現(xiàn)代通信網(wǎng)_第9講 無線接入技術(shù)

1、 第第9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)2 無線接入標(biāo)準(zhǔn)及分類1 幾種主要的無線接入技術(shù)介紹2 移動無線接入技術(shù) 1 固定無線接入技術(shù) 2 無線接入技術(shù)后續(xù)演進(jìn)3 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)3 無線接入概述 無線接入 從交換節(jié)點到用戶終端間的部分或全部采用無線傳輸?shù)?接入技術(shù) 無線接入網(wǎng)分類 根據(jù)接入終端的移動性，分為移動無線接入和固定無線 接入兩大類 p 固定無線接入技術(shù)面對固定位置的用戶或僅在小范圍 內(nèi)移動的用戶群體 p 移動無線接入技術(shù)服務(wù)的對象是移動終端，即蜂窩移 動電話系統(tǒng) 根據(jù)覆蓋范圍

2、，分為無線個人局域網(wǎng)WPAN、無線局域網(wǎng) WLAN、無線城域網(wǎng)WMAN和無線廣域網(wǎng)WAN 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)4 標(biāo)準(zhǔn)化組織 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會European Telecommunications Standards Institute 電氣和電子工程師協(xié)會Institute of Electrical and Electronics Engineers 第三代合作伙伴計劃 3G Partnership Project 第三代合作伙伴計劃2 3G Partnership Project 2 GERAN UMTS(TDD,FDD) LTE(TDD,FD

3、D) CDMA2000 1X/DO 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)5 常見的無線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) IEEE802.20（proposed） 802.20 固定無線接入移動無線接入 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)6 WPAN、WLAN、WMAN、WWAN簡介 WPAN 個人局域網(wǎng)：10米 用無線方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線電纜以低價格和低功耗在10 米范圍內(nèi)實現(xiàn)個人信息終端的智能化互聯(lián)，組建個人化 的信息網(wǎng)絡(luò)。 從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的角度看，PAN是一個局域網(wǎng)；從電信網(wǎng) 絡(luò)的角度看，PAN是一個接入網(wǎng)，因此PAN稱為電信網(wǎng)絡(luò) 最后一米的解決方案。 第第9

4、 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)7 WPAN、WLAN、WMAN、WWAN簡介 WPAN 個人局域網(wǎng)：141109115 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)35 峰值速率對比 3載波捆綁，EV-DO Rev.B第一階段實現(xiàn)峰值速率前向 9.3Mbps，反向5.4Mbps 3載波捆綁，EV-DO Rev.B第二階段前向峰值速率提高到 14.7Mbps 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)36 5MHz帶寬組網(wǎng)時的平均扇區(qū)吞吐率對比 前向（前向（bpsbps）反向（反向（bpsbps） GPRSGPRS 140-220

5、(1/3 reuse, CS1-CS4) 230 (1/3 reuse, CS1-CS4) EDGEEDGE 430-506 (1/3 reuse, 4 time slots,FL 2Tx) 475 (1/3 reuse, 4 time slots) WCDMAWCDMA 840-1200 (6 sector or FL 2Rx) 1028-1200 (6 sector or RL 4Rx) 1X1X 1147.5-1575 (6 sector or FL 2Rx or IA) 1275-1575 (6 sector or RL 4Rx or IA) EV-DOEV-DO 6375 (Rev

6、B, 6 sector or IA) 2700-3924 (Rev B, 6 sector or RL 4Rx or IA) HSDPAHSDPA 4356-5200 (FL 2Rx & Equalizer) 2244-3400 (6 sector or RL 4Rx) 平均吞吐量EVDO與HSDPA相當(dāng) 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)37 WCDMA-HSPA網(wǎng)絡(luò)頻譜分布 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)38 WCDMA-HSPA商用網(wǎng)絡(luò)數(shù) 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)39 WCDMA-HSPA用

7、戶數(shù) HSPA用戶 數(shù)所占比例 不足45% 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)40 CDMA1X-EVDO網(wǎng)絡(luò)頻譜分布 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)41 CDMA1X-EVDO商用網(wǎng)絡(luò)數(shù) 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)42 CDMA1X-EVDO商用用戶數(shù) EVDO用戶數(shù)增 長迅速 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)43 全球WCDMA/CDMA2000商用終端發(fā)展情況 截至2010年4月： 共計有2500款WCDMA終端 共計有2349款HSPA終端 共計有2350款CD

8、MA2000終端 共計有791款CDMA2000 EVDO終端 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)44 國內(nèi)三家運(yùn)營商頻段分配 2G系統(tǒng)頻段 2G頻段頻帶寬 CDMA 825835 870880 10M GSM900 885915 930960 30M GSM1800 17101755 18051850 45M 3G頻段頻帶寬 EVDO 19201935 21102125 15M WCDMA 19401955 21302145 15M TDSCDMA 18801900 20102025 10M、15M 3G系統(tǒng)頻段 注1：2009年2月，政府主管部門已明確要求所有P

9、HS頻段（1900- 1920MHz）應(yīng)在2011年底前 完成清頻退網(wǎng)工作，以確保不對1880- 1900MHz頻段TD-SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾。 注2：電信村通采用450M頻段（UL：450-457M；DL：460-467M），與 目前頻率分配政策也存在一定沖突。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)45 國內(nèi)3G用戶規(guī)模 2010年1月，工信部發(fā)布我國2009年年度3G用戶 數(shù)據(jù)，年底3G累計達(dá)到1500萬戶， 中國電信EVDO用戶達(dá)到675萬戶； 中國移動TD-SCDMA用戶達(dá)到551萬戶； 中國聯(lián)通WCDMA用戶達(dá)到274萬戶； 注：EVDO用戶是數(shù)據(jù)用戶

10、，而TD和WCDMA用戶是 語音和數(shù)據(jù)混合用戶； 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)46 全球3G網(wǎng)絡(luò)分布及發(fā)展特征 WCDMA在歐洲的強(qiáng)勢地位穩(wěn)固 HSDPA商用網(wǎng)絡(luò)部署速度加快； WCDMA用戶發(fā)展快于cdma2000 ； 歐洲WCDMA用戶規(guī)模發(fā)展提速。 CDMA20001x建設(shè)重心在東亞，并蔓延到中東和 非洲 TDSCDMA在中國政府支持下穩(wěn)步發(fā)展 國際上出現(xiàn)了第二次3G發(fā)展高峰，3G產(chǎn)業(yè)己逐 漸步入良性發(fā)展的環(huán)境； 包括HSPA和EV-DO在內(nèi)的3G增強(qiáng)型技術(shù)已經(jīng)成 為3G發(fā)展的主流技術(shù)。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)47

11、 2.1 移動無線接入技術(shù) 2.1.1 GSM/GPRS/EDGE介紹 2.1.2 WCDMA-HSPA/CDMA 1X-EVDO/TD-SCDMA介紹 2.1.3 Wimax/LTE介紹 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)48 什么是LTE？ LongTermEvolution，又稱E-UTRA/E-UTRAN，和 3GPP2UMB合稱E3G（Evolved3G） LTE是以O(shè)FDM為核心的技術(shù)，為了降低用戶面延遲， 取消了無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）。與其說是3G技術(shù)的 “演進(jìn)”（evolution），不如說是“革命”（revolution）。 這場“革命”是系統(tǒng)不

12、可避免的喪失了大部分后向兼容性， 也就是說，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)都要做大規(guī)模的更新?lián)Q代。 因此從技術(shù)歸屬上，可以將LTE看作4G范疇。 LTE的起因：在2004年WiMAX對UMTS技術(shù)產(chǎn)生挑戰(zhàn) （尤其是HSDPA技術(shù)）時，3GPP急于開發(fā)和WiMAX 抗衡的、以O(shè)FDM/FDMA為核心技術(shù)、支持20MHz系 統(tǒng)帶寬的、具有相似甚至更高性能的技術(shù)。長期上也可 以在IMT-Advanced標(biāo)準(zhǔn)化上先發(fā)制人。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)49 WiMAXWiMAX： Worldwide Interoperability for Microwave Access 微波接

13、入全球互操作性認(rèn)證聯(lián)盟 背景 一個無線寬帶接入系統(tǒng)設(shè)備廠商，元器件、軟件和 業(yè)務(wù)提供商組成的非贏利性組織 推廣WiMAX品牌和基于802.16和ETSI HiperMAN標(biāo)準(zhǔn) 的產(chǎn)品互操作性認(rèn)證 成立于2001-4，基于802.16標(biāo)準(zhǔn) 2005年認(rèn)證基于802.16-2004的產(chǎn)品WiMAX 2006年認(rèn)證基于802.16e產(chǎn)品移動WiMAX WiMAX論壇 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)50 802.16a (2003) 頻率: 2 - 11 GHz 非視距固定寬帶無線接入 802.16 (2001) 頻率: 10 66 GHz 基于視距固定寬帶無線接入 8

14、02.16c (2002) 增補(bǔ)兼容性規(guī)范 10 - 66 GHz 802.16-Revd (July 2004) 802.16, 802.16a的整合和修訂 固定寬帶無線接入 Approved as 802.16-2004 頻率: 2 66 GHz 802.16e (Dec 2005) 支持移動的寬帶接入 Approved as 802.16-2005 頻率: 6 GHz 802.16標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)51 關(guān)鍵技術(shù)比較 序號條目LTEWiMAX 1支持的信道帶寬1.4,20MHz多種1.25,20MHz多種 2頻帶IMT-2000ban

15、ds(#2GHz)2.3,2.5,3.5GHz 3雙工方式FDD/TDD， 常用FDD TDD/FDD，常用TDD 4下行接入OFDMA/TDMAOFDMA/TDMA 5上行接入SC-FDMA OFDMA 6MIMO技術(shù) 基于預(yù)編碼的SU-MIMO和MU-MIMO，天線 配置最高4X4 基于STC和SM自適應(yīng)切換的MIMO, 天線配置最高4X2 7下行調(diào)制QPSK/16QAM/64QAMQPSK/16QAM/64QAM 8上行調(diào)制QPSK/16QAM/64QAM QPSK/16QAM 9編碼TurboCC、Turbo、LDPC 10AMC支持支持 11HARQ支持 CC /IR 最多16個 1

16、2QoS支持支持 從上表看出，LTE和WiMAX使用的關(guān)鍵技術(shù)有相同的技術(shù)，也有不同的技術(shù)，即使同樣的技術(shù)但 也不是完全相同，比如都使用MIMO技術(shù)，但是LTE/WiMAX具體的MIMO實現(xiàn)方式是不同的。從技術(shù) 復(fù)雜性來看，LTE最復(fù)雜，WiMAX次之. 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)52 扇區(qū)峰值速度 序號序號 條目條目LTE(5MHz+5MHz帶帶 寬寬) WiMAX(10MHz帶寬帶寬 ，DL/UL=3:1) 下行峰值速率 （Mbps） SISO 23.3223.04 1X2SIMO 2X2MIMO 46.64 46.08 上行峰值速率 （Mbps） SI

17、SO 23.32 1X2SIMO 4.03 2X2MIMO 8.06 l 同等帶寬下，下行WiMAX比LTE紹低； l 上行方面， WiMAX在10M帶寬下上行比率為3：1時，WiMAX和LTE相差較大。 l LTE可以配置FDD方式20MHz帶寬，WiMAX只能配置TDD方式20MHz帶寬，LTE與WiMAX相比可以達(dá) 到更高的峰值速率。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)53 小區(qū)頻譜效率 Ericsson（左圖）和3G Americas（右圖） 的比較結(jié)果是一致的：HSPA+ 的頻譜效率高于WiMAX，當(dāng)然LTE更高于HSPA+，盡管WiMAX可以通過改變上

18、下行比率來提高下行的頻譜效率，但同時上行的頻譜效率也降低了。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)54 全球LTE網(wǎng)絡(luò)商用情況 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)55 服務(wù)提供商系統(tǒng)提供商芯片提供商內(nèi)容提供商 2006 2009 500+ 沃達(dá)豐 Google Cisco 終端提供商 WiMAX產(chǎn)業(yè)鏈和Roadmap 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)56 UMPCMID Broadband access / EnterpriseData + Voice / Personal PCMCIAExpressUSB d

19、ongleModemHandsetSurvaillance Pre-WiMAX CPE cost 300 - 1,000 802.16d CPE cost 200 - 600 2005 - 20062007 - 2010 802.16e PCMCIA 100 - 200 Less than 30 embedded (2009) Less than 20 embedded (2010) WiMAX終端產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)57 WiMAX的發(fā)展瓶頸 標(biāo)準(zhǔn)制定方面 802.16e標(biāo)準(zhǔn)化工作正在進(jìn)行，除空中接口標(biāo)準(zhǔn)尚未完成 以外，802.16還存在

20、一個問題就是缺乏網(wǎng)絡(luò)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)體 系不完善。 802.16僅僅規(guī)范了基站和移動臺之間的空中接口，沒有規(guī) 定基站和基站之間，基站和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的協(xié)議。在切換、移動 性管理（尋呼）和終端狀態(tài)管理（激活和休眠的轉(zhuǎn)換）等 與蜂窩組網(wǎng)有關(guān)的方面，還不夠成熟，需要進(jìn)一步完善。 頻率問題 目前已經(jīng)認(rèn)可的是3.43.8GHz許可證頻率（ETSI，國際 MMDS）和5.7255.85GHz免許可證頻率。很多國家允許使 用更高的頻率，將其當(dāng)作5GHz免許可證頻段的一部分，但 由于其穿透力差，使用這些頻率的WiMAX系統(tǒng)不可能和LTE 競爭。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)58 全球WiM

21、AX網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)59 WiMAX網(wǎng)絡(luò)頻譜分布 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)60 無線接入標(biāo)準(zhǔn)及分類1 幾種主要的無線接入技術(shù)介紹2 移動無線接入技術(shù) 1 固定無線接入技術(shù) 2 無線接入技術(shù)后續(xù)演進(jìn)3 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)61 WLAN發(fā)展歷程 IEEE推出的第一代WLAN標(biāo)準(zhǔn) 2.4G頻段 傳輸速率1M或者2M 11b 2.4G頻段、11a 5.8G頻段 11b傳輸速率提高到5.5M和11M 11a傳輸速率提高到54M 11a和11b不兼容 199719992

22、0042009.91997 2.4G頻段 傳輸速率提高到54M 兼容11b 目前主流協(xié)議 包括2.4G頻段和5.8G頻段 傳輸速率提高到300M 兼容11a/11b/11g 協(xié)議2009年9月12日已正式發(fā)布 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)62 關(guān)于WAPI WAPI是WirelessLANAuthenticationand PrivacyInfrastructure(無限局域網(wǎng)鑒別和保密基 礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）的英文縮寫，是WIFI的一種安全協(xié)議， 同時也是中國無線局域網(wǎng)安全強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。 2004年4月，國家質(zhì)檢總局、國家認(rèn)監(jiān)委、國家 標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合發(fā)布公告：2004年6月1日將延期強(qiáng)制 實施WAPI標(biāo)準(zhǔn)。2009年6月，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)正式通 過國際認(rèn)可，成為正式的國際標(biāo)準(zhǔn)。 第第9 9講講 無線接入技術(shù)無線接入技術(shù) 現(xiàn)代通信網(wǎng)現(xiàn)代通信網(wǎng)63 關(guān)于WAPI WAPI是一個WLAN安全方面的標(biāo)準(zhǔn)。 主要通過移動終端MT、AP和認(rèn)證服務(wù)器AS組成；其中， 認(rèn)證服務(wù)器AS是一個公信設(shè)備，負(fù)責(zé)證書的發(fā)放、驗證 與吊銷等；移動終端MT與AP上都安裝有AS發(fā)放的公鑰證 書，作為自己的數(shù)字身份憑證。 通過三方之間的雙向認(rèn)證，確保網(wǎng)絡(luò)安全。 WAPI相比802.11i協(xié)議，安全性大幅提高。 802