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MESH城市无线网,与Wimax、3G争雄
发布日期:2017-02-23, 18:07    浏览次数:1186     作者:HQWLAN    
 MESH城市无线网,与Wimax、3G争雄
 
 

Wi-Fi用户已达数亿,Wi-Fi商业性热点已经在全球广泛部署。如果将Wi-F从小范围i延伸到整个城市,让整个城市都有无线网络,这将是何景象?Wi-Fi的下一代无线网络技术MESH正是要实现这个目标。而MESH,也将正式挑战Wimax、3G......

MESH——Wi-Fi的触角从局域网延伸到城域网

Wi-Fi用户已达数亿,Wi-Fi商业性热点已经在全球广泛部署。自从英特尔2003年推出集成Wi-Fi模块的移动迅驰笔记本之后,Wi-Fi笔记本用户群日益扩大,目前市场上超过60%的笔记本都具有Wi-Fi通信功能。根据Wi-Fi联盟的统计,2006Wi-Fi行业售出了2亿多个芯片集,手持设备和消费类电子产品成为增长的新动力。根据咨询机构Infonetics的研究报告,预计2007年用户对WiFi手机的需求将继续提升,预计从2007年至2010年,Wi-Fi手机的出货量将增长13倍。根据著名市场调研公司ABI Research 2006年底的预测,由于对宽带无线互联网需求的浪涌式增长,2006年商业性Wi-Fi热点数量超过十四万个。同时该报告研究表明,越来越多的用户都较长时间地使用Wi-Fi热点。

Wi-Fi MESH市场需求空间很大。传统基于IEEE802.11a/b/gWi-Fi典型覆盖范围为室外300米、室内30米。受到覆盖范围的限制,传统Wi-Fi很难在城市范围内满足笔记本和PDA用户随时随地宽带上网的需求。如果将Wi-Fi热点编织起来,结成互相连接的网状网络(MESH),那么就可以利用Wi-Fi MESH覆盖校园、街区甚至整个城市。截至目前,包括MotorolaNortel在内的众多厂商已经开发出各种Wi-Fi MESH产品并获得大规模应用,非标准化的产品已经成为现实。为了解决各厂商Wi-Fi MESH产品之间的互操作性,IEEE启动了MESH标准化工作——802.11s,预期2008年内可以发布标准。可以看出,Wi-Fi MESH是在强烈的市场需求驱动下出现的,其发展过程与3GWiMAX恰恰相反,是先有产品,后进行标准化。

基于IEEE802.11sMESH是一个多点对多点的对等网络,即客户端和AP的地位相同,都是MESH网络中的节点,都可以为其它节点转发业务,其中AP网关节点具有到Internet的有线宽带连接。这样一来,即便某节点位于AP网关节点的覆盖范围之外,也能通过其他节点的多跳中继转发,最终通过AP网关接入Internet。例如在图1中,客户端节点#2将来自客户端节点#1的数据包转发给AP网关节点#1,从而客户端节点#1可以接入Internet。基于IEEE802.11sMESH不仅兼容现有的IEEE802.11a/b/g终端,而且将对IEEE802.11MAC层进行加强。此外,IEEE 802.11s工作组考虑采用IEEE 802.11i规定的安全机制和IEEE802.11e中定义的QoS机制。

在实际使用中,一方面,原有的Wi-Fi终端本身并不支持多跳转发;另一方面即便新的Wi-Fi终端支持多跳转发,终端用户也未必愿意消耗自己的资源为其它用户转发业务。所以在实际使用中,往往是只有AP之间可以相互转发业务,即AP之间结成MESH,统一为低层用户端设备提供宽带无线接入服务。

数据业务成本主要由网络建设和网络运营维护成本构成,相对于3GWiMAXWi-Fi MESH网络建设和维护成本很低。在网络设备成本方面,与3G/WiMAX基站动辄数十万的价格相比,每个Wi-Fi AP的价格只有几百块钱;1Wi-Fi AP可以提供数十到上百Mbps的数据吞吐量,而13G/WiMAX基站只能提供几到十几Mbps的数据吞吐量。此外,Wi-Fi AP体积小、功耗低,可以部署在路灯杆上、屋檐下面,而3G/WiMAX基站需要站址、机房、铁塔等资源。MESH最大的优势——固定和便携模式下数据业务成本极低

当然,Wi-Fi3G/WiMAX等技术相比,Wi-Fi实现规模覆盖的最大的缺陷在于需要密集的有线传输资源。3G/WiMAX基站的覆盖范围WiFi AP数十到上百倍。也就是说,如果覆盖相同的地区,那么需要WiFi AP的数量3G/WiMAX基站数量的数十到上百倍;相应地,WiFi AP需要的有线传输资源也是3G/WiMAX基站的数十到上百倍,从而导致Wi-Fi的有线传输成本较高。此外,通常在某一地区,只有当地的强势固网运营商拥有密集的有线传输资源,导致其他机构和组织很难在该地区开展Wi-Fi宽带数据接入业务。

基于Wi-FiMESH通过AP之间的多跳中继转发机制,无需稠密的固网资源,在显著降低网络部属成本的同时,还有利于政府、校园、企业等单位以及新运营商开展业务,打破垄断,促进竞争。

MESH最大的缺点——技术缺陷导致难于运营

Wi-Fi MESH技术本身存在很多缺陷,缺乏有效的商业模式,导致很难运营获利。

移动性支持差

Wi-Fi技术本身不支持移动性,即便IEEE802.11s可能会对Wi-Fi MESH的移动性进行增强,最多也只能支持步行的移动速度。而3GWiMAX都支持120km/h以上的移动性。

非授权频率

WiFi MESH工作于2.4/5.8GHz ISM开放频段,任何单位和个人无需许可都可以使用该频段,即便有人故意干扰,也无法得到监管机构的保护,因此很难保证服务质量。而3GWiMAX都工作在许可频段,网络不会受到干扰。

安全性差

即便引入IEEE802.11eWiFi的安全性仍尚待完善,尤其是MESH引入多跳机制以后,安全性受到更严峻的挑战。而3G已经具有比较完善的安全机制,WiMAX的安全机制也强于Wi-Fi

空中接口缺乏QoS保障

Wi-Fi空中接口没有QoS保障机制,只支持Best Effort业务,适用于WEB浏览、FTP下载以及收发Email等;语音通信、视频传输等业务的QoS很难得到保障。

3G空中接口定义了会话级、流级、交互级和背景级4QoS业务等级,用于语音通信、流媒体下载、Internet接入等。

WiMAX的空中接口定义了主动授予业务(UGS)、增强的实时轮询业务(ErtPS)、实时轮询业务(rtPS)、非实时轮询业务(NrtPS)、和BEBest Effort)业务等5QoS等级,用于E1传输、VoIP、视频直播、Internet接入等。

多跳引发的问题

此外,MESH的多跳转发机制,也会引入额外的延迟,增加系统阻塞的概率,并降低系统吞吐量。

综上,WiFi MESH既不能提供电信级的业务,也不能提供电信级的OoS保障,其技术缺陷导致缺乏有效的盈利模式。截至目前,全球部署WiFi的运营商还没有运营获利的案例,因此传统运营商对Wi-Fi MESH并不热衷。

MESH典型案例之无线台北

Wi-Fi MESH已经在发达国家广泛部署,包括美国的费城、芝加哥、旧金山、匹茲堡等,新加坡也实现了Wi-Fi MESH全境覆盖。北京市也计划建设基于Wi-Fi MESH数字城市。我国台北的Wi-Fi MESH无线城域网建设非常领先,曾屡次获得国际相关组织颁发的智慧城市奖

无线台北项目背景

中国台北为适应信息化、数字化的全球发展趋势,于1999年拟定了《台北市无线宽带网络建设执行计划》。希望结合民间资本建构全市的公众无线局域网络,并推动市民无线上网及便民配套应用服务,全面提升台北市的具体建设成果与经验,以期成为全世界第一个无线城市,达成无线台北,台北无限的政策目标。此计划是在政府不出钱,市产无移转的前提下,由市政府提供公共设施(灯杆、交通号志、公有建筑物),由中标方——安源信息股份有限公司(统一集团子公司)——出资建设台北市无线网络基础设施。安源20049月中标,获得该网络的9年经营权。

项目进展情况

安源信息公司采用北电(Nortel)公司Wi-Fi MESH解决方案。计划部署1万个以上WiFi AP,涉及金额约40亿新台币(约合人民币10亿元)。截至20077月已经完成以下三个阶段的网络建设,累计部署WiFi AP 4000多个(其中室内1000多个,室外3000多个):

第一阶段(2004-9~2005-1),Wi-Fi MESH网络覆盖台北市30个捷运站以及地下街,人口覆盖率为20%,约50万人。

第二阶段(2005-2~2006-1),Wi-Fi MESH网络覆盖台北市主轴带。除覆盖剩余的捷运站外,并包含台北市的重点商圈(7 Hot-zones)及主要道路(42)。人口覆盖率为50%,约130万人,面积约28.2平方公里。

第三阶段(2006-1~2006-7),以7-11便利店为主向外扩展,Wi-Fi MESH网络覆盖台北市住宅密度区。人口覆盖率为90%,约230万人,面积约133.9平方公里。

技术实现

北电Wi-Fi MESH解决方案采用类似于图2的网络架构,基于IEEE802.11a/b/g标准,工作在2.4/5.8GHz ISM开放频段。

市场情况

由于无线台北由安源投资,且只拥有9年运营权,属于收费服务。资费标准为:包月399新台币/月;预付费分别是30新台币/1小时、50新台币/2小时,100新台币/24小时,500新台币/1月,至于预付卡销售方式,将通过星巴克咖啡店进行销售。对于语音业务,99元新台币包月。一方面,Wi-Fi MESH在地铁和地下街提供免费业务,用户很多,网络得到市民的高度评价;另一方面,截至20067月付费用户只有2万人,安源每月约亏损1千万新台币。

小结

在国际上,利用Wi-Fi MESH构建数字城市的主要目的是(1)普及宽带互联网接入,消除数字鸿沟;(1)通过信息化,促进经济发展,刺激创新,提升城市竞争力;(3)提升城市信息化和政府服务水平。Wi-Fi MESH具有旺盛的生命力,它使得政府、企业、学校或其它团体能够将无处不在的宽带接入作为公益设施,以极低的价格或免费提供给广大市民。Wi-Fi MESH必将在全球范围内分得3GWiMAX一杯羹。