第8章 固定无线接入技术

1Mlx2004年秋第8章固定无线接入技术引言固定无线接入概述固定宽带无线接入标准802.16固定宽带无线接入技术LMDS高轨卫星接入与典型应用DBS2Mlx2004年秋引言无线接入在接入网中的地位日趋重要无需铺线、组网快捷灵活，接入自由根据用户终端的可移性，无线接入分为固定无线接入和移动无线接入固定无线接入开始用于密集住宅小区，对其他接入技术提出了挑战固定无线接入是新运营商进军接入网市场的一个切入点3Mlx2004年秋固定无线接入概述概念无线接入：用户终端到网络节点交换机之间的传输设施，部分或全部采用无线传输固定无线接入：用户终端位置固定的无线接入特点用户终端不具备移动性对某一特定地域的固定用户提供接入没有越区切换和漫游的功能工作频率高，在微波波段提供高的传输容量和多业务4Mlx2004年秋固定无线接入网概述（续）典型的固定无线接入技术LMDS(LocalMultipointDistributeService）覆盖3-5km,向密集小区或大厦提供高速无线接入MMDS（MultichannelMultipointDistributeService）覆盖约50km,向城郊的分散用户提供无线接入高轨卫星接入典型的为DBS(DirectBroadcastSatellite）覆盖广阔的地域，为偏远地区的用户提供无线接入5Mlx2004年秋固定无线接入网概述（续）基本结构一般采用有中心的结构，中心站称为基站中心站控制所有用户站的接入，同时接入有线网所有用户站之间不能直接通信，必须通过基站转发用户终端用户单元基站业务网络6Mlx2004年秋固定宽带无线接入标准802.16标准概况802.16工作组1999年成立，制定本地/城域固定宽带无线接入标准。分为3个小组：802.16.1小组：10GHz～66GHz频带无线接口开发802.16.2小组：宽带无线接入系统的共存802.16.3小组：2GHz～11GHz频带无线接口开发2001年12月802.16标准发布（10～66GHz）2003年1月802.16a标准发布（2～11GHz）WiMAX联盟WiMAX:WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess推动802.16系列标准产品的应用802.16产品的互连互通测试和认证802.16e研究802.16用户在不同基站之间切换7Mlx2004年秋802.16频段：10－66GHz美国分配的频段A段：27.5GHz～28.35GHz,29.1GHz～29.25GHz31.075GHz～31.225GHzB段：31．225GHz～31．3GHz中国划分的频段：26GHz其他国家：24GHz，28GHz（多数国家采用）等技术特点速率：155Mbps蜂窝半径：3－5km需要视距传输支持多业务和保证Qos由于频段高，需视距传输，芯片贵，发展相对缓慢（比当初预期慢）8Mlx2004年秋802.16a频段：2－11GHz技术特点速率：70Mbps蜂窝半径：30－50km可超视距传输支持多业务和保证Qos应用前景WiMAX强力推荐，近期热门Intel等著名商家已投大量资金研制和生产支持802.16a的芯片Intel与成都和大连签署协议，抢先占领市场由于频段相对低，可超视距传输，实现相对容易，加上众多著名商家的强力参与，发展前景看好。9Mlx2004年秋802.16的协议模型PHY业务会聚子层MAC控制子层加密子层物理层高层802.16协议的范围MACCSSAPMACSAPPHYSAP10Mlx2004年秋802.16的物理层物理层功能:信号的调制解调，从无线信道上收发信号，信号的同步等双工技术：频分双工FDD多址技术:FDMA、TDMA调制技术：主要采用QAM802.16a规定采用OFDM11Mlx2004年秋802.16的MAC层MAC层功能MAC层分为三个子层：业务汇聚子层CS(ConvergenceSublayer)MAC控制子层（MACCommandPartSublayer）加密子层PS（PrivacySublayer）MAC层功能提供面向连接的服务带宽分配机制（申请、轮询等）冲突分解机制寻址方式分段与重组接入认证与数据加密12Mlx2004年秋固定宽带无线接入技术LMDSLMDS：本地多点分配业务固定、双向、无线、宽带接入技术采用点到多点微波传输技术传输频带：微波范围10GHz～66GHz带宽：1.3GHz，享有“无线光纤”之称覆盖：3～5km（单基站覆盖半径）多址方式：FDMA、TDMA调制方式：QPSK、16QAM、64QAM通信速率：n×64Kbps～155Mbps支持业务：话音、数据、视频、多媒体综合业务13Mlx2004年秋LMDS－系统结构系统组成：用户站、基站通过传输网（基础网）连接到LMDS中心局，通过中心局连接到业务网采用蜂窝小区结构，一个小区一个基站基站之间不切换点对多点结构，上行信道多个用户共享信道，需要某种信道访问机制用户站基站LMDS中心局PSTNInternet用户站基站传输骨干网14Mlx2004年秋LMDS－系统结构基站位于蜂窝小区的中央，向用户提供覆盖基站可不划分扇区，也可划分扇区不划分扇区：基站全向天线，用户定向天线划分扇区：基站多个定向天线，各天线覆盖一个扇区，用户定向天线一般采用划分扇区，相邻扇区采用交叉激化方式，频率可重复使用，增加系统容量扇区角度划分：150、22.50、300、450、600、900对应扇区数：24、16、12、8、6、415Mlx2004年秋LMDS－系统结构（a）单扇区基站（b）多扇区基站16Mlx2004年秋LMDS－系统结构一个LMDS的用户站可由多个用户终端共享如一幢楼的所有用户终端用户站设备天线收发信机网络接口单元NIU网络接口单元收发信机HUBPBX17Mlx2004年秋LMDS－技术特点集中控制，便于用户接入管理（基站控制）上下行不对称，下行带宽为1GHz，上行为300MHz，特别适合Internet业务提供QOS保证，根据业务Qos，申请并分配带宽全双工通信，FDD实现上下行双向通信下行TDMA方式上行FDMA、TDMA系统容量大：带宽大（1.3GHz），提供容量大可扩容性强：可增加每个扇区的载波数（最多可容纳5个载频）可增加扇区的数量，最多可划分24个扇区18Mlx2004年秋LMDS－影响因素与措施主要影响因素视距（要求视距传输）雨衰（雨天信号衰减大）树木反射（反射引起信号衰减）天线的高度（高度低通信质量差）措施蜂窝交叠保证天线高度自动功率控制抗衰落的调制技术和差错控制技术提高通信可靠性LMDS更适合于平原少雨的地区19Mlx2004年秋LMDS－工作原理每个用户站有一个48位的MAC地址下行通信采用广播通信技术，各用户站接收符合自己地址的信息上行信道分为许多个时隙（用于注册、竞争或传输数据等）各站在上行发送数据之前，向基站申请时隙数，由基站分配（根据Qos按需分配)各站在分配的时隙内上传数据申请带宽时可能会冲突，冲突后按二进制指数退避申请到带宽后，传数不会冲突20Mlx2004年秋卫星接入技术基本概念技术特点工作频段基本类型GEO、MEO、LEO21Mlx2004年秋卫星接入－基本概念利用人造卫星作为中继站，实现地球上无线用户之间、或移动用户到固定用户之间的通信网关网络用户可移动天线指向卫星面状天线，口径越大，所需发射功越小22Mlx2004年秋卫星接入－技术特点通信距离远、覆盖范围大、对接收站没有特别的地理环境要求，特别适合偏远山区、农村等地域带宽高、容量大特别适合广播型业务传输时延大，不同轨道的卫星时延不同，适合的业务也有所不同23Mlx2004年秋卫星接入－工作频段卫星工作频段范围很大，目前卫星通信使用的频段主要在L、C、Ku、Ka波段波段名称频率范围（GHz）用途L波段1.12～1.7移动卫星通信、海事卫星业务C波段3.95～5.85固定卫星、专用卫星业务Ku波段12.4～18.0卫星电视广播、移动卫星通信Ka波段26.5～40.0卫星电视广播24Mlx2004年秋卫星接入－基本类型卫星通信系统分为三种基本类型GEO：Geo—StationaryEarthOrbit地球同步卫星轨道MEO：MediumEarthOrbit中地球卫星轨道LEO：LowEarthOrbit低地球卫星轨道25Mlx2004年秋卫星接入－基本类型（续）GEO称呼：地球同步卫星、高轨卫星、静止卫星离地距离：35768km运行方向与速度：与地球自转同步，相对于地球静止不动3颗卫星就可覆盖全球，单颗星覆盖范围广通信时不需更换卫星，信道稳定由于距离远，时延很大，往返时延大于500ms不适合传输实时业务，但适合广播电视业务或无时延要求的数据业务用于固定用户的接入26Mlx2004年秋卫星接入－基本类型（续）MEO离地距离：10352km运行方向与速度与地球自转不同步，相对于地球是运动的连续覆盖同一地域需要多颗卫星一颗卫星可以较长时间覆盖某个地域，大多数通信过程可能不需切换卫星时延较大，往返时延大于100ms不太适合传输实时业务，但有时依然传输话音，有一定延时主要用于军事、海事等应急通信用于固定或移动用户的接入27Mlx2004年秋卫星接入－基本类型（续）LEO离地距离：1457km（平均）运行方向与速度与地球自转不同步，相对于地球是运动的连续覆盖某一地域需要许多颗卫星（几十上百）大多数通信过程可能需要切换多颗卫星时延较小，往返时延小于30ms适合传输实时业务及其他数据业务最适合移动用户的卫星接入方式28Mlx2004年秋直播卫星DBS基本概念DBS是一种采用同步轨道卫星作为通信链路，以大功率辐射地面某一区域，向用户传送信息的宽带接入系统上行链路：各运营商将有偿信息加密上传至卫星下行链路：卫星将有偿信息通过广播方式送回地面，由用户接收用户必须安装相应运营商的解码器后，方能对信号解码一般一个解码器只能对一个频道解码特点：卫星波束窄、功率大、用户天线小、只需接收天线和解码器就可接收信号是一种有偿服务，同时也是一种受管制的业务29Mlx2004年秋DBS的业务与实现广播电视业务业务提供商将电视信号加密上传至卫星卫星将各路加密信号复用下传到一个地面覆盖区覆盖区的用户通过定向天线和特定解码器接收信号广播数据业务发送和接收过程与广播电视业务类似用户可以通过定制的方式接收Internet下行业务用户到网络方向的小数据量通过传统的地面方式接入（如话带modem方式）网络到用户的大量数据通过DBS传输目前“中星在线”提供此项业务30Mlx2004年秋DBS的业务与实现（续）用户通过话带modem方式接入ISPISP将用户请求转发到所访问的网站网站信息传回ISP通过处理，ISP将网站的信息上传至卫星卫星将数据信息与电视节目复用，传回用户所在区域用户通过天线和解码器接收PSTNISPInternet网站用户到网络的传输网络到用户的传输31Mlx2004年秋本章知识点1、固定无线接入技术的特点、基本结构2、802.16和802.16a标准的频段划分、双工方式3、LMDS的系统结构、特点4、卫星接入的基本特点