寬帶無線接入技術概述

0,寬帶無線接入(BWA)技術概述,什么是寬帶接入寬帶無線接入技術的概念寬帶無線接入技術特點及分類寬帶無線接入技術的發(fā)展概況小結,寬帶接入,橋梁作用-城域/核心網與本地家庭/企業(yè)網-最后一英里或第一英里-最后或最先一跳關鍵因素-部署費用/時間，服務范圍，性能-帶寬和用戶的可擴展性-應用和帶寬相互之間的追趕-為了鼓勵廣泛應用，一個真正的寬帶應用應該能夠為上千個用戶提供服務，且能提供比用戶翻書或切換頻道更快的下載速度,寬帶接入,各種可能的選擇-有線類：光纜，電力線，DSL，同軸線-電力線，DSL，同軸線接入的好處是可以利用已經建設的基礎架構，免除了安裝開銷-無線：802.11,802.16,802.20,802.22,衛(wèi)星，自由空間光通信-好處：快速、靈活、按需提供,寬帶接入,光纖技術和無線技術是兩種相互補充的技術-光纖接入能為用戶提供很大的帶寬，更遠距離意味著能為更多的應用提供服務-無線接入對大量用戶接入情況下，帶寬分配具有相當大的擴展性，且其本質上的廣播傳輸特別適合于移動用戶-衛(wèi)星接入對郊區(qū)和農村地區(qū)，或孤立地域具有吸引力用大投資建設LAN將終端用戶連接到主干網-有時有可能其費用超過計算機軟硬件費用-當在家用戶連接到服務提供商，如因特網或TV時，存在同樣的問題舊瓶裝新酒-在已有的基礎架構上采用新的技術,IEEE802標準,無線寬帶接入,電信網：公用電信網和用用戶駐地網,接入網：核心網和用戶終端，電話業(yè)務：本地交換網與用戶之間的連接部分，傳輸設備、服用、交叉連接和網絡終端設備G.702:接入網是由業(yè)務接點接口（SNI）和用戶網絡接口（UNI）之間的一系列傳送實體（如線路設備和傳輸設備）組成的，為傳送電信業(yè)務而提供所需傳送承載能力的實際系統(tǒng)，可由Q3接口進行配置和管理。,無線接入,下一個無線革命，在手機（1990）和Wi-Fi(2000)-1980,1970,1960是什么革命？被許多電信和電纜運行商認為是一個顛覆性技術-許多電話由于無線正在丟失他們的陣地（就象由于VOIP丟失他們的業(yè)務一樣）無論是對固定用戶還是對移動用戶，無線通信的廣播特征提供了無處不在且立竿見影的接入技術不同于有線接入，大部分投資發(fā)生在用戶入網時候-避免了接入網基礎架構不能充分利用的問題,無線接入特點,快速、低費用：相對于直接安裝電纜或專線-該技術允許長途電信運行商可以跳過地區(qū)服務提供商,向用戶提供服務,這樣可以降低用戶費用允許固話服務提供商拓展他們的寬帶網絡-在實現端對端的寬帶網絡過程中,起到一個很重要的作用在有線連接不切實際的場合,無線接入是合理的選擇-河流、丘陵、私人領地、高速路等降低了網絡配置的復雜性消除了和移動、增加、改變相關的開銷-免除了和布線有關的勞動力、材料、設備費用-便于重新配置、增加用戶-便于將來擴容,無線接入網分類,有線接入：-xDSL，PON（EPON、GPON）、FTTx-利用現有的通信資源-帶寬很寬-技術成熟-缺乏靈活性、不支持移動無線接入：交換接點與用戶終端之間-GSM、GPRS、3G；WLAN，HIPERLAN2-網絡部署靈活、成本低、高靈活性-移動上網,接入網分類,無線接入：固定接入：采用蜂窩組網-3.5GHz無線接入-直播衛(wèi)星系統(tǒng)（DBS）-本地多點分配業(yè)務（LMDS）-IEEE802.16d寬帶無線接入移動接入：-IEEE802.11無線局域網WLAN-IEEE802.15無線個域網WPAN-IEEE802.16e無線城域網WMAN-IEEE802.20無線廣域網WWAN,3.5GHz無線接入系統(tǒng),是ITU推薦的用于固定無線接入的頻段-多信道多點分配業(yè)務（MMDS）-點到多點拓撲結構（PMP）-中心站、終端站和網管系統(tǒng),3.5GHz無線接入系統(tǒng),信產部無線電管理局2000年4月分配：3.40-3.43GHz,3.50-3.53GHz,-固定無線接入，10km,準視距傳播-中低速率，技術成熟、單用戶成本低-支持多業(yè)務接入，中小企事業(yè)、住宅小區(qū)、無線到大樓、基站連接，中繼服務，DDN、IP電話,直接廣播衛(wèi)星系統(tǒng),直接廣播衛(wèi)星（DBS）系統(tǒng)使用Ku波段地球同步衛(wèi)星（12GHz/14GHz）-衛(wèi)星廣播業(yè)務（BSS）、不同于衛(wèi)星節(jié)目傳輸，點對點（多點），固定衛(wèi)星業(yè)務-視像、圖文、聲音-直接提供給用戶接收（個體或集體）-全球覆蓋性、固定廣播能力，用于提供對各種網絡的寬帶接入。,直接廣播衛(wèi)星系統(tǒng),本地多點分配業(yè)務,LMDS工作在毫米波段（28GHz-31GHz）-固定無線通信，點對多點-視頻像、數據、話音-直接提供給用戶接收（個體或集體）-成本低、靈活性大、組網容易、帶寬達1.3GHz-覆蓋范圍較?。?-5公里），受氣候影響較大,LMDS系統(tǒng)機構,LMDS原理,工作頻段集中在24GHz，26GHz，28GHz、31GHz，38GHz，80%集中在27.5GHz-29.5GHz多址方式下行扇區(qū)TDM，上行TDMA或FDMA調制方式QPSK，16QAM、64QAM拓撲結構星型和環(huán)型,無線局域網,傳統(tǒng)有線網絡的一種延伸，有時可替代可實現良好的移動性設備安裝快速、簡單、靈活無需布線，減少了費用具有多種網絡拓撲,IEEE802.11系列標準,IEEE802.11第一個無線局域網標準,用于解決辦公室局域網和校園網中用戶與用戶終端的無線接入,業(yè)務主要局限于數據訪問,速率最高達到2Mbit/s,在速率和距離上不能滿足需要IEEE802.11a工作在5.8GHz,使用OFDM調制技術,支持54Mbit/s傳輸速率IEEE802.11b工作在2.4GHz,使用CCK調制技術,支持11或22Mbit/s傳輸速率IEEE802.11g工作在2.4GHz,使用OFDM調制技術,支持54Mbit/s傳輸速率,可于802.11b系統(tǒng)互連IEEE802.11i和IEEE802.11xIEEE802系列LAN的整體安全體系架構,包括認證和密鑰管理IEEE802.11n高速率WLAN,將WALN速率從54Mbit/s提高到108Mbit/s以上,最高可達320Mbit/s,雙頻工作模式(2.4GHz和5.8GHz),采用MIMO和OFDM技術,傳輸距離可達幾公里,WLAN特點,安裝便捷免除大量部線工作,僅僅需要安裝一個或多個AP,便于維護和管理高移動性在無線局域網信號覆蓋范圍內,用戶和隨意移動,不收地理的限制,AP支持距離在300米左右,在辦公環(huán)境為10-100米.易擴展性有多種拓撲結構和多種配置方式,可以方便地擴充用戶數可靠性使用與以太網類似的連接協議和數據報確認,提供可靠的數據傳送和網絡帶寬,無線個域網,基于計算機通信的專用網,用于解決同一地點終端與終端間的連接特點拓撲能夠適應網絡節(jié)點的移動性,可以獨立工作,也可以與互連網或蜂窩無線網絡連接標準IEEE802.15.12.4GHz,10m,1Mbit/s,1600Hop/s,GFSKIEEE802.15.2定義兩種機制,與WLAN關系IEEE802.15.3高速WPAN的物理層和MAC層。QPSK，DQPSK，16/32/64QAM，11/22/33/44/55Mbit/s，Beacon，解決高速數碼產品之間的互連。IEEE802.15.3a擴展了IEEE802.15.3頻段，3.1-10.6GHzIEEE802.15.4低速WPAN的物理層和MAC層，DSSS技術，250kbit/S(2.4GHz)，20kbit/s(868-915MHz),無線個域網-藍牙技術,一種短距離無線通信技術。2.4GHz，距離范圍一般10米，但可達100米（加大功率）1600Hop/s,1Msymbol/s支持點到點和點到多點連接，組成微微網每一個藍壓設備均有一個48位地址TDMA結構和TDD方式,移動無線寬帶接入,MBWA:移動寬帶接入,IEEE802.202002年3月成立MWBA研究小組(SG)2002年7月成立MWBA執(zhí)行委員會研究小組(ECSG)2002年7月ECSG批準MWBA的5項標準2003年1月召開MWBAWG第一次會議,MWBA網絡基本特性,完全透明支持實時和非實時應用,并能一直保持網絡連通支持不同技術間的切換和漫游(如MBWA到WLAN)支持小區(qū)間和扇區(qū)間的無縫切換支持MAC的不同狀態(tài),能夠快速轉變能夠為上下鏈路快速分配所需資源支持基于策略的QoS,且同時支持IPv4和IPv6對用戶數據速率進行自動化管理,根據無線環(huán)境的具體情況自動選擇最優(yōu)的用戶數據速率空中接口提供信令消息,以支持用戶與網絡雙方的相互認證允許與現有的蜂窩移動通信系統(tǒng)協同工作,從而降低網絡部署成本;空中接口的網絡實體接口都是開放的,MWBA網絡業(yè)務類型,MWBA網絡結構,協議模型采用和IEEE802系列系統(tǒng)相同的參考模型系統(tǒng)模型:基于蜂窩系統(tǒng),采用混合小區(qū)結構(微和宏小區(qū)),以適應不同地理環(huán)境,點到多點MBWA模型包括兩個平面:數據控制平面和管理平面純IP網絡結構,WiMAX技術,WiMAX技術是BWM技術中最熱門的技術標準基礎為IEEE802.16系列面向城域，適合固定、便攜和移動場景寬帶業(yè)務,IEEE802.22技術,802.16a/d/e和20用于在半徑為1-5km的無線城域網環(huán)境建立基礎架構,而802.22技術的目標是提供接入半徑為100km地理范圍內的地域級無線接入速率可以到達ADSL或者CableModem水平主要為生活在農村地區(qū)的人提供寬帶接入業(yè)務2004年11月IEEE開始了802.22標準化工作使用TV廣播頻段,即UHF/VHF,47-910MHz,IEEE802.22網絡結構,一個基站和多個用戶駐地設備(CPE);基站必須是點到多點,通過使用全向天線和一個成形扇區(qū)或者自適應天線陣列實現下行信號發(fā)射到用戶設備;為了實現共存,必須包含相應的物理層和MAC層控制機制,允許基站基于對授權用戶的頻譜感知來動態(tài)改變網絡的功率或者頻率,以避免干擾;為了解決排列或重疊覆蓋造成的問題,實現更好的共享頻譜,系統(tǒng)還必須包含各基站之間的協調機制。,IEEE802.22物理層,主要基于802.16的固定寬帶接入標準,主要差別在于使用頻段以及所支持的信道數量802.22工作頻段為TV廣播頻段,即UHF/VHF,47-910MHz頻道帶寬:6,7,8MHz支持TDD和FDD兩種雙工方式速據速率:6MHz帶寬23Mbps(2-3)*6MHz帶寬71Mbps(綁定)調制方式:OFDM用戶容量:100/小區(qū)或采用部分頻道技術,如1-8MHz,這樣可以和如無線話筒共享一個頻段,避免干擾和串話,IEEE802.22物理層,傳輸方式:自適應OFDM,1024或2048個子信道,具有更好的抗干擾和外部影響.調制方式:BPSK到64QAM,具備動態(tài)適應信道變化的情況.編碼:卷積碼(強制性的),LDPC和TurboCoding(可選)高級傳輸控制機制:支持STBC,AAS,MIMO和SDMA,IEEE802.22MAC層,大部分特征和IEEE802.16e相同,如支持具有QoS功能的Diffserv,以及全OFDM幀結構.連接建立和成幀:通過在每一個OFDM幀頭發(fā)送先導碼來識別出IEEE802.22基站;一但用戶定位出了IEEE802.22基站,該用戶通過在每一個幀的開始部分加入基于競爭連接配置的消息完成認證和連接配置.數據傳送:IEEE802.22中的數據通過與IEEE802.16e類似的OFDM幀發(fā)送,BS控制所有下行鏈路數據的發(fā)送,而用戶發(fā)送數據之前,必須向BS請求上行時隙.不同點是要考慮重疊探測和信道綁定.一但使用綁定,就要使用超級幀頭部,以便向用戶表明他們應該使用哪些頻道來發(fā)送數據.,IEEE802.22MAC層,感知和檢測:A.采用帶內感知和帶外感知兩種方法.帶外測量對應于其他所有未受影響的信道,帶內測量涉及基站用于同用戶設備通信的信道以及受該通信影響的鄰近信道。在帶內測量時,基站必須停止信道中的一切數據傳送，而在帶外測量中不需要。B.需要通過基站的動態(tài)控制在較低的信噪比下以非相干的方式感知信號,從而確定主用戶的存在.C.使用智能綜合算法將感知任務分配到各個用戶設備,一旦得到足夠感知數據,基站通過將它們進行綜合,獲得整個小區(qū)的頻譜占用圖,并采取適當的步驟改變相關的用戶設備的操作參數,如操作頻率和功率等級,解決潛在干擾問題D.綜合了頻譜管理功能，比如切換信道、掛起/重啟信道傳輸、終止/重啟信道操作等，以保證主用戶業(yè)務得到保護和實現有效共存。,IEEE802.22MAC層,QoS支持:類似也IEEE802.16e標準流分類:支持UGS,rtPS,nrtPS,BE端到端:Diffserv和RSVP安全性:類似也IEEE802.16e標準,支持認證,授權,信息完整性以及數據加密等,IEEE無線連網標準分類和覆蓋區(qū)域,三種寬帶無線接入標準特征比較,ROF接入系統(tǒng),ROF:RadiooverFiber射頻信號的光纖傳輸技術(RadiooverFibe