无线接入技术课件

12.1无线接入网概述无线接入技术是指接入网的某一部分或者全部使用无线传输媒质.向用户提供固定和移动接入服务的技术。它具有建网费用低、打容可按需而定、运行成本低等优点.所以在发达地区可以作为有线接入网的补充.能够迅速及时替代有故障的有线系统或提供短期临时业务;在发展中或边远地区可广泛用来替换有线用户环路.节省时间和投资。采用无线电波连接用户与交换中心的技术已有多年的历史.起初应用这种技术主要应有两个方面的需求:其一是用于用户密度稀疏而且有线链路难以到达的地区.例如海岛、山区和农村等;另外在急需通信业务但固定有线接入网又末建成或容量不够的情况下.无线链路可以作为临时性的通信手段来使用。但是最近几年.随着蜂窝和无绳移动系统的发展.无线链路的使用已经由用户稀疏的农村向市郊地区和用户密集的市区转移。下一页返回12.1无线接入网概述同时.它也从临时性链路变为永久性链路.从固定性接入变为移动性接入。目前.无线接入技术已成为通信界备受关注的热点.作为电信网中发展最快的领域之一无线接入技术越来越受到用户和业内人士的瞩目。与有线接入网相比.无线接入网具有更大的使用灵活性和更强的抗灾变能力.因此具有灿烂的发展前景。尤其是在末来的个人通信中.无线接入网将会发挥有线接入网无法替代的重要作用。无线接入网的主要特点可以归纳为以下几个方面。(1)建设周期短。在无线接入网的建设中.省去了有线接入网建设中必不可少的挖坑埋缆.或竖杆架线等线路施工过程.故大大缩短了工期。上一页下一页返回12.1无线接入网概述(2)长距离通信时.具有较好的经济性。这不仅是因为节省了有线线路的建设投资.而且也节省了有线线路的维护费用。(3)抗灾变能力强。有线线路对于地震、风灾、水灾等自然灾害无能为力一旦线路被中断.恢复时间较长。而无线线路一般不容易被自然灾害所中断.即使由于自然灾害造成线路中断.其恢复时间也较短。(4)能够同时提供固定接入和移动接入。无线接入网除了能向用户提供有线接入网中的固定接入业务外.还能向用户提供有线接入网不能提供的移动接入业务。能够向用户提供移动性业务是无线接入网区别于有线接入网的重要标志。(5)支持个人通信。个人通信的特点是用户与终端的移动性.只有无线接入网才能支持个人通信的移动性。上一页下一页返回12.1无线接入网概述因此.无线接入网必然是末来个人通信网中不可缺少的重要组成部分。应当注意的是.无线接入网的发展不是以取代有线接入网为目标的。恰恰相反.无线接入网与有线接入网是相互补充的关系。在许多情况下.电信接入网是由铜线、光纤和无线链路共同组成的。这种混合接入的结构将使接入网变得更加灵活.可靠和经济.并能从根本上解决电信网的“瓶颈效应”问题.成为末来信息高速公路的重要组成部分。12.1.1无线接入系统的组成从概念上讲.无线接入网由业务节点接口和用户网络接口之间的一系列传送实体组成.它是为传送电信业务提供所需承载能力的无线实施系统。上一页下一页返回12.1无线接入网概述无线接入网的概念很宽泛.只要是涉及接入网的部分.无论是固定接入还是移动接入.无论服务半径多大.服务用户数量多少.都可归入无线接入技术的范畴。一个无线接入系统一般由生个基本模块组成:用户无线终端(SS)、基站(BS)、基站控制器(BSC)和网络管理系统(NMS).如图12.1所示。用户无线终端的功能是将用户信息(语音、数据、图像等)从原始形式转换成适合于无线传输的信号，建立与基站的无线连接，并通过特定的无线信道向基站传输信号。常见的用户无线终端可以分为固定式、移动式和便携式3种。移动式或便携式的无线用户终端一般是汽车或手持的无线移动台，而固定式无线用户终端常常被固定地安装在某一位置，用于固定的点对点通信。上一页下一页返回12.1无线接入网概述基站实际上是一个多路无线收发机，它的覆盖范围被称为一个“小区”(对全向天线)或一个“扇区”(对方向性天线)。小区的覆盖范围从几百米到几十千米不等，可以分为3类:大区制5~50km;小区制0.5~5km;微区制50~500m。基站一般由4个功能模块组成:无线模块、数字信号处理模块、网络接口模块、公共设备。这些模块可以分离放置也可以集成在一起。基站控制器是控制整个无线接入系统运行的重要部分，它决定各个用户的电路分配，监控系统的性能，提供并控制无线接入系统与外部网络之间的接口，同时还提供切换和定位等其他功能。一个基站控制器可以控制多个基站。基站控制器可以安装在电话局交换机内，也可以使用标准线路接口与现有的交换机相连，从而实现与有线网络的连接，并用一个小的辅助处理器来完成无线信道的分配。上一页下一页返回12.1无线接入网概述网络管理系统负责所有信息的存储与管理，并同时兼具网络运行维护和监测的任务，是无线接入系统中必不可少的一部分。12.1.2无线接入系统的分类无线接入技术的分类方法很多。从广义上讲，可以将无线接入技术分为固定无线接入和移动无线接入两大类。所谓“固定”是指用户的无线终端设备固定在某一位置，不发生移动;所谓“移动”则是指用户的无线终端设备会随时随需进行移动，没有固定的位置。相比而言，固定无线接入技术由于不需要漫游、切换等功能而显得简单许多。在固定无线接入技术和移动无线接入技术当中，又有很多不同的具体应用方法，如图12.2所示。上一页下一页返回12.1无线接入网概述按照接入网络的带宽，可以将无线接入技术分为3类:一类为窄带(低速)接入，它携带业务的用户比特速率常小于或等于64kb/s;第二类是中宽带接入，它的每一信道载波可以传送数十兆比特的速率;第三类称为超带宽接入，主要针对实际多媒体业务的传输需求，每一信道载波传输速率可以达到数十兆比特至155Mb/s以上。此外，还可以按照信号复用的不同制式将无线接入技术分为3类:FDMA频分多址制式、TDMA时分多址制式和CDMA码分多址制式。12.1.3无线接入系统的应用无线接入系统的主要应用场合有以下几种。上一页下一页返回12.1无线接入网概述1.农村网应用农村地区用户数量稀少一些用户离交换局的距离较远.常常超出了正常服务区的范围.业务提供成本很高。一些用户可能因为地理因索(山川、河流等障碍)难以用有线手段连接。此外.农村用户的主要业务需求是电话.增长量和增长速度都比较慢.线路维护和馈线更换的费用很高。在这种情况下.采用无线接入技术是较好的选择.尤其是经济性较好、打容简单、易于维护的无线本地环路系统(WLL)更显出其优势。然而对于一些十分落后的地区.本地供电问题可能会妨碍无线接入系统的发展。2.无线DLC应用当现有馈线电缆已无法支持业务量的增长需求时.可以考虑采用无线接入系统来解决这一问题。由于仅涉及馈线电缆段.因此是一种典型的无线DLC应用。上一页下一页返回12.1无线接入网概述无线DLC无须敷设新的馈线电缆即可产生新的电路.系统配置由馈线电缆网络侧的局端设备和馈线电缆用户侧的远端设备组成.从而节省了大量资金。对于偏远的低密度用户群而言.传统DLC的成本仍嫌过高;采用无线DLC以后.可以将远端设备尽量靠近用户或者干脆设在用户室内.从而避免了长引入线的问题.其经济性将大为改进。在城市地区.较强的电磁环境将是限制这类应用的主要障碍。3.临时应用或紧急恢复措施对于一些重要事件(如自然灾.玲或者紧急抢修线路).可能需要临时性的附加业务或者紧急备用.此时.无线接入技术可以迅速提供所需的服务。上一页下一页返回12.1无线接入网概述有时由于资金或不确定的发展前景等种种原因.希望能够推迟有线接入设施的长期建设.此时无线接入系统也可以作为经济的临时性或过渡性通信手段.等时机成熟不再需要时.还可以移至他处继续使用。4.无线接入Internet无线Internet已经存在·它可以提供各种智能化的信息服务.通过Internet完成信息搜索等。大量与移动语音服务并行的移动数据服务不断被运营商挖掘和开发出来。由于技术和设备是现成的.运营商可以从他们的网络中获得进一步的收益.同时也增加了客户的数量.并在将来更加宽广的无线数据应用领域获得稳固的市场地位。上一页下一页返回12.1无线接入网概述5.新的网络运营者新的网络运营者进入市场时.需要以很快的速度为分散的用户提供各种业务.此时.无线接入系统是理想的选择。它的模块化结构只需要较低的初始投资.后续投资和网络扩展可以紧密地按照实际用户数量的增长而增长。因此.无线接入技术是新生网络运营者迅速、经济地进入市场的有力技术手段。上一页返回12.2固定无线接入系统固定无线接入系统又称为无线本地环路(WirelessLocalLoop,WLL)·它是指接入网中从业务节点接口到用户终端部分.全部或部分采用无线方式。固定无线接入系统的用户终端设备一般不含或者仅含有限的移动性.它只能提供固定无线接入业务.所以不包含复杂的移动性管理和越区交换功能。固定无线接入系统所连接的网络一般是指接入到PSTN.因此它实际上是PSTN的无线延伸.其目标是为用户提供透明的PSTN等业务。一个典型的无线用户环路由生部分组成.即操作维护中心、基站、控制器.以及用户终端设备，如图12.3所示。实际的无线本地环路系统中，基本构件还包括无线网络接入管理系统、无线中心路由器、用户端无线路由器和无线网桥等。下一页返回12.2固定无线接入系统用户终端设备:可以分为单用户单元和多用户单元，种类包括电话机、传真机等。无线用户环路上的用户基本上是固定终端用户或者移动性有限的终端用户。它与基站通过无线接口相连，并向终端用户透明地传送交换机所能提供的业务和功能。基站:为一个小区或者同站址的多个小区服务的无线收发信设备。受基站控制器控制，通过无线接口提供与固定终接设备之间的无线信道。控制器:又称为中心站设备，由多个实体组成，其功能是提供与基站网络侧和操作维护中心的接口。控制器提供无线信道控制和基站监测等功能，并完成与交换机的转接。基站与控制器之间可以根据用户的分布、地理环境、环路可靠性等因素，选择组成星型、环型、树型等传输网。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统操作维护中心:负责整个固定无线接入系统设备的操作与维护，管理网络的日常操作，并为网络管理和规划提供数据和统计。12.2.1无线本地环路系统分类及特点在传统的有线本地环路系统中，从交换局到用户终端设备之间的传输系统由馈线段、配线段和引入线3个部分组成。其中馈线段的数据量庞大，传输线路主要采用光缆或者铜缆;配线段的传输线路主要采用铜缆(经济条件允许的情况下也可采用光缆);引入线部分主要采用的是双绞线和网线，如图12.4所示。与有线本地环路系统相对应，无线本地环路系统根据其中全部或者部分采用无线传输方式.具体可以分为以下几种类型。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统1.全无线本地环路系统全无线化的本地环路系统是指.从局端交换机到用户终端全部采用无线传输技术.即馈线段、配线段和引入线部分全部由无线链路取代有线传输。这种情况也可以被称为无线到户。全无线本地环路通常由位于交换局的一个无线基站和多个位于不同用户住所的无线网络单元组成·如图12.5所示。全无线本地环路实际上是一种点对多点的大区制固定无线系统。在本地交换局处.需要设立大功率的发射机和较高的全向天线.用以覆盖整个交换局的服务范围。用户端需要安装一个无线网络单元.用于和用户终端设备(电话机或数据终端)相连。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统全无线本地环路系统在某些方面是非常经济的.而且安装调试很方便。但是它的覆盖范围较大.在相同的频带资源和多址技术下.系统能够容纳的用户数量较少.所以不适用于人口调密的市区。对于距离交换机较远而且人口较稀少的市郊、山区和农村.却具有较好的经济性和实用性。2.无线配线与引入线本地环路将有线本地环路系统中的配线段和引入线部分用无线链路替代.就形成了无线配线与引入线本地环路。在这种环路结构中.无线基站设置在交接箱的位置处.它的一侧通过有线方式(铜缆或光缆)与交换机相连.另一侧通过无线链路与用户的无线终端相连。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统无线配线与引入线本地环路的覆盖范围与全无线本地环路相比要小.主要解决中等覆盖范围的通信。在这种结构的系统中.较多地使用低功率技术.可以在不同的小区之间采用频率复用技术。这样.在相同的频带资源和多址技术下.它能够容纳的用户数量大大增加.所以特别适用于人口调密的市区、新居民区、大的机关、厂矿、工地等。3.无线用户线本地环路这种环路的特点是只用无线链路替代有线接入网中用户引入线的部分.如图12.6所示。无线用户线本地环路的覆盖范围更小一般为数十米至数百米.属于微蜂窝区系统。通常采用点到多点的微蜂窝固定无绳系统来实现。由于这种系统的覆盖范围很小.所以基站的发信功率也很小.通常采用按需分配带宽和集中压缩技术.用以支持宽带业务。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统无线用户线本地环路的频率可重复利用次数比小区制系统还要多.因此在相同的频带资源和多址技术下.它能够容纳的用户数量更多.所以特别适用于市区人口稠密的地区。4.无线馈配线本地环路这种环路的特点是将有线接入网中的馈线段和配线段用无线链路取代，如图12.7所示。无线线路终端(RLT)设在交换局;用户通过引入线连接到无线远端(RRT)的复用器或集中器上。无线馈配线本地环路可以通过点到点或者点到多点的微波系统来实现。如果距离较远，无线链路还可以使用中继器进行接力传输。这种结构适用于距离交换局较远的单位用户。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统12.2.2无线本地环路系统的实现方案对于以上介绍的不同无线本地环路结构，可以采用不同的技术来实现，以下介绍几种目前使用较多的实现方案。1.基于微波一点多址技术的WLL方案微波一点多址系统采用地面微波视距传输，以微波无线电作为连接用户终端和交换机的传输媒质，可以实现点到点或者点到多点的信号传送。一点多址系统通常不具备交换功能，所有用户信号都由交换机来提供。一个典型的一点多址系统如图12.8所示，它由一个中心站(或叫基站)和多个外围站(又叫用户站)组成。中心站放在交换机附近，通过电缆与其相连;外围站设在用户相对集中的地方，用户和中心站之间没有障碍物。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统微波一点多址系统的工作频段范围很大.从900MHz到40GHz。具有高带宽、高速数据传输、高语音质量和低投入成本等特点。能够提供中低容量大范围覆盖(几十千米到几百千米)的无线接入.适合农村地区使用。日本NFL公司研制的数字无线多址用户系统(DR-MASS).加拿大SRT公司研制的SR500系统.以及美国AT&T公司研制的多址无线电(MAR)都是这种系统的典型代表。2.基于蜂窝移动通信技术的WLL方案各种蜂窝移动通信技术都可以应用于无线用户环路。当无须考虑漫游、越区切换和移动性时.无线用户环路实际上是蜂窝移动通信技术的一种简化应用。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统微蜂窝技术应用于无线用户环路的特点是:小区覆盖范围小(一般为几百米)、容量大、语音质量高.采用动态信道选择或准静态自动信道选择.频率协调问题容易解决.实现起来也容易·如图12.9所示。基于蜂窝移动通信技术的WLL方案可由移动蜂窝系统改造而形成。为了适应本地环路应用，它去掉了移动蜂窝系统中复杂的移动交换机，保留了移动蜂窝系统中原有的基站设备，增加了固定用户终端。由于用户是固定的，因此可以使用定向天线，减小不同用户之间的干扰。同时，在同样的频带内，它受多径衰落的影响较小。在传输质量标准相同的情况下，其容量可比移动蜂窝系统明显增加。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统美国Motorola公司研制的WillCDMA无线环路系统就是这种系统的典型代表。该系统基于IS-95窄带CDMA标准，扩频带宽为1.25MHz。朗讯科技公司的宽带CDMA无线本地环路系统Airkoop基于IS-665宽带CDMA标准，扩频带宽为5MHz。需要指出，USM和IS-54第二代蜂窝系统对于无线本地环路的应用是不理想的。因为它们对语音进行了高度压缩和信道编码交织处理，从而引入了较大的时延。因此必须使用回波抵消器来应对回波干扰问题。不过，在业务恶化量可以接受的情况下，也会用到它们。3.基于无绳电话技术的WLL系统无绳电话WLL系统如图12.10所示，这种系统由移动无绳系统改造而成，采用1800~1900MHz频段，典型的如欧洲的DECT或日本的PHS。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统无绳电话系统原来设计目标是用于室内环境，本身功率很低、传输范围也很有限。将无绳系统改造为WLL系统时，为了扩大覆盖范围，需要将全向天线改造为高增益天线。例如，DECT系统采用高增益天线后，其视距传输距离可超过5km;在普通市区环境下，也能传输2km。无绳系统的高话务量特性使其非常适用于用户密度较高的城市中心区使用，但是在室外应用时，需要考虑多径衰落以及同步时延扩散带来的问题。4.固足卫星接入万案自1965年第一颗商用国际通信卫星被送入大西洋上空同步轨道，卫星接入便走进了人们的生活。卫星接入系统最大的特点是利用卫星通信的多址传输方式，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及固定通信服务。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统借助各种地球同步轨道通信卫星或中、低轨道通信卫星，可以实现不同区域之间用户的互联以及用户的各种接入网业务。卫星通信可以看作是微波通信技术的空间化发展，它利用通信卫星作为中继站，为用户提供各种电信业务的接入。图12.11为固定卫星接入方案示意图。固定卫星接入网能够提供的通信业务种类概括起来有以下3种。(1)广播式的分发业务。使用中枢站指挥中心的信息，定期或不定期地向下属各有关部门或业务场所播发各种气象资料、数据库、股票信息、商品信息、图像(传真)、音频信号(新闻、广告、空中交通指挥、音乐节目等)、电视信号(新闻、商业信息、广告、教育、培训、文化娱乐等)。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统(2)双向交互业务。提供信用卡确认、银行事务、预定业务、图书馆和数据库服务等一点到多点的业务.或者提供洲际互联及电子邮件等点到点的传输业务。(3)数据采集和监控。对某些地区的水情、地质、气象变化进行实时的数据采集.并执行监视控制功能。主要形式有数据、图像(图表或扫描电视、水文图、航海图、地质图或气象图等)。固定卫星接入系统的产品较多·VSAT(VerySmallApertureTerminal·甚小口径天线地球站)系统是其中的典型代表。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统VSAT系统是20世纪80年代中期开发的一种新型卫星通信系统·专指一类具有甚小口径天线的智能化小型或微型地球站.通常只有0.3~2.4m.典型的VSAT系统结构如图12.12所示。VSAT卫星通信网一般是由大量的VSAT小站和一个主站协同工作，共同构成一个广域的卫星通信网。系统的小型地球站等设备可以很方便地安装在用户处，组网和建站很方便，具有灵活性强、可靠性高、成本低、使用方便等特点。可以向用户提供高效能、低成本和业务量自适应的各种单向或双向数据、语音、图像及其他综合电信及信息业务服务。借助VSAT用户数据终端可以直接利用卫星信道与远端的计算机进行联网，完成数据传递、文件交换或远程处理，从而摆脱了本地区的地面中继线问题，这在地面网络不发达、通信线路质量不好或难于传输高速数据的边远地区是一种很好的选择。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统目前，VSAT系统广泛应用于银行、饭店、新闻、保险、运输、旅游等部门。5.专用本地无线环路系统专用本地无线环路系统是根据无线接入的要求，针对不同的应用地区和业务要求，专门为固定用户的无线接入设计的系统。它主要分为两类:一类是分段集中系统，主要用于替代有线配线网;另一类是混合铜线与无线系统(HCR)，主要用于取代用户引入线部分。这类系统专为本地环路应用研制，适用于开放ISDN等新业务，已经成为无线接入系统的主流趋势。实际的应用产品也很多，例如美国LT公司生产的Airloop系统、朗讯的WS5系统、阿尔卡特的A9500系统等都是较为典型的代表。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统12.2.3宽带固定无线接入技术1.本地多点分配业务LMDS本地多点分配业务系统(LocalMulti-pointDistributionService,LMDS)是一种宽带固定无线接入技术，它从微波视频分布系统(MicrowaveVideoDistributionSystem,MVDS)发展而来。作为一种新兴的宽带无线接入技术，它能够在较近的距离内实现双向的语音、数据和图像等信息的传输，并可以提供多种宽带交互式数据及多媒体业务。LMDS能够实现从64kb/s到2Mb/s甚至高达155Mb/s的用户接入速率，具有很高的可靠性，号称“无线光纤”接入技术。从LMDS技术名称中各个字母的含义，可以归纳出LMDS这项技术的主要特点:上一页下一页返回12.2固定无线接入系统L(本地):LMDS技术主要应用于本地接入，它的单个基站所能覆盖的范围有限，根据所采用频率的高低，其覆盖半径一般为3~7km。而且受天气因索影响较大，在天气晴朗的条件下，覆盖范围较大;阴雨天气时覆盖范围受雨衰因索影响。M(多点):从基站到用户的下行信号采用点到多点方式，这也是“多点分配”的含义所在。用户到基站的上行传送则是以点对点的方式传送。D(分配):指语音、数据、视像业务等信号的分配方式，将不同的信号分配到不同的用户站(接收设备)。可以采用FNMA(频分多址)方式，也可以采用TDMA(时分多址)方式，相对比较灵活。S(业务):提供的业务范围广泛。LMDS可以提供包括窄带语音到宽带数据等各种业务。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统用户能够从LMDS网络得到的业务，完全取决于运营商对业务的选择。(1)LMDS系统结构。LMDS能够为用户提供接入核心网络的宽带接入平台，而且组网方案灵活多变。它采用类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干个服务区，在每个服务区内设置基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端设备进行通信。每个服务区覆盖范围可达几千米至十几千米，并且可以相互重叠。一个典型的LMDS系统由基站设备、用户端设备和网管系统组成，如图12.13所示。基站设备负责连接核心网络与用户终端，提供LMDS系统与核心网络之间的接口，完成信号从核心网络至终端设备之间的无线传输与转换，并负责无线资源的管理。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统基站设备主要包括接口模块、调制与解调模块及微波收发模块。其接口类型大多为支持STM-1的ATM接口(电接口或光接口)，还有的提供NXE1的接口，这对支持POTS业务、ISDN业务、数字租用线或帧中继业务比较方便。LMDS的基站采用全向天线覆盖，也可以扇区化，从而增加系统容量。用户端设备由室外单元和室内单元两部分组成。室外单元主要包含定向天线和微波收发设备，负责接收无线传输的广播信号或将用户端的信号以无线电波方式发送出去。通常口径为30cm的室外定向天线即可满足要求，它的安装十分方便。室内单元主要包含调制解调设备和各种终端设备的接口模块，能够提供包括NX62kb/s、POTS、10/100Base-T、E1、帧中继、STM-1等接口。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统网管系统具有系统配置、业务管理、告警、故障诊断、性能分析和安全管理等功能，是LMDS系统的重要组成部分。(2)LMDS系统提供的业务。普通的无线接入系统一般都是窄带系统，工作在450~800MHz频段，主要针对低速语音和数据等业务。而LMDS系统的宽带特性决定了它几乎可以承载任何种类型的业务。①租用线业务。租用线业务主要应用于PABX(用户自动交换机)连接和基于专线的广域网连接等情况。能够提供用户终端与网络之间的E1连接或部分E1连接，以及帧中继连接(FR)等。其应用方法如图12.14所示。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统②突发数据业务。突发数据业务的应用包括Internet、Intranet以及局域网互联等，主要面向企业用户、小型办公用户、居民或居家办公用户等。其应用方法如图12.15所示。③语音业务。LMDS系统可以提供高质量的语音服务，包括传统语音和ISDN通信接入。系统可以提供标准的RJ-11电话接口和V5.2接口，如图12.16所示。④数字视频业务。这类业务的应用包括VOD、数字电视或高清晰度广播等。LMDS可以支持模拟和数字图像业务，可以提供的图像信道包括150套远程节目和10套本地节目，还可提供最少10条PPV节目信道。此外LMDS系统还可以提供多种宽带交互式数据及多媒体业务。(3)LMDS的主要技术特点。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统①工作频段。LMDS是采用宽带无线点对多点接入的技术，有些同家也称之为本地多点通信系统(LocalMultipointCommunicationSystem,LMCS)。在不同国家或地区，电信管理部门分配给LMDS系统的具体工作频段和频带宽度各有不同。但总体来看，LMDS的频谱分配一般集中在22GHz、26GHz、28GHz、31GHz和38GHz等几个频段，其中27.529.5GHz最为集中，差不多80%的国家都将其LMDS的频谱分配在这一频段之内。美国联邦通信委员会(FCC)将LMDS的频谱分为两段:27.5-、-28.35GHz、29.1-、-29.25GHz和31.075-、-31.225GHz为A段，共1150MHz;31.225-、-31.3GHz为B段，共150MHz。我国信息产业部无线电管理局目前正在进行LMDS的频率规划工作。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统②调制技术。目前的LMDS设备厂家普遍支持QPSK(四相位相移键控)调制方式，也有不少厂家采用16QAM(正交振幅调制)，甚至62QAM。采用16QAM调制方法时，相同频段可以支持的容量是QPSK方式的2.3倍;如果采用62QAM，则为3.5倍。因此采用16QAM或者62QAM等高阶调制方式，可以有效地扩大系统容量。但同时调制技术越复杂，在相同条件下覆盖的范围越小。应当根据用户距离基站的不同远近程度，混合选择多种调制方式，用以扩大系统容量。③多址方式。LMDS的下行数据传输主要采用TIM(时分复用)方式，将信号向相应扇区进行广播，每个用户终端在特定的频段内接收属于自己的信号。目前绝大多数的LMDS设备厂家都采用ATM技术，将无线的ATM信元流以广播的形式进行下行分配。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统LMDS的多址方式主要包括TDMA和FNMA两种。如果采用TDMA方式，则不同的远端站可以在相同频段的不同时隙向基站发射信号。这种方式支持突发型的数据业务，对诸如Internet接入等应用比较有优势。如果采用FNMA方式，则相同扇区中的不同远端需要以不同频率向基站发射信号，才能保证彼此互不干扰。这种方式下远端需要长期占用频率资源，因而比较适合租用线业务。④系统拓扑结构。LMDS系统主要采用星型、环型两种拓扑结构形式。目前星型结构的LMDS系统居于主流地位，绝大多数设备厂家都支持星型结构的解决方案。在星型拓扑结构当中，基站采用全向或者扇区天线，以视距范围的微波传输方式，与采用定向天线的远端用户终端进行通信(如图12.17)。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统而在环型拓扑结构中，相邻服务节点之间采用定向天线彼此进行微波通信，中央节点位于网络枢纽位置，负责微波环路上业务量的汇聚和转接(见图12.18)。环型LMDS系统可以方便地实现链路的自愈功能，同时由于采用点到点的连接方式，它有可能部分解决星型LMDS结构中的覆盖盲区问题。相比较而言，星型拓扑结构比较适合于用户分布比较集中的环境;环型拓扑更适合于用户比较稀少、地理环境比较复杂的情况。(4)LMDS系统的特点及发展前景。LMDS无线接入技术的发展应用相当迅速，其市场的诱惑力也相当惊人，而这些都归功于它相对于传统接入技术的众多优势。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统①可以提供极高的通信带宽。LMDS系统工作在28GHz微波频段附近，可利用的频带在1GHz以上，传输容量可以和光纤媲美，理论上可以提供所有类型的业务。同时频率复用度高，系统容量大，通过先进的调制方式、多扇区化等途径，还可以进一步提高频谱利用率。LMDS系统很可能是一个“范围”受限系统，而不是“容量”受限系统。②可提供的业务种类丰富。目前各国分配的LMDS系统工作频带至少有1000MHz，可以支持的用户接入速率高达155Mb/s，能够满足广大用户对通信带宽日益增长的需求。用LMDS实现用户远端到骨干网络的宽带无线接入，可以同时向用户提供语音、数据、视频等综合业务，并可以提供多种承载业务和宽带交互式数据及多媒体业务。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统③网络建设费用低，部署灵活。传统有线接入网络需要大量的初期投资用于基础设施的建设，而LMDS系统的很大一部分资金转移至用户端的设备，省去了不少铜线的投入。而且网络设计灵活、安装迅速，通过改变扇区角度的大小，系统容量也可以灵活改变。另外，无线接入设备很容易拆卸到异地安装，有利于运营商按照业务需求变化改变网络部署或动态分配系统资源。④业务提供速度快。和传统有线接入方式相比，LMDS系统不仅避免了有线接入开挖路面的高额补偿费，而且设备安装调试容易、建设周期大大缩短，因此可以迅速为用户提供服务。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统⑤运营成本低，安全性能好。LMDS无线接入技术取消了铜线分配网和分接线，无须配置维护人员，网络抗灾能力强，易于恢复，从而大大降低了运营费用，提高了系统稳定性。当然，任何一种技术都有其局限性，LMDS系统也有自身的弱势。例如，雨衰现象对于LMDS系统的传播影响很大;产品的兼容性还有待提高;各国LMDS系统频段的分配不统一，难以形成一致的标准等，都是限制LMDS技术进一步发展的障碍。综上所述，在新的本地电信运营商想快速独立提供业务，或是已有本地网的业务经营者弥补现有有线网络的不足时，成功地部署LMDS系统都是很好的选择。在光纤到户短期内无法实现的情况下，接入技术不可避免地走向多元化，这为LMDS这类新兴的宽带接入技术提供了良好的市场发展空间。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统2.多信道多点分配业务MMDS多信道多点分配业务(Multi-channelMulti-pointDistributionService,MMDS)也叫微波多点分配业务，它也是一种目前比较新颖的固定无线宽带接入技术。MMDS技术最旱在美国、加拿大兴起，之后在西欧、中南美洲及亚洲一些国家被采用。MMDS技术与LMDS相类似，主要区别之一在于使用的频段不同。MMDS系统的工作频段主要集中在2~4GHz，比LMDS系统的频段要低。这一频段受雨衰的影响很小，并且在同等条件下，空间传输损耗也比LMDS低。美国联邦通信委员会(FCC)把5.8GHz处的工业、科学和医疗所用的100MHz频段划分为无须许可证的固定宽带无线接入。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统由于不需要频段的许可证，业务供应商能够将提供宽带接入的时间和成本降到最小。虽然目前的5.8GHz频段并不拥挤，但是由于干扰问题的存在，很多厂商还是喜欢使用许可过的2.5~2.7GHz频段。MMDS系统采用与LMDS相同的调制方式(QPSK、16QAM或62QAM)，其下行频段宽度为2~6MHz，采用TIM方式，一个扇区的用户通常共享一个数据流。上行信号一般采用TDMA方式，频带宽度最小可以为数百千赫，最大可达数兆赫。MMDS系统能够提供的容量大约为所占频率带宽的3~4倍，即100MHz的频率带宽能够提供300~400MHz的数据带宽，供一个基站覆盖范围内的用户共享。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统MMDS技术最初被作为有线电视的辅助技术，用于传输无线电视信号。它能够克服HFC网络用户端布设的巨额成本和冗长的建设时间等缺点。但是MMDS技术惯用于影像广播服务，旱期的MMDS系统采用单向广播式传输方式，并不适用于宽带多媒体服务。它主要应用在移动电话的大型通信网络系统中，包括城市与城市之间，以及洲际之间的无线网络系统。MMDS系统已经成为国际上发展速度最快的多频道电视节目传送系统，与CATV系统相比，MMDS技术具有信噪比高、图像质量好、投资小见效快、建设周期短、维护费用低等突出优点。为了适应多种电信业务的应用需求，可以将单向广播式的MMDS系统进行双向、数字化的改造。经过数字技术改造以后的双向MMDS系统，不仅能够传送电视信号，同时还能够传送各种宽带化的数据。上一页下一页返回12.2固定无线接入系统目前，双向数字化的MMDS系统已经成为“最后一公里”方案的强有力竞争者，典型的双向数字化MMDS系统结构如图12.19所示。MMDS系统不但可以为用户提供语音、Internet接入和大容量数据交换等传统业务，还支持VoIP、VOD、数据广播和数字高清电视信号等多种应用，此外，MMDS系统同样能够作为IP、TDM、FrameRelay等接入骨干网络的宽带无线接入解决方案。上一页返回12.3移动无线接入技术移动通信是指通信的双方或者至少有一方在移动过程中进行的通信。例如运动中的人、汽车、轮船、飞机等移动体之间的通信。常见的移动通信系统有蜂窝移动通信系统、移动卫星通信系统、移动海事卫星系统、移动集群通信系统和无绳电话系统等。作为通信领域中最具活力、最有发展前途的一种通信方式，移动通信的发展和普及改变了社会，也改变了人类的生活方式。移动通信技术可以很方便地应用于用户接入网中，其组网方式灵活多变，可以根据接入网区域的不同需要组成不同拓扑结构的网络;建设周期短、投入小，并且可以方便地搬移到其他地区使用，移动无线接入网络不但可以单网运行，还可以多网同时运行并实现与其他接入网技术的互联互通。下一页返回12.3移动无线接入技术因此，相比终端固定的无线接入技术，移动的无线接入技术应用领域更加广泛。本节主要介绍几种常见的移动无线接入技术，包括移动蜂窝接入技术、卫星接入系统、无线局域网和其他一些移动接入的新技术。12.3.1移动蜂窝接入技术陆地蜂窝移动通信系统是目前用户数量最多、应用最广、与人们日常生活最紧密的移动通信系统。它把整个服务区划分为若干个无线小区，每个小区分别设置一个基站，负责本区移动通信的联络和控制;同时设置一个移动业务交换中心，统一控制这些基站协调工作，保证每个移动用户只要在其服务区域内，不论在哪个无线小区内，都能实现小区之间移动用户通信的转接，以及移动用户与PSTN甚至Internet的无线接入。

上一页下一页返回12.3移动无线接入技术陆地蜂窝移动通信系统主要由交换子系统、基站子系统、移动终端和操作维护中心组成，其结构如图12.20所示。1.交换子系统(NSS)交换子系统是整个蜂窝移动通信系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供蜂窝移动通信系统与其他通信网络之间的连接。交换子系统由移动业务交换中心(MSC)、归属位置寄存器(HLR)、拜访位置寄存器(VLR)、设备识别寄存器(FIR)及签权中心(AUC)等功能实体组成。移动业务交换中心主要负责对移动终端进行控制，完成呼叫控制、移动性管理、无线资源管理、位置信息查询等功能，并为蜂窝移动通信系统与其他公用网络提供接口。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术归属位置寄存器是用于移动用户管理的数据库，主要存储有关用户的参数和有关用户目前所处位置的信息。每个移动用户都应在某个HLR注册登记，以便建立到达移动台的呼叫路由。拜访位置寄存器是MSC为处理移动用户的来话与去话呼叫所需检索的数据库，负责存储MSC区内所有移动用户的用户号码、移动用户所处位置区的识别以及提供与用户呼叫处理有关的数据。VLR的所有移动用户都可看成是MSC/VLR的访问用户。设备识别寄存器是存储有关移动终端设备信息的数据库，主要完成对移动终端设备的识别、监视、闭锁等功能。签权中心用于认证移动用户身份和产生相应鉴权参数，如随机号码、符号响应SRES、密钥等。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术2.基站子系统(BSS)基站子系统包含蜂窝移动通信系统中无线通信部分的所有地面基础设施，包括基站控制器(BSC)和基站收发信机(BTS)两大部分。主要完成无线信道的发送、接收和管理，它通过无线接口直接与移动终端设备进行通信连接。基站控制器的主要功能体现在;对无线基站的监视、对传输网络资源的管理、处理与移动终端的连接、定位及切换、寻呼管理、操作与维护等。基站收发信机的主要功能有:有线/无线转换、RF测量、天线分集、加密、跳频、非连续发射、时间调整、监视和测试。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术3.操作维护中心(OMC)OMC主要完成对BSS和NSS进行操作和维护的管理，包括:网络的监视、操作(告警、处理等)、无线规划(增加载频、小区等)、交换系统的管理(软件、数据的修改等)、性能管理(产生统计报告等)。4.移动终端(MS)移动终端就是用户使用的各种移动通信设备，通常有3种类型:手机、车载台和便携台。它们可以完成语音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收等功能。移动蜂窝接入技术能够为用户方便的提供各种语音业务和非语音业务。语音业务是移动蜂窝系统提供的最基本业务，为移动用户与移动用户之间或者移动用户与固定电话用户之间提供实时双向通话;上一页下一页返回12.3移动无线接入技术非语言业务又称数据业务，指语音业务之外的业务，它提供了固定用户和ISDN用户所能享用的大部分业务，包括文字、图像、传真、计算机文件、Internet访问等服务。12.3.2移动卫星接入系统卫星移动通信系统是指利用人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，在两个或多个地球站之间进行信息交流的通信方式。其突出的优点是通信距离远、覆盖范围大、通信费用与通信距离无关、传输业务类型丰富、组网灵活等。将卫星移动通信系统应用于接入网部分，实现用户语音、数据、图像和其他交互式多媒体业务的传输，即形成卫星接入系统。作为一种无线接入形式，卫星接入系统可以为不同地区、不同国家、不同洲际甚至全球任何地点的用户提供全天候的实时的接入服务。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术1.系统结构卫星通信系统一般由空间分系统、地球站分系统、遥测跟踪及指令分系统和监控管理分系统组成，如图12.21所示。与地面蜂窝系统相比，卫星接入系统增加了卫星这个空间中继站，从而延长了通信的距离，扩大了用户的移动范围。从这个意义上讲，卫星移动通信系统实质上是陆地蜂窝移动通信系统的延伸与扩大。空间分系统主要指通信卫星，各种通信业务是在通信卫星和通信地球站之间完成，通信卫星是整个卫星通信系统的核心所在，它负责在移动终端设备和中央控制站之间提供中继通信服务，在有些卫星通信系统中，卫星还具有星上信号处理和交叉连接功能。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术地球站分系统负责将来自用户端的业务基带信号调制变换为中频信号，再经上变频为微波信号，经高功放放大后由天线发向卫星;在相反方向，接收来自卫星地面站的信号，经放大处理、下变频、中频解调还原为基带信号，并传输到用户。遥测跟踪及指令分系统主要对卫星进行跟踪测量。在卫星发射时控制其准确进入静止轨道上的指定位置，并定期对卫星进行轨道位置的修正和卫星姿态的调整。监控管理分系统的任务是对在轨卫星业务开通前后进行通信性能的监测和控制，例如对卫星转发器功率、卫星天线增益以及各地球站发射的功率、射频频率和带宽等基本参数进行监控，以保证正常通信。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术2.系统分类按照通信卫星可以覆盖的范围，卫星移动通信系统分为:国际卫星通信系统、国内卫星通信系统和区域卫星通信系统。按照应用领域不同，可以把卫星移动通信系统分为:陆地卫星移动通信系统(用于陆地上的人群或行驶车辆之间的通信);航空卫星移动通信系统(用于飞机和地面之间的通信);海事卫星移动通信系统(用于海上通信业务和无线电定位)。按照用户的性质区分，可以把卫星移动通信系统分为:公用卫星通信系统、专用卫星通信系统和军用卫星通信系统。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术按照通信卫星的轨道位置，可以把卫星移动通信系统分为:同步卫星移动通信系统、低轨道卫星移动通信系统、中轨道卫星移动通信系统和长椭圆轨道卫星移动通信系统。同步卫星移动通信系统只需三颗卫星即可以构成覆盖全球(除南极、北极之外)的卫星通信系统，它的主要缺点是传播时延较大，如果经过两次以上的中转，语音质量将不能为用户所接受;另外该系统的传播损耗大，手持终端难以实现。中、低轨道的卫星通信系统，其主要优点是传播时延和传播损耗较小、天线波束不易受到地面反射的影响，可以避免多径深衰落。但是这类系统需要采用多星体系，技术较为复杂，造价也较为昂贵。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术3.工作频段卫星移动通信系统的可用频段分布很广，从特高频(VHF)到超高频(UHF)甚至微波频段。但综合考虑传输性能以及地面树木、建筑物的阴影等影响，通常多采用I频段和Ku频段。1992年世界无线电行政大会(WARC)对卫星移动通信的使用频段重新做了安排，频率分配见表12.1。

4.典型应用系统在目前已有的全球个人卫星移动通信系统中，最具代表性的是美国Motorola公司的“铱”系统、美国LoralQual-comm卫星业务公司的全球星系统(G1obalstar)和国际海事卫星组织的P-21系统。下面分别对这3个系统做一简要介绍。(1)“铱”系统。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术“铱”系统采用的卫星数量与铱元索外层原子数量相等，故而称为“铱”系统。该系统原计划采用77颗小型智能卫星，均匀分布于7条极地轨道上，通过微波链路构成一个全球性移动个人通信系统。从1997年至2002年，该系统共发射了95颗低轨道运行的卫星，其中11颗失败，2颗陨落，最终剩余66颗星工作，12颗备用星。这66颗低轨道运行的卫星均匀分布在6条极地轨道上，每条极地轨道高度为780km，平均分布11颗卫星，每颗卫星重量约为700kg,如图12.22所示。“铱”系统是迄今为止技术上最复杂的系统。它的卫星星体由美国洛克希德公司设计生产;摩托罗拉公司提供星载关键部件和关口站，并负责卫星的总装;通用电气公司和科学亚特铸大公司分别提供系统控制软件和地面设施硬件;卫星发射工作由美、俄、中3国共同承担。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术系统的控制中心设在美国弗吉尼亚州，全球设置11个关口站:美国、巴西、意大利、俄罗斯、泰国、韩国、北京、中国台湾、印度、日本和沙特阿拉伯。该系统采用Ka频段建立星际之间以及卫星与地面网关之间的馈线链路，使用L频段与地面用户进行通信。用户的手机可以直接与卫星进行通信，在此过程中，手机发出的信号首先传给距离他最近的一颗卫星，然后利用星际链路进一步传给目的地上空的卫星，最后由目的地上空的卫星传到地面。为了获得目的地信息以及选择合适的星际链路，该系统需要有星上解调与交换功能。“铱”系统与地面PSTN的连接通过网关地球站进行，网关负责存储计费、用户位置及其他有关信息。全世界需要15~20个地面网关。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术“铱”系统采用数字蜂窝设计方案，卫星的每个点波束在地面形成一个蜂窝区，类似于陆地蜂窝系统。它们的不同之处在于:陆地蜂窝系统在地面形成的蜂窝区是固定不动的;而“铱”系统在地面形成的蜂窝区相对于地面是高速运动的，每个运动的蜂窝区在扫过用户时会发生越区切换。每颗卫星使用3个I频段天线投射到地球表面，形成;28个点波束;每个点波束形成一个蜂窝区，支持80条电路。因此66颗卫星总共可在地球表面形成3168个蜂窝区，其中2150个蜂窝区足以覆盖整个地球表面。理论上“铱”系统可以提供17.2万条电路，考虑到实际应用的约束条件以及可用频谱的限制，实际可用容量大约为5.6万条电路。卫星与地面移动台之间采用TDMA/FDD接入方式。规划带宽为10.5MHz，划分为12个子带，再在此基础上形成TDMA帧结构。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术其帧长为90ms，每帧支持2个50kb/s的用户连接。“铱”系统中所有卫星均具有星上处理功能，星际之间也有通信链路，形成一个完全可以不依赖地面的全球移动通信系统。虽然“铱”系统在技术上是完美的，但是由于经济因索与市场原因的限制，该系统目前已被关闭。这一事实再次告诉我们，一个产品能否实用，不仅取决于其技术的先进性，还取决于市场的认可，有时后者比前者更重要。(2)全球星系统(Globalstar)。全球星系统共有48颗卫星，分别置于1389km高度、52o倾斜角的8条轨道上，覆盖南北纬75o之间的地区。每条轨道平面上均匀分布6颗卫星(其中一颗是备用星)，轨道周期2小时，卫星指向精度为士1o。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术与“铱”系统相比，全球星系统采用了倾斜轨道而非极地轨道方式，故所用卫星数量比“铱”系统少。不过，由于轨道倾角使其在南北纬50。之间具有较好的覆盖能力，而这一覆盖区域正好包括了世界上绝大部分人口的居住区，因而能够覆盖全世界98%的人口。该系统在每一个覆盖区上空分布有3~4颗卫星，每颗卫星与用户保持10~12分钟连接后，通过软切换转到另一颗卫星，如图12.23所示。全球星系统的组网思路与“铱”系统不同，其网络结构比较简单，卫星只是简单的中继器，没有复杂的星上处理功能，也没有星际交叉链路。其呼叫建立和选路功能均由地面有线或无线网络完成，故可以充分利用地面公用电话网基础设施进行传输和交换，系统成本较低。系统通过大约25个地面站与公用电话网等相连，可以提供比普通地面蜂窝通信系统更大的通信覆盖范围。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术全球星系统的卫星与手机通过I频段(上行1.6GHz)和S频段(下行2.5GHz)进行通信;卫星与地面网关则通过C'频段(上行6.5GHz;下行5.2GHz)进行通信。在上、下行方向各分配16.5MHz带宽，再进一步划分为13个1.25MHz的子带，每个子带内采用CDMA技术。每颗卫星有6个点波束形成地面覆盖区，容量大约为2800条电路，28颗卫星可再用;28次，该系统理论上通信总容量可达13220。条电路。考虑到各种实际因索的约束，系统可用容量大约为6.5万条电路。全球星系统采用先进的CDMA接入技术，因而具有一系列技术优点，如容量大、抗多径衰落、频谱效率高、软切换等。同时，不存在与其他卫星或无线导航系统之间的干扰问题。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术由于所用空中接口符合美国电信工业标准IS-95，因而与地面CDMA蜂窝系统完全兼容。全球星系统的轨道高度较高，波束覆盖范围较大，加之采用CDMA技术，使其可以支持的业务量密度较高。该系统不仅可以为用户提供语音、数据和传真业务，还可以为用户提供全球定位业务。

(3)P-21系统。P-21系统即第三代国际海事卫星系统。该系统采用2颗地球同步卫星(高度约为36000km)和分布于3个轨道平面的12颗中轨道卫星(高度约为10000km)覆盖全球。该系统具有星上处理功能，但没有星际链路，通过卫星接续枢纽和关口站与PSTN等地面网络互连。全球共设有12个卫星接续枢纽，每个卫星接续枢纽带有若干个关口站。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术该系统的卫星运行速度比较慢，终端体积也较大(尺寸为300cm3，重约300g)，发射功率为0.25~0.4W，可以实现两个手机之间由卫星连接的直接通信。12.3.3无线局域网WLAN局域网技术以其广泛的适用性和价格方面的优势，获得了迅速的发展，已经成为数据网络领域中最流行的连接形式。但是传统有线网络由于设计或环境条件的制约，在物理、逻辑和资金方面普遍存在着一系列问题，特别是涉及网络移动和重新布局时尤为突出。所以随着电信网络和计算机网络的不断融合与发展，在传统的计算机局域网中，采用无线电波传输技术取代线缆媒质，即形成了无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork,WLAN)技术。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术WLAN是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。WLAN以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN技术既可以满足各类便携机的入网要求，也可以作为传统有线LAN的补充手段。它继承了很多传统局域网的技术和协议，方便了其网络与原有计算机网络的互通，而且比传统的无线接入网技术统一。1.WLAN网络组成WLAN网络主要包括:通信设备、用户终端和支持单元，如图12.24所示是一个运营级的WLAN体系架构。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术整个无线网络架构分为核心网、承载网和接入网3部分，其中核心网实现业务管控功能，满足网络可管理、可维护、可运营需求;承载网实现多种无线业务的智能承载，满足低成本、易扩展、高可靠性与安全性的需求;接入网实现最终用户WLAN接入功能，满足个人、家庭和集团客户不同群体多样化需求。通信设备依据功能可分为2类:无线LAN“固定小区”、无线LAN“移动小区”、无线LAN“桥路器”，以及通信保密装置(COMSEC)。“移动小区”与“固定小区”类型相似，区别主要在于当用户移动时能否提供无中断连接和越区切换。无线“桥路器”为分散的“固定小区”或独立的“移动小区”提供中、远距离的点对点连接，桥路器检查每个数据包的地址，并确定最佳路由方案。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术COMSEC装置是为了满足通信链路的保密要求设置的，它可以采用分组交换的数据加密设备(DED)进行网络端一端加密，也可以使用整体加密装置满足整条物理链路的安全要求。用户终端提供的业务包括电子邮件、数据传送、语音和图像信息。其中，计算数据、仿真结果等，在传输过程中不允许出错，所以对易出错误的无线传输信道而言，须采用纠错能力较强的编码方案，并且数据重传次数显著增加，会给系统带来大量额外开销。而用户的多媒体信息，如语音和图像数据，相对而言容错性能较好，在一帧图像或语音采样中出现少量错误，对数据的整体性能影响不大。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术网络支持包括本地网络管理和外部接口设备两大部分。网络管理由网络的整体配置和各主要模块(设备、软件)配置组成，例如，COMSEC的加密算法和密钥管理就被作为网络管理的一部分，由中心统一控制。至于外部接口设备，在其他网络中可能已经予以考虑，但为了满足自维护网络的要求，在条件允许(如空间资源不紧张)的情况下，还是应该保留。2.WLAN网络结构WLAN标准支持两种网络结构，一种如图12.25所示，基于无线接入点(AccessPoint,AP)的网络结构。其中所有工作站都直接与AP无线连接，由AP承担无线通信的管理，无线接入控制器(AC)和无线接入服务器(AS)等将无线局域网与有线网络连接起来。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术可以通过放置多个AP来扩展无线覆盖范围，并允许便携机在不同AP之间漫游。目前实际应用的WLAN建网方案中，一般采用这种结构。另一种如图12.26所示，基于P2P(PeertoPeer)的网络结构，用于连接PC或POCKETPC，允许各台计算机在无线网络所覆盖的范围内移动并自动建立点到点的连接。3.WLAN技术标准世界上第一个试验性的无线局域网于1987年建立，随后，在医疗、零售、机场等地方，陆续出现了很多无线局域网，但当时由于技术和设备的不统一，致使各厂商的无线局域网不能互联。于是1990年11月，IEEE802.11委员会成立并着手制定无线局域网的国际化标准。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术(1)IEEE802.11。IEEE802.11是IEEE最旱制定的无线局域网标准，主要定义物理层和媒体访问控制(MAC)规范。在物理层，IEEE802.11定义了数据传输的信号特征和调制方式，定义了两个射频传输方法(跳频扩频和直接序列扩频，工作在2.2000-}-2.2835GHz频段)和一个红外线传输方法。IEEE802.11主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mb/s。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，所以逐渐被IEEE802.11b标准取代了。(2)IEEE802.11b。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术1999年9月IEEE802.11b被正式批准，该标准规定WLAN工作频段在2.4000~2.4835GHz，采用补偿编码键控调制方式，点对点模式和基本模式两种工作模式，传输距离控制在50~150英尺。在数据传输速率方面，IEEE802.11b可以根据实际情况在11Mb/s,5.5Mb/s,2Mb/s,1Mb/s的不同速率间自动切换，扩大了WLAN的应用领域。IEEE802.11b已成为当前主流的WLAN标准，被多数厂商采用，所推出的产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。在其之后陆续又推出了许多WLAN的新标准，其中IEEE802.11a和IEEE802.11g更是备受业界关注。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术(3)IEEE802.11a1999年，IEEE802.11a标准制定完成，该标准规定WLAN工作频段在5.15~8.825GHz，数据传输速率达到52Mb/s/72Mb/s(Turbo)，传输距离在10~100m。IEEE802.11a标准是IEEE802.11的一个补充，它扩充了标准的物理层，采用正交频分复用(OFDM)的独特扩频技术和四相制频移键控(QFSK)调制方式，可以提供25Mb/s的无线ATM接口和l0Mb/s的以太网无线帧接口，支持多种业务(如语音、数据和图像等)，一个扇区可以接入多个用户，每个用户可以携带多个用户终端。IEEE802.11a标准是IEEE802.11b的后续标准，其设计初衷是取代802.11b。但是802.11b标准工作的2.4GHz频带属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的不需要执照的;上一页下一页返回12.3移动无线接入技术而802.11a工作的5.15~8.825GHz频带是需要执照的，从而限制了该标准的推广应用。一些公司没有表示对802.11a标准的支持，另一些公司更加看好最新混合标准—802.11g。

(4)IEEE802.11g。IEEE802.11g标准拥有与IEEE802.11a相同的传输速率，而其安全性能较IEEE802.11b要好。该标准采用802.11a中的OFDM调制方式和802.11b中的CCK调制方式，做到与802.11a和802.11b兼容。虽然802.11a比较适用于企业，但WLAN运营商为了兼顾现有802.11b设备的投资，选用802.11g标准的可能性极大。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术(5)IEEE802.11i。IEEE802.11i标准结合IEEE802.11x中的用户端口身份验证和设备验证.对WLAN的MAC层进行了修改与整合.定义了严格的加密格式和鉴权机制.以改善WLAN的安全性。IEEE802.11i新修订标准主要包括两项内容:"Wi-Fi保护访问”(Wi-FiProtectedAccess,WPA)技术和“强健安全网络”。该标准在WLAN网络建设中是相当重要的.因为数据的安全性是WI,AN设备制造商和WI,AN网络运营商应该首先考虑的头等工作。(6)IEEE802.11e/f/h。IEEE802.11e标准对WLAN的MAC层协议提出改进，以支持多媒体传输和所有WI,AN无线广播接口的服务质量保证(QoS机制)。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术IEEE802.11f标准定义访问节点之间的通信，支持IEEE802.11的接入点互操作协议(IAPP)。IEEE802.11h标准是用于802.11a标准的频谱管理技术。虽然目前同时存在着几种WLAN的技术标准，但是从网络协议层面来看，它们与原有的局域网技术基本一致，因此，不同厂家的WI,AN产品能够相互兼容，为用户提供了很大的便利。4.WLAN的应用作为有线网络的无线延伸，WLAN可以广泛地应用在办公、教育、销售、金融、旅游、医疗、会展等各种领域，如图12.27所示。对于难以布线的环境(如老式建筑、沙漠区域等)和频繁变化的环境(如各种展览大楼、临时需要的宽带接入、流动工作站等)，建立WLAN是最理想的选择。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术(1)企业与家庭办公应用。对于拥有大量办公楼，需要实现楼与楼之间、部门与部门之间通信的企业用户，搭建有线网络需要支付昂贵的月租费和维护费用。采用WI,AN技术不需要综合布线，就可以让使用者在办公室或者在家里任意的地方，进行网上办公、收发邮件、连接到Internet等操作。(2)教育行业应用。WLAN可以作为一种多媒体教学的辅助手段。学生可以在教室、宿舍或图书馆等校园的任何一个角落访问校园网、向老师提出问题、提交作业等;老师可以实时在线辅导课程内容、查阅资料、网络办公等。(3)服务行业应用。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术在酒店行业.大堂和客房内的Internet无线接入服务是必不可少的。很多客人需要及时处理邮件或者上网.WLAN的移动性、便捷性受到了这些应用需求的青睐。在机场和车站的候车室.很多用户希望能够利用等待的时间处理公务或者上网休闲。目前.北美和欧洲的大部分机场和车站都部署了WLAN;我国很多大型城市的机场也在逐步建设和实施中。(2)销售行业应用。以大型超市为例.商品的入库和出库管理、物品的搬运、销售流通等数据实时在变化.目前很多的做法是手工做好记录.然后再将数据录入数据库中.不但费时而且容易出错。利用WLAN技术·可以在接货区、发货区、货架、仓库等超市的各个角落现场处理各种单据.轻松解决以上的问题。上一页下一页返回12.3移动无线接入技术(5)展厅应用。一些大型展览的展厅内一般都布有WLAN.服务商、参展商和客户等在会展大厅内可以随时接入Internet进行资料查阅、数据检索、在线订购等。WLAN的可移动性,可重组性和灵活组网能力.为会议厅和展会中心等具有临时租用性质的服务行业提供了无限空间。5.WLAN的安全性在WLAN的应用中.对于家庭用户、公共场景安全性要求不高的用户.使用VLAN隔离、MAC地址过滤、服务区域认证ID(ESSID),密码