宽带无线接入技术概述

1宽带无线接入(BWA)技术概述•什么是宽带接入•宽带无线接入技术的概念•宽带无线接入技术特点及分类•宽带无线接入技术的发展概况•小结宽带接入•桥梁作用-城域/核心网与本地家庭/企业网--最后一英里或第一英里--最后或最先一跳•关键因素--部署费用/时间，服务范围，性能--带宽和用户的可扩展性--应用和带宽相互之间的追赶--为了鼓励广泛应用，一个真正的宽带应用应该能够为上千个用户提供服务，且能提供比用户翻书或切换频道更快的下载速度宽带接入•各种可能的选择--有线类：光缆，电力线，DSL，同轴线--电力线，DSL，同轴线接入的好处是可以利用已经建设的基础架构，免除了安装开销--无线：802.11,802.16,802.20,802.22,卫星，自由空间光通信--好处：快速、灵活、按需提供宽带接入•光纤技术和无线技术是两种相互补充的技术--光纤接入能为用户提供很大的带宽，更远距离意味着能为更多的应用提供服务--无线接入对大量用户接入情况下，带宽分配具有相当大的扩展性，且其本质上的广播传输特别适合于移动用户--卫星接入对郊区和农村地区，或孤立地域具有吸引力•用大投资建设LAN将终端用户连接到主干网--有时有可能其费用超过计算机软硬件费用--当在家用户连接到服务提供商，如因特网或TV时，存在同样的问题•旧瓶装新酒--在已有的基础架构上采用新的技术IEEE802标准DataLinkLLCSublayerMACSublayerPhysicalNetwork802.1Overview,ArchitectureManagementInterworking802.2LogicalLinkControlCSMA/CD802.3BroadbandWirelessAccess802.16WirelessRegionalAreaNetwork802.22WirelessPersonalAreaNetwork802.15WirelessLocalAreaNetwork802.11MobileBroadbandWirelessAccess802.20无线宽带接入•电信网：公用电信网和用用户驻地网用户终端用户终端接入网接入网核心网SNIUNIUNISNI•接入网：核心网和用户终端，电话业务：本地交换网与用户之间的连接部分，传输设备、服用、交叉连接和网络终端设备•G.702:接入网是由业务接点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送实体（如线路设备和传输设备）组成的，为传送电信业务而提供所需传送承载能力的实际系统，可由Q3接口进行配置和管理。无线接入•下一个无线革命，在手机（1990）和Wi-Fi(2000)--1980,1970,1960是什么革命？•被许多电信和电缆运行商认为是一个颠覆性技术--许多电话由于无线正在丢失他们的阵地（就象由于VOIP丢失他们的业务一样）•无论是对固定用户还是对移动用户，无线通信的广播特征提供了无处不在且立竿见影的接入技术•不同于有线接入，大部分投资发生在用户入网时候--避免了接入网基础架构不能充分利用的问题无线接入特点•快速、低费用：相对于直接安装电缆或专线--该技术允许长途电信运行商可以跳过地区服务提供商,向用户提供服务,这样可以降低用户费用•允许固话服务提供商拓展他们的宽带网络--在实现端对端的宽带网络过程中,起到一个很重要的作用•在有线连接不切实际的场合,无线接入是合理的选择--河流、丘陵、私人领地、高速路等•降低了网络配置的复杂性•消除了和移动、增加、改变相关的开销--免除了和布线有关的劳动力、材料、设备费用--便于重新配置、增加用户--便于将来扩容无线接入网分类•有线接入：--xDSL，PON（EPON、GPON）、FTTx--利用现有的通信资源--带宽很宽--技术成熟--缺乏灵活性、不支持移动•无线接入：交换接点与用户终端之间--GSM、GPRS、3G；WLAN，HIPERLAN2--网络部署灵活、成本低、高灵活性--移动上网接入网分类•无线接入：固定接入：采用蜂窝组网--3.5GHz无线接入--直播卫星系统（DBS）--本地多点分配业务（LMDS）--IEEE802.16d宽带无线接入移动接入：--IEEE802.11无线局域网WLAN--IEEE802.15无线个域网WPAN--IEEE802.16e无线城域网WMAN--IEEE802.20无线广域网WWAN3.5GHz无线接入系统•是ITU推荐的用于固定无线接入的频段--多信道多点分配业务（MMDS）--点到多点拓扑结构（PMP）--中心站、终端站和网管系统CCSCRSRSCPNCPNTSTSTSTSTSTETETE空中接口UNISNI网管3.5GHz无线接入系统•信产部无线电管理局2000年4月分配：3.40----3.43GHz,3.50----3.53GHz,--固定无线接入，10km,准视距传播--中低速率，技术成熟、单用户成本低--支持多业务接入，中小企事业、住宅小区、无线到大楼、基站连接，中继服务，DDN、IP电话直接广播卫星系统•直接广播卫星（DBS）系统使用Ku波段地球同步卫星（12GHz/14GHz）--卫星广播业务（BSS）、不同于卫星节目传输，点对点（多点），固定卫星业务--视像、图文、声音--直接提供给用户接收（个体或集体）--全球覆盖性、固定广播能力，用于提供对各种网络的宽带接入。直接广播卫星系统智能卡机顶盒ISP反向链路地球同步卫星高速前向链路本地多点分配业务•LMDS工作在毫米波段（28GHz-31GHz）--固定无线通信，点对多点--视频像、数据、话音--直接提供给用户接收（个体或集体）--成本低、灵活性大、组网容易、带宽达1.3GHz--覆盖范围较小（2-5公里），受气候影响较大LMDS系统机构视频服务器视频服务器视频服务器数据转发器微波接口单元中心站DATAPSTN用户单元机顶盒电视PC电话30GHz28GHzLMDS原理•工作频段集中在24GHz，26GHz，28GHz、31GHz，38GHz，80%集中在27.5GHz-29.5GHz•多址方式下行扇区TDM，上行TDMA或FDMA•调制方式QPSK，16QAM、64QAM•拓扑结构星型和环型无线局域网•传统有线网络的一种延伸，有时可替代•可实现良好的移动性•设备安装快速、简单、灵活•无需布线，减少了费用•具有多种网络拓扑IEEE802.11系列标准•IEEE802.11第一个无线局域网标准,用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入,业务主要局限于数据访问,速率最高达到2Mbit/s,在速率和距离上不能满足需要•IEEE802.11a工作在5.8GHz,使用OFDM调制技术,支持54Mbit/s传输速率•IEEE802.11b工作在2.4GHz,使用CCK调制技术,支持11或22Mbit/s传输速率•IEEE802.11g工作在2.4GHz,使用OFDM调制技术,支持54Mbit/s传输速率,可于802.11b系统互连•IEEE802.11i和IEEE802.11xIEEE802系列LAN的整体安全体系架构,包括认证和密钥管理•IEEE802.11n高速率WLAN,将WALN速率从54Mbit/s提高到108Mbit/s以上,最高可达320Mbit/s,双频工作模式(2.4GHz和5.8GHz),采用MIMO和OFDM技术,传输距离可达几公里WLAN特点•安装便捷免除大量部线工作,仅仅需要安装一个或多个AP,便于维护和管理•高移动性在无线局域网信号覆盖范围内,用户和随意移动,不收地理的限制,AP支持距离在300米左右,在办公环境为10-100米.•易扩展性有多种拓扑结构和多种配置方式,可以方便地扩充用户数•可靠性使用与以太网类似的连接协议和数据报确认,提供可靠的数据传送和网络带宽无线个域网•基于计算机通信的专用网,用于解决同一地点终端与终端间的连接•特点拓扑能够适应网络节点的移动性,可以独立工作,也可以与互连网或蜂窝无线网络连接•标准IEEE802.15.12.4GHz,10m,1Mbit/s,1600Hop/s,GFSKIEEE802.15.2定义两种机制,与WLAN关系IEEE802.15.3高速WPAN的物理层和MAC层。QPSK，DQPSK，16/32/64QAM，11/22/33/44/55Mbit/s，Beacon，解决高速数码产品之间的互连。IEEE802.15.3a扩展了IEEE802.15.3频段，3.1-10.6GHzIEEE802.15.4低速WPAN的物理层和MAC层，DSSS技术，250kbit/S(2.4GHz)，20kbit/s(868-915MHz)无线个域网-蓝牙技术•一种短距离无线通信技术。•2.4GHz，距离范围一般10米，但可达100米（加大功率）•1600Hop/s,1Msymbol/s•支持点到点和点到多点连接，组成微微网•每一个蓝压设备均有一个48位地址•TDMA结构和TDD方式移动无线宽带接入•MBWA:移动宽带接入,IEEE802.20•2002年3月成立MWBA研究小组(SG)•2002年7月成立MWBA执行委员会研究小组(ECSG)•2002年7月ECSG批准MWBA的5项标准•2003年1月召开MWBAWG第一次会议MWBA网络基本特性•完全透明支持实时和非实时应用,并能一直保持网络连通•支持不同技术间的切换和漫游(如MBWA到WLAN)•支持小区间和扇区间的无缝切换•支持MAC的不同状态,能够快速转变•能够为上下链路快速分配所需资源•支持基于策略的QoS,且同时支持IPv4和IPv6•对用户数据速率进行自动化管理,根据无线环境的具体情况自动选择最优的用户数据速率•空中接口提供信令消息,以支持用户与网络双方的相互认证•允许与现有的蜂窝移动通信系统协同工作,从而降低网络部署成本;•空中接口的网络实体接口都是开放的MWBA网络业务类型业务名称业务类型业务名称业务类型VoIP实时业务PAD远端同步BE视频会议实时业务FTPBEWeb浏览交互式广播/多播BE多媒体消息交互式文件共享BE游戏交互式音频流流业务WAP交互式视频流流业务IM交互式E-MAIL交互式/BEMWBA网络结构•协议模型采用和IEEE802系列系统相同的参考模型•系统模型:基于蜂窝系统,采用混合小区结构(微和宏小区),以适应不同地理环境,点到多点•MBWA模型包括两个平面:数据控制平面和管理平面•纯IP网络结构WiMAX技术•WiMAX技术是BWM技术中最热门的技术•标准基础为IEEE802.16系列•面向城域，适合固定、便携和移动场景宽带业务IEEE802.22技术•802.16a/d/e和20用于在半径为1-5km的无线城域网环境建立基础架构,而802.22技术的目标是提供接入半径为100km地理范围内的地域级无线接入•速率可以到达ADSL或者CableModem水平•主要为生活在农村地区的人提供宽带接入业务•2004年11月IEEE开始了802.22标准化工作•使用TV广播频段,即UHF/VHF,47-910MHzIEEE802.22网络结构一个基站和多个用户驻地设备(CPE);基站必须是点到多点,通过使用全向天线和一个成形扇区或者自适应天线阵列实现下行信号发射到用户设备;为了实现共存,必须包含相应的物理层和MAC层控制机制,允许基站基于对授权用户的频谱感知来动态改变网络的功率或者频率,以避免干扰;为了解决排列或重叠覆盖造成的问题,实现更好的共享频谱,系统还必须包含各基站之间的协调机制。IEEE802.22物理层•主要基于802.16的固定宽带接入标准,主要差别在于使用频段以及所支持的信道数量•802.22工作频段为TV广播频段,即UHF/VHF,47-910MHz•频道带宽:6,7,8MHz•支持TDD和FDD两种双工方式•速据速率:6MHz带宽—23Mbps(2-3)*6MHz带宽—71Mbps(绑定)•调制方式:OFDM•用户容量:100/小区•或采用部分频道技术,如1-8MHz,这样可以和如无线