01 立项报告基于WiMAX技术的无线通信专网解决方案开发项目初稿.docx

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01立项报告基于WiMAX技术的无线通信专网解决方案开发项目初稿

文件编号：

保密等级：

四级

项

目

立

项

报

告

项目名称：

基于WiMAX技术的无线通信专网解决方案开发项目

项目经理：

申请日期：

2010年8月28日

深圳键桥通讯技术股份有限公司研发中心

有效期2010年6月~~2011年6月

项目分析

一、项目应用范围

WiMAX是一项基于IEEE802.16标准的宽带无线接入城域网技术，是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准。

WiMAX与DSL和Wi-Fi比较，具有以下优势：

标准化，成本低；数据传输速率高；非视距；传输距离远；无“最后一公里”瓶颈限制；提供广泛的多媒体通信服务等。

由于WiMAX的上述优势，其可以广泛应用于能源交通等行业，因此，本项目的建设是专网通信技术发展的必然要求。

首先，电力通信除在发电厂、供电局等通信集中的地方外，很多变电站地处偏远，通信设备的维护半径通常达上百公里，维护成本较高。

WiMAX技术可以替代传统的微波通信，弥补光纤通信的不足。

WiMAX技术与现有网络传输方式相结合，在热点场所（如变电站、电厂）内可以构建由行业通信部门独立运营的WiMAX网络，配合已有的光纤网络，实现配网自动化、负荷控制、数字工业视频监控、计算机信息系统的数据传输业务。

与光纤接入方式比较，在材料与施工成本方面，WiMAX具有较明显的成本优势，在非视距场合尤其突出。

另外，与传统微波通信比较，WiMAX的综合带宽利用率更高，可以实现非视距通信级微波通信所不能实现的多点对多点的组网通信。

其次，智能交通管理系统需要传送大量的交通流量数据信息、交通叉道信息、交通信号控制信息、视频监控信息、违章处理信息等IP数据。

由于交通管理部门的管理范围广泛而分散，同时光纤资源十分有限，对于特殊紧急事件处理需要快速地建立现场通信，采用WiMAX技术构建智能交通通信系统平台能为此提供一种较好的解决方案。

通过WiMAX网络，指挥中心、各级分中心、联动中心可以与外场设备进行宽带数据交换，也可以与移动应急指挥车建立实时通信，从而保证各部门步调一致、协调作战，处理城市中出现的各种突发事件。

最后，目前轨道交通通信通常建立在指挥中心与各车站之间，尚无法有效实现列车和地面之间的宽带通信。

但是，无论是列车运行需要，还是乘客资讯业务需要，均希望能够有效地解决列车与地面之间高带宽实时通信，但目前实现比较困难，WiMAX技术则可以较好地解决该问题。

二、国内外同类产品的比较

目前国内外提供WiMAX产品及解决方案的厂商主要有华为（Huawei）、中兴（ZTE）、

阿波通（Aperto）、红线（Redline）、摩托罗拉（Motorola）、奥维通（Alvarion）等厂商，他们提供的WiMAX解决方案具有以下特点

1）较高的下行子帧比例（DLSub-FrameRatio），下行吞吐量远高于上行吞吐量

2）较高的基站输出功率，以满足下行覆盖距离的要求，典型的室外型基站，如华为DBS3900WiMAX，2.5GHz频段每天馈口的输出功率为40dBm，每个RRU可支持4个天馈口同时输出

3）较低的终端输出功率，以避免对终端用户的伤害，典型的室内终端输出功率在2.5GHz频段为23dBm，室外终端输出功率为27dBm

4）为了满足运营商要求的在不同厂商之间实现互联互通的要求，产品完全按照WiMAX论坛Profile设计，无法使用Profile以外的DL/UL子帧比例以支持客户的特定需求

以上特点决定了这些厂商的产品的主要客户是电信运营商，为最终消费者提供一种与有线接入方式体验相当的无线宽带服务。

这种服务的特点是以在线视频、在线娱乐、软件下载等业务为主，下行数据流量的需求远大于上行数据流量。

三、曾采用的设计方案比较

键桥历史上未研发过类似产品，在此以市场上主流厂商采用的方案进行比较

1）DSP基带+射频

该方案的芯片供应商有TI、FreeScale等，通过DSP强大的运算功能实现对WiMAX物理层信号和MAC层/应用层数据的处理，可通过修改、添加代码的方式支持各种WiMAX新特性，而无需改动硬件设计。

2）FPGA基带+射频

该方案的芯片供应商有Xilinx、Altera等，通过FPGA灵活的可配置性，实现对物理层信号和MAC层/应用层数据的处理，这种方案最大的优势在于芯片的可配置性，理论上可通过升级内核代码支持包括WiMAX和LTE在内的各种4G通讯模式，

3）WiMAX基带芯片+射频

该方案的芯片供应商有富士通、英特尔、SEQUANS、DesignArtNetworks等，这种

方案的特点是集成度高，在单一芯片上可以实现包括WiMAX物理层、MAC层、应用层，以及以太网物理层、MAC层等功能，相比前两个方案外围电路可以简化很多，能够在较短的时间内完成产品开发。

缺点是扩展性差，未来通信标准升级较困难。

四、本方案的采用理由、描述

作为深圳键桥通讯技术股份有限公司的募投项目，对产品的发布时间有较迫切的要求，

参照键桥目前的研发能力，我们需要建立一支轻量级的、敏捷高效的WiMAX研发队伍，在此前提下本方案选择了DesignArtNetworks的DAN2400作为基带芯片，配合外围芯片实现

WiMAX信号和数据的处理。

DAN2400提供一个基于以软件为中心、多核结构的开放式WiMAXSoC平台，设计用于WiMAX宽带接入、点对点接入、点对多点接入。

该芯片包含针对移动WiMAX基站的PHY和MAC功能的处理器、一个用于控制一个6信道天线处理的DSP核、一个嵌入式大容量网络处理器和多个提供系统控制功能的ARM内核。

五、产品实现功能及性能介绍

键桥WiMAX无线宽带接入方案提供移动宽带覆盖，容量大，覆盖广。

设备建网速度

快，运营成本低。

基站产品提供无线信号的收发功能，实现WiMAX网络系统和终端之间的通信，基于IEEE802.16e标准设计，符合WiMAX论坛要求，遵循的标准规范版本如下表：

标准/规范名称

全称

备注

IEEE802.16

IEEEStandardforLocalandmetropolitanareanetworksPart16:

AirInterfaceforFixedBroadbandWirelessAccessSystems

遵循802.16Cor2D3＋

最新的SRD（System

Requirements

Document）,PHY采用

OFDMA

NWG协议

WiMAXForumNetworkArchitecture,Stage2/Stage3

遵循Release1Version1.2.0

产品在架构上采用基带与射频部分各为独立模块的形式，基带模块只向射频模块提供AnalogI/Q输入与输出接口、PLL参考时钟信号、以及TDD开关等控制信号，通过单一型号的连接器实现信号交换。

对应不同频段和应用的产品，只需要更换电源模块、射频模块、滤波器模块和机械部件，在最大程度上实现设计的复用，降低生产与供应链难度。

基于本基带模块的基站产品可工作于1.8/2.5/3.5/5.8GHz等频段，且支持WiMAX接入模式和点对多点传输模式。

产品实现的功能包括：

宽带接入、认证鉴权、QoS功能、移动性。

1）宽带接入

支持1785～1805MHz频段，以及2.5/3.5/5.8GHz等频段。

支持标准的IEEE802.16e协议接口，基站与ASN-GW、设备共同组成WiMAX接入服务网络，满足视频监控、数据回传、远程控制、VoIP等业务的宽带接入需求。

支持IPv4报文的承载和转发，包括IPv4数据包的传输、ARP功能以及ICMP功能，传输承载方式灵活，简单，扩展性好。

2）认证鉴权

支持PKMv2的空中接口安全协议，并支持EAP（扩展鉴权协议）认证协议，为终端用户提供认证鉴权功能。

3）QoS功能

支持多种QoS业务调度类型，，包括UGS（UnsolicitedGrantService）、ertPS（ExtendedReal-timePollingService）、rtPS（Real-timePollingService）、nrtPS（Non-real-timePollingService）和BE（BestEffort）。

4）移动性

支持终端进行硬切换。

终端进行硬切换时，首先中断与原小区的连接，然后建立与目标小区连接，完成切换。

在切换过程中支持原小区和目标小区的终端上下文共享，加快切换的速度。

产品实现的特性包括：

1）网络特性

支持多种传输接入方式：

FE（FastEthernet）/GE（GigabitEthernet）接入、光纤接入、xDSL接入、PON（PassiveOpticalNetwork）接入、微波接入和卫星接入等。

2）无线特性

支持多种无线特性的自适应功能：

a）支持TDD（时分双工）双工方式

b）提供TDD方式下，针对终端的带宽分配功能

c）支持TDD方式下静态配置上下行带宽比例

d）支持512/1024点FFT：

信道带宽为5MHz时支持512点FFT；信道带宽为10MHz时支持1024点FFT

e）支持1/8CP（CyclicPrefix）长度

f）支持5ms帧长

g）支持多种编码率：

1/2、2/3、3/4、5/6

h）下行支持多种调制方式：

QPSK、16QAM、64QAM，支持多种上行调制方式：

QPSK、16QAM

i）支持两种信道带宽：

5MHz带宽、10MHz带宽

j）支持上行开环功率控制和上行闭环功率控制

k）支持上下行AMC（AdaptiveModulationandCoding，自适应调制编码）功能

l）支持基站与终端之间ARQ（AutomaticRepeatRequest）参数的初始协商

m）支持ChaseCombingHARQ（混合自动重传）功能

n）支持MatrixA/B的MIMO功能，提高小区的覆盖范围和增加小区的数据吞吐率

产品可达到如下性能：

1）容量指标

最大激活用户数=256

单用户最大业务流数=16

Idle状态最大用户数=2048

2）信道带宽

支持5MHz、10MHz，支持软件配置信道带宽

3）发射功率

每天线口2W（33dBm），该功率是下行数据区域（DLDataZone）在最高调制与编码模式下的最大RMS功率。

4）接收灵敏度：

调制方式

5MHz带宽接收灵敏度

（单位：

dBm）

10MHz带宽接收灵敏度

（单位：

dBm）

QPSK1/2

-98

-95

QPSK3/4

-95

-92

QAM161/2

-93

-90

QAM163/4

-88

-85

5）工程指标

物理尺寸不超过450×480×180mm

整机满配置重量不超过23kg

直流电源输入范围-36V～-57V

交流电源输入范围90VAC～300VAC

提供两路天线输出，四路天线输入，工作在四天线2TX+4RX模式，N型接头

提供一路GPS天线输入，N型接头

提供一路以太网传输接口，防水接头

提供一路操作维护（以太网+RS232）接口，防水接头

提供一路电源输入接口，防水接头

6）防雷指标

接口名称

防雷指标

冲击类型

电源接口

直流-48V满足差模10kA，共模20kA

8/20μs冲击电流

交流满足差模5kA，共模5kA

天馈接口（含GPS接口）

差模：

8kA

8/20μs冲击电流

共模：

4