盛峰 姜文博 李明明

近兩年，隨著移動(dòng)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(zhǎng)，運(yùn)營(yíng)商在大力興建、優(yōu)化3G網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，不遺余力地推進(jìn)WiFi部署，以緩解龐大業(yè)務(wù)對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的壓力。面對(duì)三大運(yùn)營(yíng)商“各自為戰(zhàn)”的競(jìng)爭(zhēng)局面，規(guī)劃一個(gè)多運(yùn)營(yíng)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(wú)線電管理部門(mén)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

如今， 2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、LTE網(wǎng)絡(luò)和WiFi熱點(diǎn)等多種無(wú)線接入技術(shù)正在蓬勃發(fā)展，對(duì)城市進(jìn)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(yùn)營(yíng)商的廣泛關(guān)注。

共建共享正當(dāng)時(shí)

智慧城市建設(shè)中WiFi的規(guī)模部署導(dǎo)致對(duì)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(guó)家技術(shù)規(guī)定的情況下無(wú)需許可（包括運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的所有家庭、單位、個(gè)人均可使用）的特點(diǎn)，決定了僅依靠2.4GHz頻段、各自隨意進(jìn)行部署必然會(huì)嚴(yán)重制約WiFi的使用效果。

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

基于IEEE802.11x標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)使用免許可的2.4G頻段，使無(wú)線局域網(wǎng)具備靈活性和移動(dòng)性、安裝便捷、易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整、故障定位容易和易于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)。最近幾年，無(wú)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(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。

無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)是新世紀(jì)無(wú)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(wú)線接入方式的寬帶化、移動(dòng)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(fèi)用低廉及可擴(kuò)展性較好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用日趨廣泛。

截至2010年年底，三大運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)建設(shè)的無(wú)線熱點(diǎn)數(shù)量為：中國(guó)移動(dòng)12萬(wàn)個(gè)，中國(guó)電信10萬(wàn)個(gè)，中國(guó)聯(lián)通3萬(wàn)個(gè)。2011年5月，中國(guó)電信宣布啟動(dòng)“無(wú)線中國(guó)”戰(zhàn)略，計(jì)劃到2012年在全國(guó)布置100萬(wàn)個(gè)WiFi熱點(diǎn)。隨后，中國(guó)移動(dòng)稱今年計(jì)劃投資WiFi業(yè)務(wù)100億元，在未來(lái)三年內(nèi)將建成100萬(wàn)個(gè)WiFi熱點(diǎn)。而中國(guó)聯(lián)通也宣布加大WiFi建設(shè)力度，力爭(zhēng)今年年底覆蓋到40000棟建筑物。

由于頻譜資源相對(duì)應(yīng)用需求來(lái)說(shuō)總是有限的，運(yùn)營(yíng)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(mén)應(yīng)牽頭三家運(yùn)營(yíng)商共同研究多WiFi系統(tǒng)共建共享的建設(shè)規(guī)范和驗(yàn)收指導(dǎo)等導(dǎo)則，將會(huì)促進(jìn)多WiFi共建共享的順利、規(guī)范推進(jìn)。

概括來(lái)說(shuō)，WiFi系統(tǒng)共建共享可以實(shí)現(xiàn)頻率資源高效利用，降低運(yùn)營(yíng)企業(yè)的建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)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(yàn)；可以降低WiFi建設(shè)的投入，使運(yùn)營(yíng)商更低成本地?cái)U(kuò)大WiFi覆蓋范圍，更好地為用戶提供服務(wù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能減排、綠色環(huán)保。

不容忽視的問(wèn)題

不過(guò)，目前的多WiFi系統(tǒng)共建共享也存在一定問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)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(wèn)題。根據(jù)WiFi規(guī)范，在我國(guó)802.11b/g在2.4 GHz頻段中不重疊的信道只有三個(gè)，如1、6和11可供使用；5.8GHz頻段的802.11a也只有5個(gè)不重疊信道，難以組成一個(gè)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(huì)造成熱點(diǎn)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(wú)線傳感網(wǎng)、無(wú)線接入應(yīng)用的不斷普及，會(huì)造成對(duì)無(wú)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(wú)線/移動(dòng)通信系統(tǒng)。

無(wú)線局域網(wǎng)建設(shè)中的相互干擾問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)將WiFi分配在2.4GHz免許可的頻段，只有3個(gè)不重疊的頻點(diǎn)，頻率非常有限，而多WiFi運(yùn)營(yíng)商同時(shí)覆蓋相同區(qū)域?qū)⒉豢杀苊鈳?lái)互相干擾，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(wú)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(wú)線局域網(wǎng)建設(shè)中的重復(fù)建設(shè)問(wèn)題。目前三大電信運(yùn)營(yíng)商相繼啟動(dòng)大規(guī)模的無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備采購(gòu)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(wèn)題。

WiFi的服務(wù)定位問(wèn)題。WiFi在技術(shù)體制和管理政策上與2G、3G等公用移動(dòng)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(méi)有QoS保證。因此運(yùn)營(yíng)商在針對(duì)服務(wù)質(zhì)量的宣傳上，要進(jìn)行差別定位，不宜按照現(xiàn)行公用移動(dòng)通信的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外承諾，否則會(huì)導(dǎo)致對(duì)運(yùn)營(yíng)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(xiàng)技術(shù)：

雙、多SSID技術(shù)

SSID技術(shù)可以將一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)分為幾個(gè)需要不同身份驗(yàn)證的子網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)都需要獨(dú)立的身份驗(yàn)證，只有通過(guò)身份驗(yàn)證的用戶才可以進(jìn)入相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)，防止未被授權(quán)的用戶進(jìn)入本網(wǎng)絡(luò)。

每臺(tái)AP設(shè)置多個(gè)SSID，每個(gè)SSID可以作為獨(dú)立的邏輯AP使用，即多個(gè)用戶接入點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)設(shè)備不同的SSID，支持不同的業(yè)務(wù)、計(jì)費(fèi)和安全策略。負(fù)責(zé)承建的運(yùn)營(yíng)商通過(guò)分配給其他運(yùn)營(yíng)商不同的SSID號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)AP設(shè)備的共享，每個(gè)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)共享的AP連接到各自的認(rèn)證計(jì)費(fèi)和網(wǎng)管平臺(tái)。

共Web Portal技術(shù)

WiFi覆蓋區(qū)域內(nèi)只設(shè)置一個(gè)SSID，而用戶接入時(shí)，推送出的Web頁(yè)面上提供了多運(yùn)營(yíng)商的接入選項(xiàng)，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(kù)進(jìn)行認(rèn)證，還是向其他運(yùn)營(yíng)商的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)起認(rèn)證。

各運(yùn)營(yíng)商根據(jù)協(xié)商分片建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，改造各自的Portal平臺(tái)，并通過(guò)互聯(lián)互通開(kāi)放自身用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，為其他運(yùn)營(yíng)商提供認(rèn)證平臺(tái)訪問(wèn)。

第三方認(rèn)證技術(shù)

通過(guò)運(yùn)營(yíng)商共享WiFi接入網(wǎng)，共享網(wǎng)絡(luò)由各運(yùn)營(yíng)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(jìn)行計(jì)費(fèi)和認(rèn)證，進(jìn)行共享。

為保證各運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)商在WiFi認(rèn)證、安全、計(jì)費(fèi)等方面有不同的選擇，運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)管平臺(tái)和計(jì)費(fèi)認(rèn)證系統(tǒng)不應(yīng)做大的改動(dòng)，只需要添加或升級(jí)承建運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)關(guān)、AP及結(jié)算功能，不改變各運(yùn)營(yíng)商的用戶體驗(yàn)和使用習(xí)慣。

便于運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)、運(yùn)維和管理，減少了運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立的計(jì)費(fèi)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(jī)二層分流”方案、“Radius計(jì)費(fèi)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(jī)二層分流”方案

本方案采用同一套接入交換機(jī)和AP設(shè)備，開(kāi)通不同的SSID為用戶提供不同運(yùn)營(yíng)商的WiFi接入數(shù)據(jù)通道。方案需要AP針對(duì)不同SSID劃分不同業(yè)務(wù)VLAN，數(shù)據(jù)流至熱點(diǎn)接入交換機(jī)匯聚后進(jìn)行分流，接入不同運(yùn)營(yíng)商的傳輸通道。

圖1交換機(jī)二層分流技術(shù)

各個(gè)運(yùn)營(yíng)商WiFi的IP地址下發(fā)網(wǎng)元為各自的WiFi AC設(shè)備，Portal頁(yè)面由各自Portal服務(wù)器負(fù)責(zé)彈出，認(rèn)證計(jì)費(fèi)也由各自運(yùn)營(yíng)商的Radius系統(tǒng)負(fù)責(zé)。

從實(shí)現(xiàn)方式上講，多個(gè)邏輯AP具有不同的SSID和能力集，也采用多個(gè)SSID用戶接入點(diǎn)的方式，運(yùn)營(yíng)商可以設(shè)置不同的SSID，支持不同的業(yè)務(wù)、計(jì)費(fèi)、安全策略。承建運(yùn)營(yíng)商通過(guò)分配給其它運(yùn)營(yíng)商不同的SSID，每個(gè)運(yùn)營(yíng)商通過(guò)共同的AP連到各自的認(rèn)證計(jì)費(fèi)和網(wǎng)管平臺(tái)。

“Radius計(jì)費(fèi)信息共享”方案

圖2Radius計(jì)費(fèi)信息共享技術(shù)

該方案主要參照WiFi間漫游，主建運(yùn)營(yíng)商將其他運(yùn)營(yíng)商加入自己Portal頁(yè)面中的漫游運(yùn)營(yíng)商列表中，并鏈接到其他運(yùn)營(yíng)商提供的Portal登錄頁(yè)面。AP只提供主建運(yùn)營(yíng)商的SSID，其他運(yùn)營(yíng)商的用戶可在主建運(yùn)營(yíng)商的Portal上尋找到對(duì)應(yīng)的鏈接，進(jìn)入自己的Portal登錄頁(yè)面進(jìn)行賬號(hào)認(rèn)證。

目前，結(jié)合國(guó)家無(wú)線通信領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略方針和“寬帶中國(guó)”發(fā)展規(guī)劃，并針對(duì)智慧城市等發(fā)展的迫切需求，相關(guān)部門(mén)應(yīng)重點(diǎn)研究無(wú)線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)以及對(duì)無(wú)線頻譜的需求，重點(diǎn)進(jìn)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(shí)，應(yīng)搭建無(wú)線干擾和WiFi共建共享關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線電磁干擾和兼容性驗(yàn)證測(cè)試，搭建WiFi與主要短距離微功率無(wú)線技術(shù)之間干擾測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行兼容性測(cè)試。

在干擾模型、共建共享關(guān)進(jìn)技術(shù)和組網(wǎng)方案研究、驗(yàn)證測(cè)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(bào)告等成果，為今后的無(wú)線頻譜管理和無(wú)線技術(shù)應(yīng)用打下技術(shù)和管理基礎(chǔ)，以便促進(jìn)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。