寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)概述課件

1、寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)（Broadband Wireless Communication Technology）電子與信息工程學(xué)院（2013年秋季學(xué)期）1課程的基本信息授課學(xué)時(shí)：40；學(xué)分：2.5。授課時(shí)間：7-16周；考試時(shí)間：18周。教學(xué)內(nèi)容：教材基本內(nèi)容+補(bǔ)充內(nèi)容。教學(xué)安排：1.寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)基礎(chǔ)部分（第1章第3章）：賈敏；2.寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用部分（第4章第6章）：李卓明；3.課程總結(jié)：2學(xué)時(shí)。 考核：1出勤情況+課堂表現(xiàn):10-20分；2作業(yè):10分；3閉卷考試:卷面70-80分。課程學(xué)習(xí)要求： 掌握寬帶無(wú)線(xiàn)通信的基本理論與寬帶無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及目前寬帶無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的主流標(biāo)準(zhǔn)

2、和新技術(shù)。2第1章 寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)概述主要內(nèi)容:1.1 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展1.2 寬帶無(wú)線(xiàn)接入概述1.3 寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的分類(lèi)1.4 BWA技術(shù)的發(fā)展概況1.5 蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)概述1.6 寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)31.1 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展 過(guò)去的10多年是通信技術(shù)、電信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及電信服務(wù)水平飛速發(fā)展的黃金十年，高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，基礎(chǔ)設(shè)施日益完善，服務(wù)模式推陳出新，形成了一個(gè)欣欣向榮的巨大產(chǎn)業(yè)，涌現(xiàn)了一些具有代表性的通信技術(shù)。1.1.1 通信技術(shù)的總體發(fā)展4 在有線(xiàn)通信方面，隨著20世紀(jì)90年代中期ATM、FR、DDN網(wǎng)絡(luò)的大面積建設(shè)，電信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)徹底告別了X.25時(shí)代，開(kāi)啟了一

3、個(gè)寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與應(yīng)用的春天。5 在公眾服務(wù)領(lǐng)域，無(wú)線(xiàn)和移動(dòng)通信技術(shù)及服務(wù)相對(duì)有線(xiàn)通信而言可謂是更加轟轟烈烈，后來(lái)居上。20世紀(jì)80年代末的無(wú)線(xiàn)尋呼技術(shù)及服務(wù)的出現(xiàn)，首次將普通百姓帶入了一個(gè)移動(dòng)通信的時(shí)代。6 第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是以美國(guó)的AMPS標(biāo)準(zhǔn)和歐洲的TACS標(biāo)準(zhǔn)為代表的移動(dòng)通信系統(tǒng)，它是模擬體制的移動(dòng)通信技術(shù)。 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)的出現(xiàn)迅速將公眾個(gè)人移動(dòng)通信服務(wù)推進(jìn)了高速發(fā)展的黃金時(shí)期。 第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)3G）向人們描繪的是一個(gè)空前眼花繚亂的移動(dòng)通信服務(wù)世界。7 LTE (Long Term Evolution)技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)和增強(qiáng)現(xiàn)有3G技術(shù)的性能，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有WiMAX等新

4、興寬帶無(wú)線(xiàn)接入（BWA）技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。 LTE采用原計(jì)劃用于B3G/4G的OFDM、MIMO等技術(shù)，為3G技術(shù)向B3G/4G演進(jìn)提供了一個(gè)臺(tái)階，使3G向4G的演進(jìn)相對(duì)平滑。 8 而與此同時(shí)，以IEEE 802.11a/b/g為代表的WLAN技術(shù)，以及以IEEE 802.16為代表的WiMAX下一代寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，甚至還包括以DVB-T、DVB-H為代表的數(shù)字電視地面無(wú)線(xiàn)廣播技術(shù)，如此眾多的成熟和即將成熟的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，在不久的將來(lái)將共同組成一個(gè)高效、靈活和可靠的無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。9圖1-1 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的總體發(fā)展歷程和趨勢(shì)10通信市場(chǎng)正在呈現(xiàn)出話(huà)音業(yè)務(wù)移動(dòng)化，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)寬帶化的發(fā)展趨勢(shì)

5、；電信網(wǎng)絡(luò)也正向無(wú)線(xiàn)化和寬帶化發(fā)展；在以ITU和3GPP/3GPP2引領(lǐng)的蜂窩移動(dòng)通信從3G到E3G，再走向B3G/4G的演進(jìn)道路上，各種無(wú)線(xiàn)技術(shù)通過(guò)相互競(jìng)爭(zhēng)互相借鑒和學(xué)習(xí)，使得寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不斷完善，網(wǎng)絡(luò)安全性、實(shí)用性不斷增強(qiáng)；1.1.2 寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展背景11豐富的市場(chǎng)終端支持，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已逐漸成熟；政府社會(huì)信息化建設(shè)需求，加速了寬帶無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展。12圖1-2 移動(dòng)寬帶接入的需求日益提高 截止2012年初，全球手機(jī)用戶(hù)數(shù)量達(dá)到60億，全球有超過(guò)1.2億的互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)。13ISDNFTTHVDSLCATVxDSLPHS 1990100K1M10M100M 1G19952010Data

6、 speed1K10KVoice band modem20052000 W-CDMA TD-SCDMA cdma200 cdma2000 EV-DO (2.4M) W-CDMA/TD-SCDMA HSDPA (14M) LTE (50M/100M) Systems beyond IMT-2000IMT-2000802.16 family802.11 familyFixed Communications圖1-3 固網(wǎng)上的應(yīng)用在數(shù)年后會(huì)在移動(dòng)網(wǎng)上出現(xiàn)14國(guó)際電信聯(lián)盟報(bào)告ITU-R M.2033定義：窄帶（narrowband）：是指數(shù)據(jù)傳輸速度在100kbit/s以下的通信服務(wù)；寬帶（wideba

7、nd）：是指數(shù)據(jù)傳輸速度比窄帶高，通?？蛇_(dá)幾百kbit/s；寬帶（broadband）：是指數(shù)據(jù)傳輸速度在1Mbit/s以上，典型傳輸速度在1100Mbit/s之間。1.1.3 寬帶無(wú)線(xiàn)通信的概念15FCC（Federal Communications Commission ）2010年07月24日為“寬帶”這個(gè)詞語(yǔ)下了一個(gè)定義，F(xiàn)CC認(rèn)為寬帶意味著下載速率為4Mbps，上行為1Mbps，可以實(shí)現(xiàn)視頻等多媒體應(yīng)用，并同時(shí)保持基礎(chǔ)的Web瀏覽和E-Mail特性。目前的寬帶對(duì)家庭用戶(hù)而言是指?jìng)鬏斔俾食^(guò)1M，可以滿(mǎn)足語(yǔ)音、圖像等大量信息傳遞的需求。 16大系統(tǒng)容量、高業(yè)務(wù)速率支持能力，亟待發(fā)展的核

8、心技術(shù)領(lǐng)域；世界各國(guó)高新技術(shù)支柱產(chǎn)業(yè)；當(dāng)前和今后國(guó)際學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)；瓶頸問(wèn)題突出，發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)：業(yè)務(wù)需求旺盛，增長(zhǎng)迅猛；頻譜資源受限，形成瓶頸。1.1.4 寬帶無(wú)線(xiàn)通信的特點(diǎn)17我國(guó)的國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“新一代寬帶無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)”屬于國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)中確定的16個(gè)重大科技專(zhuān)項(xiàng)之一。正在制定“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略。2012年4月工信部召開(kāi)寬帶戰(zhàn)略全國(guó)啟動(dòng)動(dòng)員會(huì)，我國(guó)寬帶提速的目標(biāo)是到2015年末，城市家庭上網(wǎng)帶寬達(dá)到20M，農(nóng)村家庭上網(wǎng)帶寬達(dá)到4M。目前寬帶中國(guó)戰(zhàn)略已經(jīng)上升到國(guó)家層面，具體規(guī)劃預(yù)計(jì)在年底正式出臺(tái)。181.2 寬帶無(wú)線(xiàn)接入概述1.2.1

9、接入網(wǎng)的定義 根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）關(guān)于接入網(wǎng)框架建議（G.902），接入網(wǎng)是在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列為傳送實(shí)體提供所需傳送能力的實(shí)施系統(tǒng)，可經(jīng)由管理接口（Q3）配置和管理。因此，接入網(wǎng)可由三個(gè)接口界定，即網(wǎng)絡(luò)側(cè)經(jīng)由SNI與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)相連，用戶(hù)側(cè)由UNI與用戶(hù)相連，管理方面則經(jīng)Q3接口與電信管理網(wǎng)（TMN）相連。19圖1-4 接入網(wǎng)架構(gòu)20 接入網(wǎng)的重要特征：（1）接入網(wǎng)對(duì)于所接入的業(yè)務(wù)提供承載能力，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明傳送。 （2）接入網(wǎng)對(duì)用戶(hù)信令是透明的，除了一些用戶(hù)信令格式轉(zhuǎn)換外，信令和業(yè)務(wù)處理的功能依然在業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)中。21 （3）接入網(wǎng)的引入不應(yīng)限制現(xiàn)

10、有的各種接入類(lèi)型和業(yè)務(wù)，接入網(wǎng)應(yīng)通過(guò)有限的標(biāo)準(zhǔn)化的接口與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)相連。 （4）接入網(wǎng)有獨(dú)立于業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的接口連接TMN，TMN實(shí)施對(duì)接入網(wǎng)的操作、維護(hù)和管理。22 根據(jù)傳輸方式細(xì)分，可以將接入網(wǎng)分為有線(xiàn)接入網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)兩種方式。 對(duì)于無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，按照空中接口承載業(yè)務(wù)帶寬的大小，又可以將其分為寬帶無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)和窄帶無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)。231.2.2 寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)基本概念 和基本特點(diǎn) 在信息通信領(lǐng)域，發(fā)展速度最快，對(duì)人們影響最大的兩大技術(shù)就是寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)（移動(dòng)）通信技術(shù)，這兩大技術(shù)的結(jié)合，即為寬帶無(wú)線(xiàn)接入（Broadband Wireless Access，BWA）

11、技術(shù)。 BWA技術(shù)指從用戶(hù)終端到業(yè)務(wù)交換點(diǎn)之間通信鏈路采用無(wú)線(xiàn)鏈路的寬帶接入技術(shù)，它實(shí)際上是核心網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)延伸。24 與傳統(tǒng)的有線(xiàn)接入方式相比，BWA具有如下特點(diǎn)。 （1）覆蓋范圍靈活，單基站（或接入點(diǎn)）的覆蓋范圍通常從幾十米到幾公里數(shù)量級(jí)不等，可以使BWA技術(shù)靈活地應(yīng)用于從局域網(wǎng)到城域網(wǎng)的整個(gè)區(qū)域。 （2）工作頻帶寬，可提供寬帶接入。 25 （3）啟動(dòng)資金較小，不需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，初期投入少，僅在增加用戶(hù)（即有業(yè)務(wù)收入）時(shí)才需增加資金投入。 （4）提供服務(wù)速度快，無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)安裝調(diào)試容易。 （5）頻率復(fù)用度高，系統(tǒng)容量大。 （6）靈活的鏈路自適應(yīng)技術(shù)。26（7）MAC層具備調(diào)度機(jī)制。（

12、8）動(dòng)態(tài)帶寬分配能力。（9）安全性。（10）在發(fā)展方面極具靈活性。（11）提供優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的多種業(yè)務(wù)。（12）運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低。27 寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)從覆蓋范圍上可以分為個(gè)域網(wǎng)無(wú)線(xiàn)寬帶接入技術(shù)、局域網(wǎng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)、城域網(wǎng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)和廣域網(wǎng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)四類(lèi)。 （1）無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)（WPAN）覆蓋范圍從幾厘米到幾米，為不同設(shè)備間提供雙向短程通信，以藍(lán)牙技術(shù)為代表。 （IEEE 802.15）1.3 寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的分類(lèi)28 （2）無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）覆蓋范圍從幾米到幾百米，可以為一定范圍內(nèi)的用戶(hù)提供共享的無(wú)線(xiàn)接入帶寬，Wi-Fi是其代名詞。它的最大特點(diǎn)是便攜性，主要用來(lái)解決用戶(hù)“最后100

13、米”的通信需求，定位于熱點(diǎn)地區(qū)的高速游牧數(shù)據(jù)接入，不支持高速移動(dòng)性。（IEEE 802.11）29 （3）無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)（WMAN）覆蓋范圍為幾公里數(shù)量級(jí)（3km5km是典型值，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的覆蓋可以高達(dá)幾十公里），是為解決寬帶接入“最后一公 里”問(wèn)題而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，可以提供支持QoS能力和一定范圍移動(dòng)性的共享接入能力。MMDS、LMDS和WiMAX等技術(shù)屬于城域網(wǎng)范疇。 （IEEE 802.16）30 （4）無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)（WWAN）。覆蓋范圍更廣，最主要的是可以支持全球范圍內(nèi)的廣泛的移動(dòng)性，屬于B3G和4G的范疇，IEEE 802.20中的iBurst和Flash OFDM等技術(shù)是該類(lèi)技術(shù)的前身。（

14、IEEE 802.20 ） 從是否支持終端移動(dòng)性上，寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)可以分為移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)和固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)。311.3.1 移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù) 根據(jù)ITU-R的M.1034-1建議，無(wú)線(xiàn)接入可以分為靜止、步行、典型車(chē)速和高速車(chē)速四類(lèi)。移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入（MBWA）就是能夠在典型車(chē)速和高速車(chē)速狀態(tài)下提供的寬帶無(wú)線(xiàn)接入，即上述分類(lèi)中的后兩類(lèi)的系統(tǒng)。 與此相反，固定和游牧無(wú)線(xiàn)接入要求用戶(hù)終端使用的時(shí)候保持靜止，也稱(chēng)為便攜性系統(tǒng)。32 移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)在空中接口部分需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有：在高速數(shù)據(jù)傳輸方面主要有多天線(xiàn)、分集和波束成形技術(shù)、多用戶(hù)檢測(cè)和干擾抵消技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制等；在高頻傳

15、輸?shù)目煽啃苑矫嬷饕屑m錯(cuò)編碼（Turbo編碼或LDPC編碼等）、自適應(yīng)編碼、重傳機(jī)制；33在非對(duì)稱(chēng)的多址接入和雙工方面，由于其存在非對(duì)稱(chēng)性問(wèn)題，可以考慮的雙工方式主要有頻分雙工和時(shí)分雙工兩種模式；在業(yè)務(wù)量和QoS的MAC層設(shè)計(jì)方面主要有業(yè)務(wù)量設(shè)計(jì)與QoS保障的結(jié)合。34 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方面需要考慮和解決的問(wèn)題有水平/垂直切換、快速I(mǎi)P切換、服務(wù)質(zhì)量和安全性等。 由于移動(dòng)寬帶接入的技術(shù)特點(diǎn)，它需要在以下方面做出技術(shù)上的折衷考慮：移動(dòng)性對(duì)寬帶、調(diào)制方式對(duì)多址接入方式、業(yè)務(wù)量對(duì)復(fù)雜性、公平性對(duì)服務(wù)質(zhì)量等。35移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)以IEEE 802.162005和IEEE 802.20標(biāo)準(zhǔn)為代表。其覆蓋范圍

16、在幾公里以?xún)?nèi)，有移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)小區(qū)規(guī)劃特點(diǎn)，其目標(biāo)是提供在120km/h（IEEE 802.16e2005）和250km/h（IEEE 802.20）的典型移動(dòng)速率下的超高帶寬接入，最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)未來(lái)對(duì)高帶寬數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?61.3.2 固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù) 固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)帶寬高，雙向傳輸數(shù)據(jù)，可提供寬帶交互式數(shù)據(jù)及媒體業(yè)務(wù)，克服了傳統(tǒng)的本地環(huán)路的瓶頸，能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)高速率數(shù)據(jù)和圖像通信日益增長(zhǎng)的需求。 在各種接入技術(shù)中，固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入憑借其組網(wǎng)快速靈活、運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便及良好的成本競(jìng)爭(zhēng)力，已迅速成為市場(chǎng)熱點(diǎn)。37 尤其對(duì)新的電信運(yùn)營(yíng)商，能夠以無(wú)線(xiàn)技術(shù)快速低成本地建設(shè)自己的接入網(wǎng)，與傳統(tǒng)

17、的電信運(yùn)營(yíng)商競(jìng)爭(zhēng)，這是一個(gè)至關(guān)重要的手段，也是迅速切入市場(chǎng)的有效途徑。38固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的工作頻率在3GHz40GHz，屬于微波頻段。如LMDS、MMDS等。不同頻段固定無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)的組網(wǎng)均采用一種類(lèi)似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將一個(gè)需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)基站，基站設(shè)備經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)線(xiàn)鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的遠(yuǎn)端站通信。 固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)一般由三部分組成：中心站（基站）、遠(yuǎn)端站、網(wǎng)管系統(tǒng)。391中心站 主要匯聚中心站不同扇區(qū)設(shè)備上的業(yè)務(wù)與信令數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與核心網(wǎng)絡(luò)相連。中心站可以根據(jù)上聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)需求，配置不同的接口，例如ATM接口、2M接口、10/100Base-T接口和

18、V5接口等。中心站設(shè)備包括室內(nèi)單元和室外單元兩個(gè)部分。 402遠(yuǎn)端站 包括室外單元（含定向天線(xiàn)、射頻單元）和室內(nèi)單元（調(diào)制與解調(diào)單元以及與用戶(hù)室內(nèi)設(shè)備相連的業(yè)務(wù)接口單元）。系統(tǒng)可提供多種類(lèi)型的用戶(hù)接口，目前常見(jiàn)的業(yè)務(wù)都可直接接入。與遠(yuǎn)端站相連的用戶(hù)（通過(guò)UNI）可以是單個(gè)用戶(hù)終端，也可以是一個(gè)用戶(hù)駐地網(wǎng)（CPN）。 413網(wǎng)管系統(tǒng) 主要與中心站相連，有帶內(nèi)、帶外和串口連接三種方式。網(wǎng)管系統(tǒng)應(yīng)完成設(shè)備基本的配置、故障、性能、安全管理以及計(jì)費(fèi)信息的采集。 26G LMDS、3.5G MMDS和5.8G點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的組網(wǎng)模式相同，均由中心站、遠(yuǎn)端站和網(wǎng)管這三部分組成。421.4 BW

19、A技術(shù)的發(fā)展概況1.4.1 傳統(tǒng)BWA技術(shù)1傳統(tǒng)BWA技術(shù)概況 傳統(tǒng)的BWA技術(shù)是指以固定寬帶為技術(shù)特征，空中接口立足于各設(shè)備制造商私有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，主要目的是解決網(wǎng)絡(luò)接入部分帶寬不足和有線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)困難等瓶頸問(wèn)題，屬于典型的“最后一公里”技術(shù)。432LMDS技術(shù)概述 LMDS（Local Multipoint Distribution System，本地多點(diǎn)分布系統(tǒng)）是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的固定無(wú)線(xiàn)通信方式，具有非常高的帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)高速數(shù)據(jù)和圖像通信日益增長(zhǎng)的要求。 其工作頻率通常為10GHz43GHz，在26GHz頻段附近可用的

20、頻譜帶寬最大可達(dá)1GHz以上。 （1）LMDS的概念44（2）LMDS的技術(shù)參數(shù) 不同國(guó)家或地區(qū)的電信管理部門(mén)分配給LMDS的具體工作頻段及頻帶寬度有所不同，其中大約有80%的國(guó)家將27.5GHz29.5GHz定為L(zhǎng)MDS頻段。 工作頻段45 我國(guó)為滿(mǎn)足寬帶無(wú)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，規(guī)劃的LMDS工作頻段和主要技術(shù)參數(shù)暫定為：中心站發(fā)射頻段24.507GHz25.515GHz；遠(yuǎn)端站發(fā)射頻段25.757GHz26.765GHz；收發(fā)頻率間隔為1250MHz，基本頻道帶寬為3.5MHz、7MHz、14MHz和28MHz，可根據(jù)具體業(yè)務(wù)需求將基本信道合并使用，傳輸容量42.048Mbit/s/7MH

21、z。46 多址方式 LMDS無(wú)線(xiàn)收發(fā)大多選用頻分雙工（FDD）.下行鏈路一般通過(guò)時(shí)分復(fù)用（TDM），將信號(hào)向相應(yīng)扇區(qū)廣播，每個(gè)用戶(hù)終端在特定的頻段內(nèi)接收屬于自己的信號(hào)上行鏈路可通過(guò)頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）等多址方式與基站進(jìn)行通信。 47 調(diào)制方式 LMDS系統(tǒng)可采用的調(diào)制方式有相移鍵控PSK（包括BPSK，DQPSK，QPSK）和正交幅度調(diào)制QAM（包括4QAM，16QAM，64QAM），具體應(yīng)用時(shí)將根據(jù)實(shí)際情況選定。48 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) LMDS系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與局域網(wǎng)類(lèi)似，可有星形和環(huán)形兩種主要結(jié)構(gòu)形式。 49（3）LMDS系統(tǒng)的組成圖1-5 LMDS系統(tǒng)組成示意圖50 基礎(chǔ)骨干

22、網(wǎng)絡(luò) 基站 用戶(hù)端設(shè)備（CPE） 網(wǎng)管系統(tǒng)51（4）LMDS的主要特點(diǎn) 可提供極高的通信帶寬。 蜂窩式的結(jié)構(gòu)配置可覆蓋整個(gè)城域范圍。 可提供多種業(yè)務(wù)（語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等）。 高效的調(diào)制與編碼方式。52（5）LMDS的優(yōu)缺點(diǎn) 與傳統(tǒng)的有線(xiàn)接入或者低頻段無(wú)線(xiàn)接入方式相比，LMDS具有以下優(yōu)勢(shì)。 項(xiàng)目啟動(dòng)快，工程完成快。 工作頻帶寬，可提供寬帶接入。 前期投資比較小，后期擴(kuò)容能力強(qiáng)，投資回收快。53 業(yè)務(wù)提供速度快。 在用戶(hù)發(fā)展方面極具靈活性。 可提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的多種業(yè)務(wù)。 頻率復(fù)用度高，系統(tǒng)容量大。 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用比較低。54 雖然LMDS有以上的優(yōu)點(diǎn)，但是亦存在不同程度的局限性。 LMDS的致

23、命缺點(diǎn)是在信號(hào)傳輸上會(huì)有發(fā)射器和接收器之間一條直射的傳輸限制，如果中間有過(guò)多的障礙物阻擋信號(hào)傳送，就會(huì)影響傳輸品質(zhì)。 LMDS服務(wù)區(qū)覆蓋范圍較小，不適合遠(yuǎn)程用戶(hù)使用。覆蓋半徑通常為幾公里。 55 LMDS使用約30GHz的頻段作為傳輸媒介，對(duì)于樹(shù)木、建筑物等障礙物的穿透能力較弱，而且有嚴(yán)重的雨衰效應(yīng)，通信質(zhì)量受雨、雪等天氣影響較大，只有在與基地臺(tái)建立直線(xiàn)傳輸線(xiàn)路時(shí)才會(huì)有較佳的通信品質(zhì)。 基站設(shè)備比較復(fù)雜，價(jià)格較貴，所以在用戶(hù)少時(shí)，每個(gè)用戶(hù)的分?jǐn)偝杀据^高。適合于大城市或其他人口比較稠密的地區(qū)。 56（6）LMDS的應(yīng)用 LMDS屬于無(wú)線(xiàn)訪問(wèn)的一種新形式，可以采用蜂窩式的小區(qū)結(jié)構(gòu)覆蓋整個(gè)城域范圍，

24、每個(gè)蜂窩站的覆蓋區(qū)為5km7km。 若采用具有更高的發(fā)射功率、更強(qiáng)的接收靈敏度，可增加基站的覆蓋范圍，使覆蓋范圍達(dá)到10km以上。 57 LMDS覆蓋區(qū)可相互重疊，每個(gè)蜂窩的覆蓋區(qū)又可以劃分為多個(gè)扇區(qū)，可以根據(jù)需要在該扇區(qū)提供特定業(yè)務(wù)或服務(wù)。 LMDS系統(tǒng)特別適于在城市商貿(mào)區(qū)、技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、寫(xiě)字樓群、城市居民小區(qū)等高密度用戶(hù)地區(qū)使用。58LMDS的應(yīng)用場(chǎng)合如下。 企業(yè)應(yīng)用。 住宅用戶(hù)。 連接2G和3G。59LMDS系統(tǒng)可提供的業(yè)務(wù)如下。 話(huà)音業(yè)務(wù)。 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 視頻業(yè)務(wù)。603MMDS技術(shù)概述 MMDS（ Multi-channel Microwave Distribution System，多

25、信道多點(diǎn)分布系統(tǒng)）可透明傳輸業(yè)務(wù)，在基站端與網(wǎng)絡(luò)的接口為T(mén)1/E1、100Base-T等，在用戶(hù)端的接口為E1和10Base-T等?？蔀橛脩?hù)提供internet接入、本地用戶(hù)的數(shù)據(jù)交換、話(huà)音業(yè)務(wù)和VOD視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)。 （1）MMDS技術(shù)的概念61 MMDS工作頻段一般為2GHz5GHz，使用的頻率要比LMDS少得多。由于該頻段受雨衰的影響很小，并且在同等條件下空間傳輸損耗也較LMDS低，故MMDS頻段可應(yīng)用于半徑為幾十公里的大范圍覆蓋。 MMDS最初用于傳輸單向電視和網(wǎng)絡(luò)廣播。近些年來(lái)，高速數(shù)據(jù)接入需求的不斷增長(zhǎng)促進(jìn)了MMDS的發(fā)展。62 與點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的LMDS相比，MMDS適于用戶(hù)相對(duì)分散、

26、容量較小的地區(qū)，從成本上來(lái)講，MMDS低于LMDS。MMDS所能提供的數(shù)據(jù)帶寬同樣與可利用的頻段、采用的調(diào)制方式（QPSK、16QAM或64QAM）和扇區(qū)數(shù)量有關(guān)。能夠提供的數(shù)據(jù)容量大約為所占頻率帶寬的34倍。即100MHz的頻率帶寬能提供300Mbit/s400Mbit/s的數(shù)據(jù)帶寬，供一個(gè)基站覆蓋范圍內(nèi)的用戶(hù)共享。63圖1-6 MMDS系統(tǒng)功能框圖 64（2）MMDS技術(shù)可以提供的業(yè)務(wù) MMDS技術(shù)可以為用戶(hù)提供多種業(yè)務(wù)功能，包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)等。654傳統(tǒng)BWA技術(shù)的發(fā)展 目前，LMDS和MMDS并沒(méi)有形成FBWA領(lǐng)域的統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)設(shè)

27、備制造商的空中接口協(xié)議沒(méi)有實(shí)現(xiàn)兼容性和互操作性。 因此，產(chǎn)品批量生產(chǎn)能力不高，成本下降較慢，產(chǎn)業(yè)鏈不健全，導(dǎo)致技術(shù)更新和新技術(shù)的引入無(wú)法有效進(jìn)行，致使整個(gè)行業(yè)的發(fā)展受到了很大的局限。由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一造成的成本問(wèn)題已經(jīng)成為制約寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)發(fā)展的最大障礙。66 整個(gè)BWA產(chǎn)業(yè)需要成熟的技術(shù)、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)以及有效的成本降低機(jī)制構(gòu)成的良性循環(huán)，為此，許多機(jī)構(gòu)開(kāi)始著手解決這一問(wèn)題，試圖建立起真正統(tǒng)一的全球性標(biāo)準(zhǔn)。 在這樣的背景下，誕生了ETSI HIPER ACCESS、ARIB MMAC和IEEE 802.11等標(biāo)準(zhǔn)。671.4.2 IEEE 802.11技術(shù) 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（Wireless Loc

28、al Area Network，WLAN）是固定局域網(wǎng)的一種延伸，指以無(wú)線(xiàn)媒體作為傳輸媒介的局域網(wǎng)。68 目前國(guó)際上無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)有三大標(biāo)準(zhǔn)家族，美國(guó)IEEE 802.11、歐洲ETSI高性能局域網(wǎng)HiperLAN和日本ARIB移動(dòng)多媒體接入通信MMAC，其中IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的主流標(biāo)準(zhǔn)。 隨著IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的推行，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的產(chǎn)品越來(lái)越豐富，不同產(chǎn)品的兼容性得到加強(qiáng)。69 美國(guó)電氣和電子工程學(xué)會(huì)（IEEE）在制定局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中起了重大作用，IEEE 802是主要的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)成為ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 802.11對(duì)應(yīng)的ISO標(biāo)準(zhǔn)是ISO/IEC 8802

29、-11，定義了無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的MAC層和物理層規(guī)范。70 IEEE 802.11的制定，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶(hù)與用戶(hù)終端的無(wú)線(xiàn)接入，業(yè)務(wù)主要局限于數(shù)據(jù)訪問(wèn)，速度最高只能達(dá)到2Mbit/s。 由于它在速率和傳輸距離上都不能滿(mǎn)足人們的需要，因此，IEEE又相繼推出了802.11b和802.11a兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。此后，ci的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷形成和制定之中。71圖1-7 IEEE 802.11協(xié)議棧 72圖1-8 IEEE 802.11協(xié)議基本參考模型 1協(xié)議基本參考模型732IEEE 802.11 MAC層 由于IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)終端共享同一傳輸媒質(zhì)，所以需要一種MAC協(xié)議來(lái)控制各

30、個(gè)終端對(duì)同一傳輸媒質(zhì)的訪問(wèn)。 IEEE 802.11MAC層采用了與以太網(wǎng)類(lèi)似的CSMA（載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)）來(lái)控制對(duì)傳輸媒質(zhì)的訪問(wèn)。 74（1）MAC數(shù)據(jù)服務(wù)（MAC Data Service）（2）MAC層功能 訪問(wèn)控制 a分布訪問(wèn)協(xié)同功能（Distributed Coordination Function，DCF）。DCF是物理層和AP之間自動(dòng)共享無(wú)線(xiàn)介質(zhì)的協(xié)議，IEEE 802.11采用CSMA/CA協(xié)議進(jìn)行無(wú)線(xiàn)介質(zhì)共享。 b中心點(diǎn)協(xié)同功能（Point Coordination Function，PCF）。提供無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的幀傳送。75 c請(qǐng)求發(fā)送/允許發(fā)送（Request To Send/C

31、lear To Send，RTS/CTS）協(xié)議。 RTS/CTS協(xié)議相當(dāng)于一種握手協(xié)議，用來(lái)解決“隱藏終端”問(wèn)題。 d分段技術(shù)和差錯(cuò)恢復(fù)機(jī)制 eQoS機(jī)制76 網(wǎng)絡(luò)連接 工作站開(kāi)機(jī)后通過(guò)被動(dòng)或主動(dòng)掃描方式搜索有無(wú)現(xiàn)成的AP可供加入，搜索到后從AP接收服務(wù)集標(biāo)識(shí)符（Service Set Identifier，SSID）、時(shí)間同步函數(shù)（Timer Synchronization Function，TSF）、計(jì)數(shù)器的值和物理安裝等參數(shù)。77 提供身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加密 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中所有工作站共享無(wú)線(xiàn)介質(zhì)，由于傳輸介質(zhì)的脆弱性，工作站更容易受到攻擊，主要包括身份假冒、重放攻擊、信息篡改、拒絕服務(wù)攻擊等主

32、動(dòng)式攻擊和網(wǎng)絡(luò)竊聽(tīng)、網(wǎng)絡(luò)通信量分析等被動(dòng)式攻擊，因此安全性需要高度重視。78 當(dāng)無(wú)須對(duì)發(fā)送工作站進(jìn)行身份認(rèn)證時(shí)，一般采用開(kāi)放系統(tǒng)認(rèn)證（Open System Authentication），通常情況下，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳輸需要更高的安全級(jí)別，包括IEEE 802.11定義的共享密鑰認(rèn)證（Shared Key Authentication）在內(nèi)，基于IEEE 802.11的局域網(wǎng)主要采用以下幾種安全技術(shù)。79 aSSID技術(shù) bMAC技術(shù) c有線(xiàn)對(duì)等加密（Wired Equivalent Privacy，WEP）技術(shù) d無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)鑒別與保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（WLAN Authentication an

33、d Privacy Infrastructure，WAPI） e用戶(hù)認(rèn)證技術(shù)（IEEE 802.1x）80（3）MAC層幀 MAC幀格式圖1-9 IEEE 802.11 MAC幀格式81圖1-10 MAC幀控制字段格式 MAC幀分類(lèi)82圖1-11 管理幀格式a管理幀83圖1-12 RTS/CTS幀格式b控制幀c數(shù)據(jù)幀843802.11物理層 IEEE 802.11定義了FHSS，DSSS和IR物理層；802.11b對(duì)DSSS物理層進(jìn)行了補(bǔ)充，定義了HR/DSSS（High Rate/direct sequence spread spectrum）；802.11a定義了OFDM物理層；802.1

34、1g對(duì)802.11和802.11b定義的DSSS物理層做了進(jìn)一步擴(kuò)展，定義了擴(kuò)展速率物理層（Extend Rate PHY，ERP），并對(duì)ERP和非ERP（nonERP）工作站共處等問(wèn)題做了規(guī)范。85（1）物理層服務(wù)原語(yǔ)物理層與MAC層通過(guò)12條服務(wù)原語(yǔ)進(jìn)行通信。86（2）物理層功能 載波監(jiān)聽(tīng) 傳送功能 接收功能87圖1-13 IEEE 802.11中FHSS方式的PLCP幀格式（3）PLCP子層幀格式88圖1-14 IEEE 802.11b中DSSS方式的長(zhǎng)PLCP幀格式89圖1-15 IEEE 802.11a中OFDM方式的PLCP幀格式90（4）PMD子層 PMD子層通過(guò)服務(wù)原語(yǔ)與PLC

35、P子層通信，通過(guò)管理實(shí)體原語(yǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)管理信息庫(kù)（Management Information Base，MIB）的訪問(wèn)，PMD操作負(fù)責(zé)將PPDU的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)適合發(fā)送的無(wú)線(xiàn)信號(hào)，主要包括擴(kuò)頻和調(diào)制功能。91 IEEE 802.11 IEEE 802.11b IEEE 802.11a IEEE 802.11g 其他IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)921IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)1.4.3 IEEE 802.16技術(shù) 1999年，IEEE-SA成立了IEEE 802.16工作組來(lái)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)寬帶固定無(wú)線(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 93 IEEE 802.16主要用來(lái)解決寬帶接入“最后一公里”的問(wèn)題。它可作為線(xiàn)纜和DSL

36、的無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展技術(shù)，或者用于將802.11a無(wú)線(xiàn)接入熱點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)，也可將公司與家庭等網(wǎng)絡(luò)連至有線(xiàn)骨干線(xiàn)路，從而真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)與寬帶接入的統(tǒng)一。 自從該標(biāo)準(zhǔn)誕生以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展出802.16a、802.16d和802.16e等一系列標(biāo)準(zhǔn)。942邏輯組成參考模型 802.16網(wǎng)絡(luò)由用戶(hù)站（SS）、基站（BS）、認(rèn)證和業(yè)務(wù)授權(quán)服務(wù)器（ASA）組成，下圖所示的參考模型中定義了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的各個(gè)接口和參考點(diǎn)。95圖1-16 IEEE 802.16邏輯參考模型96 IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)定義了寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的空中無(wú)線(xiàn)接口部分，該空中接口由物理層和MAC層組成。MAC層又分為三個(gè)子層：特定業(yè)務(wù)匯聚子層、公共

37、部分子層和安全子層。3協(xié)議棧模型97圖1-17 IEEE 802.16協(xié)議棧模型984物理層（1）頻段（2）雙工方式（3）載波帶寬（4）調(diào)制方式（5）編碼方式995媒體接入控制層 IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議在上行通道分配帶寬時(shí)，采用的是一種基于預(yù)留的集中控制方式。 IEEE 802.16的MAC層是靠同意/請(qǐng)求協(xié)議來(lái)接入媒體的，它可以消除確認(rèn)消息的開(kāi)銷(xiāo)和延時(shí)來(lái)支持不同的服務(wù)水平。100 IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)中，為保證各種應(yīng)用業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量， MAC支持多種QoS等級(jí)，定義了豐富的QoS機(jī)制。根據(jù)用戶(hù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了五種不同事物業(yè)務(wù)類(lèi)型：UGS（主動(dòng)分配帶寬）、rtP

38、S（實(shí)時(shí)輪詢(xún)）、nrtPS（非實(shí)時(shí)輪詢(xún)）和BE（盡力而為），并為這五種業(yè)務(wù)類(lèi)型定義了不同的QoS參數(shù)。1016IEEE 802.16技術(shù)分類(lèi) 根據(jù)是否支持移動(dòng)特性，IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)可以分為固定寬帶無(wú)線(xiàn)接入（Fixed Broadband Wireless Access，F(xiàn)BWA）空中接口標(biāo)準(zhǔn)和移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入（Mobile Broadband Wireless Access，MBWA）空中接口標(biāo)準(zhǔn)，其中802.16、802.16a、802.16d屬于FBWA，而802.16e屬于MBWA。102圖1-18 802.16d和802.16e的技術(shù)參數(shù)1037移動(dòng)WiMAX典型應(yīng)用場(chǎng)景圖1

39、-19 移動(dòng)WiMAX應(yīng)用場(chǎng)景1041IEEE 802.20技術(shù)概述1.4.4 IEEE 802.20技術(shù) 移動(dòng)寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)最初由IEEE 802.16工作組在2002年3月提出；2002年7月，IEEE明確MBWA與IEEE 802.16定位于不同的市場(chǎng)應(yīng)用；2002年12月，IEEE 802.20工作組成立。IEEE 802.16和IEEE 802.20研究組致力于兩類(lèi)不同市場(chǎng)目標(biāo)。105 IEEE 802.20工作組的目標(biāo)是制定一種適用于高速移動(dòng)環(huán)境下的寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的空中接口規(guī)范。工作于3.5GHz以下的需授權(quán)頻段，最優(yōu)化IP數(shù)據(jù)傳輸，每用戶(hù)峰值速率超過(guò)1Mbit/s支持城域范圍

40、內(nèi)高達(dá)250km/h的各種車(chē)載移動(dòng)性，在頻譜效率、可持續(xù)用戶(hù)數(shù)據(jù)速率和活動(dòng)用戶(hù)數(shù)等方面比現(xiàn)有移動(dòng)系統(tǒng)性能有顯著提高。1062IEEE 802.20技術(shù)特性 IEEE 802.20的主要技術(shù)特性如下：全面支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，在空中接口中不存在電路域和分組域的區(qū)分；能保持持續(xù)的連通性；頻率統(tǒng)一，可復(fù)用；支持小區(qū)間和扇區(qū)間的無(wú)縫切換，以及與其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)（802.16、802.11等）間的切換；融入了對(duì)QoS的支持，與核心網(wǎng)級(jí)別的端到端QoS相一致；107 支持IPv4和IPv6等具有QoS保證的協(xié)議；支持內(nèi)部狀態(tài)快速轉(zhuǎn)變的多種MAC協(xié)議狀態(tài)；為上下行鏈路快速分配所需資源，并根據(jù)信道環(huán)境的變化自動(dòng)選

41、擇最優(yōu)的數(shù)據(jù)傳輸速率；提供終端與網(wǎng)絡(luò)間的認(rèn)證機(jī)制；與現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)可以共存，降低網(wǎng)絡(luò)部署成本；包含各個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的開(kāi)放型接口。 108（1）系統(tǒng)性能指標(biāo)參 數(shù)目 標(biāo) 值移動(dòng)性最高達(dá)250km/h頻譜效率1 bit/s/Hz/cell工作頻率3.5GHz的許可頻段單小區(qū)覆蓋半徑4Mbit/s用戶(hù)峰值速率（上行）300kbit/s1.2Mbit/s單小區(qū)峰值速率（下行）4Mbit/s16Mbit/s單小區(qū)峰值速率（上行）800kbit/s3.2Mbit/s雙工方式FDD和TDDMAC幀往返時(shí)延（RTT）10ms安全模式AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)）109（2）純IP架構(gòu) IEEE 802.20秉承了I

42、EEE 802協(xié)議族的純IP架構(gòu)。 純IP架構(gòu)，與3GPP和3GPP2所提出的全I(xiàn)P概念有所不同前者是核心網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)都基于IP傳輸，而后者僅僅實(shí)現(xiàn)了核心網(wǎng)的IP化。 設(shè)計(jì)架構(gòu)的差異使IEEE 802.20與其他3G技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 1103IEEE 802.20的技術(shù)特點(diǎn) 透明支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)；始終在線(xiàn)連接；廣泛的頻率重用；支持在各種不同技術(shù)間漫游和切換；小區(qū)間和扇區(qū)間無(wú)縫切換；支持空中接口的QoS與端到端核心網(wǎng)QoS一致：支持基于策略的QoS保證，支持IPv4和IPv6使能的QoS保證；支持多個(gè)MAC協(xié)議狀態(tài)以及狀態(tài)之間的快速轉(zhuǎn)移；對(duì)上行鏈路和下行鏈路的快速資源費(fèi)配。 111

43、 用戶(hù)數(shù)據(jù)速率管理：支持與RF環(huán)境相適應(yīng)的自動(dòng)選擇最佳用戶(hù)速率；空中接口提供消息方式用于相互認(rèn)證；允許與現(xiàn)存蜂窩系統(tǒng)的混合部署；空中接口的任何網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間都為開(kāi)放接口，從而允許服務(wù)提供商和設(shè)備制造商分離實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。 盡可能首先考慮采用IETF協(xié)議。 1121.5 蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)概述1.5.1 3G的發(fā)展歷程圖1-20 3G的發(fā)展路標(biāo)1131第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)(1G)主要代表：美國(guó)的AMPS系統(tǒng) 英國(guó)的TACS系統(tǒng) 北歐的 NMT系統(tǒng) 特點(diǎn)：采用頻分雙工（FDD） 頻分多址（FDMA） 缺點(diǎn)：模擬話(huà)音與傳輸 頻譜利用率低 保密性差、技術(shù)簡(jiǎn)單 制式太多，互不兼容FDMA以模擬通信為特征11

44、42第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)以數(shù)字通信為特征主要代表：歐洲的GSM系統(tǒng) 北美的D-AMPS系統(tǒng)（IS-136） 日本的 PDC系統(tǒng) 美國(guó)的IS-95 特點(diǎn)：數(shù)字話(huà)音與傳輸 頻譜利用率高 話(huà)音質(zhì)量和保密性提高 多種業(yè)務(wù)、集成度高 缺點(diǎn)：數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)帶寬有限 無(wú)法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù) 無(wú)法全球漫游TDMACDMA全球用戶(hù)最多1151978年：確定共用頻段。19821992年：制定GSM標(biāo)準(zhǔn)。GSM96版：提出并采用高速電路交換數(shù)據(jù)（High Speed Circuit Switch Data，HSCSD）技術(shù)?；陔娐方粨Q方式，利用多時(shí)隙為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)用戶(hù)提供多種速率業(yè)務(wù)，最大傳輸速率達(dá)57.6kb

45、it/s，適用于語(yǔ)音和圖像等實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。3GSM發(fā)展進(jìn)程116GSM97版：提出并采用2.5G的通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）技術(shù)?；诜纸M交換技術(shù)，支持115.2kbit/s的最高速率，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的TCP/IP應(yīng)用，能提供Internet和其他分組網(wǎng)絡(luò)的全球性接入。117GSM99版：提出并采用2.75G的GSM演進(jìn)的增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率（Enhanced Data rate for GSM Evolution，EDGE）。能夠提供寬帶業(yè)務(wù)，采用8PSK調(diào)制技術(shù)和信道捆綁技術(shù)，可提供達(dá)384kbit/s的廣域數(shù)據(jù)通信和大約2Mbit/s的局

46、域數(shù)據(jù)通信服務(wù)。118第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)最早是由ITU在1985年提出的，考慮到該系統(tǒng)于2000年左右進(jìn)入商用，且其工作頻段也在2000MHz，因此第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)正式更名為國(guó)際移動(dòng)通信2000，即IMT-2000（International Mobile Telecommunication-2000）。4第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)119主流標(biāo)準(zhǔn)包括：IMT-2000 CDMA-MC 即cdma2000（北美） FDDIMT-2000 CDMA-DS 即WCDMA（歐洲、日本） FDDIMT-2000 CDMA-TDD 即TD-SCDMA（中國(guó)） TDD WiMAX（美國(guó)） TDD120 3

47、G主流標(biāo)準(zhǔn)以CDMA碼分多址為核心。其中WCDMA、TD-SCDMA由3GPP（3rd Generation Partnership Project）負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化工作，而cdma2000由3GPP2（3rd Generation Partnership Project2）負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化工作。1211.5.2 幾種主流的3G標(biāo)準(zhǔn)1cdma2000 cdma2000是由IS-95A/B標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)而來(lái)的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，由3GPP2負(fù)責(zé)具體標(biāo)準(zhǔn)化工作。 目前cdma2000有由3GPP2制定的 Release 0、A、B、C和D五個(gè)支持cdma2000 1x及增強(qiáng)型技術(shù)的版本，以及由EIA/TIA發(fā)布的支

48、持cdma2000 1x EV-DO的IS-856和IS-856A標(biāo)準(zhǔn)。122 cdma2000 1x EV-DO定位于Internet的無(wú)線(xiàn)延伸，能以較少的網(wǎng)絡(luò)和頻譜資源（在1.25MHz標(biāo)準(zhǔn)載波中）支持平均速率為：靜止或慢速移動(dòng)：1.03Mbps（無(wú)分集）和1.4Mbps（分集接收）；中高速移動(dòng)：700kbps（無(wú)分集）和1.03Mbps（分集接收）。其峰值速率可達(dá)2.4Mbps，而且在IS-856A中可支持高達(dá)3.1M的峰值速率。1232WCDMA WCDMA是一種由3GPP具體制定的，基于GSM MAP核心網(wǎng)，UTRAN（UMTS陸地?zé)o線(xiàn)接入網(wǎng)）為無(wú)線(xiàn)接口的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。目前WC

49、DMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。 124 WCDMA采用直接序列擴(kuò)頻碼分多址（DS-CDMA）、頻分雙工（FDD）方式、碼片速率為3.84Mbps，載波帶寬為5MHz?；赗elease 99/Release 4版本，可在5MHz的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps的用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸速率。125 在Release 5版本引入了下行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即HSDPA（High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入）技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高14.4Mbps的下行數(shù)據(jù)傳輸速率。 在Release6版本中引

50、入了上行鏈路增強(qiáng)技術(shù)，即HSUPA（High Speed Uplink Packet Access，高速上行分組接入）技術(shù)，在5MHz的帶寬內(nèi)可提供最高6Mbps的上行數(shù)據(jù)傳輸速率。1263TD-SCDMA TD-SCDMA（Time Division Synchronization Code Division Multiple Access）的中文含義為時(shí)分同步碼分多址接入。 TD-SCDMA從2001年3月開(kāi)始，正式寫(xiě)入3GPP的Release 4版本。目前TD-SCDMA已有Release 4、Release 5、Release 6等版本。127 TD-SCDMA采用不需成對(duì)頻率的TDD

51、雙工模式以及FDMA/TDMA/CDMA相結(jié)合的多址接入方式，使用1.28Mbps的低碼片速率，擴(kuò)頻帶寬為1.6MHz。 基于Release 4版本， TD-SCDMA可在1.6MHz的帶寬內(nèi)，提供最高384kbps的用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸速率。 TD-SCDMA在Release 5版本引入了HSDPA技術(shù)，在1.6MHz帶寬上理論峰值速率可達(dá)到2.8Mbps。1284三種主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較12953G主流技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（1）漫游能力 目前全球大部分國(guó)家已經(jīng)開(kāi)通3G網(wǎng)絡(luò)，其中80%運(yùn)營(yíng)商選擇WCDMA和20%運(yùn)營(yíng)商選擇cdma2000。良好的全球漫游能力有利于與其他運(yùn)營(yíng)商的合作和吸引高端用戶(hù)。 130（2）安

52、全性 目前3G采用了很多種加密技術(shù)，保證通話(huà)和數(shù)據(jù)的安全，不管是話(huà)音還是數(shù)據(jù)都具備很強(qiáng)的保密性，通過(guò)多層的協(xié)議控制，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中可以非常安全的傳輸。 131（3）技術(shù)成熟度 3G于1996年提出標(biāo)準(zhǔn)，2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播模型預(yù)算、以及計(jì)算機(jī)仿真等。 132（4）商業(yè)模式 商業(yè)運(yùn)作模式成熟，3G網(wǎng)絡(luò)得到眾多設(shè)備商、終端制造商、內(nèi)容提供商支持，具備一個(gè)非常全的產(chǎn)業(yè)鏈。 1332022/7/181.5.3 國(guó)內(nèi)外3G頻段圖1-21 IMT-2000的核心頻段（MHz）134圖1-22 IM

53、T-2000的擴(kuò)展頻譜135圖1-23 中國(guó)的3G頻率規(guī)劃136中國(guó)移動(dòng)TD-SCDMA：1880MHz -1900MHz，但之前TD-SCDMA試驗(yàn)網(wǎng)獲得2010MHz-2025MHz的頻譜，兩者加起來(lái)，TD-SCDMA共獲得35MHz。中國(guó)電信CDMA2000：1920MHz -1935MHz（上行）、2110MHz -2125MHz（下行），獲得215MHz。中國(guó)聯(lián)通WCDMA：1940MHz-1955MHz(上行)、2130MHz -2145MHz(下行) ，獲得215MHz。 1371.5.4 全球3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀1全球3G進(jìn)入規(guī)模發(fā)展階段 全球3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)。截至2011年2

54、月，3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全球超過(guò)165個(gè)國(guó)家和地區(qū)，占全球國(guó)家和地區(qū)總數(shù)的72%。全球部署3G商用網(wǎng)絡(luò)506個(gè)，其中WCDMA網(wǎng)絡(luò)383個(gè)， EV-DO網(wǎng)絡(luò)123個(gè)。3G增強(qiáng)型技術(shù)成為主流應(yīng)用技術(shù)，全球90%的WCDMA 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)升級(jí)到HSPA。 138 全球3G用戶(hù)已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模增長(zhǎng)階段。截至2010年底，全球3G用戶(hù)總數(shù)為8.2億。其中，2010年度3G新增用戶(hù)將達(dá)到2.1億，與2009年相比增長(zhǎng)34.4%，在移動(dòng)用戶(hù)中占比由2009年的12.9%升至 15.2%，在新增用戶(hù)比例達(dá)到39.4%。 13923G業(yè)務(wù)不斷豐富 全球智能手機(jī)市場(chǎng)高速發(fā)展，成為引領(lǐng)移動(dòng)終端發(fā)展的核心動(dòng)力。根據(jù)咨詢(xún)公司Ga

55、rtner的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2010年全球智能手機(jī)終端用戶(hù)銷(xiāo)量共計(jì)2.97億，較2009年增長(zhǎng)72.1%。集娛樂(lè)、應(yīng)用、移動(dòng)互聯(lián)三大核心功能于一身的新型操作系統(tǒng)手機(jī)成為推動(dòng)智能手機(jī)市場(chǎng)快速發(fā)展的關(guān)鍵因素。 140 截至2010年12月，全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)達(dá)到9.4億，年復(fù)合增長(zhǎng)率約為69%。從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用情況來(lái)看，高流量、個(gè)性化移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在快速發(fā)展，多媒體大流量業(yè)務(wù)已經(jīng)成為電信運(yùn)營(yíng)商新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，而位置服務(wù)、移動(dòng)SNS、微博等個(gè)性化業(yè)務(wù)也正在成為拉動(dòng)用戶(hù)活躍度的有效工具。 1413中國(guó)的3G發(fā)展 截止2012年9月底，我國(guó)移動(dòng)用戶(hù)總數(shù)達(dá)到108474.4萬(wàn)戶(hù)，其中3G用戶(hù)達(dá)到202

56、63.9萬(wàn)戶(hù)，占移動(dòng)用戶(hù)比例為18.68%。其中，9月份我國(guó)移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)新增1250.2萬(wàn)戶(hù)，其中3G用戶(hù)凈增1008.2萬(wàn)戶(hù)，3G用戶(hù)占新增用戶(hù)比例達(dá)到80.64%。 142 2009年1月7日，我國(guó)正式發(fā)放3G牌照到2011年9月底3G用戶(hù)過(guò)億，中國(guó)用了2年多時(shí)間；而從1億戶(hù)到2億戶(hù)，只用了約1年時(shí)間，我國(guó)3G發(fā)展逐步產(chǎn)生了規(guī)模效應(yīng)。143 根據(jù)三家運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止9月底，中國(guó)移動(dòng)累計(jì)3G用戶(hù)數(shù)達(dá)7559.5萬(wàn)，中國(guó)聯(lián)通3G用戶(hù)總數(shù)達(dá)到6686.3萬(wàn)戶(hù)，中國(guó)電信3G用戶(hù)總數(shù)達(dá)6018.1萬(wàn)戶(hù)（未正式公布），分別占到我國(guó)3G用戶(hù)總數(shù)的37.3%、33%及29.7%，基本實(shí)現(xiàn)三家三分天下的

57、格局。1441.5.5 3G技術(shù)的演進(jìn)圖1-24 3G技術(shù)演進(jìn)路徑1451.5.6 LTE技術(shù)概述 為了有效應(yīng)對(duì)寬帶接入技術(shù)的挑戰(zhàn)，同時(shí)為了滿(mǎn)足不斷增加的新型業(yè)務(wù)需求，3GPP在2004年年底啟動(dòng)了其長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE ，Long Term Evolution ）技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。LTE是3GPP為了未來(lái)10年保證3GPP系列技術(shù)的生命力，抵御來(lái)自非3GPP陣營(yíng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)而啟動(dòng)的最大規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目。希望達(dá)到以下幾個(gè)主要目標(biāo)：146 保持3GPP在移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)LTE技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)和增強(qiáng)現(xiàn)有3G技術(shù)的性能，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)有WiMAX等新興無(wú)線(xiàn)寬帶接入技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。147 填補(bǔ)第三代

58、移動(dòng)通信系統(tǒng)和第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)之間存在的巨大技術(shù)差距。LTE重新定義了空中接口和核心網(wǎng)絡(luò)，摒棄了CDMA技術(shù)，采用原計(jì)劃用于B3G/4G的OFDM、MIMO等技術(shù)，為3G技術(shù)向B3G/4G演進(jìn)提供了一個(gè)臺(tái)階，使3G向4G的演進(jìn)相對(duì)平滑。 148 希望使用已分配給第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜，保持無(wú)線(xiàn)頻譜資源的優(yōu)勢(shì)。 解決第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)存在的專(zhuān)利過(guò)分集中的問(wèn)題。149技術(shù)指標(biāo)具體內(nèi)容支持帶寬1.420MHz頻段和頻譜特性現(xiàn)有2G、3G和3G擴(kuò)展頻段（900MHz、2GHz、2.6GHz等）成對(duì)和非成對(duì)頻段采用相似技術(shù)峰值數(shù)據(jù)率上行50Mbit/s（21天線(xiàn)），下行100Mbit/s（22天線(xiàn)）峰值頻譜效率下行5（bit/s）/Hz，上行2.5（bit/s）/Hz系