傳統(tǒng)的蜂窩移動通信系統(tǒng)可支持高的移動性，但數(shù)據(jù)傳輸速率低，難以應對高速下載和實時多媒體的應用。而無線局域網(wǎng)（WLAN）等寬帶無線接入系統(tǒng)，雖然擁有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但其移動性能差，只能用于牧游式的無線接入。IEEE 802.20技術恰恰可以有效地解決移動性與傳輸速率相互矛盾的問題，使用戶可以在高速移動中享受寬帶接入帶來的樂趣。

　　IEEE 802.20技術，即移動寬帶無線接入（MBWA：Mobile Broadband Wireless Access），也被稱之為Mobile-Fi。這個概念最初是由IEEE 802.16工作組于2002年3月提出的，并成立了相應的研究組，其目標是為了實現(xiàn)在高速移動環(huán)境下的高速率數(shù)據(jù)傳輸，以彌補IEEE 802.1x協(xié)議族在移動性上的劣勢。隨后，由于在目標市場定位上的分歧，該研究組脫離IEEE 802.16工作組，并于同年9月宣告成立IEEE 802.20工作組。目前，IEEE 802.20標準還處于制定階段，其最初版本預計于2006年12月頒布。

一、技術特性

　　IEEE 802.20工作組的目標是制定一種適用于高速移動環(huán)境下的寬帶無線接入系統(tǒng)的空中接口規(guī)范。在技術的制定時間上，IEEE 802.20遠遠晚于3G，因而可以充分發(fā)揮它的后發(fā)優(yōu)勢：在物理層技術上，以OFDM和MIMO為核心，充分挖掘時域、頻域和空間域的資源，大大提高了系統(tǒng)的頻譜效率；在設計理念上，基于分組數(shù)據(jù)的純IP架構應對突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務的性能也優(yōu)于現(xiàn)有的3G技術，與3.5G（HSDPA、EV-DO）性能相當；另外，在實現(xiàn)、部署成本上也具有較大的優(yōu)勢。

　　IEEE 802.20的主要技術特性如下：全面支持實時和非實時業(yè)務，在空中接口中不存在電路域和分組域的區(qū)分；能保持持續(xù)的連通性；頻率統(tǒng)一，可復用；支持小區(qū)間和扇區(qū)間的無縫切換，以及與其它無線技術（802.16、802.11等）間的切換；融入了對QoS的支持，與核心網(wǎng)級別的端到端QoS相一致；支持IPv4和IPv6等具有QoS保證的協(xié)議；支持內部狀態(tài)快速轉變的多種MAC協(xié)議狀態(tài)；為上下行鏈路快速分配所需資源，并根據(jù)信道環(huán)境的變化自動選擇最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸速率；提供終端與網(wǎng)絡間的認證機制；與現(xiàn)有的蜂窩移動通信系統(tǒng)可以共存，降低網(wǎng)絡部署成本；包含各個網(wǎng)絡間的開放型接口。

　　1.系統(tǒng)性能指標

　　表1和表2分別給出了IEEE 802.20所提出的系統(tǒng)性能指標以及在不同場景下的頻譜效率的指標。

表1　IEEE 802.20系統(tǒng)性能指標

表2　不同場景下的頻譜效率

　　從性能指標中，我們可以看出：

　?。?）在移動性上，802.20相比于802.16具有很大的優(yōu)勢——可支持的最高速率為250 km/h，已經(jīng)達到了傳統(tǒng)移動通信技術（如2G和3G）的性能。可見，它將是IEEE步入移動通信領域的基石。

　?。?）在頻譜效率上，802.20遠遠高于當前的主流移動技術。舉例來說，對于下行鏈路中的頻譜效率，CDMA 2000 1x最高為0.1 bit/s/Hz/cell，EV-DO最高為0.5 bit/s/Hz/cell，而802.20卻大于1 bit/s/Hz/cell。因此，對于運營商來說802.20的到來是個福音——花相同價錢買來的頻譜資源，卻可以提供更高速率的接入服務。這既是802.20自身強有力的“賣點”，更是移動通信技術發(fā)展的大勢所趨。

　?。?）對于非視距（NLOS）環(huán)境下的系統(tǒng)覆蓋，802.20的單小區(qū)覆蓋半徑為15 km，屬于廣域網(wǎng)技術；而802.16的單小區(qū)覆蓋半徑小于5 km，屬于城域網(wǎng)技術。這說明802.20與802.16的目標市場不同，它們不存在直接的競爭。直接與802.20形成競爭的是WCMDA等3G技術和HSDPA等3G演進技術。

　?。?）IEEE 802.20規(guī)定其MAC幀往返時延小于10 ms，加上無線鏈路控制層和應用層上產(chǎn)生的處理時延，足以滿足ITU-T的G.114所規(guī)定的電話語音傳輸最大往返時延（＜300 ms）的要求，因而完全可以基于802.20來提供優(yōu)質的無線VoIP語音業(yè)務。

　　（5）在下行鏈路，802.20可以提供大于1 Mbit/s的峰值速率，遠遠高于3G技術的性能指標——步行環(huán)境下384 kbit/s，高速移動環(huán)境下144 kbit/s。

　　2.純IP架構

　　IEEE 802.20秉承了IEEE 802協(xié)議族的純IP架構。純IP架構，與3GPP和3GPP2所提出的全IP概念有所不同——前者是核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)都基于IP傳輸，而后者僅僅實現(xiàn)了核心網(wǎng)的IP化。設計架構的差異使802.20與其它3G技術相比具有明顯的優(yōu)勢：

　?。?）其物理層和MAC層都專為突發(fā)型分組數(shù)據(jù)業(yè)務而設計，并能夠自適應無線信道環(huán)境，因此在處理突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務方面具有與生俱來的優(yōu)越性。而WCMDA等3G技術雖然對語音業(yè)務能夠很好地支持，但因為其設計初衷是要保持與GSM等2.5G技術的兼容，所以對數(shù)據(jù)業(yè)務的支撐力度顯得較為單薄。

　?。?）組網(wǎng)方式靈活簡單，便于融合現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡和未來的基于IMS的核心網(wǎng)。

　?。?）可充分利用現(xiàn)有的基于IP的各種協(xié)議，易于實現(xiàn)靈活的業(yè)務部署。

　　數(shù)據(jù)業(yè)務將逐漸成為未來移動應用的主體，因此與之相對應的純IP架構將是未來移動通信技術發(fā)展的方向。實際上，3GPP和3GPP2已經(jīng)認識到他們目前的系統(tǒng)在提供數(shù)據(jù)業(yè)務方面的局限性，并嘗試在原有的系統(tǒng)框架基礎上，在下行鏈路中采用分組接入技術。例如，3GPP的R5引入了HSDPA技術，以大幅提高IP數(shù)據(jù)下載速率和流媒體速率。

二、802.20與其它技術間的關系

　　當前，移動通信技術標準繁多，不同的技術之間既互補又相互競爭。下面，我們來具體分析一下802.20與當前各種主流技術間的關系。

　　1.與802.11、802.16間的關系

　　IEEE 802.11標準及其子集是無線局域網(wǎng)的主流標準之一，也被稱為Wi-Fi。該標準的制定工作起步較早，技術相對成熟，其中802.11g（峰值速率54 Mbit/s）在商用中比較普及，802.11n（峰值速率100 Mbit/s）也已經(jīng)有產(chǎn)品面世。

　　IEEE 802.16標準及其子集是針對微波和毫米波頻段（2～11 GHz）提出的無線城域網(wǎng)（WMAN）技術標準，也被稱為WiMAX。其峰值速率可達70 Mbit/s，并具有較強的移動性，因而得到了業(yè)界的普遍關注和支持。

　　上述兩種技術標準主要是針對牧游式的無線接入，提供步行速率的移動性。與它們不同的是，802.20的目標市場定位于無線廣域網(wǎng)，強調它對高速移動性的支持。

　　可見，這三種技術存在很強的互補性。若將它們混合組網(wǎng)，取長補短，將是一種非常好的全網(wǎng)覆蓋解決方案，原因是：

　?。?）可以基于802.21（媒質無關切換：Media Independent Handover）來實現(xiàn)這三種技術間的無縫切換：當用戶處于熱點地區(qū)時，切換到802.11或802.16的網(wǎng)絡以獲得更高的接入速率；當用戶離開熱點地區(qū)時，切換到802.20的網(wǎng)絡，這樣可以在保證較高接入速率的前提下，獲得更好的移動性。

　?。?）因為這三種技術在系統(tǒng)架構上都是純IP的，所以相互間的接口簡單，只要其共享的核心網(wǎng)是標準的IP網(wǎng)，就可以實現(xiàn)相互間的互聯(lián)。

　　（3）同樣因為三者的純IP架構，使得它們具有較強的相似性，所以其多模終端可以達到較高的集成度，從而降低成本。

　　但是，隨著802.16e標準的提出（已于2005年12月正式發(fā)布），802.20與802.16之間確實存在著一定的競爭關系。這是因為802.16e在802.16a的基礎上增強了移動性，其用戶移動速率可高達150 km/h，這使得兩者的目標市場產(chǎn)生了一定的重疊。但從系統(tǒng)覆蓋的角度來看，802.20是廣域網(wǎng)技術，而802.16是城域網(wǎng)技術，所以兩者之間主要體現(xiàn)互補性。

　　2.與3G技術間的關系

　　所謂3G技術，是指以WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA三大標準為基礎的第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)。因為這三大技術標準在技術特性和性能指標上相差無幾，所以將其作為一個整體，來討論它們與802.20之間的關系。

　　表3從目標市場和技術特點入手，對802.20和3G兩種技術進行了比較。我們從中可以看出，兩者確實存在較多的相似性，也就導致了它們之間的競爭性：

表3　IEEE 802.20與3G技術的對比

　?。?）兩者的目標市場重疊較大。首先，它們都是廣域網(wǎng)技術。其次，802.20具有低時延架構，它可以基于VoIP技術來提供高質量的語音業(yè)務，也就是說它可以支持3G所能提供的全部業(yè)務。

　?。?）在物理層核心技術上802.20更為先進，因而擁有更具吸引力的性能優(yōu)勢。

　?。?）802.20的純IP架構使它在組網(wǎng)成本上具有較明顯的價格優(yōu)勢。因而在部署廣域網(wǎng)時，性價比高的802.20將更受運營商青睞。

　　雖然802.20在技術上優(yōu)于3G，但是其產(chǎn)品的市場化還尚需時日，在短期內不可能撼動3G的市場地位。另外，目前3G已經(jīng)取得了實質性進展，制造商和運營商都進行了大量投入，他們不會輕易放棄3G技術。同時，電信監(jiān)管部門也不會讓已有的投資付諸東流。所以，從市場發(fā)展的角度來看，802.20只能作為3G的補充，它們之間主要體現(xiàn)互補與合作的關系。

　　3.與3GPP LTE間的關系

　　LTE（Long Term Evolution）是國際標準化組織3GPP在2004年底提出的研究計劃，旨在提高3G技術在寬帶無線接入市場的競爭力。它分為兩個階段：研究項目（Study Item）階段，將在2006年中期結束，主要完成需求的定義和候選技術的征集、評估工作；工作項目（Work Item）階段，將在2006年中期之前啟動、2007年中期結束，主要是討論和起草標準的細節(jié)。

　　LTE的市場定位是彌補3G技術在分組接入方面的不足，它的技術特性與802.20極為相似：都是針對廣域網(wǎng)的移動通信技術——LTE支持最高的移動速率為350 km/h，并且能在15～120 km/h下提供高性能的服務；物理層技術都是基于OFDM和MIMO——頻譜效率都很高，并且擺脫了高通公司的CDMA專利制約；都支持低的時延——LTE的接入網(wǎng)時延在1O ms以內，控制平面時延小于100 ms；都是基于IP的架構——LTE的目標是建立一個無線接入網(wǎng)與固網(wǎng)融合的純IP的核心網(wǎng)，以滿足寬帶無線接入的需求。

　　市場定位與技術特性的相似性，最終導致了802.20與LTE之間的完全競爭性。在標準化歷程中，802.20雖占先機，但優(yōu)勢不明顯。在業(yè)界的影響力上，LTE雖占上風，但802.20受到高通的支持，也不容小視。將來二者在市場上的競爭必然異常激烈。

三、標準化最新進展

　　2005年11月至2006年1月，IEEE 802.20工作組開始了標準的起草工作，并于2006年1月15日在美國夏威夷召開的會議上，就候選物理層技術進行了投票。最終，F(xiàn)DD模式中，高通的技術提案“MBFDD”獲得通過；TDD模式中，高通和京瓷的綜合提案“MBTDD”（包括MBTDD 625k-MC）獲得通過。雖然這兩種提案都遭到一些陣營的強烈反對，但最終在投票結果中仍以較大優(yōu)勢勝出。

　　2006年5月，802.20工作組將再次召開會議，就標準草案進行第二輪投票。按照IEEE的標準通過流程，若支持率達到75%以上，即視為通過。如果投票順利，該草案將于2006年7月被提交至局域網(wǎng)/城域網(wǎng)標準委員會（LMSC）進行發(fā)起人投票，若支持率達到90%以上，草案將被提交至IEEE標準組織（IEEE-SA）進行最后的審批，并發(fā)布為正式的標準。按照計劃，其標準將于2006年12月正式發(fā)布。就目前的情況來看，時間非常緊迫，標準的制定工作相當緊張。

四、結語

　　高移動性和高吞吐量必然是未來無線通信市場的重要需求。IEEE 802.20正是為滿足這一需求而專門設計的寬帶無線接入技術，并具有性能好、效率高、成本低和部署靈活等特點。802.20在移動性上優(yōu)于802.16和802.11，在數(shù)據(jù)吞吐量上強于3G技術，其設計理念也符合下一代技術的發(fā)展方向，因而確實是一種非常有前景的無線技術。但是，它的正式標準還未出臺，產(chǎn)業(yè)鏈的形成也尚需時日，同時它還要面對3GPP LTE的競爭，所以現(xiàn)在還很難判定它在未來市場中的位置。不過，802.20的出現(xiàn)，確實在整個移動通信行業(yè)產(chǎn)生了“鯰魚效應”，有力地促進了同類技術的不斷更新和發(fā)展。對于它今后的技術走向和市場化發(fā)展，我們應該繼續(xù)保持關注。