盛峰 姜文博 李明明

近兩年，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，運營商在大力興建、優(yōu)化3G網(wǎng)絡(luò)的同時，不遺余力地推進WiFi部署，以緩解龐大業(yè)務(wù)對3G網(wǎng)絡(luò)帶來的壓力。面對三大運營商“各自為戰(zhàn)”的競爭局面，規(guī)劃一個多運營商共建、共享，且能提供同質(zhì)化服務(wù)的WiFi基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)，就成為上海無線電管理部門重點考慮的問題。

如今， 2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、LTE網(wǎng)絡(luò)和WiFi熱點等多種無線接入技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，對城市進行全方位的立體覆蓋。其中，WiFi已經(jīng)成為智慧城市的重要組成部分，承載了大部分?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，并得到電信運營商的廣泛關(guān)注。

共建共享正當(dāng)時

智慧城市建設(shè)中WiFi的規(guī)模部署導(dǎo)致對頻譜資源的需求不斷上升，2.4GHz頻段作為共用頻段在滿足國家技術(shù)規(guī)定的情況下無需許可（包括運營商在內(nèi)的所有家庭、單位、個人均可使用）的特點，決定了僅依靠2.4GHz頻段、各自隨意進行部署必然會嚴(yán)重制約WiFi的使用效果。

為此，當(dāng)?shù)刂鞴懿块T應(yīng)結(jié)合移動、電信、聯(lián)通三家運營商的需求，統(tǒng)籌考慮開展多WiFi系統(tǒng)的共建共享。

基于IEEE802.11x標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)使用免許可的2.4G頻段，使無線局域網(wǎng)具備靈活性和移動性、安裝便捷、易于進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整、故障定位容易和易于擴展等優(yōu)勢。最近幾年，無線局域網(wǎng)已經(jīng)在家庭、企業(yè)、醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等場合得到了廣泛應(yīng)用。

無線局域網(wǎng)技術(shù)是新世紀(jì)無線通信領(lǐng)域最有發(fā)展前景的技術(shù)之一，隨著下一代寬帶無線接入方式的寬帶化、移動化、IP化理念的提出，WiFi憑借其接入速率高、架構(gòu)便捷、系統(tǒng)費用低廉及可擴展性較好等優(yōu)點，應(yīng)用日趨廣泛。

截至2010年年底，三大運營商已經(jīng)建設(shè)的無線熱點數(shù)量為：中國移動12萬個，中國電信10萬個，中國聯(lián)通3萬個。2011年5月，中國電信宣布啟動“無線中國”戰(zhàn)略，計劃到2012年在全國布置100萬個WiFi熱點。隨后，中國移動稱今年計劃投資WiFi業(yè)務(wù)100億元，在未來三年內(nèi)將建成100萬個WiFi熱點。而中國聯(lián)通也宣布加大WiFi建設(shè)力度，力爭今年年底覆蓋到40000棟建筑物。

由于頻譜資源相對應(yīng)用需求來說總是有限的，運營商之間如果不能相互兼顧，必然導(dǎo)致或重復(fù)建設(shè)或彼此干擾，從而影響WiFi部署的效果。

為此，上當(dāng)?shù)刂鞴懿块T應(yīng)牽頭三家運營商共同研究多WiFi系統(tǒng)共建共享的建設(shè)規(guī)范和驗收指導(dǎo)等導(dǎo)則，將會促進多WiFi共建共享的順利、規(guī)范推進。

概括來說，WiFi系統(tǒng)共建共享可以實現(xiàn)頻率資源高效利用，降低運營企業(yè)的建設(shè)投資和運營成本；可以有效避免網(wǎng)絡(luò)之間互相干擾，保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、提高用戶體驗；可以降低WiFi建設(shè)的投入，使運營商更低成本地擴大WiFi覆蓋范圍，更好地為用戶提供服務(wù)，同時實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排、綠色環(huán)保。

不容忽視的問題

不過，目前的多WiFi系統(tǒng)共建共享也存在一定問題，具體來說主要表現(xiàn)在：

智慧城市建設(shè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中的問題。根據(jù)WiFi規(guī)范，在我國802.11b/g在2.4 GHz頻段中不重疊的信道只有三個，如1、6和11可供使用；5.8GHz頻段的802.11a也只有5個不重疊信道，難以組成一個高效、廣泛覆蓋的“智慧城市”網(wǎng)絡(luò)。

由于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性，可能會造成熱點區(qū)域的用戶擁塞，引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者資源分配不平衡。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)尤其是無線傳感網(wǎng)、無線接入應(yīng)用的不斷普及，會造成對無線電頻譜需求的激增，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方式也有別于目前的無線/移動通信系統(tǒng)。

無線局域網(wǎng)建設(shè)中的相互干擾問題。目前國內(nèi)將WiFi分配在2.4GHz免許可的頻段，只有3個不重疊的頻點，頻率非常有限，而多WiFi運營商同時覆蓋相同區(qū)域?qū)⒉豢杀苊鈳砘ハ喔蓴_，從而降低網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

多主體、多模式、多技術(shù)體制的規(guī)模建設(shè)必然導(dǎo)致無線頻譜使用中的瓶頸，多系統(tǒng)之間的互干擾直接影響接入質(zhì)量，甚至影響到所有系統(tǒng)的應(yīng)用安全。

無線局域網(wǎng)建設(shè)中的重復(fù)建設(shè)問題。目前三大電信運營商相繼啟動大規(guī)模的無線局域網(wǎng)設(shè)備采購和建設(shè)部署，由此導(dǎo)致行業(yè)內(nèi)部嚴(yán)重的重復(fù)建設(shè)、排他性建設(shè)等問題。

WiFi的服務(wù)定位問題。WiFi在技術(shù)體制和管理政策上與2G、3G等公用移動通信存在本質(zhì)差異，受接入用戶數(shù)量、周邊電磁環(huán)境的影響大且存在不確定性，沒有QoS保證。因此運營商在針對服務(wù)質(zhì)量的宣傳上，要進行差別定位，不宜按照現(xiàn)行公用移動通信的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對外承諾，否則會導(dǎo)致對運營商服務(wù)投訴的加劇。

可行性模式探析

目前，多WiFi共建共享主要涉及以下幾項技術(shù)：

雙、多SSID技術(shù)

SSID技術(shù)可以將一個無線局域網(wǎng)分為幾個需要不同身份驗證的子網(wǎng)絡(luò)，每一個子網(wǎng)絡(luò)都需要獨立的身份驗證，只有通過身份驗證的用戶才可以進入相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)，防止未被授權(quán)的用戶進入本網(wǎng)絡(luò)。

每臺AP設(shè)置多個SSID，每個SSID可以作為獨立的邏輯AP使用，即多個用戶接入點，運營商通過設(shè)備不同的SSID，支持不同的業(yè)務(wù)、計費和安全策略。負(fù)責(zé)承建的運營商通過分配給其他運營商不同的SSID號來實現(xiàn)AP設(shè)備的共享，每個運營商通過共享的AP連接到各自的認(rèn)證計費和網(wǎng)管平臺。

共Web Portal技術(shù)

WiFi覆蓋區(qū)域內(nèi)只設(shè)置一個SSID，而用戶接入時，推送出的Web頁面上提供了多運營商的接入選項，Portal服務(wù)器根據(jù)用戶反饋的接入認(rèn)證信息，確定是向本地用戶數(shù)據(jù)庫進行認(rèn)證，還是向其他運營商的用戶數(shù)據(jù)庫發(fā)起認(rèn)證。

各運營商根據(jù)協(xié)商分片建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，改造各自的Portal平臺，并通過互聯(lián)互通開放自身用戶數(shù)據(jù)庫，為其他運營商提供認(rèn)證平臺訪問。

第三方認(rèn)證技術(shù)

通過運營商共享WiFi接入網(wǎng)，共享網(wǎng)絡(luò)由各運營商根據(jù)協(xié)商分片建設(shè)共享網(wǎng)絡(luò)，由第三方統(tǒng)一進行計費和認(rèn)證，進行共享。

為保證各運營商的系統(tǒng)容量，規(guī)避同頻干擾，又要保證節(jié)約投資，可避免重復(fù)投資，考慮到電信運營商在WiFi認(rèn)證、安全、計費等方面有不同的選擇，運營商的網(wǎng)管平臺和計費認(rèn)證系統(tǒng)不應(yīng)做大的改動，只需要添加或升級承建運營商的網(wǎng)關(guān)、AP及結(jié)算功能，不改變各運營商的用戶體驗和使用習(xí)慣。

便于運營商的建設(shè)、運維和管理，減少了運營商獨立的計費認(rèn)證系統(tǒng)，便于組織和管理，基本形成適合建設(shè)WiFi網(wǎng)絡(luò)的方案——“交換機二層分流”方案、“Radius計費信息共享”方案。以上海為例，上海目前還在積極探索共建共享的例子，比如：

“交換機二層分流”方案

本方案采用同一套接入交換機和AP設(shè)備，開通不同的SSID為用戶提供不同運營商的WiFi接入數(shù)據(jù)通道。方案需要AP針對不同SSID劃分不同業(yè)務(wù)VLAN，數(shù)據(jù)流至熱點接入交換機匯聚后進行分流，接入不同運營商的傳輸通道。

圖1交換機二層分流技術(shù)

各個運營商WiFi的IP地址下發(fā)網(wǎng)元為各自的WiFi AC設(shè)備，Portal頁面由各自Portal服務(wù)器負(fù)責(zé)彈出，認(rèn)證計費也由各自運營商的Radius系統(tǒng)負(fù)責(zé)。

從實現(xiàn)方式上講，多個邏輯AP具有不同的SSID和能力集，也采用多個SSID用戶接入點的方式，運營商可以設(shè)置不同的SSID，支持不同的業(yè)務(wù)、計費、安全策略。承建運營商通過分配給其它運營商不同的SSID，每個運營商通過共同的AP連到各自的認(rèn)證計費和網(wǎng)管平臺。

“Radius計費信息共享”方案

圖2Radius計費信息共享技術(shù)

該方案主要參照WiFi間漫游，主建運營商將其他運營商加入自己Portal頁面中的漫游運營商列表中，并鏈接到其他運營商提供的Portal登錄頁面。AP只提供主建運營商的SSID，其他運營商的用戶可在主建運營商的Portal上尋找到對應(yīng)的鏈接，進入自己的Portal登錄頁面進行賬號認(rèn)證。

目前，結(jié)合國家無線通信領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略方針和“寬帶中國”發(fā)展規(guī)劃，并針對智慧城市等發(fā)展的迫切需求，相關(guān)部門應(yīng)重點研究無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量預(yù)測以及對無線頻譜的需求，重點進行WiFi系統(tǒng)之間的干擾模型和電磁兼容性、WiFi共建共享關(guān)鍵技術(shù)和組網(wǎng)方案等研究。同時，應(yīng)搭建無線干擾和WiFi共建共享關(guān)鍵技術(shù)驗證系統(tǒng)進行無線電磁干擾和兼容性驗證測試，搭建WiFi與主要短距離微功率無線技術(shù)之間干擾測試系統(tǒng)進行兼容性測試。

在干擾模型、共建共享關(guān)進技術(shù)和組網(wǎng)方案研究、驗證測試基礎(chǔ)上，能夠形成規(guī)范性管理文件、工程規(guī)范，以及WiFi系統(tǒng)其他頻段可行性研究報告等成果，為今后的無線頻譜管理和無線技術(shù)應(yīng)用打下技術(shù)和管理基礎(chǔ)，以便促進上海市智慧城市建設(shè)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展。