3G、WiMAX、LTE等寬帶無線技術(shù)的比較
寬帶無線接入背景
通信市場正在呈現(xiàn)出話音業(yè)務(wù)移動化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)寬帶化的發(fā)展趨勢
無線化和寬帶化是電信網(wǎng)絡(luò)接入層發(fā)展的總趨勢
在以ITU和3GPP/3GPP2引領(lǐng)的蜂窩移動通信從3G到E3G，再走向B3G/4G的演進(jìn)道路上， 3G、WiMAX、WIFI等各種無線技術(shù)競爭中互相借鑒和學(xué)習(xí)，技術(shù)不斷完善，網(wǎng)絡(luò)安全性實用性不斷增強(qiáng)。
豐富的市場終端支持：支持Wi-Fi、WIMAX的無線網(wǎng)絡(luò)的筆記本電腦，手機(jī)終端，移動MP3，移動電視等，整個產(chǎn)業(yè)鏈已逐漸成熟。
政府社會信息化建設(shè)需求
無線寬帶接入技術(shù)
WiMAX（Worldwide Interoperability for Mi-crowave Access）即全球微波接入互操作性。WiMAX的另一個名字是802.16。
Wi-Fi(Wireless Fidelity)即無線保真，目前主流可使用的標(biāo)準(zhǔn)有IEEE 802.11a、802.11b、802.11g和802.11n。
3G（3rd Generation）第三代移動通信，目前主要分為TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000三種。
LTE（Long Term Evolution）長期演進(jìn)。LTE也被通俗的稱為3.9G，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。
3G技術(shù)概述
3G是英文3rd Generation的縮寫，指第三代移動通信技術(shù)。
國際電信聯(lián)盟(ITU)在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫入3G技術(shù)指導(dǎo)性文件《2000年國際移動通訊計劃》(簡稱IMT-2000)。
為了提供3G服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少2Mbps(兆字節(jié)／每秒)、384kbps(千字節(jié)／每秒)以及144kbps的傳輸速度。
3G標(biāo)準(zhǔn)組織主要由3GPP、3GPP2組成，以CDMA碼分多址技術(shù)為核心。其中TD-SCDMA、WCDMA由3GPP負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)化工作；而CDMA2000由3GPP2負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)化工作。
3G各主流技術(shù)-CDMA2000
CDMA2000是由IS-95A/B標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)而來的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，由3GPP2負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)化工作。
目前CDMA2000有由3GPP2制定的Release 0、A、B、C和D五個支持CDMA2000 1X及其增強(qiáng)型技術(shù)的版本，以及由EIA/TIA發(fā)布的支持CDMA2000 1X EV-DO的IS-856和IS-856A標(biāo)準(zhǔn)。
CDMA2000 1x EV-DO定位于Internet的無線延伸，能以較少的網(wǎng)絡(luò)和頻譜資源（在1.25MHz標(biāo)準(zhǔn)載波中）支持平均速率為：
靜止或慢速移動：1.03Mbps（無分集）和 1.4Mbps（分集接收）
中高速移動：700Kbps（無分集）和 1.03Mbps（分集接收）
其峰值速率可達(dá)2.4Mbps，而且在IS-856版本A中可支持高達(dá)3.1M的峰值速率。
3G各主流技術(shù)-WCDMA
WCDMA是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)）為無線接口的第三代移動通信系統(tǒng)。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。
WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式，碼片速率為3.84Mcps，載波帶寬為5MHz。基于Release 99/ Release 4版本，可在5MHz的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。
在Release 5版本引入了下行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入）技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高14.4Mbps的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。
在Release 6版本引入了上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分組接入）技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高約6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率。
3G各主流技術(shù)-TD-SCDMA
TD-SCDMA(Time Division-Synchronization Code Division Multiple Access)的中文含義為時分同步碼分多址接入。 TD-SCDMA從2001年3月開始，正式寫入3GPP的Release 4版本。目前TD-SCDMA已有Release 4、Release 5、Release 6等版本。
TD-SCDMA采用不需成對頻率的TDD雙工模式以及FDMA/TDMA/CDMA相結(jié)合的多址接入方式，使用1.28Mcps的低碼片速率，擴(kuò)頻帶寬為1.6MHz。
基于Release 4版本，TD-SCDMA可在1.6MHz的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。
TD-SCDMA在Release 5版本引入了HSDPA技術(shù)，在1.6MHz帶寬上理論峰值速率可達(dá)到2.8Mbps。
#p#3G各主流技術(shù)的比較
3G三大技術(shù)體制主要的區(qū)別是空中接口的不同，也即無線傳輸技術(shù)的不同。
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項目 |
WCDMA |
CDMA2000 |
TD-SCDMA |
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核心網(wǎng) |
基于 GSM-MAP |
基于 ANSI-41 |
基于 GSM-MAP |
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雙工方式 |
FDD |
FDD |
TDD |
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雙向信道帶寬（ MHz ） |
10 |
2.5 |
1.6 |
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碼片速率（ Mcps ） |
3.84 |
1.2288 |
1.28 |
|
幀長（ ms ） |
10ms |
可變 |
10ms （分兩個 5ms 子幀） |
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基站同步 |
異步（同步可選） |
同步 |
同步 |
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功率控制（ Hz ） |
開環(huán)＋快速閉環(huán) 1500 |
開環(huán)＋快速閉環(huán) 800 |
開環(huán)＋慢速閉環(huán) 200 |
3G主流技術(shù)的優(yōu)勢
漫游能力：良好的全球漫游能力。目前全球大部分國家已經(jīng)開通3G網(wǎng)絡(luò)，其中80% 運(yùn)營商選擇WCDMA和20%運(yùn)營商選擇CDMA2000。良好的全球漫游能力有利于與其他運(yùn)營商的合作和吸引高端用戶
安全性：3G采用了很多種加密技術(shù)，保證通話和數(shù)據(jù)的安全，不管是話音還是數(shù)據(jù)都具備很強(qiáng)的保密性，通過多層的協(xié)議控制，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中可以非常安全的傳輸。
技術(shù)成熟度；3G于1996年提出標(biāo)準(zhǔn)，2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶嵺`經(jīng)驗，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算，傳播模型預(yù)算，以及計算機(jī)仿真等。
商業(yè)模式：商業(yè)運(yùn)作模式成熟，3G網(wǎng)絡(luò)得到眾多設(shè)備商、終端制造商、內(nèi)容提供商支持，具備一個非常全的產(chǎn)業(yè)鏈。
3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展存在問題
資金投入大覆蓋范圍有限。
大規(guī)模的3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需要耗費巨資，而國外運(yùn)營商由于種種原因沒有投入足夠的資金進(jìn)行全覆蓋的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的版本仍不斷演進(jìn)，由于害怕與以后新的標(biāo)準(zhǔn)在漫游和兼容性等方面出現(xiàn)問題，各大運(yùn)營商仍在綜合評估以現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的合理規(guī)模。
缺乏重量級應(yīng)用，市場需求并不明朗
在3G業(yè)務(wù)對用戶沒有足夠吸引力的情況下，用戶更不愿意花高價購買3G終端，因此終端的補(bǔ)貼也成為各運(yùn)營商的主要市場策略之一。除此之外，市場上可供用戶選擇的3G終端仍十分有限，而前景較好的3G類業(yè)務(wù)如視頻電話、網(wǎng)絡(luò)游戲等對終端的要求都很高，3G終端的完備性目前仍無法充分滿足這些要求。
不過，從3G投入運(yùn)營以來的過程我們可以清楚地看到，全球范圍內(nèi)3G市場環(huán)境及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈一直在不斷完善，各種制約因素的影響也在逐漸變小，3G發(fā)展的環(huán)境總體來說得到了相當(dāng)?shù)母纳啤?/P>
WiMAX技術(shù)概述
WiMAX全稱World Interoperability for Microwave Access(全球微波接入互操作性)是一項基于IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術(shù)，是針對微波和毫米波頻段提出的一種空中接口標(biāo)準(zhǔn)。
WiMAX系統(tǒng)主要有兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一個是指滿足固定寬帶無線接入的WiMAX802．16d標(biāo)準(zhǔn)，另一個是滿足固定和移動的寬帶無線接入技術(shù)WiMAX802．16e標(biāo)準(zhǔn)。
作為線纜和xDSL的無線擴(kuò)展技術(shù)，802.16a規(guī)范于2003年1月29日被IEEE通過。這是一種全新的寬帶FWA技術(shù)，是為解決寬帶接入"最后一公里"的問題而設(shè)計的。在亞洲，目前xDSL是WiMAX在最后一公里接入市場主要的競爭對手，因此，通常也將WiMAX稱為無線DSL。
WiMAX技術(shù)優(yōu)勢
實現(xiàn)更遠(yuǎn)的傳輸距離：WiMAX所能實現(xiàn)的50km的無線信號傳輸距離是無線局域網(wǎng)所不能比擬的，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積是3G發(fā)射塔的10倍，只要少數(shù)基站建設(shè)就能實現(xiàn)全城覆蓋，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。
提供更高速的寬帶接入。據(jù)悉，WiMAX所能提供的最高接入速度是70Mbit/s，這個速度是3G所能提供的寬帶速度的30倍。
提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。作為一種無線城域網(wǎng)技術(shù)，它可以將Wi-Fi連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可作為DSL等有線接入方式的無線擴(kuò)展，實現(xiàn)最后一公里的寬帶接入。用戶無需線纜即可與基站建立寬帶連接。
提供多媒體通信服務(wù)。由于WiMAX較Wi-Fi具有更好的可擴(kuò)展性和安全性，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電信級的多媒體通信服務(wù)。
WiMAX市場定位和發(fā)展瓶頸
802.16e的定位——按照802.16e設(shè)定的目標(biāo)，它是一種移動的寬帶無線接入技術(shù)，可以實現(xiàn)用戶在車速移動狀態(tài)下的寬帶接入并接入IP核心網(wǎng)，主要面向用戶提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，也可以提供語音業(yè)務(wù)。工作在2～6GHz，基站覆蓋范圍一般為幾公里，可采用FDD或FDD工作方式，核心技術(shù)為OFDM和OFDMA，用戶群主要為個人用戶。WiMAX理想的市場定位應(yīng)該是高速數(shù)據(jù)在固定、便攜和低速移動中的應(yīng)用。
從技術(shù)的定位上講，WiMAX更適合用于城域網(wǎng)建設(shè)的“最后一公里”無線接入部分，尤其是對于新興的運(yùn)營商更為合適。WiMAX技術(shù)分為固定和移動兩部分，因此運(yùn)營商在市場定位上會面臨選擇：如果選擇提供固定寬帶接入，那么市場規(guī)模會比較有限；如果立足于移動業(yè)務(wù)，在運(yùn)營模式、終端支持、組網(wǎng)方式方面都存在很多挑戰(zhàn)，同時也將面臨來自3G、E3G技術(shù)的競爭。
制約802.16發(fā)展的幾個方面——
標(biāo)準(zhǔn)制定方面：802.16e標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行，除空中接口標(biāo)準(zhǔn)尚未完成以外，802.16還存在一個問題就是缺乏網(wǎng)絡(luò)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。802.16僅僅規(guī)范了基站和移動臺之間的空中接口，沒有規(guī)定基站和基站之間，基站和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的協(xié)議。在切換、移動性管理（尋呼）和終端狀態(tài)管理（激活和休眠的轉(zhuǎn)換）等與蜂窩組網(wǎng)有關(guān)的方面，還不夠成熟，需要進(jìn)一步完善。
頻率問題：目前已經(jīng)認(rèn)可的是3.4～3.8GHz許可證頻率（ETSI，國際MMDS）和5.725～5.85GHz免許可證頻率。很多國家允許使用更高的頻率，將其當(dāng)作5GHz免許可證頻段的一部分，但由于其穿透力差，使用這些頻率的WiMAX系統(tǒng)不可能和LTE競爭。
#p#Wi-Fi技術(shù)概述
WLAN標(biāo)準(zhǔn)主要包括802.11b、802.11a和802.11g等。目前，WLAN的推廣和認(rèn)證工作主要由產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織WiFi（Wireless Fidelity,無線保真）聯(lián)盟完成，所以WLAN技術(shù)常常被稱之為WiFi。
802.11b采用2.4GHz的頻段，可支持11Mbps的共享接入速率；802.11a采用5GHz的頻段，其速率高達(dá)54Mbps，采用OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)，但無障礙的接入距離降到30－50米。
802.11b采用2.4GHz的頻段，可支持11Mbps的共享接入速率，覆蓋范圍100米。
802.11g其實是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，既能適應(yīng)802.11b標(biāo)準(zhǔn)，又符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)，其速率高達(dá)54Mbps，它比802.11b速率快5倍，并和802.11b兼容。
正在等待批準(zhǔn)的IEEE802.11n ，其速率高達(dá)300Mbps，目前部分廠商已經(jīng)投入市場應(yīng)用。
Wi-Fi技術(shù)優(yōu)勢
Wi-Fi是由AP(Access Point)和無線網(wǎng)卡組成的無線局域網(wǎng)絡(luò)。 組網(wǎng)簡單，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要。
應(yīng)用靈活：能靈活勝任只有幾個用戶的小型網(wǎng)絡(luò)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)。
豐富的終端支持，經(jīng)濟(jì)節(jié)約 ，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。WIFI組網(wǎng)的成本低廉。
提供漫游服務(wù)：能提供有線網(wǎng)絡(luò)無法提供的漫游特性，方便用戶使用。
Wi-Fi市場定位和發(fā)展瓶頸
Wi-Fi的定位——Wi-Fi是一種局域網(wǎng)技術(shù)，主要用于解決“最后100 m”的接入問題。從其與有線寬帶網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系來看，Wi-Fi利用其技術(shù)優(yōu)勢能夠作為網(wǎng)絡(luò)延伸手段進(jìn)一步擴(kuò)大有線接入網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積及擴(kuò)展移動通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。
Wi-Fi是提升有線寬帶用戶價值、提供差異化服務(wù)的有效手段，也是未來3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有力補(bǔ)充。3G可以利用WIFI高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c彌補(bǔ)自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足。在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，允許用戶在任何時間、任何地點訪問公司的辦公網(wǎng)或國際互聯(lián)網(wǎng)，隨時隨地享受網(wǎng)上證券、視頻點播(VOD)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會議、網(wǎng)絡(luò)游戲等一系列寬帶信息增值服務(wù)，并實現(xiàn)移動辦公。
制約Wi-Fi技術(shù)發(fā)展的幾個方面——
數(shù)據(jù)傳輸速率有限。雖然Wi-Fi技術(shù)最高數(shù)據(jù)傳輸速率標(biāo)稱可達(dá)11～54 Mbit/s，但系統(tǒng)開銷會使應(yīng)用層速率減少50%左右。
無線電波間存在相互影響的現(xiàn)象，特別是同頻段、同技術(shù)設(shè)備之間將存在明顯影響。在多運(yùn)營商環(huán)境中，不同AP(Access Point)間的頻率干擾會使數(shù)據(jù)傳輸速率明顯降低，在有三個運(yùn)營商同時運(yùn)營的環(huán)境中不能實現(xiàn)多用戶的同時高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
無線電波在傳播中根據(jù)障礙物不同將發(fā)生折射、反射、衍射、信號無法穿透等情況，其質(zhì)量和信號的穩(wěn)定性都不如有線接入方式。
Wi-Fi實現(xiàn)規(guī)模覆蓋的最大的缺陷在于需要密集的有線傳輸資源。 3G /WiMAX基站的覆蓋范圍比WiFi AP覆蓋范圍大數(shù)十到上百倍。
Wi-Fi技術(shù)本身不支持移動性，即便IEEE802.11s可能會對Wi-Fi MESH的移動性進(jìn)行增強(qiáng)，最多也只能支持步行的移動速度。而3G和WiMAX都支持120km/h以上的移動性。
Wi-Fi空中接口沒有QoS保障機(jī)制，只支持Best Effort業(yè)務(wù)，適用于WEB瀏覽、FTP下載以及收發(fā)Email等；語音通信、視頻傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)的QoS很難得到保障。
LTE技術(shù)簡介
3GPP組織于2004年12月正式成立了LTE（Long Term Evolution）研究項目。
LTE的制定出發(fā)點是保證3GPP未來十年的競爭力，從性能、功能、成本上得到全面提升。相對于3GPP R6，其下行頻譜效率將提高3-4倍，上行2-3倍；峰值速率下行達(dá)到100Mbps，上行50Mbps。改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于100ms；支持100km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠為350km/h高速移動用戶提供大于100kbps的接入服務(wù)；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.25MHz到20MHz多種帶寬 。
#p#LTE當(dāng)前的現(xiàn)狀
LTE的正式商用將在2009年啟動。按照3GPP制訂的工作計劃，LTE將在2008年或2009年推出商用產(chǎn)品。與此相應(yīng)，設(shè)備制造商推出成熟可商用LTE產(chǎn)品的計劃也紛紛遵循了這一時間表。
華為計劃于2009年正式推出基于多制式基站的LTE商用產(chǎn)品，并在全球開始部署LTE商用網(wǎng)絡(luò)；
北電則計劃于2008年推出LTE相關(guān)產(chǎn)品以滿足在2010年前后大規(guī)模商業(yè)部署LTE網(wǎng)絡(luò)的需要；
諾基亞西門子預(yù)計2010年推出LTE商用系統(tǒng)
大唐與愛立信在LTE領(lǐng)域展開合作以重點研發(fā)LTE/TDD技術(shù)，并預(yù)計TD-LTE系統(tǒng)將在2010～2012年之間推出，并可以實現(xiàn)熱點地區(qū)覆蓋。
Wi-Fi、WiMAX、3G技術(shù)對比
|
技術(shù)類別 |
WiMAX |
Wi-Fi |
3G |
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標(biāo)準(zhǔn)組織 |
IEEE |
IEEE |
3GPP、3GPP2、ITU |
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頻帶 |
2-11GHz，部分需許可證 |
2.4GHz不需許可證 |
2GHz，需許可證 |
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多碼方式 |
OFDM/FDD、TDD |
CKK、OFDM |
CDMA、TDD、FDD |
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速率 |
70Mbps |
54Mbps |
HSDPA:7.2Mbps,EVDO：3.1Mbps |
|
時延 |
低 |
低 |
高 |
|
QOS |
3種 |
無 |
4種 |
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覆蓋 |
<100m |
宏蜂窩（<50Km） |
宏蜂窩（<7Km） |
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移動性 |
靜止、步行 |
靜止、步行 |
靜止、步行、車載 |
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支持切換 |
弱 |
強(qiáng) |
強(qiáng) |
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安全性 |
中 |
低 |
高 |
|
商業(yè)模式 |
商業(yè) |
公眾、商業(yè) |
公眾、商業(yè) |
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成熟度 |
差 |
很好 |
較好 |
各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸速率與移動速率之間關(guān)系
中國聯(lián)通無線網(wǎng)絡(luò)方式思考
Wi-Fi、WiMAX和3G采用了不同的技術(shù)手段來解決不同的應(yīng)用問題。
Wi-Fi、WiMAX、WBMA和3G的主流是互補(bǔ)的，在局部會有部分融合，但要相互取代不太可能完成。
在應(yīng)用和需求上它們也有著顯著的差距，它們都將在越來越細(xì)化的市場中，找到自己的生存空間。
它們之間是互補(bǔ)共存的關(guān)系。
中國聯(lián)通將是國內(nèi)唯一WCDMA的運(yùn)行商，在3G網(wǎng)絡(luò)部署上將直接跳過R4版本，進(jìn)入R5版本（HSPA）
從網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本上分析，大規(guī)模部署3G網(wǎng)絡(luò)成本太高，因此需根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的不同采取混合組網(wǎng)的方式
在商業(yè)密集區(qū)可采用HSPA+Wi-Fi混合組網(wǎng)方式。通過3G提供移動中低速數(shù)據(jù)接入；同時可借助Wi-Fi為企業(yè)和商業(yè)用戶提供固定和便攜式(16e階段)的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
在經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)或空曠地區(qū)可以采用HSPA+WiMAX的組網(wǎng)方式
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