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样本.doc

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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:
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 6月~~ 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, 其能够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一般达上百公里, 维护成本较高。WiMAX技术能够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) 内能够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, 在非视距场合特别突出。另外, 与传统微波通信比较, WiMAX的综合带宽利用率更高, 能够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。经过 WiMAX网络, 指挥中心、 各级分中心、 联动中心能够与外场设备进行宽带数据交换, 也能够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, 当前轨道交通通信一般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。可是, 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, 但当前实现比较困难, WiMAX技术则能够较好地解决该问题。

二、 国内外同类产品的比较
当前国内外提供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, 她们提供的WiMAX解决方案具有以下特点
1） 较高的下行子帧比例( DL Sub-Frame Ratio) , 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DBS3900 WiMAX, 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, 经过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, 可经过修改、 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, 经过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, 理论上可经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、 DesignArt Networks等, 这种
方案的特点是集成度高, 在单一芯片上能够实现包括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能够简化很多, 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,
参照键桥当前的研发能力, 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DesignArt Networks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WiMAX SoC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IEEE 802.16e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
IEEE 802.16
IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems
遵循802.16 Cor2D3＋
最新的SRD(System
Requirements
Document ),PHY 采用
OFDMA
NWG 协议
WiMAX Forum Network Architecture, Stage2 / Stage 3
遵循Release 1 Version1.2.0

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Analog I/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, 经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( Unsolicited Grant Service) 、 ertPS( Extended Real-time Polling Service) 、 rtPS( Real-time Polling Service) 、 nrtPS( Non-real-time Polling Service) 和BE( Best Effort) 。
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( Fast Ethernet) /GE( Gigabit Ethernet) 接入、 光纤接入、 xDSL 接入、 PON( Passive Optical Network) 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1/8 CP( Cyclic Prefix) 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 (Adaptive Modulation and Coding, 自适应调制编码)功能
l) 支持基站与终端之间ARQ (Automatic Repeat Request)参数的初始协商
m) 支持Chase Combing HARQ (混合自动重传)功能
n) 支持Matrix A/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(DL Data Zone)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)
QPSK 1/2
-98
-95
QPSK 3/4
-95
-92
QAM16 1/2
-93
-90
QAM16 3/4
-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90V AC～300V AC
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: 40kA
信号接口( 除FE/GE电口)
差模: 250A
8/20μs冲击电流
共模: 250A
FE/GE电接口
差模: 500V
1.2/50μs冲击电压
共模: 4000V
7） 环境指标
项目
范围
温度
-40℃～55℃( 无太阳辐射) ; -40℃～50℃( 有太阳辐射)
温度变化率
≤3℃/min
相对湿度
5%～100%

六、 项目关键技术难点
本项目的关键技术难点如下:
1） DesignArt DAN2400方案的成熟度
DesignArt作为以色列的一家专注WiMAX的技术型公司, 所设计的DAN2400在6天线、 Beamforming处理等方面有突出优势, 但其市场占有率较低, 在国际较大的通信厂商中只有摩托罗拉使用这款芯片开发了PMP320系列基站。
对于此项问题, 我们将经过邀请资深的无线工程师作为技术顾问, 并参考市场上已成熟的产品进行设计。
2） DesignArt的技术支持程度
当前DesignArt在中国大陆乃至亚太区域都没有本地技术支持工程师, 只能经过她们在加拿大和以色列的工程师提供支持, 这种地域上的距离造成邮件回复的不及时, 以及电话沟通的不便。
另一方面, 与DesignArt作技术沟通和交流的语言只能是英语, 对键桥研发工程师的外语能力提出了较高的要求。
对于此项问题, 我们将经过申请国际电话会议服务, 建立定期的电话会议机制, 提升工程师外语能力等方式加以改进。
3） 与外包厂商的合作
按照计划, 射频发射、 接收、 滤波器和整机将会采用外包方式设计, 在与外包厂商
的配合过程中, 需求和性能指标要提前定义, 在设计过程中会出现大量的沟通问题。
对于此项问题, 我们将严格审核提交给外包厂商的规范文件, 并计划招聘一位射频
工程师以常驻的方式跟进外包厂商的进度, 同时完成对技术的引进和消化吸收。
4） 配套CPE终端
由于WiMAX技术和协议本身还在不断完善当中, 不同基站和终端芯片厂商在对协
议的理解和实现上存在差异, 与2G/3G等成熟技术相比在兼容性上存在较大差距。
对于此项问题, 我们会从设计初期基于DesignArt提供的评估板开始IOT
( Interoperability Test, 互操作性) 测试, 选择与DAN2400适配性最好的终端芯片与之
配套, 委托终端合作厂商进行开发。

七、 项目市场前景/可实现效益
市场容量
深圳键桥通讯技术股份有限公司作为国内电网公司主要的专网通讯技术解决方案服务商之一, 在国内市场占有较高的市场份额, 并在浙江、 河北、 福建、 山东多个省份中占据主导地位。在传统专网通讯的传输系统中, 主要是采用光纤传输和微波传输。光纤传输是电
力通信的主要手段, 微波传输是一种备用手段。光纤铺设具有较大的局限性, 特别是在低端的用户驻地接入层面, 光纤传输的缺点非常明显。 因此, 采用 WiMAX技术来代替微波通信技术, 并拓展更为广泛的用户驻地市场, 存在巨大的商业价值。
交通领域
轨道交通专网通信是正在快速发展的细分市场, 据国家发改委和建设部提供的资料显示, ”十一五”期间, 中国城市交通投资将达 8,000 亿元, 其中地铁建设投资预计 2,000 亿元。WiMAX技术作为支持高速移动状态下接入的无线宽带技术, 在交通领域有显著优势。

本项目的盈利评估见下表, 参考《深圳键桥通讯技术股份有限公司首发招股说明书》中的盈亏评估部分
主要经济指标名称
数据和指标
备注
销售收入( 万元)
11,619.00
达产后
总成本费用( 万元)
8,341.00
达产后
净利润( 万元)
2,787.00
达产后
销售净利率( %)
23.99
达产后
总投资利润率( %)
40.57
达产后
财务内部收益率( %)
25.75
税后
总投资回收期( 年)
4.68
税后( 含建设期)
盈亏平衡点( %)
43.43
-
上表中经济效益指标是 100 套产能达产后的效益情况。项目达产后, 公司销售规模大幅度扩大, 盈利能力进一步提高。

任 务 状 况

一、 项目总量( 人/天)
960
二、 项目组所有成员( 不需要具体人员名单, 只以甲、 乙、 丙等表示)
基带硬件工程师 2人
嵌入式软件工程师 4人
射频工程师 1人
结构工程师 1人
测试工程师 1人

三、 项目各成员具体分工( 说明: 对各成员的任务描述应详细具体, 责任应明确)
基带硬件工程师甲、 乙
完成基于DesignArt DAN2400芯片的基带单板原理图设计; 指导Layout工程师完成PCB设计; 根据基站的架构和功能要求增加对应的单元和模块, 如GPS时钟模块、 单板温度测量单元;
嵌入式软件工程师甲、 乙、 丙、 丁
完成基于DesignArt DAN2400芯片的基站软件设计, 包括基站Web界面、 网管MIB接口、 网管远程操作与维护、 网管远程升级与回退、 终端入网与业务实现、 MAC层功能和特性实现, PHY层功能和特性实现。
射频工程师甲
与外包厂商一起完成基站射频部分设计, 包括混频单元、 本振单元、 同步单元、 监控单元、 功放单元、 LNA单元、 滤波器单元等部分的设计, 经过全程参与的方式掌握射频模块的测试与维护, 与基带工程师一起完成整机调测, 确保基站各项射频指标满足规范和设计要求。
结构工程师
审核外包厂商的基站结构设计, 识别其中的缺陷点并配合外包厂商改进。
测试工程师
配合研发工程师完成基站量产前的测试工作; 配合生产部门完成基站量产后的产线测试工作。

进 度 规 划
一、 项目总期限 从 7月12日到 5月30日
二、 各阶段具体时间安排( 说明: 根据各项目具体情况划分阶段, 各阶段应具备相应的验收标准, 有较明确的界限/里程碑, 同时应对各阶段内容做出相关描述)

1、 第一阶段: 完成系统层级设计和规格制定
完成研发计划, 完成系统规格、 功能、 特性的规划。
2、 第二阶段: 完成单元级开发和测试
完成软硬件各单元的开发和测试, 软件单元应完成Web界面的开发、 网
MIB接口的开发、 单板驱动程序的开发; 硬件单元应完成原理图设计、 接口
设计、 BOM清单和机械结构设计。
3、 第三阶段: 完成模块级开发和测试
完成软硬件各模块的开发和测试, 能够将各模块连接和调测, 能够实现
基站的基本功能, 完成CPE的入网调测。
4、 第四阶段: 完成系统及设计和验证
完成基站与周边设备的系统调测, 包括但不限于终端、 网管、 网关、
DHCP服务器等设备, 验证基站是否达到设计目标。
5、 第五阶段: 实验局开局
完成基站在客户现场的测试, 由研发工程师提供现场支持; 同时将基站
送至相关机构做设备入网认证测试。
6、 第六阶段: 制造系统验证
完成基站在制造方的供应链、 制造、 测试等各方面的验证。
三、 阶段性规划详细内容( 说明: 对每个阶段的实现程度、 完成功能、 达成目标、 阶段难易度等做出相应的详细说明)
1、 第一阶段: 完成系统层级设计和规格制定
难度: 中
该阶段要完成系统架构的规划和设计, 输出上层架构描述、 功能和
特性描述文档。
2、 第二阶段: 完成单元级开发和测试
难度: 较高
该阶段要完成对DesignArt参考评估板硬件和软件的解读, 掌握芯片
开发调试环境, 软件单元完成Web界面的开发、 网管MIB接口的开发、
单板驱动程序的开发; 硬件单元应完成原理图设计、 接口设计、 BOM清单和机械结构设计。
要求对以下输出进行评审
a) 基站Web界面部分软件
b) 网管MIB接口部分软件
c) 基带单板对外部接口控制与驱动部分软件
d) 基带单板原理图文件
e) 基带单板Layout文件
f) 基带单板BOM清单文件
g) 射频单元原理图文件
h) 射频单元Layout文件
i) 机械结构部分设计图文件
3、 第三阶段: 完成模块级开发和测试
难度: 高
该阶段要完成基带、 射频、 滤波器、 结构件、 单板软件等各模块的开发
其中基带模块和单板软件设计由键桥工程师完成, 射频模块、 滤波器和结构
件设计由外包设计公司完成, 各部分模块要在系统工程师指导下完成连接和
联调, 实现WiMAX基站所具备的基本功能。
要求输出依据WiMAX协议和规范对基站进行测试所获得的详细测试与
分析文档, 对各模块与整机进行评审。
4、 第四阶段: 完成系统及设计和验证
难度: 高
该阶段要完成基站与周边设备的互联互通测试, 包括但不限于终端、 网管、 网关、 DHCP服务器等设备, 对IOT测试过程中遇到的问题加以解决,
在实验室环境下实现完整的WiMAX专网无线宽带接入解决方案
要求输出依据WiMAX解决方案需求对基站进行测试所获得的详细测试与结果分析文档, 对整体解决方案进行评审。
5、 第五阶段: 实验局开局
难度: 较高
该阶段要完成基站在客户现场的测试, 由研发工程师提供现场支持; 同时将基站送至相关机构做设备入网认证测试, 获得无线设备入网型号核准以支持市场大规模发货。
要求输出:
a) 实验局测试结果评估与分析文档
b) 无线电发射设备型号核准证
6、 第六阶段: 制造系统验证
难度: 较高
该阶段要完成基站在制造方的供应链、 制造、 测试等各方面的验证, 确
确保整机生产良品率在95%以上。
要求输出并评审制造商制造能力评估文档, 测试能力评估文档, 产品可
获得性评估文档。

相 关 资 源
一、 人员
本项目计划的人员组成如下
基带硬件工程师 2人
嵌入式软件工程师 4人
射频工程师 1人
结构工程师 1人
射频工程师 1人
二、 环境设备( 如开发工具、 计算机, 软件配置等)
开发设备
- Agilent N9020A 频谱与矢量信号分析仪
- Agilent N5182 矢量信号发生器
- R&S ZVL6 矢量网络分析仪
- R&S NRP功率计
- 10/100Mbps以太网交换机
- 宁波中策 双路可调直流电源
- 其它工具与设备

开发软件
- 与DesignArt提供的OrCAD源文件兼容的ECAD软件
- 与DesignArt提供的Allegro源文件兼容的ECAD软件
- 与DesignArt提供的源代码兼容的开发工具软件
- 其它软件

实验用WiMAX设备
- PureWave Quantum6000基站两套
- WiMAX CPE 10套
三、 费用预算( 如设备采购、 材料制作费、 加工费、 差旅费等)
本项目的费用预算见下表
费用组成
费用描述
小计( 万元)
开发设备采购费用
为购置基站、 终端开发设备, 现场技术支持设备, 开发软件发生的费用, 以及向DesignArt Networks支付的技术授权费用
1255.84
研发物料采购费用
向Cisco、 ECI等厂商以研发物料形式签订的采购合同, 未来以合同转换方式变为销售物料
1326.56
原型机( Prototype) 生产费用
100套原型机的试制费用, 包括元器件采购、 机构外形设计和制造、 工厂制造等费用
100
实验局费用
以实验局形式为客户垫资建设网络, 经过验收后向客户转为商用网络销售
330
技术开发费用
基站射频部分与终端的合作技术开发费用
200
研发人员费用
团队核心研发工程师与应届毕业生的人员费用
129.6
测试认证费用
基站与终端的IOT测试费用, 以及产品的认证检测费用
40
人员培训费用
键桥研发工程师在中国大陆的培训费用, 以及到以色列DesignArt的培训费用
70
其它费用
研发过程中的基本预备费用
220

总计
3672

奖 惩 办 法
统一按研发中心的 相关奖惩办法执行。

相关部门会签
签名
所属部门

研发中心领导意见

公司领导批准意见