无线接入技术课件.ppt

1、1,无线接入技术,Wireless Access Technology,2,什么是无线接入技术?,A段（馈线段） B段（配线段） C段（引入线） 无线替代A、B、C三段中的一段或多段，其余部分采用有线方式。,交 换 机,3,无线接入系统的基本配置,本地 交换机,控制器,上层操作维护中心,集中监控 维护管理系统,基站,基站,单用户单元,多用户单元,手机,用户终端,用户终端,用户终端,4,基本系统组成,基站控制器 提供与基站，网络侧和网络管理单元之间的接口 提供无线信道控制和基站监测等功能 操作维护中心（OMC） 负责无线接入系统的操作和维护 进行性能管理，故障管理，配置管理和安全管理,5,基本系

2、统组成,用户无线终端（SRT） 为用户提供终端的标准接口 通过无线接口与基站相连 无线基站（BS） 为一个小区或同站址的多个小区服务的无线收发设备 通过无线接口提供与用户终端之间的无线信道 根据基站的覆盖范围分为三类：大区制（550千米）、微区制（0.55千米）、微微区制（50500米）,6,基站控制器,组成 网络接口单元 基站接口单元 基站管理单元 呼叫控制处理单元 用户数据单元 时钟定时单元,7,基站控制器,功能 支持系统对用户的识别和鉴权 加密控制 至基站的信道管理 基站与PSTN网信令的转换 系统的呼叫处理 对基站进行监控 提供时钟基准 控制基站间的越区切换（可选）,8,基站,组成 基

3、站接口单元 数字处理单元 无线信道单元 定时频率单元 功能 无线信道管理 无线测量和资源指示 码型转换 加密,9,固定用户终结设备,组成 无线收发信单元 用户接口单元 用户电源单元 功能 无线信道管理 无线测量和资源指示 码型转换 加密,10,移动通信发展现状,发达国家发展现状 经过十几年的高速发展，现在已经基本普及 经过从模拟到数字网的演进，第二代网已经成熟，并承载了绝大部分的移动业务 2G的主流技术仍是GSM、其次是美国的TDMA、IS95制式的CDMA也已形成规模、日本的PDC只在日本用 目前正处在大力推广移动非话业务、为3G造势的时期,11,移动通信发展现状,我国的发展现状 用户发展现

4、状 联通、中移动的用户累计已超过2亿，中移动占用量约65 小灵通估计超过1000万户 大城市普及率超过30 除北京以外，相当部分人具有两个甚至三部手机，同时是中移动、联通、固定公司的用户 竞争的环境下，各公司都在为保用户的稳定做努力,12,网络制式发展现状,中移动 TACS完全退网 GMS承担主体业务 增加的GPRS（是否途径Edge阶段）部分形成2.5G 平稳升级将成为WCDMA形态的3G,13,网络制式发展现状,联通 GSM基本停止，用户还很多 全力打造CDMA品牌，在CDMA还没有稳定的条件下，升级到CDMA1X的功能，立足在2.5G移动数据业务上超过GPRS取得竞争的优势 CDMA1X

5、的命运将决定CDMA2X/3X的进一步成功,14,网络制式发展现状,小灵通：如何平稳过渡? 可以利用取得到经验、利用部分设施（如基站） 预计取得牌照将按新的思路发展,15,3G的主要目的,进一步扩大无线网的容量，尤其是数据业务发展后的容量问题 利用最新的信息技术成果 开辟新频段 使用更加高效的无线多址技术 解决话音与数据的兼容性，适应数据业务发展的需要 适应数据业务双向传送不对称到特点,16,3G发展的主要障碍,1、受经济发展的影响，世界性的电信需求乏力 2、电信运营商发展遇到障碍，利润不增、甚至出现亏损 3、3G本身发展技术没有预计的那样顺利，服务指标达不到预想到好(无线和有线方面） 4、3

6、G本身缺乏有效的应用业务，找不到新的增长点,17,移动通信发展的目标,电信网的宽带化、综合化、智能化、个人化趋势在蓬勃发展的Internet、移动通信带动下集中体现在综合化、个人化 IP技术改变了传统电信演变的进程 综合化：由IP Over Everything 到 Everything Over IP 体现在固定网部分是个全IP的业务网 个人化：移动通信，成为移动通信发展的目标,18,移动终端的功能,移动电话从简单的通话终端，正在成为综合信息工具。主要表现如下： 话音通信终端：主要用于通话，是最主要最广泛的形式 身份认证工具：实时身份认证、各种电子支付认证。 电子娱乐终端：脱机或在线的娱乐工

7、具,19,移动终端的功能,信息服务终端：可以脱机或在线提供各种信息 脱机：通讯录、常用文件、作息时间表、各种私人工作和生活安排。 在线：享受基本网络信息服务。各种在线浏览、交互式信息业务、收发邮件、提供位置信息和享受各种实时在线信息服务。方便携带和使用的前提下，手机将力图具备电脑的全部功能。,20,移动终端的功能,妆饰品：继续成为身分地位象征的多功能随身妆饰品。正在体现出或取代项链、手表、钱包等传统装饰品的功能和作用。 各种用途的认证卡（含支付），各种网卡等。,21,移动通信理论,一）GSM 系 统 概 述 蜂窝移动无线电话发展很快，在模拟移动通信网广泛应用的基础上，各国都在竞相研制数字移动通

8、信系统。为了统一欧洲的系统，欧洲邮政和电信管理联合会(CEPT)于1982年组建了移动通信特别小组(GSM)，由该小组负责泛欧网标准的制定。,22,移动通信理论,1989年GSM确定了以DMS900为基础的窄带TDMA体制，人们称之为GSM系统。1988年GSM完成了技术规范制定，紧接着进行了商业开发，目前已经有多个系统在欧洲运行,中国目前也广泛采用此系统。,23,移动通信理论,与此同时，北美也积极研究了数字蜂窝系统，但与GSM欧洲网的目的不同。GSM是要求统一欧洲的制式，而北美的目的仅仅是为了扩容，由于当时美国移动用户已超过1500万户，频段非常拥挤，只能在现有的频段上进行了扩容。,24,移

9、动通信理论,1989年，美国电子工业协会（EIA）提出了技术规范书，命名为IS-54，其基本的思想是在现有的AMPS的基础上加以改造，形成数模兼容式的系统，准备从模拟逐步向数字过渡，因此又称IS-54为DAMPS（或NACS）。,25,移动通信理论,此外，日本在继GSM和IS-54之后，也提出了一套数字蜂窝移动通信系统的方案（JDCS）。,26,移动通信理论,二）GSM 系 统 结 构 在GSM标准中将一个提供GSM服务的网络称为公众移动电话网络 Pulbic Land Mobile Network，（PLMN）。 一个典型的PLMN包含了下列五个要素：,27,移动通信理论,移动服务交换中心(

10、Mobile-services Switching Center，MSC) - 简称交换机，为系统的核心，负责控制整个网络的话务，及所有通话的交换，也是系统与其它外部网络连结的介面。,28,移动通信理论,移动电话(Mobile Station,MS) - MS是移动电话使用者用以与系统沟通的媒介。MS不单指手机，亦包含了移动电话业者提供的用户识别卡(SIM卡)；,29,移动通信理论,基地台系统(Base Station System,BSS) - 移动电话利用无线电频率与系统中的基地台(Base Transceiver Station,BTS)连络，基地台通过基地台控制器（BSC）将无线讯号传

11、递/传送至系统。 (BaseStation Controller，BSC),30,移动通信理论,简言之，BTS负责系统与手机间的无线电波发送与接收，而BSC则负责管理及控制基地台。BTS与BSC合称为基地台系统(BSS)。,31,移动通信理论,网络维护运营中心(Operation and Maintenance Center,OMC) - 或称网络管理中心，负责监控整个移动电话网络，包括警讯处理，问题解决，及维持系统的正常运作。,32,移动通信理论,移动用户如果想接入GSM系统，需有SIM卡。 SIM卡是带微处理机的芯片卡，它由CPU、工作存储器RAM、程序存储器ROM、数据存储器EEPROM

12、和串行通信单元5个模块组成，这5个模块集成在一块集成电路中。例如Motorola公司的SC21 SIM卡，其CPU为68H05。,33,移动通信理论,SIM卡上包含了所有属于本用户的信息。它是一张符合GSM规范的“智能”卡，它内部包含了与用户有关的一些信息，此外，为了网络操作运行， SIM卡还应能存储一些临时数据，即：临时移动台识别号（TMSI）、区域识别码（LAI）、密钥（Kc）。,34,移动技术的固定应用（蜂窝技术）,SIM卡的应用，使手机不固定地“属于”一个用户，如果手机将别人的“SIM”卡插进去打电话，营业部门只收该卡产权用户的话费，换句话说，就是插谁的卡打电话，就收谁的费。GSM系统

13、是通过SIM卡来识别GSM手机用户，而不是靠手机来识别用户。,35,移动通信理论,CDMA 概 述 目前的数字移动通信网的主要多址方式是TDMA、TDMA系统(GSM，DAMPS)在频谱效率上约是模拟系统的3倍，容量有限；在话音质量上13kbit/s编码也很难达到有线电话水平；,36,移动通信理论,TDMA系统的业务综合能力较高，能进行数据和话音的综合，但终端接入速率有限(最高9.6kbit/s)；TDMA系统无软切换功能，因而容易掉话，影响服务质量；TDMA系统的国际漫游协议还有待进一步的完善和开发;,37,移动通信理论,因而TDMA并不是现代蜂窝移动通信的最佳无线接入，而CDMA多址技术完

14、全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换、国际漫游等。,38,移动通信理论,CDMA多址技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。,39,移动通信理论,接收端则使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号，即解码，以实现信息通信。,40,移动通信理论,CDMA蜂窝移动通信网的特点 与FDMA和TDMA相比，CDMA具有许多独特的优点，其中一部分是扩频通信系统所固有的，另一部分则是由软切换和功率控制等技术所带来的。

15、,41,移动通信理论,CDMA移动通信网是由扩频、多址接入、蜂窝组网和频率再用等几种技术结合而成，含有频域、时域和码域三维信号处理的一种协作，因此它具有抗干扰性好，抗多径衰落，保密安全性高，同频率可在多个小区内重复使用，容量和质量之间可做权衡取舍等属性。,42,移动通信理论,这些属性使CDMA比其它系统有非常重要的优势。 1系统容量大理论上CDMA移动网比模拟网大20倍。 2系统容量的灵活配置 在CDMA系统中，用户数的增加相当于背景噪声的增加，造成话音质量的下降。但对用户数并无限制，操作者可在容量和话音质量之间折衷考虑、选择。,43,移动通信理论,另外，多小区之间可根据话务量和干 扰情况自动

16、均衡。 3系统性能质量更佳 这里指的是CDMA系统具有较高的话音质量，声码器可以动态地调整数据传输速率，并根据适当的门限值选择不同的电平级发射。,44,移动通信理论,同时门限值根据背景噪声的改变而变，这样即使在背景噪声较大的情况下，也可以得到较好的通话质量。另外，CDMA系统“掉话”的现象明显减少，CDMA系统采用软切换技术，“先连接再断开”，这样完全克服了硬切换容易掉话的缺点。,45,移动通信理论,4频率规划简单 用户按不同的序列码区分，网络规划灵活，扩展简单。 5延长手机电池寿命 采用功率控制和可变速率声码器，手机电池使用寿命延长。 6建网成本下降。,46,移动通信理论,CDMA移动通信网

17、的关键技术 1功率控制技术 2PN码技术 3RAKE接收技术 4软切换技术 5话音编码技术,47,无线市话,无线市话在国内外发展微微蜂窝无线接入系统时有两次高潮，一次是在80年代末、90年代初，国际上推出了CT2、CT2+、瑞典还推出了CT3。当时在欧洲、日本、香港、中国大陆都先后建起了不少的系统。,48,无线市话,当时以CT2为代表的微微蜂窝系统失败的主要原因是GSM的大规模建成和费用一降再降。GSM系统实现了全网、全球漫游，经过几期建设，覆盖区扩大，楼内乃至地铁、地下室覆盖良好，通话费、手机费、入网费一降再降；致使我国CT2等先后在十个城市和香港、台湾先后下马。,49,无线市话,第二次浪潮

18、是目前，“无线市话”的呼声再次响起。随着我国电信改革。固定网与移动网分开并开始平等竞争，因此，原来固定网不能发展移动电话和无线市话的禁令就难以继续执行，市话公司迫切要求进入移动领域。,50,无线市话,目前“无线市话”处于移动电话市场和固定电话市场的中间地带，这部分市场的开发和激活对于任何电信运营企业来说都具有较强的吸引力，特别是对于“中国电信”来说，“无线市话”无需安装移动交换机，可以充分利用现有市话交换机的剩余容量，提高交换设备的实装率扩展和延伸市话业务。,51,无线市话,同时还可以灵活实现两机（即固定座机和移动手机）同号与异号的功能，解决市话“热装冷用”的问题，从而提高接通率。“无线市话”

19、不要进行通信管道和光缆线路的规划和施工，能够较大幅度节省建设资金。因此引进“无线市话”不仅建设周期较短，维护方便，而且增加了业务收入和放号量。,52,无线市话,无线市话的种类,53,无线市话,（1）PHS：由日本研制，并在日本一度被广泛采用的微微蜂窝移动通讯系统，在日本的实验说明它不能代替移动电话，用户数正在锐减，我国已有地方采用它开通“小灵通”系统，由于它的每个基站覆盖区太小，要作到象移动通讯系统无缝隙，所需基站数目太大，造成建设成本太高。目前看它并不适合在某些大城市作全市区覆盖实现无线市话构想。,54,无线市话,（2）PAS：是基于日本的PHS又推出的一个无线市话系统。目前我国已有十几个城

20、市推出了这个系统。它和PHS的缺点一样覆盖范围小，盲区多，只能在慢速运动中接收信号。由于它开发了ATC（Air Traffic Controller）技术，在不同城市用户可实现漫游，这点很受用户欢迎。,55,无线市话,（3）DECT：这是基于欧洲标准的微微蜂窝的无线接入系统。在国内多用于建筑物内可作房间之间漫游。我国曾有二个城市尝试在全城市内大面积建站作为市内无线电话，终因覆盖区小、盲点多而失败。,56,无线市话,（4）PACS：是由美国Bellcore发明制造的，它是在日本PHS和美国DCS1900基础上作了若干技术改进，而推出的另一种微微蜂窝通信系统。但由于推出的较晚，生产厂家少，因此手机

21、、基站的成本较高，目前在台湾和内地都安装了一些系统，作固定无线接入用。,57,无线市话,（5）我国具有独立知识产权的汉威SCDMA系统（工作在1800M），华为ETS450（工作在450M），另外还有阿尔卡特A9800（工作在1900M）、中兴的ZXPCS等。这些系统与前面四种不同，它是大覆盖区、大功率、用户数少，多用作城市郊区、山区和丘陵地区，解决架线难、成本高的问题。,58,无线市话,但由于它是单覆盖区（非蜂窝、非漫游），所以用户容量少，但是这些系统作为电话的无线延伸无疑是一种正确的选择。而且我国很多省市在郊区、农村、边远地区都建设了类似系统。,59,点对多点微波技术,PMP微波除了连接最

22、终用户外，还可连接终端站（每个终端站带几十个用户） 使用1.5GHz、1.9-3.5GHz频段，覆盖范围大（几十公里到几百公里） 容量小，价格高，应用受限 适合于农村、岛屿、山区等用户分散，人口稀少的边远地区,60,固定无线接入的特点,优点 -应用灵活转 -安装速度快 -可克服某些地理环境的限制 -易于拆装,可重新利用 -可提供一定程度的移动性 -维护费用低,资金周转快 缺点 -成本 -服务质量,61,对无线接入的新要求,宽带化 语音+数据(支持) 相应的移动性,62,宽带无线接入,LMDS (Local Multipoint Distribution Service),63,宽带无线接入,宽

23、带接入：用户网络接口上的最大接入速率超过bit/s。 分类： 多路多点分配业务（）一已经投入使用 直播卫星系统（） 本地多点分配业务（）一正在做现场试验,64,（）S,LMDS采用一种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服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。,65,（）S,目前各国的核心网络建设均初具规模，基本可满足当前通信的需求。而突出的矛盾体现在接入网方面，即用户与核心网络的连接部分。这一问题是通信向宽带、智能、个人化发展的关键，因此我国也把研究、发展和建设接入网列为重要任务。,

24、66,（）S,从技术上来说，按照使用的媒介不同，接入网可划分为有线接入网和无线接入网，无线接入分为移动无线接入和固定无线接入。移动无线接入就例如我们熟悉的移动电话接人等，用户是可移动的，而固定无线接入与此正好相反，用户基本是固定不动的。,67,（）S,按照这样的分类标准，LMDS属于无线固定接入手段，而它最大的特点在于宽带特性，可用频谱往往达1GHz以上。,68,（）S,随着Internet的高速普及与多媒体技术的飞速发展，用户对带宽的要求越来越高，有线接入手段有时无法跟上发展的速度：传统的铜线、电缆，已完全不能满足传输的要求，如果添加额外的调制和压缩设备，成本又往往是用户所不愿负担的；,69

25、,（）S,全光缆网络将是比较完美的解决方案，但对基础网络的要求过高，即使在发达国家也还需要一段时间才能实现；折衷的光纤电缆混合方案（HFC）在很多国家并不适合，因为光纤与电缆往往掌握在不同的部门手中，由于法规的限制及各自利益的保护，混合使用难于实现。,70,（）S,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。而LMDS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，业务如下：,71,（）S,1）话音业务 LMDS系统可提供高质量的话盲服务，而且没有时延。系统可提供标准接口，如RJ11。,72,（）S,2）数据业务 LMDS

26、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1.2kbitS155MhitS，并支持多种协议，包括帧中继、ATM、TCPIP等。,73,（）S,3）图像业务 LMDS可支持模拟和数字图像业务，可提供的图像信道包括150条远程节目、10条本地节目。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。,74,（）S,除了上述宽带特性，LMDS还具有无线系统所固有的优点，如建设成本低，项目启动快，建设周期短，维护费用低等。,75,（）S,1）项目启动快，工程完成快 无线系统与有线系统相比，很大的优势在于工程的启动与实施非常迅速。尤其在大城市，有线工程

27、往往要经过市政等部门的审批，因为对道路。绿地等环境破坏较大，而且施工量大，要受到多种因素的制约。,76,（）S,2）前期投资比例较小，后期扩容能力强，投资回收快 LMDS系统的投资包括中心基站设备、用户端设备、网管系统和其它附加费用。由于LMDS是一种利用基站覆盖用户端设备的体制，所以在网络初期，只需小部分投资建立一个配置较简单的基站，覆盖若干用户即可开始运营。,77,（）S,随着用户数量的增加，可提高基站的配置，增加用户端设备，逐步扩容，逐步追加投资。所以投资回收也很快。,78,（）S,3）可以根据用户需要进行建设 在网络正式投入运营之前，往往很难准确推算用户的业务需求发展情况，传统接入网络

28、中，用户对带宽和新业务的不断的需求往往使服务商深感头疼。,79,（）S,而LMDS系统的基站、扇区覆盖体制，用户端设备的模块化结构，使容量扩充和新业务提供都很容易，服务商可以随时根据用户要求，添加所需的设备，提供新的服务。,80,（）S,4）网络运行、维护费用比较低 这是无线系统自身固有的优势。,81,（）S,LMDS系统的局限性主要有以下三点： 1）服务区覆盖范围较小，不适合远程用户使用。 2）基站设备相对比较复杂，价格较贵，所以用户少时，平均每用户成本较高。LMDS自身的特点，决定它更适合于大城市的城区或其他人口比较稠密的地区。,82,（）S,3）由于工作频率高，通信质量受雨、雪等天气影响

29、较大。,83,（）S,ocal Multipoint Distribution Service 本地多点分配业务 毫米波段millimeter wayebands 视距传输Line-Of-Sight 支持，标准,84,（）S,一个完善的LMDS网络是由四部分组成： 1）骨干网络； 2）网络运行中心（NOC）； 3）服务区中的基站系统； 4）服务区中的用户端设备。,85,（）网络结构,86,LMDS系统配置,发送/接收 设备,ATM 交换机,中心站,复用,解复用,解调,调制,ATM适配 （控制器）,室外单元,调制,解调,IFL 中频电缆,FDMA TDMA,ATM适配 （控制器）,用户站,OC-3,骨干网,PSTN,ISP和Internet,E1/T1,FR E/T1,接口模块,CHANNEL BANK,10Bast-T,ATM接口,程控交换机,路由器