２ＭＨｚ，频道间隔为５ＭＨｚ。２４００ＭＨｚ～２４８３．５ＭＨｚ频 段在国际上是开放频段，与蓝牙技术设备、无线电定位 以及工、科、医等非无线电通信设备共用频段。我国对 ８０２．１ １ ｂ／ｇ的频率规划与国际上是一致的，见表１。 ８０２ １ １ ｂ／ｇ在多个信道同时工作的情况下，为保证信 ６ ７ ２．４３７ ２．４４２ ２．４２６，２．４４８ ２．４３１／２．４５３ ８ ２．４４７ ２．４５２ ２．４３６／２．４５８ ２．４４１／２．４６３ 道之间不互相干扰，要求两个信道中心频率的间隔不能 小于２５ＭＨｚ。从图１可以看出，最多可以提供３个不重叠 ９ 的信道同时工作，各接入点的信道至少要隔开５个信道的 距离。 １Ｏ ２．４５７ ２．４４６／２．４６６ １１ １２ １３ １４ ２ ４６２ ２．４６７ ２．４７２ ２．４７７ ２．４５１／２．４７３ ２．４５６／２．４７８ ２．４６１／２．４８３ ２．４６６，２．４８８ 这些信道在一个特定的国家根据不同法规有不同的 使用。在美国，ＦＣＣ仅允许使用１～１ １信道；在欧盟国家 １～１３信道被允许用在８０２ １１ｂ操作中（１、５、９和１３经 常被配置）；在日本，所有的１４信道都可使用。根据我 国的规定，由于上限频率为 ２４８３．５ＭＨｚ，所以只能使用 １～１３信道。 ＩＥＥＥ８０２ １ １ａ标准中明 确ＷＬＡＮ的无线设备工作频 段为５、１５ＧＨｚ～５．２５ＧＨｚ， ５．２５ＧＨ Ｚ～５ ３５ＧＨＺ和 ５．７２５ＧＨｚ～５．８２５ＧＨｚ频段， 工作频率带宽共计３００ＭＨｚ， 信道带宽２０ＭＨｚ，彼此不 重叠。该频段在国际上是高 速无线局域网、宽带无线接 入、蓝牙技术设备、点对点 或点对多点扩频通信以及车 辆自动识别系统等各类无线 电台站共用频段，也是符合 ２．４４２ ２．４５２ ２ ４６２ ２ ４７２ ２．４８２ （ＭＨｚ） 图１ ２．４ＧＨｚ频段ＷＬＡＮ可用信道 磊 蕊ｌ ４９ ｊ产业观澜 ８０２ １ １ａ在５ＧＨｚ频段中的信道配置在各国有所区 别，见表２。 表２ 不同国家８０２．１ １ａ的信道配置 频率（ＭＨｚ） ５１７０ ５１８Ｏ ５１９０ × Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ × Ｘ 美国 欧盟 日本 Ｘ 中国 从表３可见，美国为８０２ １ １ａ在５１７０ＭＨｚ～５３３０ＭＨｚ 频段和５７３５ＭＨｚ～５８１ ５ＭＨｚ频段内分配了１ ３个２０ＭＨｚ 带宽的信道，共有频率２６０ＭＨｚ；欧洲国家为８０２ １ １ａ在 ５１７０ＭＨｚ～５２３０ＭＨｚ频段￣Ｄ５４９０ＭＨｚ～５７１０ＭＨｚ频段 ５２００ ５２１０ ５２２０ ５２３０ 内分配了２０个２０ＭＨｚ带宽的信道，共有频率４００ＭＨｚ； 日本在５１６０ＭＨｚ～５２４０ＭＨｚ频段内分配了４４１信道，共 有频率８０ＭＨｚ；我国在５７３５ＭＨｚ～５８３５ＭＨｚ频段内分配 了５４＂信道，共有频率１００ＭＨｚ。 由上可见，对于８０２．１ １ ｂ／ｇ而言，应用的２．４ＧＨｚ ５２４Ｏ ５２６０ Ｘ Ｘ × × ５２８０ ５３００ ５３２０ ５５Ｏ０ Ｘ Ｘ Ｘ × × × × × × 频段，其信道间相隔５ＭＨｚ进行重叠式分配，在１４个 ２２ＭＨｚ的信道中只有相距５个信道间隔（即２５ＭＨｚ）的 三个独立信道（即１、６、１ １信道），可以组成蜂窝网 络。而８０２．１ １ａ应用的５ＧＨｚ频段，２０ＭＨｚ信道的划分是 ５５２０ ５５４Ｏ ５５６０ ５５８０ × × 独立的，因此任意三个独立信道都可组成蜂窝网络。 ５６００ ５６２０ × × Ｘ × ４部署８０２．＂ｎ的信道配置及面临的挑战 ８０２ １ １ ｎ采用了ＯＦＤＭ调制解调技术，该技术将一 个射频信道分割成大量的子信道，每个子信道采用各自 的子载波信号（见图２），每个载波信号都可以独立承 载信息，再将一组独立的射频集中在一起同时进行传 输。８０２．１ １ ｎ将每个２０ＭＨｚ信道的子载波数量从４８个增 加到５２个，每个子载波传输速率为１ ２５Ｍｂｐｓ，２０ＭＨｚ 信道数据速率最大可达￣ＪＪ６５Ｍｂｐｓ；而使用４０ＭＨｚ信道 时，８０２ １ １ ｎ把子载波的数量提高到１０８个，数据速率最 大可达到１３５Ｍｂｐｓ。由于８０２．１ １ ｎ ５６４０ ５６６０ ５６８０ ５７００ Ｘ Ｘ ５７４５ ５７６５ ５７８５ ５８０５ ５８２５ Ｘ Ｘ Ｘ Ｘ × × × × × 注：表中“ｘ”代表分配信道， “一”代表未分配信道 同时采用了ＭＩＭＯ技术，当４×４复 用时，２０ＭＨｚ信道数据速率最大可 ２０ＭＨｚ信道 达到２６０ＭｂＰＳ，４０ＭＨｚ信道数据 速率最大可达到５４０Ｍｂｐｓ。可见， ８０２．１ １ ｎ若想获得高传输速率应该使 用４０ＭＨｚ信道。 ８０２ １ １ ｎ的４０ＭＨｚ信道获得分 ４０ＭＨｚ信道 为两种途径，一是两个绑定在一起 的２０ＭＨｚ信道。当使用２０ＭＨｚ绑定 信道时，８０２ １ １ ｎ利用每个２０ＭＨｚ在 ＼子载 Ｎ２ ８０２．１ １ ｎｌ￣２０ＭＨｚ和４０ＭＨｚ信道 ｎ 毒 蠹 逼１言 ＪＵ ｉ ２０ １１年第１３期 顶端及底端保留的少量信道，可以降低相邻信道的干扰 和高效使用两个２０ＭＨｚ信道；二是使用单独的４０ＭＨｚ 道，共有频率２００ＭＨｚ，在低端的５ＧＨｚ和高端的２００ＭＨｚ 频率仍留由８０２．１１ａ使用；日本在５１７０ＭＨｚ～５２９０ＭＨｚ 频段分配了３４＂独立的４０ＭＨｚ信道，共有频率１ ２０ＭＨｚ， 不但占用了分配给８０２ １ １ａ的全部频率，还增加了４０ＭＨｚ 信道时，低信道的顶部及高信道的底部不必保留以避免 干扰。 但是，若在２．４ＧＨｚ频段获得充足Ｉ￣＇，ｔｊ４０ＭＨｚ信道存在 困难。首先，８０２ １ １ ｂ／ｇ的１ ４个２０ＭＨｚ信道是重叠配置 频率以满足８０２ １ １ ｎ的组网需求。 我国为８０２ １ １ａ在５ＧＨｚ频段规划了５４＂２０ＭＨｚ信道 的，非重叠信道只有３个，这意味着只能配置一个４０ＭＨｚ 频率，见表４。 信道，无法实现蜂窝组网应用；其次，２ ４ＧＨｚ频段的 ＷＬＡＮ应用已非常拥挤，干扰严重。因此，在２ ４ＧＨｚ频 段，建议不使用４０ＭＨｚ信道模式，在５ＧＨｚ使用４０ＭＨｚ 信道模式是比较合理的选择。 从８０２ １ １ ａ在５ＧＨｚ频段的２０ＭＨｚ信道配置可见， 美国分配了１ ３个２ＯＭＨｚ带宽的非重叠信道，欧洲国家 分配了２０个２０ＭＨｚ带宽的非重叠信道，日本分配了４个 ２０ＭＨｚ带宽的非重叠信道。在此基础上，一些国家分配 了８０２ １ １ ｎ的４０ＭＨｚ信道，见表３。 表３不同国家８０２．１ １ｎ６９４０ＭＨｚ信道配置 频率（ＭＨｚ） 美国 欧盟 日本 ５１９Ｏ Ｘ Ｘ ５２３Ｏ × Ｘ ５２７Ｏ Ｘ Ｘ ５３１０ Ｘ ５５１０ Ｘ ５５５０ Ｘ ５５９０ Ｘ ５６３Ｏ Ｘ ５６７０ Ｘ ５７５５ × ５７９５ Ｘ 注：表中…Ｘ’代表分配信道， “一”代表未分配信道 从表３可见，美国在５１ ７０ＭＨＺ～５３３０ＭＨＺ频段 和５７３５ＭＨＺ～５８１ ５Ｍ Ｈｚ频段为８０２．１ １ ｎ分配了６个 独立的４０ＭＨＺ信道，共有频率２６０ＭＨＺ，已将分配 给８Ｏ２．１ １ ａ的频率全部用于８０２ １ １ ｎ；欧洲国家在 ５４９０ＭＨｚ～５６９０ＭＨｚ频段分配了５个独立的４０ＭＨｚ信 表４ 我国８０２．１ １ ａ的２０ＭＨｚ信道配置 信道 中心频率／（３Ｈｚ 信道低端／高端频率，ＧＨｚ １ ５．７４５ ５．７３５／５．７５５ ２ ５．７６５ ５．７５５／５．７７５ ３ ５ ７８５ ５ｌ７７５／５．７９５ ４ ５．８０５ ５．７９５／５．８１ ５ ５ ５．８２５ ５．８１ ５／５．８３５ 如果全部用于８０２ １ １ ｎ，仅能规划出２个非重叠的 ４０ＭＨｚ信道，剩余的２０ＭＨｚ频率也可以应用于８０２ １ １ ｎ 或８０２．１ １ ａ，但无法满足８０２ １ １ ｎ￣９４０ＭＨｚ信道组网需 求。 因此，我国部署８０２ １ １ ｎ网络，其频率资源配置面临 两个挑战。其一，若满足８０２ １ １ ｎ网络４０ＭＨｚ信道基本 组网需求，就需要３个独立￣，９４０ＭＨｚ信道，而现分配的 ５ＧＨｚ频段仅可规划出２个非重叠的４０ＭＨｚ信道。其二， 即使增加到３个非重叠的４０ＭＨｚ信道，也难以满足未来宽 带无线接入的业务需求。依预测，我国￣ｒｊ２ｏ２ｏ年，在设 定的小区内１ ５０人同时使用ＷＬＡＮ，其速率为２００ｋｂｉｔ／ｓ， 上下行共需２５１ ６ＭＨｚ频率。而在８０２．１ １ ｎ网络中仅宽带 视频应用的速率需求就远远高于２００ｋｂｉｔ／ｓ，另外在设定 的小区内多于１５０人同时使用的场景也会屡见不鲜，所以 其频率总需求还要大于上述预测值。现实情况是，我国 至今在非授权的２ ４ＧＨｚ和５ＧＨｚ频段为ＷＬＡＮ仅分配了 ；２０８ ５ＭＨｚ频率，与＿￣Ｊ２ｏ２ｏ年ＷＬＡＮ所需频率相比存在巨 ：大缺口。 为缓解ｗＬＡＮ用频矛盾，在２００３年召开的世界 无线电通信大会（ＷＲＣ一０３）上，以无线局域网为主 要应用的移动业务新增加了５１ ５０ＭＨＺ～５３５０ＭＨＺ和 ５４７０ＭＨＺ～５７２５ＭＨｚ共计４５５ＭＨＺ的频率资源，但 蔓ｉ ５１ 我国至今尚未进行具体规划。因为我国已将这几段频 率分别规划了其他无线电业务。航空无线电导航业务 在５０００ＭＨｚ～５２５０ＭＨｚ作为主要业务，将长期使用； ５３５０ＭＨｚ～５７２５ＭＨｚ作为气象雷达的频率使用，用频需 求还将长期持续；５４６０ＭＨｚ～５６５０ＭＨｚ用于水上导航雷 达，也将长期使用。这些频率的调整以及已有业务的退 ５绩谶 当前，以美国为代表的一些发达国家，已在８０２ １ １ ａ 的５ＧＨｚ频段为８０２ １ １ ｎ分配了不同数量的４０ＭＨｚ信道， 但都能满足８０２ １ １ ｎ蜂窝组网３个独立信道的基本要求。 我国至今为ＷＬＡＮ分配的５ＧＨｚ频段仅能规划２个独立的 ４０ＭＨｚ信道，无法支持８０２．１ １ ｎ的蜂窝组网，急需相关 出，涉及了非常复杂的因素。 部门为８０２ １ １ ｎ的部署开辟新的频率资源。 …关于短距离微功率无线电设备使用２４００ＭＨｚ频段有关 问题的通知．信部无【２００１】６５３号文件． 【２】关于使用５．８ＧＨｚ频段事宜的通知信部无【２００２］２７７号 文件． 何廷润：高级工程师，国家无线电频 谱管理研究所高级顾问，长期从事无 线通信技术开发研究和技术、计划、 工程、经营等管理工作，参与和组织 多项通信项目的开发、生产、工程的 【３】Ｗ —Ｆｉ无线ＬＡＮ频率、波段和信道［ＥＢ／ＯＬｊ．ＷＷＷ． ｎｅｔｗｏｋｄｉｏｎａｒｙ．ｃｎ 具体实施，在无线电频谱管理和监测 美国网件公司 ［４】８０２．１ １ ｎ——下一代无线接入技术（ＮＥＴＧＡＲ）． 及无线通信技术和市场发展领域发表 数十篇文章。 【５】卢子月．三大运营商全面交锋ＷＬＡＮ【Ｊ】．通信产业报， ２Ｏ１ １（１４）． 【６】何廷润未来移动通信的频谱危机与频谱安全［Ｇ】．２０１ １ 无线电监测技术研讨会论文集★ 比利时开通首个移动通信４Ｇ网络 据新华社布鲁塞尔７月２日消息，比利时最大的综合电信运营商比利时电信公司（Ｂｅｌｇａｃｏｍ）日前宣布， 开通比利时首个第四代移动通信网络。 比利时电信公司说，这一４ Ｇ网络初期只在比部分地区开通，并且只针对专业客户群体。全面商业化运行 最早也要等到明年初，这主要取决于是否有足够数量的与４ Ｇ技术兼容的终端设备投放市场。 公司一位负责人说，首批与４Ｇ技术兼容的三星平板电脑可能会在今年底投放比利时市场。 ３ Ｇ尚未在全球市场普及，但通信业界围绕４ Ｇ的战斗已然打响。据相关报道，到２０１ ２年，全球将有６Ｏ个 国家和地区完成４ Ｇ频率分配。 与３Ｇ网络相比，４Ｇ网络在带宽和速率上都有提升。相关资料显示，４Ｇ手机在高速移动状态下传输速率 可达１００Ｍｂｐｓ，整体１：Ｓｆ３Ｇ快５Ｏ倍。借助４Ｇ移动通信网络，用户能更流畅地使用手机上网，或完成一些需要 更快传输速率和更高传输性能的任务，如视频通话等 ☆ ５２ 鬻 蔷
