寬帶無線接入技術(shù)楊威課件

寬帶接入技術(shù)第6章寬帶無線接入技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)16.1寬帶無線接入分類與特點(diǎn)6.2LMDS接入技術(shù)6.3MMDS接入技術(shù)6.4無線局域網(wǎng)接入技術(shù)6.5IEEE802.16接入技術(shù)6.6IEEE802.20接入技術(shù)6.7案例學(xué)習(xí)第6章寬帶無線接入技術(shù)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)2本章從基本概念出發(fā)，重點(diǎn)介紹固定寬帶無線接入系統(tǒng)的分類、特點(diǎn)業(yè)務(wù)以及幾種主要的無線接入技術(shù)，最后介紹無線接入技術(shù)的新進(jìn)展。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)36.1寬帶無線接入分類與特點(diǎn)無線接入技術(shù)是指接入網(wǎng)的某一部分或全部使用無線傳輸媒質(zhì)，向用戶提供固定和移動接入服務(wù)的技術(shù)。個(gè)人電腦、手機(jī)、PAD的普及。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)4

6.1.1寬帶無線接入分類主要有以下幾類：模擬無線接入微蜂窩無線接入技術(shù)CDMA無線接入技術(shù)一點(diǎn)多址微波技術(shù)衛(wèi)星無線接入技術(shù)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)51按照覆蓋區(qū)域分類（1）無線個(gè)域網(wǎng)（WirelessHomeNetwork，WHN）覆蓋范圍，幾米到幾厘米，為不同設(shè)備間提供雙向短程通信。使用藍(lán)牙技術(shù)、紅外技術(shù)、超寬帶UWB無線技術(shù)等。藍(lán)牙工作在全球通用的2.4GHzISM(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。藍(lán)牙的數(shù)據(jù)速率為1Mb/s。時(shí)分雙工傳輸方案被用來實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。使用IEEE802.15協(xié)議。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)6（2）無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）覆蓋范圍幾米到數(shù)百米（如大學(xué)校園）提供共享無線接入服務(wù)（無障礙區(qū)90米內(nèi)，有障礙區(qū)20米內(nèi)）。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)7（3）無線城域網(wǎng)（WirelessMetropolitanAreaNetwork，WLAN）覆蓋范圍幾千米到幾十千米，本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)LMDS、多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)MMDS、全球通用微波接入WiMAX。（4）無線廣域網(wǎng)支持全球范圍的廣泛移動通信。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)82按無線技術(shù)分類（1）無線局域網(wǎng)（WLAN）幾十米到數(shù)千米，對有線局域網(wǎng)進(jìn)行無線擴(kuò)展，通過無線通信方式實(shí)現(xiàn)有線局域網(wǎng)的功能。（2）固定無線接入（FBWA）幾千米到幾十千米，實(shí)現(xiàn)端到端的連接（3）移動無線接入（MBWA）幾千米以內(nèi)，高速（120~250Km/h)移動用戶的高帶寬數(shù)據(jù)傳送。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)96.1.2寬帶無線接入特點(diǎn)（1）覆蓋范圍靈活。（2）應(yīng)用頻度范圍廣。（3）頻譜利用率高。（4）靈活的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。（5）介質(zhì)訪問機(jī)制MAC層具備調(diào)度機(jī)制。（6）動態(tài)帶寬分配能力。（7）安全性。（8）純數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)化。IP承載為主。（9）應(yīng)用模式從固定向移動方向轉(zhuǎn)化。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)106.2LMDS接入技術(shù)6.2.1LMDS的概念本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LocalMultipointDistributionServices，LMDS），固定寬帶無線接入微波寬帶業(yè)務(wù)。24~26、38~40GHz，可用頻譜1GHz，傳輸速率64kbit/s~2Mbit/s，甚至高達(dá)155Mbit/s，“無線光纖”?！氨镜亍保夯靖采w的范圍，5Km以內(nèi)?！岸帱c(diǎn)”：基站到用戶是點(diǎn)對多點(diǎn)的廣播方式?！胺峙洹保夯景礃I(yè)務(wù)分類將信號分配給用戶?！皹I(yè)務(wù)”：業(yè)務(wù)提供與使用關(guān)系。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)116.2.2LMDS系統(tǒng)的組成

1.基礎(chǔ)骨干網(wǎng)：基于光纖傳輸網(wǎng)、ATM或IP交換、IPoverATM構(gòu)成交換平臺，與互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)（PSTN、ISDN、ADSL）互聯(lián)。ATM或IP交換IPoverATMATM或IP交換IPoverATMInternetPSTN、ISDN、ADSL2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)122.基站3.用戶終端設(shè)備4.網(wǎng)管系統(tǒng)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)13ATM或IP交換IPoverATMATM或IP交換IPoverATMInternetPSTN、ISDN、ADSL2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)14固定無線接入系統(tǒng)的組成2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)156.2.3LMDS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）工作頻帶寬，可提供高寬帶接入。（2）初期投資少。業(yè)務(wù)提供速度快。（3）用戶發(fā)展靈活。（4）提供多種業(yè)務(wù)。（5）頻率復(fù)用度高，系統(tǒng)容量大。主要體現(xiàn)了無線的優(yōu)勢2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)166.2.4LMDS系統(tǒng)局限性系統(tǒng)采用了微波波段的頻率，微波波段的傳輸特性，導(dǎo)致（1）服務(wù)區(qū)覆蓋范圍小，2~5公里。（2）波長短，受氣候條件和建筑物的影響大。（3）基站設(shè)備相對比較復(fù)雜，價(jià)格較貴。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)176.3MMDS接入技術(shù)

微波多路分配系統(tǒng)（MicrowaveMultipointDistributionSystems，MMDS）固定無線寬帶接入一點(diǎn)對多點(diǎn)，適用于中小企業(yè)用戶和集團(tuán)用戶接口：T1/E1、100Base-T和OC-3

用戶端接口：T1/E1、100Base-T

工作頻段：2~5GHz，比LMDS低業(yè)務(wù)：互聯(lián)網(wǎng)接入、數(shù)據(jù)交換、語音、VOD、數(shù)據(jù)廣播、數(shù)字電視（標(biāo)清或高清）2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)186.4無線局域網(wǎng)接入技術(shù)6.4.1無線局域網(wǎng)特點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)

1.無線局域網(wǎng)特點(diǎn)無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。安裝方便、高移動性、易擴(kuò)展性、可靠性2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)19AP室內(nèi)：10~100米室外：300米11~54Mbit/s5~30個(gè)用戶AP2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)202.無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE電氣和電子工程師學(xué)會（美國）（InstituteforElectricalandElectronicsEngineers）

IEEE802.11系列WLAN標(biāo)準(zhǔn)。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)216.4.2IEEE802.11體系結(jié)構(gòu)

1.網(wǎng)絡(luò)參考模型WTWAWMWBWPWUWSSTAAPACIP城域網(wǎng)Portal服務(wù)器AAA服務(wù)器網(wǎng)元管理單元無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)參考模型端網(wǎng)站接入點(diǎn)接入控制器站點(diǎn)登錄服務(wù)器認(rèn)證計(jì)費(fèi)服務(wù)器空中接口用戶2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)22接口：WT—輸入接口WA—空中接口WB—10/100Base-T接口WU—100Mbit/s或1000Mbit/s以太網(wǎng)接口WS—邏輯接口，可以不對應(yīng)物理接口WP—邏輯接口，可以不對應(yīng)物理接口WM—支持一定的協(xié)議的接口2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)232.網(wǎng)絡(luò)單元功能端站—無線接入終端——用戶設(shè)備接入點(diǎn)—有線連接AC，無線連接STA

接入控制器—無線接入網(wǎng)和外部網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)認(rèn)證、授權(quán)、計(jì)費(fèi)服務(wù)器—

站點(diǎn)服務(wù)器—2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)246.4.3IEEE802.11空中接口1.物理層技術(shù)

2.4GHz頻段：2400~2483.5MHz分成13個(gè)信道，每個(gè)信道帶寬22MHz，可用帶寬83.5MHz。

5.8GHz頻段：5.725~5.850GHz分成5個(gè)信道，每個(gè)信道帶寬20MHz，可用帶寬125MHz。相鄰小區(qū)應(yīng)盡量使用不交疊的信道以減少干擾。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)252.MAC（媒質(zhì)訪問控制）層技術(shù)無線接入，STA與AP通過空中接口連接，STA每一時(shí)刻只允許接收一個(gè)AP的收或發(fā)，MAC就是解決這類問題的。支持分布式協(xié)調(diào)功能（DCF）可選支持點(diǎn)協(xié)調(diào)功能（PCF）幀結(jié)構(gòu)中的MAC頭，包含了相關(guān)信息。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)266.4.4IEEE802.11b認(rèn)證、漫游和計(jì)費(fèi)

1.認(rèn)證要求基于IEEE802.1x的認(rèn)證基于PPPoE（以太網(wǎng)點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議）的認(rèn)證基于Web的認(rèn)證2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)27WTWAWBWPWSSTAAPACPortal服務(wù)器AAA服務(wù)器基于Web的認(rèn)證系統(tǒng)架構(gòu)端網(wǎng)站接入點(diǎn)接入控制器站點(diǎn)登錄服務(wù)器認(rèn)證計(jì)費(fèi)服務(wù)器空中接口用戶AS2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)282.計(jì)費(fèi)要求

3.漫游要求STA認(rèn)證點(diǎn)漫游地AAAServer歸屬地AAAServer認(rèn)證成功2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)296.4.5無線局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

1.物理層關(guān)鍵技術(shù)

IEEE802.11無線局域網(wǎng)采用微蜂窩和微微蜂窩結(jié)構(gòu)，支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸速率1~54Mbit/s，自主管理的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)。

DSSS/CCK補(bǔ)碼監(jiān)控技術(shù)

PBCC分組二進(jìn)制卷積編碼技術(shù)

OFDM正交頻分復(fù)用技術(shù)

MIMO多入多出OFDM技術(shù)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)302.MAC層關(guān)鍵技術(shù)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)316.4.6無線局域網(wǎng)的安全問題

1.無線網(wǎng)絡(luò)的安全進(jìn)程

2.多元化的無線安全策略2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)326.4.7無線局域網(wǎng)的移動性問題

1.網(wǎng)絡(luò)層的移動IP

可移動IP：用戶可以憑一個(gè)IP地址進(jìn)行不間斷跨網(wǎng)漫游。在MAC層之上引入MobileIP技術(shù)，解決跨IP子網(wǎng)漫游問題。移動主機(jī)（MN）在外地通過外地代理（FA）向?qū)俚卮恚℉A）注冊，從而使HA得知MN當(dāng)前的位置，實(shí)現(xiàn)了移動。

2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)33InternetHA服務(wù)器

FAFA網(wǎng)關(guān)路由器網(wǎng)關(guān)路由器交換機(jī)交換機(jī)APAPAP子網(wǎng)A子網(wǎng)B二層交換三層交換三層移動MobileIP2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)346.5IEEE802.16接入技術(shù)WiMAX——一個(gè)非盈利工業(yè)貿(mào)易聯(lián)盟組織WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)，即全球微波互聯(lián)接入。

WiMAX又稱為802·16無線城域網(wǎng)，是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無線連接方案。因在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的高覆蓋范圍(可以覆蓋25～30英里的范圍)，以及對3G可能構(gòu)成的威脅，使WiMAX在最近一段時(shí)間備受業(yè)界關(guān)注。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)356.5.1IEEE802.16系列標(biāo)準(zhǔn)

IEEE802.16

工作頻段：10~66GHz，視距環(huán)境

IEEE802.16a

工作頻段：2~11GHz，非視距環(huán)境

IEEE802.16cIEEE802.16REVdIEEE802.16-2004IEEE802.16eIEEE802.16.210~66GHzIEEE802.16.2a2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)36IEEE802.16無線MANIEEE802.20無線WANWAN（廣域網(wǎng)）MAN（城域網(wǎng)）WiMAXIEEE802.11無線LANLAN（局域網(wǎng)）WiFiIEEE802.15藍(lán)牙PAN（個(gè)域網(wǎng)）PC與便攜式電子設(shè)備的連接工作頻段2.4GHz工作頻段2.4和5.8GHz工作頻段10~66GHz2~11GHz工作頻段3.5GHz以下2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)376.5.2協(xié)議棧模型SSSSBSBSRNC固定用戶終端基站無線網(wǎng)絡(luò)控制器UUIBA2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)38特定服務(wù)匯聚子層公共部分子層安全子層物理層MAC適配上層協(xié)議系統(tǒng)接入、帶寬分配、連接建立、連接維護(hù)加密、鑒權(quán)、密鑰2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)396.5.3物理層規(guī)范（1）10~66GHz視距傳輸覆蓋面積小傳輸受氣候，建筑物影響（吸收和阻擋）大。頻率資源豐富，提供頻段較寬。采用單載波調(diào)制技術(shù)（2）2~11GHz非視距傳輸多徑干擾和同頻干擾不同的工作環(huán)境，應(yīng)用不同的規(guī)范2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)40

皮肌炎是一種引起皮膚、肌肉、心、肺、腎等多臟器嚴(yán)重?fù)p害的，全身性疾病，而且不少患者同時(shí)伴有惡性腫瘤。它的1癥狀表現(xiàn)如下：1、早期皮肌炎患者，還往往伴有全身不適癥狀，如-全身肌肉酸痛，軟弱無力，上樓梯時(shí)感覺兩腿費(fèi)力；舉手梳理頭發(fā)時(shí)，舉高手臂很吃力；抬頭轉(zhuǎn)頭緩慢而費(fèi)力。皮肌炎圖片——皮肌炎的癥狀表現(xiàn)6.5.4傳輸速率系統(tǒng)帶寬1.25~20MHz1.25MHz系列：1.25/2.5/5/10/20MHz1.75MHz系列:1.75/3.5/7/14MHz

調(diào)制方式：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、甚至256QAM。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)426.5.5WiMAX組網(wǎng)技術(shù)

1.IEEE802.16演進(jìn)策略固定接入，聯(lián)合組網(wǎng)，對高速數(shù)據(jù)的補(bǔ)充固定、便攜式和低速移動接入，聯(lián)合組網(wǎng)，部分地區(qū)獨(dú)立組建小型獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)，支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。固定、可攜式、低速高速移動接入，全I(xiàn)P架構(gòu)，支持VoIP語音業(yè)務(wù)，各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，有QoS完全保證，獨(dú)立的鑒權(quán)和計(jì)費(fèi)等網(wǎng)管系統(tǒng)。。第二階段第一階段第三階段IEEE802.16-2004IEEE802.16e2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)43第一階段

WiMAX、Wi-Fi聯(lián)合3G網(wǎng)絡(luò)共存。

Wi-Fi——熱點(diǎn)地區(qū)高速移動數(shù)據(jù)接入，百米

WiMAX——不同熱點(diǎn)地區(qū)的串聯(lián)，千米

3G——低速數(shù)據(jù)的無線通信，2M速率2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)44第二階段2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)45第三階段2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)46AP5個(gè)AP5個(gè)AP5個(gè)AP5個(gè)AP5個(gè)二校區(qū)三校區(qū)CERNET2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)476.1.1固定寬帶無線接入在電信網(wǎng)中的位置在電信網(wǎng)中，宏觀上可劃分為接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩大類。6.1.1公用電信網(wǎng)組成2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)485.1.2無線接入的分類2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)496.1.2固定寬帶無線接入的組成固定無線接入系統(tǒng)又稱為無線本地環(huán)路，一個(gè)典型的無線本地環(huán)路系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，即無線基站和基站控制器、操作控制中心和用戶單位。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)506.1.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)516.1.3固定寬帶無線接入系統(tǒng)的分類點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)系統(tǒng)方案基于固定蜂窩系統(tǒng)的方案基于PCS或PHS標(biāo)準(zhǔn)的WLL系統(tǒng)基于無線電話DECT規(guī)范的WLL系統(tǒng)專用無線接入系統(tǒng)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)52

固定寬帶無線接入的特點(diǎn)建網(wǎng)投資費(fèi)用低擴(kuò)容可以因需求而定，方便快捷。運(yùn)營成本低可以和光纖相媲美具有提供對稱業(yè)務(wù)的潛力網(wǎng)絡(luò)部署靈活安全性能好與原有基礎(chǔ)設(shè)施不大2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)53

固定寬帶無線接入的弱勢技術(shù)不夠完善頻段的分配不統(tǒng)一成本還是一個(gè)障礙。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)546.1.4固定寬帶無線接入的業(yè)務(wù)面向連接的業(yè)務(wù)租用線業(yè)務(wù)、突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、交換話機(jī)業(yè)務(wù)、數(shù)字視頻業(yè)務(wù)面向無連接的業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)包括基于IP方式的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、因特網(wǎng)接入技術(shù)、局域網(wǎng)互聯(lián)、虛擬專用網(wǎng)等。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)556.1.5幾種固定寬帶無線接入系統(tǒng)LMDS接入技術(shù)3.5GHz無線接入MMDS接入技術(shù)無線局域網(wǎng)技術(shù)固定衛(wèi)星接入技術(shù)不可見光纖無線系統(tǒng)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)566.2寬帶ATM無線接入本小節(jié)中將介紹無線ATM等幾種寬帶無線的接入手段，而作為無線接入的重要手段之一的無線局域網(wǎng)將在后面介紹。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)576.2.1寬帶ATM無線接入ATM技術(shù)和移動通信技術(shù)的結(jié)合形成了無線ATM技術(shù)，無線異步傳送模式（WATM）實(shí)質(zhì)上是將ATM網(wǎng)上寬帶業(yè)務(wù)延伸至無線移動網(wǎng)，把ATM無縫隙地?cái)U(kuò)展到移動通信終端。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)58

研究開發(fā)WATM，主要是基于用戶對ATM/B-ISDN的無線接入的需求多媒體應(yīng)用需要有支持多媒體技術(shù)的無線平臺通用移動通信系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)不能滿足所有數(shù)據(jù)用戶的要求。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)59

無線ATM網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)WATM網(wǎng)絡(luò)有兩種結(jié)構(gòu)：蜂窩式WATM結(jié)構(gòu)和分布式WATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)606.2.1蜂窩式WATM結(jié)構(gòu)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)616.2.2分布式WATM結(jié)構(gòu)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)62

WATM系統(tǒng)構(gòu)成WATM系統(tǒng)主要由WATM終端、WATM終端適配器、WATM基站、移動ATM交換機(jī)、ATM網(wǎng)絡(luò)和ATM主機(jī)組成。2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)63

WATM網(wǎng)絡(luò)概念6.2.3WATM網(wǎng)絡(luò)及信源結(jié)構(gòu)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)64

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議參考模型6.2.4WATM協(xié)議模型2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)65

無線ATM網(wǎng)絡(luò)中的差錯(cuò)控制信源頭差錯(cuò)控制正向糾錯(cuò)交織糾錯(cuò)自動請求重發(fā)適用于無線ATM的其他差錯(cuò)控制2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)666.2.5適用于WLAN的差錯(cuò)控制結(jié)構(gòu)2023/7/17接入網(wǎng)技術(shù)67

無線ATM的信元及傳輸WATM信元結(jié)構(gòu)調(diào)制與多