《现代通信网及其关键技术》8宽带无线接入

8.5宽带无线接入技术,宽带无线接入（BWA，BroadbandWirelessAccess）是指从网络交换节点（如与无线访问点相连的网络交换机）到用户终端（如支持无线通信协议的笔记本电脑）采用无线通信实现的宽带业务接入。BWA它实际上是与有线网络融合，拓展了有线网络覆盖范围，使数据通信延伸到无线区域。,2.宽带无线接入特点,覆盖范围灵活。应用频度范围广。频谱利用率高。灵活的链路自适应技术。MAC层具备调度机制。动态带宽分配能力。安全性。承载业务正从话音及数据兼顾的业务向纯数据的业务转化。应用模式正在从固定向移动方向转化。,有线网络与无线网络的比较,宽带接入方式与有线接入的比较,3.无线接入网类型,1）依地域分无线个人网（WPAN-wirelesspersonalareanetwork)10米之内无线局域网（WLAN-WirelessLocalAreaNetwork)-Wi-Fi（802.11）无线城域网（WMAN-WirelessmetropolitanAreaNetwork）WiMAX(802.16)无线广域网（WWAN-WirelessAreaNetwork）,2）按照移动性分类无线局域网（WLAN）技术。固定无线接入（FBWA）技术。移动无线接入（MBWA）技术。,8.5.1无线局域网1.概述,无线局域网WLAN(WirelessLocalAreaNetwork)以无线电波为传输媒介的局域网技术无线电波按照工作的频率的不同被划分为信道，每个信道对应着一个频率范围，WLAN的传输介质是建立在无线信道的基础上的WLAN标准802.11系列标准：IEEE802.11工作组制定HiperLAN系列标准：ETSI的BRAN小组制定,无线局域网协议标准,从目前的WLAN市场来看，IEEE802.11系列标准占了绝对的上风。下面讨论的WLAN如果没有特别说明的话都是基于IEEE802.11系列协议的,Wi-Fi最初是Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）的注册商标，用来描述基于802.11系列协议的无线局域网技术现在也被用来描述WLAN中移动设备的无线接口Wi-Fi联盟由工业界发起成立的一个全球性的非盈利组织，负责测试和认证兼容IEEE802.11系列协议的设备，并且对于通过测试和认证的设备打上Wi-Fi认证标志,无线局域网特点,（1）安装便捷。无线局域网免去了大量的布线工作，只需要安装一个或多个无线访问点（AP，AccessPoint）就可覆盖整个建筑内的局域网节点，而且便于管理和维护。（2）高移动性。在无线局域网信号覆盖范围内，各节点可随意移动，不受地理位置的限制。通常，AP支持的范围：室外为300m，办公环境中为10m100m。在无线信号覆盖的范围内，均可以接入网络，而且WLAN能够在不同AP间漫游。（3）易扩展性。无线局域网有多种配置方式，按照单节点带宽11Mbps54Mbps计算，每个AP可支持530多个用户的接入。只需在现有无线局域网基础上增加AP覆盖区域，就可中小型网络扩展为大中型网络。（4）可靠性。通过使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。,优势快速部署（deployment）：不需要进行繁琐的布线工作支持移动漫游（roaming）：在无线信号覆盖范围内，用户可以随意的移动漫游易于扩展（scalability）：根据应用的需求来配置相应的网络拓扑结构问题传输带宽和传输效率相比有线网络低移动终端进行功率控制安全性问题,特点,2.无线局域网网络组成,无线站点STA（wirelessSTAtion）配置支持802.11协议的无线网卡的终端STA通过MAC层机制来共享同一个无线信道，最简单的WLAN仅仅由STA组成，它们之间直接通信无线接入点AP（wirelessAccessPoint），有时也被称为基站BS（BaseStation）数据链路层设备AP为STA之间的通信提供帧转发功能,3.无线网络结构WIFI是由AP(AccessPoint)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源,其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLIENT端设备。,无线局域网的拓扑结构：1）点对点方式：,无线局域网的拓扑结构：2）多点方式：,无线局域网的拓扑结构：3）中继方式：,3.网络拓扑AdHoc网络,AdHoc网络，也称为自组织网络仅由STA之间通过无线传输媒介组成的网络，这些STA在彼此无线信号覆盖范围内，因此之间能够互相通信AdHoc网络也被称为IBSSBSS是一个不包含AP的STA集合，或者是一个与一个AP相关联的STA组，IBSS特指前一种情况,BSS：BasicServiceSet，基本业务群IBSS：IndependentBSS，独立基本业务群,4.网络拓扑基础设施网络,基础设施（Infrastructure）网络最简单的基础设施网络包括一个AP以及一些和AP关联的STA，组成一个以AP为中心的BSS更大的基础设施网络可能由多个以AP为中心的BSS通过分布式系统DS互连组成，也称为扩展业务群ESSDS可以是一个交换机，一个有线网络或者一个无线网络在基础设施网络中，STA之间不能直接通信，所有的通信都必须经过APSTA可以在ESS内移动漫游,ESS：ExtendedServiceSetDS：DistributionSystem,无线局域网的移动性问题,5.无线局域网中常用的传输媒体,无线局域网使用电磁波来传递信息目前无线局域网采用的传输媒体有两种：无线电波扩频方式SpreadSpectrum窄带调制方式NarrowBand红外线Infared,1）无线电波扩频技术利用开放的ISM2.4M的频段。由于此频段频谱资源拥挤，可用的带宽较少，所以必须采用扩频技术。2）红外技术红外技术采用小于lm波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性。红外信号要求视距传输，对周围类似系统不会产生干扰。在实际应用中，由于红外线受日光、环境照明等影响较大，背景噪声很大，通常要求发射功率较高。,红外无线技术红外无线系统可分为室内和室外通信两种类型，室外红外无线通信主要指空间中的红外无线通信，而应用更广泛、更具实用价值的是室内红外无线数据通信。相对于常规的电磁波无线传输媒介，红外无线系统有着自己的一些特点。,红外无线技术特点:（1）发射与接收设备体积小，重量轻，实现成本较低。（2）电磁波传输使用的频率和输出功率受到严格的限制，而红外线的频带宽，使用范围灵活，使用不受国家无线电管理机构的管制。（3）红外线不干扰现有的射频传输系统性能，在不同房间的红外设备之间也不相互干扰。,（4）由于红外线不能穿透墙壁，传输基本上是在视距内，难以被干扰和窃听，所以具有极强的安全保密性，且易管理。（5）红外数据传输速率高，目前IrDA规范（红外无线通信的主要协议）最新版中已经将数据传输速率提高到16Mbit/s，实际的红外传输产品速度可达到1Mbit/s以上。,WLAN接入综合方案图,无线局域网(无线IP网）：,1）无线网卡（WirelessLANCard）：无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线网络的接口，实现与无线网络的连接。无线网卡的硬件组成包括网卡单元、扩频通信机、天线三个部分（如图）。网卡单元属于数据链路层，它完成扩频通信机与计算机之间的接口控制及计算机与物理层的连接。扩频通信机属于物理层，负责无线电信号的接收与发射。常见的无线网卡大多为PCMCIA、PCI和USB三种类型,5、无线局域网的无线设备,无线网卡（WirelessLANCard）：,USB网卡,PCMCIA网卡,PCI无线网卡,2）无线AP（AccessPoint）一般俗称为无线接入点，其作用类似有线局域网中的HUB。因此任何一台装有无线网卡之PC均可通过AP去共享局域网络的资源。当网络中增加一个AP之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径。无线AP基本上都有一个以太网接口，用于实现无线局域网和有线局域网的互联。无线接入点通常有以下产品特性：l符合IEEE802.11X标准l通过WPA和MAC过滤实现可靠的无线安全保护l支持协议过滤，保留配置logl支持自交叉（MDI/MDI-X）可选可拆卸天线,SMA(R),无线AP（AccessPoint）,3）无线路由器无线路由器并不是无线接入点和路由器的一体化产品，不仅功能上无线路由器比无线接入点强很多，应用的场合也不一样，一般来说无线路由器应用是商业性的，AP只是针对家用较多，如果号称的无线路由器没有以上基本功能的话，就是无线路由器拆除了路由功能，根本不能叫无线路由器。,无线路由器,4）无线网桥主要功能是无线桥接和无线中继，所以一般不推荐在覆盖项目中使用，当然功能上更强大。通常的无线网桥主要有以下产品特性：l防水、防尘设计，适合于室外使用lOFDM调制方式l支持WEP加密、M