宽带无线接入技术杨威.ppt

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1、宽带接入技术,第6章 宽带无线接入技术,6.1 宽带无线接入分类与特点6.2 LMDS接入技术6.3 MMDS接入技术6.4 无线局域网接入技术6.5 IEEE802.16接入技术6.6 IEEE802.20接入技术6.7 案例学习,第6章 宽带无线接入技术,本章从基本概念出发，重点介绍固定宽带无线接入系统的分类、特点业务以及几种主要的无线接入技术，最后介绍无线接入技术的新进展。,6.1 宽带无线接入分类与特点,无线接入技术是指接入网的某一部分或全部使用无线传输媒质，向用户提供固定和移动接入服务的技术。个人电脑、手机、PAD的普及。,6.1.1 宽带无线接入分类,主要有以下几类：模拟无线接入微

2、蜂窝无线接入技术CDMA无线接入技术一点多址微波技术卫星无线接入技术,1 按照覆盖区域分类,（1）无线个域网（Wireless Home Network，WHN）覆盖范围，几米到几厘米，为不同设备间提供双向短程通信。使用蓝牙技术、红外技术、超宽带UWB无线技术等。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学）频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s。时分双工传输方案被用来实现全双工传输。使用IEEE802.15协议。,（2）无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）覆盖范围几米到数百米（如大学校园）提供共享无线接入服务（无障碍区90米内，有障碍区20

3、米内）。,（3）无线城域网（Wireless Metropolitan Area Network，WLAN）覆盖范围几千米到几十千米，本地多点分配业务LMDS、多路多点分配业务MMDS、全球通用微波接入WiMAX。（4）无线广域网 支持全球范围的广泛移动通信。,2 按无线技术分类,（1）无线局域网（WLAN）几十米到数千米，对有线局域网进行无线扩展，通过无线通信方式实现 有线局域网的功能。（2）固定无线接入（FBWA）几千米到几十千米，实现端到端的连接（3）移动无线接入（MBWA）几千米以内，高速（120250Km/h)移动用户的高带宽数据传送。,6.1.2 宽带无线接入特点,（1）覆盖范围灵

4、活。（2）应用频度范围广。（3）频谱利用率高。（4）灵活的链路自适应技术。（5）介质访问机制MAC层具备调度机制。（6）动态带宽分配能力。（7）安全性。（8）纯数据业务的转化。IP承载为主。（9）应用模式从固定向移动方向转化。,6.2 LMDS接入技术,6.2.1 LMDS的概念 本地多点分配业务（Local Multipoint Distribution Services，LMDS），固定宽带无线接入 微波宽带业务。2426、3840GHz，可用频谱1GHz，传输速率64kbit/s2Mbit/s，甚至高达155Mbit/s，“无线光纤”。“本地”：基站覆盖的范围，5Km以内。“多点”：基站

5、到用户是点对多点的广播方式。“分配”：基站按业务分类将信号分配给用户。“业务”：业务提供与使用关系。,6.2.2 LMDS系统的组成 1.基础骨干网：基于光纤传输网、ATM或IP交换、IP over ATM构成交换平台，与互联网和电信网（PSTN、ISDN、ADSL）互联。,ATM或IP交换IP over ATM,ATM或IP交换IP over ATM,Internet,PSTN、ISDN、ADSL,2.基站3.用户终端设备4.网管系统,ATM或IP交换IP over ATM,ATM或IP交换IP over ATM,Internet,PSTN、ISDN、ADSL,固定无线接入系统的组成,6.2

6、.3 LMDS系统的优点（1）工作频带宽，可提供高宽带接入。（2）初期投资少。业务提供速度快。（3）用户发展灵活。（4）提供多种业务。（5）频率复用度高，系统容量大。主要体现了无线的优势,6.2.4 LMDS系统局限性 系统采用了微波波段的频率，微波波段的传输特性，导致（1）服务区覆盖范围小，25公里。（2）波长短，受气候条件和建筑物的影响大。（3）基站设备相对比较复杂，价格较贵。,6.3 MMDS 接入技术,微波多路分配系统（Microwave MultipointDistribution Systems，MMDS）固定无线宽带接入 一点对多点，适用于中小企业用户和集团用户 接口：T1/E1

7、、100Base-T和OC-3 用户端接口：T1/E1、100Base-T 工作频段：25GHz，比LMDS低 业务：互联网接入、数据交换、语音、VOD、数据广播、数字电视（标清或高清）,6.4 无线局域网接入技术,6.4.1 无线局域网特点与标准 1.无线局域网特点 无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。安装方便、高移动性、易扩展性、可靠性,AP,室内：10100米室外：300米,1154Mbit/s,530个用户,AP,2.无线局域网标准 IEEE 电气和电子工程师学会（美国）（Institute for El

8、ectrical and Electronics Engineers）IEEE 802.11系列WLAN标准。,6.4.2 IEEE 802.11体系结构 1.网络参考模型,WT,WA,WM,WB,WP,WU,WS,STA,AP,AC,IP城域网,Portal服务器,AAA服务器,网元管理单元,无线局域网网络参考模型,端网站,接入点,接入控制器,站点登录服务器,认证计费服务器,空中接口,用户,接口：WT输入接口WA空中接口WB10/100Base-T接口WU100Mbit/s或1000Mbit/s以太网接口WS逻辑接口，可以不对应物理接口WP逻辑接口，可以不对应物理接口WM支持一定的协议的接口

9、,2.网络单元功能 端站无线接入终端用户设备 接入点有线连接AC，无线连接STA 接入控制器无线接入网和外部网之间的网关 认证、授权、计费服务器 站点服务器,6.4.3 IEEE 802.11空中接口,1.物理层技术 2.4GHz频段：24002483.5MHz分成13个信道，每个信道带宽22MHz，可用带宽83.5MHz。5.8GHz频段：5.7255.850GHz分成5个信道，每个信道带宽20MHz，可用带宽125MHz。相邻小区应尽量使用不交叠的信道以减少干扰。,2.MAC（媒质访问控制）层技术 无线接入，STA与AP通过空中接口连接，STA每一时刻只允许接收一个AP的收或发，MAC就是

10、解决这类问题的。支持分布式协调功能（DCF）可选支持点协调功能（PCF）帧结构中的MAC头，包含了相关信息。,6.4.4 IEEE 802.11b认证、漫游和计费 1.认证要求 基于IEEE 802.1x的认证 基于PPPoE（以太网点到点协议）的认证 基于Web的认证,WT,WA,WB,WP,WS,STA,AP,AC,Portal服务器,AAA服务器,基于Web的认证系统架构,端网站,接入点,接入控制器,站点登录服务器,认证计费服务器,空中接口,用户,AS,2.计费要求 3.漫游要求,STA,认证点,漫游地AAA Server,归属地AAA Server,认证成功,6.4.5 无线局域网的关

11、键技术 1.物理层关键技术 IEEE 802.11 无线局域网采用微蜂窝和微微蜂窝结构，支持数据传输速率154Mbit/s，自主管理的计算机局域网络。DSSS/CCK补码监控技术 PBCC分组二进制卷积编码技术 OFDM正交频分复用技术 MIMO多入多出OFDM技术,2.MAC层关键技术,6.4.6 无线局域网的安全问题 1.无线网络的安全进程 2.多元化的无线安全策略,6.4.7 无线局域网的移动性问题 1.网络层的移动IP 可移动IP：用户可以凭一个IP地址进行不间断跨网漫游。在MAC层之上引入Mobile IP技术，解决跨IP子网漫游问题。移动主机（MN）在外地通过外地代理（FA）向属地

12、代理（HA）注册，从而使HA得知MN当前的位置，实现了移动。,Internet,HA,服务器,FA,FA,网关路由器,网关路由器,交换机,交换机,AP,AP,AP,子网A,子网B,二层交换,三层交换,三层移动 Mobile IP,6.5 IEEE 802.16接入技术,WiMAX一个非盈利工业贸易联盟组织WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access)，即全球微波互联接入。WiMAX又称为80216无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。因在数据通信领域的高覆盖范围(可以覆盖2530英里的范围)，以及

13、对3G可能构成的威胁，使WiMAX在最近一段时间备受业界关注。,6.5.1 IEEE 802.16系列标准 IEEE 802.16 工作频段：1066GHz，视距环境 IEEE 802.16a 工作频段：211GHz，非视距环境 IEEE 802.16c IEEE 802.16REVd IEEE 802.16-2004 IEEE 802.16e IEEE 802.16.2 1066GHz,IEEE 802.16无线MAN,IEEE 802.20无线WAN,WAN（广域网）,MAN（城域网）WiMAX,IEEE 802.11无线LAN,LAN（局域网）WiFi,IEEE 802.15蓝牙,PAN

14、（个域网）,PC与便携式电子设备的连接,工作频段2.4GHz,工作频段2.4和5.8GHz,工作频段1066GHz211GHz,工作频段3.5GHz以下,6.5.2 协议栈模型,SS,SS,BS,BS,RNC,固定用户终端,基站,无线网络控制器,U,U,IB,A,特定服务汇聚子层,公共部分子层,安全子层,物理层,MAC,适配上层协议,系统接入、带宽分配、连接建立、连接维护,加密、鉴权、密钥,6.5.3 物理层规范（1）1066GHz 视距传输 覆盖面积小传输受气候，建筑物影响（吸收和阻挡）大。频率资源丰富，提供频段较宽。采用单载波调制技术（2）211GHz 非视距传输 多径干扰和同频干扰 不同

15、的工作环境，应用不同的规范,6.5.4 传输速率 系统带宽 1.2520MHz 1.25MHz系列：1.25/2.5/5/10/20MHz 1.75MHz系列:1.75/3.5/7/14MHz 调制方式：BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、甚至256QAM。,6.5.5 WiMAX组网技术 1.IEEE 802.16演进策略,固定接入，联合组网，对高速数据的补充,固定、便携式和低速移动接入，联合组网，部分地区独立组建小型独立网络，支持实时和非实时数据业务。,固定、可携式、低速高速移动接入，全IP架构，支持VoIP语音业务，各种数据业务，有QoS完全保证，独立的鉴权和计费等网管系统。,第

16、二阶段,第一阶段,第三阶段,IEEE 802.16-2004,IEEE 802.16e,第一阶段 WiMAX、Wi-Fi联合3G网络共存。Wi-Fi热点地区高速移动数据接入，百米 WiMAX不同热点地区的串联，千米 3G低速数据的无线通信，2M速率,第二阶段,第三阶段,AP5个,AP5个,AP5个,AP5个,AP5个,二校区,三校区,CERNET,6.1.1 固定宽带无线接入在电信网中的位置,在电信网中，宏观上可划分为接入网和核心网两大类。,6.1.1 公用电信网组成,5.1.2 无线接入的分类,6.1.2 固定宽带无线接入的组成,固定无线接入系统又称为无线本地环路，一个典型的无线本地环路系统

17、由三个部分组成，即无线基站和基站控制器、操作控制中心和用户单位。,6.1.4 网络结构图,6.1.3 固定宽带无线接入系统的分类,点对点和点对多点系统方案基于固定蜂窝系统的方案基于PCS或PHS标准的WLL系统基于无线电话DECT规范的WLL系统专用无线接入系统,固定宽带无线接入的特点,建网投资费用低扩容可以因需求而定，方便快捷。运营成本低可以和光纤相媲美具有提供对称业务的潜力网络部署灵活安全性能好与原有基础设施不大,固定宽带无线接入的弱势,技术不够完善频段的分配不统一成本还是一个障碍。,6.1.4 固定宽带无线接入的业务,面向连接的业务租用线业务、突发数据业务、交换话机业务、数字视频业务面向

18、无连接的业务业务包括基于IP方式的实时业务、因特网接入技术、局域网互联、虚拟专用网等。,几种固定宽带无线接入系统,LMDS接入技术3.5GHz无线接入MMDS接入技术无线局域网技术固定卫星接入技术不可见光纤无线系统,6.2 宽带ATM无线接入,本小节中将介绍无线ATM等几种宽带无线的接入手段，而作为无线接入的重要手段之一的无线局域网将在后面介绍。,6.2.1 宽带ATM无线接入,ATM技术和移动通信技术的结合形成了无线ATM技术，无线异步传送模式（WATM）实质上是将ATM网上宽带业务延伸至无线移动网，把ATM无缝隙地扩展到移动通信终端。,研究开发WATM，主要是基于,用户对ATM/B-ISD

19、N的无线接入的需求多媒体应用需要有支持多媒体技术的无线平台通用移动通信系统和无线局域网不能满足所有数据用户的要求。,无线ATM网络体系结构,WATM网络有两种结构：蜂窝式WATM结构和分布式WATM网络结构。,6.2.1 蜂窝式WATM结构,6.2.2 分布式WATM结构,WATM系统构成,WATM系统主要由WATM终端、WATM终端适配器、WATM基站、移动ATM交换机、ATM网络和ATM主机组成。,WATM网络概念,6.2.3 WATM网络及信源结构,网络协议参考模型,6.2.4 WATM协议模型,无线ATM网络中的差错控制,信源头差错控制正向纠错交织纠错自动请求重发适用于无线ATM的其他

20、差错控制,6.2.5 适用于WLAN的差错控制结构,无线ATM的信元及传输,WATM信元结构调制与多址方式WATM中vp/vc的无线控制,6.2.6 WATM网络VP/VC分配,6.2.2 宽带无线接入面临的问题,开拓新的无线频段空分多址应用,6.3 无线局域网,为了实现任何人在任何时间、地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动，由单一业务向多媒体演进，更进一步推动了无线局域网的发展。,6.3.1 无线局域网的组成及特点,一般来讲，凡是采用无线传输媒体的计算机局域网都可以称为无线局域网。,AP,6.3.1 无线局域网示意图,无线局域网的组成：,无线LAN主要由

21、三部分组成:通信设备用户终端支持单元,无线局域网的特点：,网络拓扑点对点型 Hub型 完全分布型网络接口传输方式红外系统 射频系统对计算机网络的支持无线局域网的应用环境无线局域网的优势和劣势,6.3.2 无线局域网的协议体系,物理层,无线局域网的物理层主要由所使用的无线频段及调制方式而定。目前使用的无线频段主要有亚微波、亚毫米波、红外线等。,MAC层,Aloha协议CSMA协议CSMA/CABTMAISMA,6.4 WiMAX：无线宽带改变未来,技术特点：工作频段调制技术多址方式和用户数针对多业务的优化更远的距离更好的试用性、更低的成本,6.4.2 各种无线通信标准的定位,本章作业,1、说明固定宽带无线接入系统的组成以及无线局域网的组成？3、说明WLAN的传输方式？4、有哪些无线通信技术标准？,