第6章无线接入网技术课件

第第 6 6 章章无线接入网技术无线接入网技术无线接入网的基本概念无线接入网的基本概念6.16.1本地多点分配业务（本地多点分配业务（LMDSLMDS）系统）系统6.26.2无线局域网无线局域网(WLAN)(WLAN)6.36.3微波存取全球互通（微波存取全球互通（WiMAXWiMAX）系统）系统6.46.4 6.1 6.1 无线接入网的基本概念无线接入网的基本概念6.1.1无线接入网的概念及优点无线接入网的概念及优点1、无线接入网的概念、无线接入网的概念无线接入网是指从业务节点接口到用户终端无线接入网是指从业务节点接口到用户终端全部或部分采用无线方式，即利用卫星、微波及全部或部分采用无线方式，即利用卫星、微波及超短波等传输手段向用户提供各种电信业务的接超短波等传输手段向用户提供各种电信业务的接入系统。入系统。2、无线接入网的优点、无线接入网的优点（1 1）建网投资费用低，与有线网建设相比，省）建网投资费用低，与有线网建设相比，省去不少线路设备，而且网络设计灵活，安装迅速。去不少线路设备，而且网络设计灵活，安装迅速。（2 2）扩容可以因需求而定，方便快捷，防止过）扩容可以因需求而定，方便快捷，防止过量配置设备而造成浪费。量配置设备而造成浪费。（3 3）开发运营成本低，无线接入取消了铜线分配）开发运营成本低，无线接入取消了铜线分配网和铜线分接线等，也就无需配备维护人员，因网和铜线分接线等，也就无需配备维护人员，因而大大降低了运营费用。而大大降低了运营费用。6.1.2无线接入网的分类无线接入网的分类 无线接入网可分为固定无线接入网和移动无线接入网可分为固定无线接入网和移动无线接入网两大类。无线接入网两大类。1、固定无线接入网、固定无线接入网 固定无线接入网主要为固定位置的用户或固定无线接入网主要为固定位置的用户或仅在小区内移动的用户提供服务，其用户终端主仅在小区内移动的用户提供服务，其用户终端主要包括电话机、传真机或数据终端（如计算机）要包括电话机、传真机或数据终端（如计算机）等。等。固定无线接入网的实现方式固定无线接入网的实现方式主要包括主要包括:直播卫星（直播卫星（DBSDBS）系统）系统 多路多点分配业务（多路多点分配业务（MMDSMMDS）系统）系统 本地多点分配业务（本地多点分配业务（LMDSLMDS）系统）系统 无线局域网（无线局域网（WLANWLAN）微波存取全球互通（微波存取全球互通（WiMAXWiMAX）系统）系统直播卫星直播卫星DBSDBS（Direct Broadcasting SatelliteDirect Broadcasting Satellite）通过卫星将视像、图文和声音等节目进行点对通过卫星将视像、图文和声音等节目进行点对面的广播，直接供广大用户接收（面的广播，直接供广大用户接收（“个体接收个体接收”或或“集体接收集体接收”）其其特点特点是是通信距离远，费用与距离无关，覆盖通信距离远，费用与距离无关，覆盖面积大且不受地理条件限制，频带宽，容量大，适面积大且不受地理条件限制，频带宽，容量大，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。数字卫星电视是近几年迅速发展起来的，利用数字卫星电视是近几年迅速发展起来的，利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用户端的一种广播电视形式。户端的一种广播电视形式。主要有两种方式：一种是将数字电视信号传送主要有两种方式：一种是将数字电视信号传送到有线电视前端，再由有线电视台转换成模拟电视到有线电视前端，再由有线电视台转换成模拟电视传送到用户家中。这种形式已经在世界各国普及应传送到用户家中。这种形式已经在世界各国普及应用多年。另一种方式是将数字电视信号直接传送到用多年。另一种方式是将数字电视信号直接传送到用户家中即：用户家中即：DirecttoHome（DTH）方式。方式。DTH在国际上存在两大标准：欧洲的标准在国际上存在两大标准：欧洲的标准DVB-S和美国标准和美国标准DigiCipher。但但DVB标准逐渐在全球广泛应用，后起的美标准逐渐在全球广泛应用，后起的美国国DTH公司公司DishNetwork也采用了也采用了DVB标准。标准。按照国际电信联盟（按照国际电信联盟（ITU）规定，卫星直播）规定，卫星直播属于属于卫星广播业务（卫星广播业务（BSS），），它与卫星节目传输不它与卫星节目传输不同，后者通过卫星进行点对点（或多点）传输，同，后者通过卫星进行点对点（或多点）传输，把节目传送给地面广播台或有线电视台转播，属把节目传送给地面广播台或有线电视台转播，属于于固定卫星业务（固定卫星业务（FSS）。按照无线电规则，两者。按照无线电规则，两者使用的频段和管理规则是完全不同的。使用的频段和管理规则是完全不同的。卫星直播现在已经成为替代有线电视的一种可卫星直播现在已经成为替代有线电视的一种可靠的选择，其中的一个重要的原因是：靠的选择，其中的一个重要的原因是：实时数字形实时数字形式视频压缩技术的最新技术进步允许同一频段传送式视频压缩技术的最新技术进步允许同一频段传送少数几个频道少数几个频道。每种卫星直播业务使用的都是最近开发出的实每种卫星直播业务使用的都是最近开发出的实时有损耗压缩系统，平均每个卫星转发器能够广播时有损耗压缩系统，平均每个卫星转发器能够广播六个频道，而在过去每个卫星转发器则只能够广播六个频道，而在过去每个卫星转发器则只能够广播一个频道，因此在卫星直播业务中，从天空中的一一个频道，因此在卫星直播业务中，从天空中的一个轨道位置可以传递多达个轨道位置可以传递多达200个频道。个频道。直播卫星系统中，通过同步轨道上的大功率直播卫星系统中，通过同步轨道上的大功率（120W或或240W）卫星，用户使用一副较小的固定卫）卫星，用户使用一副较小的固定卫星天线（星天线（18英寸到英寸到3英尺），就可以直接接收多个频英尺），就可以直接接收多个频道的电视节目。道的电视节目。用户接收系统硬件包括用户接收系统硬件包括天线天线、解码器解码器和和远端控制远端控制器器，价格大约在，价格大约在100300美元。解码器的作用是将电美元。解码器的作用是将电视信号解码后转送到电视机和录像机上，国际上没有视信号解码后转送到电视机和录像机上，国际上没有标准的解码器，不同公司的解码器是互不兼容的。标准的解码器，不同公司的解码器是互不兼容的。由于电视节目信号是经过数字压缩的，所以多由于电视节目信号是经过数字压缩的，所以多达达200个频道的电视节目集中从上行链路发送到卫个频道的电视节目集中从上行链路发送到卫星上，可以通过一颗卫星转播出去。星上，可以通过一颗卫星转播出去。数字直播卫星具有数字直播卫星具有质量高质量高、容量大容量大、能提供多能提供多媒体业务媒体业务等优势，故在全世界范围内蓬勃发展。等优势，故在全世界范围内蓬勃发展。一般说的一般说的DBS多指数字直播卫星，而且与另一多指数字直播卫星，而且与另一个名词个名词DTH（直接到家）在指数字卫星直播方面通（直接到家）在指数字卫星直播方面通用。用。在在DBS系统中，大量的数据通过频分或时分等调系统中，大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播，用户通过卫星天线和卫星接收广播，用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据接收数据，接收天线直径一般为，接收天线直径一般为0.45m或或0.53m。由于数字卫星系统具有高可靠性，不像由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网网络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错，因络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错，因此可使下载速率达到此可使下载速率达到400kb/s，而实际的，而实际的DBS广播速率广播速率最高可达到最高可达到12Mb/s。美国已经可以提供美国已经可以提供DBS服务，主要用于因特服务，主要用于因特网接入，其中最大的网接入，其中最大的DBS网络是休斯网络系统公网络是休斯网络系统公司的司的DirectPC。中国卫星发展现状（中国卫星发展现状（20102010）1974年年，可能促成日后中国卫星直播市场的第，可能促成日后中国卫星直播市场的第一个动议产生了。那一年，当时的中央广播事业局一个动议产生了。那一年，当时的中央广播事业局认识到，要从根本上解决中国广播电视的覆盖问题，认识到，要从根本上解决中国广播电视的覆盖问题，必须发展卫星电视。必须发展卫星电视。1978年年12月和月和1983年年3月月，中央曾两次批准从，中央曾两次批准从国外购买广播电视卫星，但因种种原因而停滞。国外购买广播电视卫星，但因种种原因而停滞。其后十余年间，虽然直播卫星迟迟未发射，卫星其后十余年间，虽然直播卫星迟迟未发射，卫星直播广播电视的业务未开展，但中国的卫星广播事业直播广播电视的业务未开展，但中国的卫星广播事业却取得了飞速发展，中国却取得了飞速发展，中国租用租用12颗卫星颗卫星、37个转发器个转发器转播中央台和各省台转播中央台和各省台90套电视节目、套电视节目、126套广播节目，套广播节目，其中包括各省卫视频道及有线付费电视频道。其中包括各省卫视频道及有线付费电视频道。全国已经建立了全国已经建立了33座广播电视卫星地球站、座广播电视卫星地球站、70多多万座卫星接收地面站以及专门用于广播电视节目传输万座卫星接收地面站以及专门用于广播电视节目传输和和SNG业务的广播电视业务的广播电视VSAT系统在全国有线电视以系统在全国有线电视以及地方卫视的大发展中扮演了相当核心的角色。及地方卫视的大发展中扮演了相当核心的角色。1998年年12月曾开通过一个以月曾开通过一个以直接到户方式直接到户方式的的卫星数字广播电视试验平台，该平台按业务可分卫星数字广播电视试验平台，该平台按业务可分为三大部分：境内节目、境外节目（为三大部分：境内节目、境外节目（31个）和数个）和数据广播（公众信息服务、金融证券服务、远程教据广播（公众信息服务、金融证券服务、远程教育信息和互联网接受服务）。育信息和互联网接受服务）。2000年，年，“广播电视直播卫星系统广播电视直播卫星系统”被列入国家被列入国家“十五十五”计划的计划的12项重点高新技术产业发展项目，以项重点高新技术产业发展项目，以及及广播影视科技广播影视科技“十五十五”计划和计划和2010年远景规划年远景规划。当年当年9月，在国家计委的主持下，确定由广电总局牵头月，在国家计委的主持下，确定由广电总局牵头组织起草组织起草中国广播电视直播卫星系统可行性论证报中国广播电视直播卫星系统可行性论证报告告，参与单位还有信息产业部、国防科工委、航天，参与单位还有信息产业部、国防科工委、航天科技集团、中广影视卫星公司、中国通信广播卫星公科技集团、中广影视卫星公司、中国通信广播卫星公司等。司等。“鑫诺鑫诺2号号”原本有望成为中国首颗直播卫星，但原本有望成为中国首颗直播卫星，但“鑫诺鑫诺2号号”在在2006年年10月的发射中出现技术故障，最月的发射中出现技术故障，最终报废为太空垃圾。终报废为太空垃圾。2008年年6月月9日晚日晚8时时15分，中国在西昌卫星发分，中国在西昌卫星发射中心用射中心用“长征三号乙长征三号乙”运载火箭，成功将运载火箭，成功将“中星中星9号号”广播电视直播卫星送入太空。广播电视直播卫星送入太空。此举开启了中国此举开启了中国的直播卫星时代。的直播卫星时代。“中星中星9号号”，是中国卫星通信集团公司向法国，是中国卫星通信集团公司向法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司订购的一颗广播电视直播泰雷兹阿莱尼亚宇航公司订购的一颗广播电视直播卫星，价值卫星，价值1亿欧元，采用法国成熟商用卫星平台，亿欧元，采用法国成熟商用卫星平台，设计寿命设计寿命15年。是一颗大功率、高可靠、长寿命的年。是一颗大功率、高可靠、长寿命的广播电视直播卫星。广播电视直播卫星。据了解，据了解，“中星中星9号号”将采取不加密方式传输将采取不加密方式传输节目，居民只要安装卫星地面接收设施就可收看。节目，居民只要安装卫星地面接收设施就可收看。升空后，按照要求将给西部边远地区免费传升空后，按照要求将给西部边远地区免费传输输47套免费的高清和标清数字电视节目，其商业套免费的高清和标清数字电视节目，其商业模式是向各地的卫星电视台收取卫星带宽租售费模式是向各地的卫星电视台收取卫星带宽租售费用，而对电视观众免费。用，而对电视观众免费。MMDSMMDS（Multichannel Multipoint Multichannel Multipoint Distribution ServicesDistribution Services）MMDS是一种是一种点对多点分布点对多点分布、提供宽带业务的、提供宽带业务的无线技术。它无线技术。它适用于中小企业用户和集团用户适用于中小企业用户和集团用户。MMDS可透明传输业务，在基站端与网络的接可透明传输业务，在基站端与网络的接口为口为Tl/El、100BaseT和和O3等，在用户端的接等，在用户端的接口为口为El和和10BaseT等，可以为用户提供等，可以为用户提供Internet的的接入、本地用户的数据交换、话音业务和接入、本地用户的数据交换、话音业务和VOD视频视频点播点播业务。业务。MMDS主要集中在主要集中在2GHz5GHz。相对而言，。相对而言，这个频段的资源比数字这个频段的资源比数字MMDS发射机较紧张，各国发射机较紧张，各国能够分配给能够分配给MMDS使用的频率要比使用的频率要比LMDS少得多。少得多。由于由于2GHz5GHz频段受雨衰的影响很小，并频段受雨衰的影响很小，并且在同等条件下空间传输损耗也较且在同等条件下空间传输损耗也较LMDS低，所以低，所以MMDS频段可应用于半径为几十频段可应用于半径为几十km的大范围覆盖。的大范围覆盖。MMDS最初用于传输单向电视和网络广播，最初用于传输单向电视和网络广播，1970年年FCC在在2.5GHz上划分了上划分了200MHz给无线电信运给无线电信运营商，其中共有营商，其中共有31个信道，每信道带宽为个信道，每信道带宽为6MHz。虽然虽然MMDS的技术不断革新，但是当时的市场的技术不断革新，但是当时的市场情况并不成熟，也没有受到足够的重视。情况并不成熟，也没有受到足够的重视。1998年年9月，月，FCC批准运营商采用双向的数据业务传输，允许更加批准运营商采用双向的数据业务传输，允许更加灵活地使用灵活地使用MMDS频段。同时频段。同时MMDS的数字化发展的数字化发展也使得它更具竞争力。近来，高速数据接入的发展促也使得它更具竞争力。近来，高速数据接入的发展促进了进了MMDS的发展。的发展。MMDS适用于用户分布很分散的情况适用于用户分布很分散的情况可分布在可分布在40km的范围，但是，由于信道数量的限的范围，但是，由于信道数量的限制，对运营商而言，用更高调制技术的方式来提制，对运营商而言，用更高调制技术的方式来提高应用频率是很冒险的，这是限制高应用频率是很冒险的，这是限制MMDS在大型在大型商业区应用的最重要的一点，而且大的覆盖范围商业区应用的最重要的一点，而且大的覆盖范围也容易引起也容易引起MMDS小区之间的干扰。小区之间的干扰。与点对多点的与点对多点的LMDS相比，相比，MMDS适于用户相适于用户相对分散、容量较小的地区，从成本上来讲，对分散、容量较小的地区，从成本上来讲，MMDS低于低于LMDS。MMDS所能提供的数据带宽同样与可利用的频所能提供的数据带宽同样与可利用的频段、采用的调制方式（段、采用的调制方式（QPSK、16QAM或或64QAM）和扇区数量有关。粗略估算，能够提供的容量大约和扇区数量有关。粗略估算，能够提供的容量大约为所占频率带宽的为所占频率带宽的34倍，即倍，即100MHz的频率带宽的频率带宽能提供能提供300Mbit/s400Mbit/s的数据带宽，供一个基的数据带宽，供一个基站覆盖范围内的用户共享。站覆盖范围内的用户共享。从对产品的提供情况来看，从对产品的提供情况来看，MMDS比比LMDS要弱一些，但目前已经有一些厂家。要弱一些，但目前已经有一些厂家。MMDS同样能够作为同样能够作为IP、TDM和帧中继等接和帧中继等接入骨干网络的宽带无线接入解决方案。入骨干网络的宽带无线接入解决方案。用户通过它可以实现用户通过它可以实现Internet接入、本地用户接入、本地用户大容量数据交换、话音、大容量数据交换、话音、VoIP、VOD、数据广播、数据广播和标准清晰度或高清晰度电视信号等多种业务。和标准清晰度或高清晰度电视信号等多种业务。2、移动无线接入网、移动无线接入网移动无线接入网是为移动体用户提供各种移动无线接入网是为移动体用户提供各种电信业务。电信业务。实现移动无线接入的方式实现移动无线接入的方式有许多种类，主要有有许多种类，主要有:蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统 卫星移动通信系统卫星移动通信系统 微波存取全球互通（微波存取全球互通（WiMAXWiMAX）系统）系统 微波存取全球互通（微波存取全球互通（WiMAXWiMAX）系统，它们既可）系统，它们既可以提供固定无线接入，也可以提供移动无线接入。以提供固定无线接入，也可以提供移动无线接入。6.2 6.2 本地多点分配业务（本地多点分配业务（LMDSLMDS）系统）系统(Local Multipoint Distribution Services)Local Multipoint Distribution Services)6.2.1LMDS的概念的概念本地多点分配业务本地多点分配业务(LMDS）系统是一种崭新系统是一种崭新的宽带无线接入技术，它利用高容量点对多点微的宽带无线接入技术，它利用高容量点对多点微波传输，其工作频段为波传输，其工作频段为24GHz39GHz，可用带，可用带宽达宽达1.3GHz。在较近的距离双向传输话音、数据。在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。和图像等信息。LMDS几乎可以提供任何种类的业务接入，如几乎可以提供任何种类的业务接入，如双向话音、数据、视频及图像等，其用户接入速双向话音、数据、视频及图像等，其用户接入速率可以从率可以从64kbit/s到到2Mbit/s，甚至高达，甚至高达155Mbit/s。而且而且LMDS能够支持能够支持ATM、TCP/IP和和MPEG-等标准，因此被比喻为等标准，因此被比喻为“无线光纤无线光纤”技术。技术。LMDS的具体含义为：的具体含义为：L(Local)表示工作在高频波段，信号的传播特表示工作在高频波段，信号的传播特性限制了覆盖小区的范围。性限制了覆盖小区的范围。M(Multipoint)表示信号的发射是一点对多点，表示信号的发射是一点对多点，即广播形式，而由用户返回的信号则是点对点形式。即广播形式，而由用户返回的信号则是点对点形式。D(Distribution)表示通过资源的固定或动态表示通过资源的固定或动态分配，可同时进行声音、数据、因特网、视频等分配，可同时进行声音、数据、因特网、视频等多项业务的传输。多项业务的传输。S(Service)描述了运营者与用户之间的关系，描述了运营者与用户之间的关系，LMDS网络提供的服务由运营者选择。网络提供的服务由运营者选择。6.2.2LMDS技术的优缺点技术的优缺点1、LMDS的优点的优点（1）频率复用度高、系统容量大）频率复用度高、系统容量大（2）可支持多种业务的接入）可支持多种业务的接入（3）适合于高密度用户地区）适合于高密度用户地区（4）扩容方便灵活）扩容方便灵活2、LMDS的缺点的缺点（1）LMDS采用微波传输且频率较高，其传采用微波传输且频率较高，其传输质量和距离受气候等条件的影响较大。输质量和距离受气候等条件的影响较大。（2）由于）由于LMDS采用的微波波段的直线传输，采用的微波波段的直线传输，只能实现视距接入，所以在基站和用户之间不能只能实现视距接入，所以在基站和用户之间不能存在障碍物。存在障碍物。（3）与光纤传输相比，传输质量在无线覆盖区）与光纤传输相比，传输质量在无线覆盖区边缘不够稳定。边缘不够稳定。（4）LMDS仍属于固定无线通信，缺乏移动灵仍属于固定无线通信，缺乏移动灵活性。活性。（5）在我国）在我国LMDS的可用频谱还没有划定。的可用频谱还没有划定。6.2.3LMDS接入网络结构接入网络结构LMDS接入网络包括多个小区，采用一种类接入网络包括多个小区，采用一种类似蜂窝的服务区（小区）结构，似蜂窝的服务区（小区）结构，每个小区由一个每个小区由一个基站和众多用户终端组成，基站和众多用户终端组成，基站设备经点到多点基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信，每个服务区无线链路与服务区内的用户端通信，每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。各基站之间通过骨干网络相连，各基站之间通过骨干网络相连，LMDS接入网接入网络结构如图络结构如图6-1所示。所示。LMDS网络系统由四个部分组成：网络系统由四个部分组成：骨干网络骨干网络基站基站用户终端设备用户终端设备网络运行中心网络运行中心(NOG)OC3OC32.5G可以划分成可以划分成4个个622M，1个个622M可以划分可以划分成成4个个155M，1个个155M可以划分成可以划分成63个个2M。一般。一般运营商的传输设备都是这样划分。现在的运营商的传输设备都是这样划分。现在的MSTP（Multi-ServiceTransferPlatform）（基于）（基于SDH的多业务传送平台）的多业务传送平台）传输可以直接捆绑传输可以直接捆绑2M，这样多少兆都可以了。这样多少兆都可以了。一些接入的基站的一些接入的基站的SDH设备用的就是设备用的就是OC-3C，速率是，速率是155M。1、骨干网络、骨干网络骨干网络是用来连接基站的。骨干网络是用来连接基站的。它可以由光纤传输网、基于它可以由光纤传输网、基于ATM交换或交换或IP的的骨干传输网等所组成。骨干传输网等所组成。各个基站的信号送入骨干网络，完成各种业各个基站的信号送入骨干网络，完成各种业务交换等。务交换等。2、基站、基站基站负责进行用户端的覆盖，并提供骨干网基站负责进行用户端的覆盖，并提供骨干网络的接口，包括络的接口，包括PSTN、Internet、FrameRelay、ATM和和ISDN等网络的接口，具体完成编码等网络的接口，具体完成编码/解码、解码、压缩、纠错、复接压缩、纠错、复接/分接、路由、调制解调、合路分接、路由、调制解调、合路/分路等功能。分路等功能。3、用户终端设备、用户终端设备用户终端设备包括用户终端设备包括室外单元室外单元(ODU)和和室内单元室内单元(IDU)两部分。两部分。ODU包括定向天线、微波收发设备；包括定向天线、微波收发设备；IDU包括调包括调制解调模块以及与用户室内设备相连的网络接口模块制解调模块以及与用户室内设备相连的网络接口模块(NIU)，用户端网络接口单元，用户端网络接口单元NIU为各种用户、业务为各种用户、业务提供接口，并完成复用提供接口，并完成复用/解复用功能。解复用功能。4、网络运行中心（、网络运行中心（NOC）网络运行中心网络运行中心(NOC)以软件平台为基础，它以软件平台为基础，它负责管理多个区域的用户网络，完成包括故障诊负责管理多个区域的用户网络，完成包括故障诊断和告警、系统配置管理、计费管理、性能分析断和告警、系统配置管理、计费管理、性能分析管理、安全管理等基本功能。管理、安全管理等基本功能。LMDS应用普通的无线接入系统均是窄带系统，工作在普通的无线接入系统均是窄带系统，工作在450MHz、800MHz等，针对低速的话音和数据业务。等，针对低速的话音和数据业务。而而LMDS的宽带特性，决定它几乎可以承载任何种的宽带特性，决定它几乎可以承载任何种类的业务，包括话音、数据和图像等，如下：类的业务，包括话音、数据和图像等，如下：（1）话音业务）话音业务LMDS系统可提供高质量的话音服务，而且没有时系统可提供高质量的话音服务，而且没有时延。系统可提供标准接口，如延。系统可提供标准接口，如RJ11。（2）数据业务）数据业务LMDS的数据业务包括低速数据业务、中速数据的数据业务包括低速数据业务、中速数据业务和高速数据业务。具体数据速率可支持业务和高速数据业务。具体数据速率可支持1.2kbit/s155Mbit/s，并支持多种协议，包括帧中继、，并支持多种协议，包括帧中继、ATM、TCP/IP等。等。（3）图像业务）图像业务LMDS可支持模拟和数字图像业务，可提供的图可支持模拟和数字图像业务，可提供的图像信道包括像信道包括150条远程节目、条远程节目、10条本地节目，还可提条本地节目，还可提供最少供最少10条条PPV节目信道。系统的信号可以从卫星来，节目信道。系统的信号可以从卫星来，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以未加密。也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以未加密。LMDS目前的主要问题：目前的主要问题：整个整个毫米波毫米波波段属于应用上比较年轻的技术，波段属于应用上比较年轻的技术，不少还处于发展阶段。同样，不少还处于发展阶段。同样，LMDS技术也尚处于技术也尚处于发展的初级阶段，还有一些技术问题亟待解决，如发展的初级阶段，还有一些技术问题亟待解决，如毫米波段在阴雨天气比较频繁的地区能否保证可靠毫米波段在阴雨天气比较频繁的地区能否保证可靠工作；站与站之间只能在工作；站与站之间只能在2km左右的视距直线传播，左右的视距直线传播，小区的规划对周围环境要求苛刻，当环境复杂时比小区的规划对周围环境要求苛刻，当环境复杂时比较难以规划；当在几公里范围内用户数量很少时，较难以规划；当在几公里范围内用户数量很少时，若采用点对多点传输方式，则成本过高，无疑会造若采用点对多点传输方式，则成本过高，无疑会造成资源上的浪费。成资源上的浪费。此外，此外，LMDS尚处于发展阶段，还没有像尚处于发展阶段，还没有像ITU或或IEEE、美国国家标准局、美国国家标准局(ANSI)那样的国际权威那样的国际权威组织牵头制定统一的技术协议和规范，特别是物理组织牵头制定统一的技术协议和规范，特别是物理层和数据链路层的层和数据链路层的MAC子层的标准。目前，各个子层的标准。目前，各个生产商的产品在空中接口上存在多种物理层和生产商的产品在空中接口上存在多种物理层和MAC层的各自标准，还看不到统一的迹象，制定层的各自标准，还看不到统一的迹象，制定统一的国际标准看来还要有一些时日。我国根据自统一的国际标准看来还要有一些时日。我国根据自己需要制定了己需要制定了LMDS标准，主要包括：标准，主要包括：LMDS接入接入网技术要求，网技术要求，LMDS接入网测试方法。接入网测试方法。LMDS应用：应用：以点对多点的广播信号传送方式以点对多点的广播信号传送方式为电信运营商提供高速率、大容量、点对多点的高为电信运营商提供高速率、大容量、点对多点的高可靠性、全双工的宽带接入手段。运用可靠性、全双工的宽带接入手段。运用LMDS的目的目的就是实现用户远端到骨干网的宽带无线接入，进的就是实现用户远端到骨干网的宽带无线接入，进行包括话音、数据、图像的传输，也可作为因特网行包括话音、数据、图像的传输，也可作为因特网的接入网。的接入网。LMDS工作在工作在28GHz波段附近，可用带波段附近，可用带宽达到宽达到1GHz以上，通过若干个类蜂窝的服务区提以上，通过若干个类蜂窝的服务区提供业务，每个服务区建立一个基站，用户远端通过供业务，每个服务区建立一个基站，用户远端通过基站接入骨干网。基站接入骨干网。与传统的光纤接入、以太网接入和无线点对点接与传统的光纤接入、以太网接入和无线点对点接入方式相比，本地多点分配业务有许多优势。入方式相比，本地多点分配业务有许多优势。首先，首先，LMDS的用户能根据自身的市场需求和建的用户能根据自身的市场需求和建网条件等对系统设计进行选择，并且网条件等对系统设计进行选择，并且LMDS有多种调有多种调制方式和频段设备可选，上行链路可选择制方式和频段设备可选，上行链路可选择TDMA或或FDMA方式。因此，方式。因此，LMDS的网络配置非常灵活。的网络配置非常灵活。其次，这种无线宽带接入方式配备多种中心站接其次，这种无线宽带接入方式配备多种中心站接口（如口（如NE1、E3、155Mbps等）和外围站接口（如等）和外围站接口（如E1、帧中继、帧中继、ISDN、ATM、10兆以太网等）。兆以太网等）。再次，再次，LMDS的高速率和高可靠性，以及它便的高速率和高可靠性，以及它便于安装的小体积低功耗外围站设备，使得这种技于安装的小体积低功耗外围站设备，使得这种技术极适合于市区使用。术极适合于市区使用。此外，此外，LMDS还有建网投入少、成本收回速度还有建网投入少、成本收回速度快、系统容量大等优点，尤其适用于数据接入网、快、系统容量大等优点，尤其适用于数据接入网、电信公用网、各种专用网、广域网、城域网、有电信公用网、各种专用网、广域网、城域网、有线电视网、会议电视网及高速因特网的接入。线电视网、会议电视网及高速因特网的接入。6.3 6.3 无线局域网无线局域网(WLAN)(WLAN)6.3.1无线局域网的基本概念无线局域网的基本概念1、无线局域网的概念、无线局域网的概念无线局域网（无线局域网（WLAN）是无线通信技术与计是无线通信技术与计算机网络相结合的产物，一般来说，凡是采用无算机网络相结合的产物，一般来说，凡是采用无线传输媒介的计算机局域网都可称为无线局域网，线传输媒介的计算机局域网都可称为无线局域网，即使用无线电波或红外线在一个有限地域范围内即使用无线电波或红外线在一个有限地域范围内的工作站之间进行数据传输的通信系统。的工作站之间进行数据传输的通信系统。2、无线局域网与有线局域网的比较、无线局域网与有线局域网的比较（1）有线局域网的局限性）有线局域网的局限性特殊地理环境的限制特殊地理环境的限制原有端口不够用原有端口不够用工作地点不确定工作地点不确定（2）无线局域网的优点）无线局域网的优点具有移动性具有移动性成本低成本低可靠性高可靠性高3、无线局域网要解决的主要技术问题、无线局域网要解决的主要技术问题（1）网络性能问题）网络性能问题（2）网络兼容问题）网络兼容问题（3）小型化、低价格）小型化、低价格（4）电磁环境、无线电频段的使用范围）电磁环境、无线电频段的使用范围4、无线局域网的分类、无线局域网的分类根据无线局域网采用的传输媒体来分类，主根据无线局域网采用的传输媒体来分类，主要有两种：要有两种：采用无线电波采用无线电波的无线局域网的无线局域网采用红外线采用红外线的无线局域网的无线局域网（1）采用无线电波（微波）的无线局域网）采用无线电波（微波）的无线局域网在采用无线电波为传输媒体的无线局域网按在采用无线电波为传输媒体的无线局域网按照调制方式不同，又可分为：照调制方式不同，又可分为：窄带调制方式窄带调制方式扩展频谱方式扩展频谱方式基于窄带调制的无线局域网基于窄带调制的无线局域网窄带调制方式是数据基带信号的频谱被直接窄带调制方式是数据基带信号的频谱被直接搬移到射频上发射出去。搬移到射频上发射出去。基于扩展频谱方式的无线局域网基于扩展频谱方式的无线局域网采用无线电波的无线局域网一般都要扩展频采用无线电波的无线局域网一般都要扩展频谱（简称扩频）。谱（简称扩频）。所谓扩频是基带数据信号的频谱被扩展至几所谓扩频是基带数据信号的频谱被扩展至几倍到几十倍后再被搬移至射频发射出去。倍到几十倍后再被搬移至射频发射出去。扩频技术主要分为扩频技术主要分为“跳频技术跳频技术”及及“直接序直接序列扩频列扩频”两种方式。两种方式。（2）基于红外线的无线局域网）基于红外线的无线局域网基于红外线（基于红外线（IR）的无线局域网技术的软件）的无线局域网技术的软件和硬件技术都已经比较成熟，具有传输速率较高、和硬件技术都已经比较成熟，具有传输速率较高、移动通信设备所必需的体积小和功率低、无需专移动通信设备所必需的体积小和功率低、无需专门申请特定频率的使用执照等主要技术优势。门申请特定频率的使用执照等主要技术优势。目前一般用得比较多的是采用无线电波的基目前一般用得比较多的是采用无线电波的基于扩展频谱方式的无线局域网。于扩展频谱方式的无线局域网。5、无线局域网的拓扑结构（网络配置）、无线局域网的拓扑结构（网络配置）无线局域网的拓扑结构可以归结为两类：一无线局域网的拓扑结构可以归结为两类：一类是自组网拓扑，另一类是基础结构拓扑。类是自组网拓扑，另一类是基础结构拓扑。不同的拓扑结构，形成了不同的服务集。不同的拓扑结构，形成了不同的服务集。（1）自组网拓扑网络）自组网拓扑网络自组网拓扑自组网拓扑(或者叫做无中心拓扑或者叫做无中心拓扑)网络由无网络由无线客户端设备组成，它覆盖的服务区称线客户端设备组成，它覆盖的服务区称独立基本独立基本服务集服务集(IBSS)。IBSS是一个独立的是一个独立的BSS，它没有接入点作为，它没有接入点作为连接的中心。连接的中心。这种网络又叫做对等网或者非结构组网，网这种网络又叫做对等网或者非结构组网，网络结构如图络结构如图6-2所示。所示。这种方式连接的设备互相之间都直接通信，这种方式连接的设备互相之间都直接通信，但无法接入有线局域网。但无法接入有线局域网。在在IBSS网络中，只有一个公用广播信道，各网络中，只有一个公用广播信道，各站点都可竞争公用信道，采用站点都可竞争公用信道，采用CSMA/CA协议。协议。自组网拓扑结构的优点是建网容易、费用较自组网拓扑结构的优点是建网容易、费用较低，且网络抗毁性好。低，且网络抗毁性好。但为了能使网络中任意两个站点可直接通信，但为了能使网络中任意两个站点可直接通信，则站点布局受环境限制较大。则站点布局受环境限制较大。另外当网络中用户数另外当网络中用户数(站点数站点数)过多时，信道过多时，信道竞争将成为限制网络性能的要害。竞争将成为限制网络性能的要害。（2）基础结构拓扑网络）基础结构拓扑网络基础结构拓扑基础结构拓扑(有中心拓扑有中心拓扑)网络由无线基站、网络由无线基站、无线客户端组成，覆盖的区域分基本服务集无线客户端组成，覆盖的区域分基本服务集(BSS)和扩展服务集和扩展服务集(ESS)。这种拓扑结构要求一个无线基站充当中心站这种拓扑结构要求一个无线基站充当中心站(也叫无线接入点也叫无线接入点AP)，网络中所有站点对网络的，网络中所有站点对网络的访问和通信均由它控制。访问和通信均由它控制。基本服务集基本服务集(BSS)当一个无线基站被连接到一个有线局域网或当一个无线基站被连接到一个有线局域网或一些无线客户端的时候，这个网络称为基本一些无线客户端的时候，这个网络称为基本服务集服务集(BSS)，如图，如图6-3所示。所示。BSS网络中每一个无线客户端必须通过无线网络中每一个无线客户端必须通过无线基站与网络上的其他无线客户端或有线网络的主基站与网络上的其他无线客户端或有线网络的主机进行通信，不允许无线客户端对无线客户端的机进行通信，不允许无线客户端对无线客户端的传输。传输。扩展服务集扩展服务集(ESS)扩展服务集扩展服务集(ESS)被定义为通过一个普通分被定义为通过一个普通分布式系统连接的两个或多个基本服务集，这个分布式系统连接的两个或多个基本服务集，这个分布系统可能是有线的、无线的、局域网、广域网布系统可能是有线的、无线的、局域网、广域网或任何其他网络连接方式。图或任何其他网络连接方式。图6-4展示了一个展示了一个ESS的结构。的结构。6.3.2无线局域网的频段分配无线局域网的频段分配无线局域网则选用微波频段中的无线局域网则选用微波频段中的ISM（工业、工业、科学、医学科学、医学）频段。）频段。ISM频段由三个频段组成：工业用频段频段由三个频段组成：工业用频段（900MHz）、科学研究用频段（）、科学研究用频段（2.4GHz）、医）、医疗用频段（疗用频段（5GHz）。）。许多工业、科研和医疗设备使用的频率都集许多工业、科研和医疗设备使用的频率都集中在该频段。中在该频段。无线局域网使用的频段在科学研究和医疗频无线局域网使用的频段在科学研究和医疗频段范围内，这些频段在各个国家的无线管理机构段范围内，这些频段在各个国家的无线管理机构中，如美国的中，如美国的FCC、欧洲的、欧洲的ETSI都无需注册即可都无需注册即可使用。使用。6.3.3无线局域网的调制方式无线局域网的调制方式无线局域网常采用的调制方式有：差分二相无线局域网常采用的调制方式有：差分二相相移键控（相移键控（DBPSK）、四相相对调相）、四相相对调相（DQPSK）、正交幅度调制（）、正交幅度调制（16-QAM和和64-QAM）以及高斯最小频移键控（）以及高斯最小频移键控（GFSK）。）。16-QAM或或64-QAM一般都要结合采用一般都要结合采用OFDM调制技术。调制技术。6.3.4扩频通信基本原理扩频通信基本原理扩频通信的技术有两种：直接序列扩频技术扩频通信的技术有两种：直接序列扩频技术(DSSS)和跳频和跳频(FHSS)。6.3.5无线局域网标准无线局域网标准IEEE制定的第一个无线局域网标准是制定的第一个无线局域网标准是80211标准，标准，第第2个标准被命名为个标准被命名为IEEE80211标准的扩展，标准的扩展，称为称为IEEE8021lb标准，标准，第第3个无线局域网标准也是个无线局域网标准也是IEEE80211标准的标准的扩展，称为扩展，称为IEEE80211a，后来后来IEEE又制定了又制定了IEEE80211g标准等，最标准等，最新又推出了新又推出了IEEE80211n。1、IEEE80211标准系列的分层模型标准系列的分层模型无线局域网不使用无线局域网不使用CSMA/CD协议，而使用协议，而使用改进的改进的CSMA/CA协议。协议。IEEE80211标准系列的分层模型如图标准系列的分层模型如图6-17所示。所示。IEEE802.11的的MAC层包括两个子层：分布层包括两个子层：分布协调功能协调功能DCF子层和点协调功能子层和点协调功能PCF子层。子层。分布协调功能分布协调功能DCF子层子层DCF向上提供争向上提供争用服务。用服务。其功能是在每一个站点使用其功能是在每一个站点使用CSMA机制的分布机制的分布式接入算法，让各个站通过争用信道来获取发送式接入算法，让各个站通过争用信道来获取发送权。权。即即MAC层通过协调功能来确定在基本服务集层通过协调功能来确定在基本服务集BSS中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。中的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。点协调功能点协调功能PCF子层子层它的功能是使用集它的功能是使用集中控制（通常由接入节点完成集中控制）的接入中控制（通常由接入节点完成集中控制）的接入算法将发送数据权轮流交给各个站，从而避免了算法将发送数据权轮流交给各个站，从而避免了碰撞的产生。碰撞的产生。PCF是选项，自组网络就没有是选项，自组网络就没有PCF子层。子层。2、IEEE80211标准系列中的标准系列中的MAC层层（1）CSMA/CA技术技术先听后发先听后发若某个站点要发送信息，首先要对传若某个站点要发送信息，首先要对传输介质进行输介质进行“监听监听”，即先听后发。，即先听后发。如果如果“监听监听”到介质忙，该站点就延到介质忙，该站点就延迟发送。迟发送。如果如果“监听监听”到介质空闲，则该站点到介质空闲，则该站点就可发送信息。就可发送信息。避免冲突的影响避免冲突的影响因为有可能几个站点都监听到介质空因为有可能几个站点都监听到介质空闲，会几乎同时发送信息。闲，会几乎同时发送信息。为了避免冲突影响到接收站点不能正为了避免冲突影响到接收站点不能正确接收信息，确接收信息，IEEE80211标准规定。标准规定。接收站点接收站点必须检验接收的信号以必须检验接收的信号以判断是否有冲突，若发现没有发生冲突，判断是否有冲突，若发现没有发生冲突，发送一个确认消息发送一个确认消息(ACK)通知发送站点。通知发送站点。发送站点发送站点若没收到确认信息，将若没收到确认信息，将进行重发，直到它收到一个确认信息或是进行重发，直到它收到一个确认信息或是重发次数达到规定的值。重发次数达到规定的值。对于后一种情况，如果发送站点在尝对于后一种情况，如果发送站点在尝试了一个固定重复次数后仍未收到确认，试了一个固定重复次数后仍未收到确认，将放弃发送。将放弃发送。将由较高的层次负责处理这种数据无将由较高的层次负责处理这种数据无法传送的情况。法传送的情况。（2）冲突最小化）冲突最小化其实冲突是避不可免的，为降低发生其实冲突是避不可免的，为降低发生冲突的概率，冲突的概率，IEEE80211标准还采用了标准还采用了一种称为虚拟载波侦听一种称为虚拟载波侦听(VCS)的机制。的机制。VCS就是让源站将它要占用信道的时就是让源站将它要占用信道的时间（包括目的站发回确认帧所需的时间）间（包括目的站发回确认帧所需的时间）通知给所有其他站，以便使其他所有站在通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据。这一段时间都停止发送数据。这样做便可减少碰撞的机会。这样做便可减少碰撞的机会。之所以称为之所以称为“虚拟载波监听虚拟载波监听”是因为是因为其他站并没有真正监听信道，只是因为收其他站并没有真正监听信道，只是因为收到了到了“源站的通知源站的通知”才不发送数据，起到才不发送数据，起到的效果就好像是其他站都监听了信道。的效果就好像是其他站都监听了信道。3、IEEE80211标准系列中的物理层标准系列中的物理层几种主要的几种主要的IEEE80211系列标准的系列标准的比较见表比较见表6-2。表表6-2几种主要的几种主要的IEEE80211系列系列标准的比较标准的比较工作于工作于24GHz的的WLAN信道分配如信道分配如图图6-18所示。所示。由图可见，在由图可见，在242.4835GHz频段频段配置了配置了13个频道，其中互不重叠的频道有个频道，其中互不重叠的频道有3个，即个，即1、6、11频道，每个频道的带宽为频道，每个频道的带宽为20MHz。工作于工作于5GHz的的WLAN信道分配如图信道分配如图6-19所示。所示。在在5GHz（5.155.35，5.7255.825GHz）频段互不重叠的频道有）频段互不重叠的频道有12个，个，一般配置一般配置13或或19个频道，每个频道的带宽个频道，每个频道的带宽为为20MHz。6.3.6无线局域网的硬件无线局域网的硬件无线局域网的硬件设备包括接入点无线局域网的硬件设备包括接入点(AP，AccessPoint)、LAN适配卡、网桥和适配卡、网桥和路由器。路由器。1、无线接入点（、无线接入点（AP）（1）无线接入点的功能）无线接入点的功能管理其覆盖范围内的移动终端，实管理其覆盖范围内的移动终端，实现终端的联结、认证等处理现终端的联结、认证等处理实现有线局域网和无线局域网之间实现有线局域网和无线局域网之间帧格式的转换帧格式的转换调制、解调功能调制、解调功能对信息进行加密和解密对信息进行加密和解密对移动终端在各小区间的漫游实现对移动终端在各小区间的漫游实现切换管理，并具有操作和性能的透明性切换管理，并具有操作和性能的透明性（2）无线接入点的特点）无线接入点的特点提供的连接提供的连接无线局域网接入点可以提供与无线局域网接入点可以提供与Internet10Mbit/s的连接、的连接、10Mbit/s或或100Mbit/s自自适应的连接、适应的连接、10Base-T集线器端口的连接、集线器端口的连接、或或10Mbit/s与与lOOMbit/s双速的集线器或交双速的集线器或交换机端口的连接。换机端口的连接。客户端支持客户端支持接入点实际可支持的客户端数与该接接入点实际可支持的客户端数与该接入点所服务的客户端的具体要求有关。入点所服务的客户端的具体要求有关。如果客户端要求较高水平的有线局域如果客户端要求较高水平的有线局域网接入，那么一个接入点一般可容纳网接入，那么一个接入点一般可容纳1020个客户端站点；如果客户端要求低个客户端站点；如果客户端要求低水平的有线局域网接入，则一个接入点有水平的有线局域网接入，则一个接入点有可能支持多达可能支持多达50个客户端站点。个客户端站点。传输距离传输距离在一个典型的办公室或家庭环境中，在一个典型的办公室或家庭环境中，大部分接入点的传输距离约为大部分接入点的传输距离约为3060m（室内）。（室内）。2、无线局域网网卡、无线局域网网卡无线局域网网卡是一个安装在台式机无线局域网网卡是一个安装在台式机和笔记本电脑上的收发器。和笔记本电脑上的收发器。通过使用一个无线局域网网卡，台式通过使用一个无线局域网网卡，台式机和笔记本电脑便可具有一个无线网络节机和笔记本电脑便可具有一个无线网络节点的性能。点的性能。3、无线网桥、无线网桥无线网桥是一种在两个传统有线局域无线网桥是一种在两个传统有线局域网间通过无线传输实现互连的设备。网间通过无线传输实现互连的设备。大多数有线网桥仅仅支持一个有限的大多数有线网桥仅仅支持一个有限的传输距离。传输距离。因此，如果某个单位需要互连两个地因此，如果某个单位需要互连两个地域上分离的域上分离的LAN网段，可使用无线网桥。网段，可使用无线网桥。4、无线路由器、无线路由器/网关网关许多台移动计算机可通过一个无线路许多台移动计算机可通过一个无线路由器或网关，再利用有线连接，如由器或网关，再利用有线连接，如DSL或或CableModem等接入到等接入到Internet或其他网络。或其他网络。6.4 6.4 微波存取全球互通（微波存取全球互通（WiMAXWiMAX）系统）系统6.4.1WiMAX的概念的概念微波存取全球互通（微波存取全球互通（WiMAX）是一种）是一种可用于城域网的宽带无线接入技术，它是针可用于城域网的宽带无线接入技术，它是针对微波和毫米波段提出的一种新的空中接口对微波和毫米波段提出的一种新的空中接口标准。标准。WiMAX的频段范围为的频段范围为211GHz。WiMAX的主要作用是提供无线的主要作用是提供无线“最后最后一公里一公里”接入，覆盖范围可达接入，覆盖范围可达50km，最大，最大数据速率达数据速率达75Mbit/s。WiMAX将提供固定、移动、便携形式将提供固定、移动、便携形式的无线宽带连接，并最终能够在不需要直接的无线宽带连接，并最终能够在不需要直接视距基站的情况下提供移动无线宽带连接。视距基站的情况下提供移动无线宽带连接。在典型的在典型的4.83到到16.1km里半径单元部署里半径单元部署中，获得中，获得WiMAX论坛认证的系统可以为固论坛认证的系统可以为固定和便携接入应用提供高达每信道定和便携接入应用提供高达每信道40Mbps的容量，能够满足同时支持数百使用的容量，能够满足同时支持数百使用T-1连连接速度的商业用户或数千使用接速度的商业用户或数千使用DSL连接速度连接速度的家庭用户的需求，并提供足够的带宽。的家庭用户的需求，并提供足够的带宽。6.4.2WiMAX标准标准1、IEEE802.16标准标准2001年年12月颁布的月颁布的IEEE802.16标准，标准，对使用对使用1066GHz频段的固定宽带无线接频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和入系统的空中接口物理层和MAC层进行了层进行了规范，由于其使用的频段较高，因此仅能规范，由于其使用的频段较高，因此仅能应用于视距范围内。应用于视距范围内。2、IEEE802.16a标准标准2003年年1月颁布的月颁布的IEEE802.16标准对标准对之前颁布的之前颁布的IEEE802.16标准进行了扩展，标准进行了扩展，对使用对使用211GHz许可和免许可频段的固定许可和免许可频段的固定宽带无线接入系统的空中接口物理层和宽带无线接入系统的空中接口物理层和MAC层进行了规范，该频段具有非视距传层进行了规范，该频段具有非视距传输的特点，覆盖范围最远可达输的特点，覆盖范围最远可达50km，通常，通常小区半径为小区半径为610km。3