无线宽带网可行性研究方案

北京市无线宽带城域网可行性研究庄梓新2006.09.26汇报提纲1.背景与目标2.需求分析3.技术分析4.商业模式分析5.概念设计与投资估算6.结论与建议1、背景与目标背景全球无线热点、无线热区、无线城市的发展势不可挡，已经形成当今世界的潮流。考虑到北京的首都地位，以及日益临近的2008年北京奥运会，利用无线宽带接入技术使北京率先实现无线数字化城市的目标，进入世界信息化大都市行列，是我市义不容辞的责任。今年的市政协会议上，华平澜委员联合一批科技界委员提出了关于成立“建设北京市无线宽带城域网工作组”的提案，建议对北京市基于WiFi和WiMAX技术的无线宽带城域网开展技术和经济可行性，政策和实施方案的研究，在3至6个月内分阶段提出研究成果，经市政府批准后安排计划，组织实施。目标国务院对北京城市总体规划（2004-2020）的批复中明确要求：“加快首都信息社会建设，建成完善的首都信息基础设施，社会信息化各项指标达到与现代国际城市适应的水平，全面建设‘数字北京’”。在北京建成一个成本低廉、覆盖全市的无线宽带城域网将为北京市的市民、企业、外来访客和旅游者以及所有政府机关构建能随时随地沟通交流的互动平台。这将使整个城市充满创新活力并为北京市缩小数字鸿沟、实现“信息惠民”，改进公共服务，实现“信息强政”，促进经济发展，实现“信息兴业”，创造和谐的社会环境和崭新的发展空间。2.需求分析2.1北京市宽带接入服务的现状4454284084023.6%28.9%3.9%4.0%4.3%28.7%27.3%27.6%01002003004005002004.122005.062005.122006.060%5%10%15%20%25%30%35%网民数(万人)占全国网民比例占北京市人口比例截至到2006年6月，北京网民人数445万，宽带网民337万，占网民总数的84.7%。2.1北京市宽带接入服务的现状接入方式：XDSL为主占68.3%专线上网占9.9%CableModem占2.9%拨号上网的占12.3%2.1北京市宽带接入服务的现状速率较低目前只有512K-1M的传输速率，而且用户认为实际能实现承诺速率的仅占6.68%，基本实现承诺（指实现80%）的为32.18%。费用较高北京市宽带上网用户中以XDSL最为普遍，平均每周上网20.4小时，每月上网费用115元，有62%的用户对此表示不满意或很不满意。普及程度还很不够北京市城区网民普及率为38.3%，与发达国家相比普及率仍然很低。而农村普及率仅为8.39%，城乡差距十分明显。2.2不同宽带接入技术的技术、经济比较基于WiFi和WiMAX的无线宽带网络之所以能成为潮流，除客观上需求驱动外，本身还有以下优势：使用灵活方便，与固定宽带接入技术（XDSL，CableModem）相比，有支持移动的优势，与移动通信技术（GPRS，3G）相比，有更高带宽的优势，而且成本也比固网和移动通信低得多。不同宽带接入技术的服务类型和性能如下图所示：2.2不同宽带接入技术的技术、经济比较2.2不同宽带接入技术的技术、经济比较WiFiMesh，3G，DSL，Cable的传输速率、建设投资、运营成本的对比列于下表：2.3不同用户群体的需求分析市民：作为一个典型的城市市民，日常生活中大致会有以下需求：通信服务公共服务商务服务教育、医疗、娱乐服务基本互联网无线宽带接入服务2.3不同用户群体的需求分析企业企业是城市经济活动的命脉，为北京市创造每年超过千亿元人民币的财税收入，也提供数百万个就业岗位。在当今信息时代，其经营活动都离不开互联网，它们会有以下需求：通信服务电子商务电子政务2.3不同用户群体的需求分析商务访客和旅游者为外来访客和旅游者提供免费无线宽带接入服务能增加北京作为现代化国际大都市和文化名城的吸引力。它们大致会有以下需求：旅游电子商务移动电子商务2.3不同用户群体的需求分析根据上述应用服务可以大致归纳以下业务类型：公共接入服务公共安全服务公共应用服务增值服务2.4“十一五”北京无线宽带城域网建设的主要任务1、如同建设水资源保障体系、能源供应体系、综合交通体系一样，建设覆盖全市、无处不在的无线宽带城域网络，为全市居民、企业、外来访客和旅游者提供廉价、方便快捷的宽带互联网基本接入服务，到2010年实现人群和地域的基本全覆盖，以落实“信息惠民”，缩小数字鸿沟，提升生活品质，促进经济发展。在新城建设中应将无线宽带城域网建设纳入总体规划。2、发挥基于WiFi，WiMAX无线宽带接入网络成本低廉、方便灵活的优势，加快郊区县无线宽带接入网的建设，并与光缆村村通相结合，推进“光缆入村，网络入户”，到2010年实现全市所有行政村宽带互联网的基本全覆盖，以信息畅通推进社会主义新农村建设，加快郊区县城镇化，现代化进程。3、建设覆盖奥运场馆，并适应用户规模、带宽要求、无处不在、安全可靠的无线宽带网络，为基本实现“2008年，任何人、在任何时间、任何场所都能够安全、方便、快捷、高效地获取可支付得起的、丰富的、无语言障碍的、个性化的信息服务”的申奥承诺，为“成功举办一届高水平、有特色的奥运会提供信息化环境的有力支撑”。4、遵照国务院“国家突发公共事件总体应急预案”中明确提出“建立有线与无线相结合、基础电信网络与机动通信系统相配套的应急通信系统，确保通信畅通”的要求，在全市视频监控系统建设中广泛采用无线宽带接入技术，以“推进应急指挥图像监控和移动指挥系统等核心支撑系统建设，健全突发事件的监测、信息收集、发布和报告机制、形成统一指挥、功能齐全、反应灵敏、运转高效的应急机制，显著增强城市防灾、减灾、救灾能力”。5、政府公务员必须深入实际、深入基层，这是实现“管理高效、监管有力、服务到位”的前提。尤其是公安、消防、交管、城管、环保监测、市场监管、综合治理等部门工作人员主要是现场执法，离不开流动状态下掌握信息、发送报告、接受指令、协调行动并在执法处置后更新数据库。在全市政府机关广泛采用无线宽带接入技术，建设无线政务专网以提高工作效率、改善公共服务、加强城市管理、降低行政成本，是实现“信息强政”的有力举措。6、中关村聚集了一批与我国无线宽带接入技术相关的高科技公司，他们是北京建设无线宽带城域网的技术依托，而建设“无线北京”的成功实践又将成为他们拓展国内外市场，引领潮流的重要机遇。要以“无线北京”建设的需求推动北京相关技术、设备、软件、应用服务等自主创新研究开发，推动信息通信设备制造和新型信息服务业的发展，形成首都经济新的增长点。3.技术分析3.1现有无线宽带接入技术综述迅猛发展的蓝牙技术－BlueTooth短距离、低功耗的无线连接技术，用于解决小型移动设备间的短距离、低功耗的无线互连问题，一般情况下，蓝牙设备传输的覆盖范围为直径10米。G比特速率的无载波通信技术－UWB一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号。传播距离短，但通信速度高，一般为数百Mbps至1Gbps。价格低廉的短距离通信技术－ZigBee一种应用于短距离范围内,低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。具有功耗低、数据传输可靠、低速率、近距离、短时延、网络容量大、兼容性、实现成本低等特点。3.1现有无线宽带接入技术综述多载波传输的宽带无线接入技术－McWiLL我国科技人员在其SCDMA（同步码分多址技术）基础上独立研发的宽带无线通信技术，目前已实现的为McWiLLR4版本，主要采用多载波同步码分多址技术（MC-SCDMA），基站净荷吞吐量8Mbps，终端最大峰值数据速率3Mbps。技术成熟业界认可的宽带无线局域网接入技术－WiFiWiFi（WirelessFidelity-无线保真）技术为无线局域网技术，目前正在使用的通信标准为IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g。IEEE802.11a使用的通信频率为5GHz，采用正交频分复用技术(OFDM)来调制数据，传输速率为54Mbps；IEEE802.11b/g使用的通信频率为2.4GHz，分别采用DSSS（直接序列扩频技术）和OFDM进行调制，传输速率分别为11Mbps和54Mbps，覆盖距离几十米到近百米。3.1现有无线宽带接入技术综述宽带无线接入新进程－WiMAXWiMAX全名是”WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess”，译为「微波存取全球互通」，是一项新兴的城域无线通信技术，能提供面向互联网的高速连接。具有代表性的标准包括802.16a/d固定无线接入和802.16e移动无线接入标准，城市典型覆盖半径为3公里，传输速率70Mbps。综合以上技术，根据对北京市宽带无线接入需求的分析，从覆盖距离、传输速率、技术及产业成熟度以及全世界城域网建设积累的成功经验等方面综合考虑，不难看出WiFi、WiMAX这两种宽带无线接入技术是完全符合北京“无线城市”建设需要的3.2WiFi&WiMAX技术分析－WiFiIEEE802.11a，b，g标准特性比较如下表所示802.11a802.1b802.11g频段5GHz2.4GHz2.4GHz传输条件NLOS（NonLineofSight）NLOS（NonLineofSight）NLOS（NonLineofSight）覆盖范围（标准规定）18米100米100米兼容性802.11a802.11b802.11b/g传输速率54Mbps11Mbps54Mbps（理论值）调制方式OFDMDSSSOFDM规范完成时间2001年1999年2003年3.2WiFi&WiMAX技术分析－WiFi802.11系列标准IEEE802.11n－新的高速无线局域网标准，108Mbps以上，最高速率可达320MbpsIEEE802.11i－WLAN的MAC层进行了修改与整合，定义了严格的加密格式和鉴权机制，以改善WLAN的安全性。IEEE802.11e－对WLANMAC层协议提出改进，以支持多媒体传输，以支持所有WLAN无线广播接口的服务质量保证QoS机制。IEEE802.11f－定义访问节点之间的通讯，支持IEEE802.11的接入点互操作协议（IAPP）。IEEE802.11h－用于IEEE802.11a的频谱管理技术。3.2WiFi&WiMAX技术分析-WiFi尽管建设无线城市的技术尚处于不断完善的进程之中，但经过过去几年的快速发展，标准的发布，大量成功案例的经验积累，技术日臻成熟。据IDC估计，截至2005年全球开通运行的热点已经超过10万；再加上芯片化的无线接口几乎已经嵌入所有的便携式PC和多种PDA和智能手机，基于WiFi无线宽带接入实际已经做好推广普及的技术、产业和市场准备。3.2WiFi&WiMAX技术分析－WiFiMeshWiFiMesh的技术特点是“自动发现，自动组织，自动均衡，自动修复”。单一的802.11AP覆盖范围非常有限，但通过使用WiFiMesh（网状网）技术，就可以很容易的扩大覆盖的区域。该协议使AP之间能够通过无线方式连通起来，形成一个无线分布式系统，并自动配置无线路径，从而支持各种WLAN终端之间的信息传输。3.2WiFi&WiMAX技术分析－WiFiMesh图中实线表示了网关节点通过有线方式与互联网相连，虚线表示了节点之间可能的无线骨干链路WiFiMesh已经飞速发展并取得巨大成功，但总体看来仍处于早期阶段，Mesh标准802.11s尚处于制定过程之中，而且很多案例是小城市，还缺乏大城市部署的实践经验。在过去一个阶段，市场需求推动了一批成长型公司的壮大，但面对市场规模的不断扩大以及新的业务对QoS，安全，服务集成，网络管理等提出的新要求，Cisco，Nortel，Motorola等一批有实力的传统网络设备供应商的进入会成为WiFiMesh继续成功的关键因素。WiFiMesh的发展还必须与WiMax相协调，相适应。总之，机遇与挑战同在。3.2WiFi&WiMAX技术分析－Wi