固定無線接入技術(shù)

第8章固定無線接入技術(shù)引言固定無線接入概述固定寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)802.16固定寬帶無線接入技術(shù)LMDS高軌衛(wèi)星接入與典型應(yīng)用DBS引言無線接入在接入網(wǎng)中的地位日趨重要無需鋪線、組網(wǎng)快捷靈活，接入自由根據(jù)用戶終端的可移性，無線接入分為固定無線接入和移動(dòng)無線接入固定無線接入開始用于密集住宅小區(qū)，對(duì)其他接入技術(shù)提出了挑戰(zhàn)固定無線接入是新運(yùn)營商進(jìn)軍接入網(wǎng)市場(chǎng)的一個(gè)切入點(diǎn)

固定無線接入概述概念無線接入：用戶終端到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間的傳輸設(shè)施，局部或全部采用無線傳輸固定無線接入：用戶終端位置固定的無線接入特點(diǎn)用戶終端不具備移動(dòng)性對(duì)某一特定地域的固定用戶提供接入沒有越區(qū)切換和漫游的功能工作頻率高，在微波波段提供高的傳輸容量和多業(yè)務(wù)固定無線接入網(wǎng)概述〔續(xù)〕典型的固定無線接入技術(shù)LMDS(LocalMultipointDistributeService〕覆蓋3-5km,向密集小區(qū)或大廈提供高速無線接入MMDS〔MultichannelMultipointDistributeService〕覆蓋約50km,向城郊的分散用戶提供無線接入高軌衛(wèi)星接入典型的為DBS(DirectBroadcastSatellite〕覆蓋廣闊的地域，為偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶提供無線接入固定無線接入網(wǎng)概述〔續(xù)〕根本結(jié)構(gòu)一般采用有中心的結(jié)構(gòu)，中心站稱為基站中心站控制所有用戶站的接入，同時(shí)接入有線網(wǎng)所有用戶站之間不能直接通信，必須通過基站轉(zhuǎn)發(fā)用戶終端用戶單元基站業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)固定寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)802.16標(biāo)準(zhǔn)概況802.16工作組1999年成立，制定本地/城域固定寬帶無線接入標(biāo)準(zhǔn)。分為3個(gè)小組：小組：10GHz～66GHz頻帶無線接口開發(fā)小組：寬帶無線接入系統(tǒng)的共存小組：2GHz～11GHz頻帶無線接口開發(fā)2001年12月802.16標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布〔10～66GHz〕2003年1月802.16a標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布〔2～11GHz〕WiMAX聯(lián)盟WiMAX:WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess推動(dòng)802.16系列標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的應(yīng)用802.16產(chǎn)品的互連互通測(cè)試和認(rèn)證802.16e研究802.16用戶在不同基站之間切換802.16頻段：10－66GHz美國分配的頻段A段：27.5GHz～28.35GHz,29.1GHz～29.25GHz31.075GHz～31.225GHzB段：31．225GHz～31．3GHz中國劃分的頻段：26GHz其他國家：24GHz，28GHz〔多數(shù)國家采用〕等技術(shù)特點(diǎn)速率：155Mbps蜂窩半徑：3－5km需要視距傳輸支持多業(yè)務(wù)和保證Qos由于頻段高，需視距傳輸，芯片貴，開展相對(duì)緩慢〔比當(dāng)初預(yù)期慢〕

802.16a頻段：2－11GHz技術(shù)特點(diǎn)速率：70Mbps蜂窩半徑：30－50km可超視距傳輸支持多業(yè)務(wù)和保證Qos應(yīng)用前景WiMAX強(qiáng)力推薦，近期熱門Intel等著名商家已投大量資金研制和生產(chǎn)支持802.16a的芯片Intel與成都和大連簽署協(xié)議，搶先占領(lǐng)市場(chǎng)由于頻段相對(duì)低，可超視距傳輸，實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易，加上眾多著名商家的強(qiáng)力參與，開展前景看好。802.16的協(xié)議模型PHY業(yè)務(wù)會(huì)聚子層MAC控制子層加密子層物理層高層802.16協(xié)議的范圍MACCSSAPMACSAPPHYSAP802.16的物理層物理層功能:

信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，從無線信道上收發(fā)信號(hào)，信號(hào)的同步等雙工技術(shù)：頻分雙工FDD多址技術(shù):FDMA、TDMA調(diào)制技術(shù)：主要采用QAM802.16a規(guī)定采用OFDM802.16的MAC層MAC層功能MAC層分為三個(gè)子層：業(yè)務(wù)會(huì)聚子層CS(ConvergenceSublayer)MAC控制子層〔MACCommandPartSublayer〕加密子層PS〔PrivacySublayer〕MAC層功能提供面向連接的效勞帶寬分配機(jī)制〔申請(qǐng)、輪詢等〕沖突分解機(jī)制尋址方式分段與重組接入認(rèn)證與數(shù)據(jù)加密固定寬帶無線接入技術(shù)LMDSLMDS：本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)固定、雙向、無線、寬帶接入技術(shù)采用點(diǎn)到多點(diǎn)微波傳輸技術(shù)傳輸頻帶：微波范圍10GHz～66GHz帶寬：1.3GHz，享有“無線光纖〞之稱覆蓋：3～5km〔單基站覆蓋半徑〕多址方式：FDMA、TDMA調(diào)制方式：QPSK、16QAM、64QAM通信速率：n×64Kbps～155Mbps支持業(yè)務(wù)：話音、數(shù)據(jù)、視頻、多媒體綜合業(yè)務(wù)LMDS－系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成：用戶站、基站通過傳輸網(wǎng)〔根底網(wǎng)〕連接到LMDS中心局，通過中心局連接到業(yè)務(wù)網(wǎng)采用蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)，一個(gè)小區(qū)一個(gè)基站基站之間不切換點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，上行信道多個(gè)用戶共享信道，需要某種信道訪問機(jī)制用戶站基站LMDS中心局PSTNInternet用戶站基站傳輸骨干網(wǎng)LMDS－系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基站位于蜂窩小區(qū)的中央，向用戶提供覆蓋基站可不劃分扇區(qū)，也可劃分扇區(qū)

不劃分扇區(qū)：基站全向天線，用戶定向天線劃分扇區(qū)：基站多個(gè)定向天線，各天線覆蓋一個(gè)扇區(qū)，用戶定向天線一般采用劃分扇區(qū)，相鄰扇區(qū)采用交叉激化方式，頻率可重復(fù)使用，增加系統(tǒng)容量扇區(qū)角度劃分：150、22.50、300、450、600、900對(duì)應(yīng)扇區(qū)數(shù)：24、16、12、8、6、4LMDS－系統(tǒng)結(jié)構(gòu)〔a〕單扇區(qū)基站〔b〕多扇區(qū)基站LMDS－系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一個(gè)LMDS的用戶站可由多個(gè)用戶終端共享如一幢樓的所有用戶終端用戶站設(shè)備天線收發(fā)信機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口單元NIU網(wǎng)絡(luò)接口單元收發(fā)信機(jī)HUBPBXLMDS－技術(shù)特點(diǎn)集中控制，便于用戶接入管理〔基站控制〕上下行不對(duì)稱，下行帶寬為1GHz，上行為300MHz，特別適合Internet業(yè)務(wù)提供QOS保證，根據(jù)業(yè)務(wù)Qos，申請(qǐng)并分配帶寬全雙工通信，F(xiàn)DD實(shí)現(xiàn)上下行雙向通信下行TDMA方式上行FDMA、TDMA系統(tǒng)容量大：帶寬大〔1.3GHz〕，提供容量大可擴(kuò)容性強(qiáng)：可增加每個(gè)扇區(qū)的載波數(shù)〔最多可容納5個(gè)載頻〕可增加扇區(qū)的數(shù)量，最多可劃分24個(gè)扇區(qū)LMDS－影響因素與措施主要影響因素視距〔要求視距傳輸〕雨衰〔雨天信號(hào)衰減大〕樹木反射〔反射引起信號(hào)衰減〕天線的高度〔高度低通信質(zhì)量差〕措施蜂窩交疊保證天線高度自動(dòng)功率控制抗衰落的調(diào)制技術(shù)和過失控制技術(shù)提高通信可靠性LMDS更適合于平原少雨的地區(qū)LMDS－工作原理每個(gè)用戶站有一個(gè)48位的MAC地址下行通信采用播送通信技術(shù)，各用戶站接收符合自己地址的信息上行信道分為許多個(gè)時(shí)隙〔用于注冊(cè)、競(jìng)爭(zhēng)或傳輸數(shù)據(jù)等〕各站在上行發(fā)送數(shù)據(jù)之前，向基站申請(qǐng)時(shí)隙數(shù)，由基站分配〔根據(jù)Qos按需分配)各站在分配的時(shí)隙內(nèi)上傳數(shù)據(jù)申請(qǐng)帶寬時(shí)可能會(huì)沖突，沖突后按二進(jìn)制指數(shù)退避申請(qǐng)到帶寬后，傳數(shù)不會(huì)沖突衛(wèi)星接入技術(shù)根本概念技術(shù)特點(diǎn)工作頻段根本類型GEO、MEO、LEO衛(wèi)星接入－根本概念利用人造衛(wèi)星作為中繼站，實(shí)現(xiàn)地球上無線用戶之間、或移動(dòng)用戶到固定用戶之間的通信網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)

用戶可移動(dòng)天線指向衛(wèi)星面狀天線，口徑越大，所需發(fā)射功越小衛(wèi)星接入－技術(shù)特點(diǎn)通信距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大、對(duì)接收站沒有特別的地理環(huán)境要求，特別適合偏遠(yuǎn)山區(qū)、農(nóng)村等地域帶寬高、容量大特別適合播送型業(yè)務(wù)傳輸時(shí)延大，不同軌道的衛(wèi)星時(shí)延不同，適合的業(yè)務(wù)也有所不同衛(wèi)星接入－工作頻段衛(wèi)星工作頻段范圍很大，目前衛(wèi)星通信使用的頻段主要在L、C、Ku、Ka波段波段名稱頻率范圍（GHz）用途L波段1.12～1.7移動(dòng)衛(wèi)星通信、海事衛(wèi)星業(yè)務(wù)C波段3.95～5.85固定衛(wèi)星、專用衛(wèi)星業(yè)務(wù)Ku波段12.4～18.0衛(wèi)星電視廣播、移動(dòng)衛(wèi)星通信Ka波段26.5～40.0衛(wèi)星電視廣播衛(wèi)星接入－根本類型衛(wèi)星通信系統(tǒng)分為三種根本類型GEO：Geo—StationaryEarthOrbit地球同步衛(wèi)星軌道MEO：MediumEarthOrbit中地球衛(wèi)星軌道LEO：LowEarthOrbit低地球衛(wèi)星軌道衛(wèi)星接入－根本類型〔續(xù)〕GEO稱呼：地球同步衛(wèi)星、高軌衛(wèi)星、靜止衛(wèi)星離地距離：35768km運(yùn)行方向與速度：與地球自轉(zhuǎn)同步，相對(duì)于地球靜止不動(dòng)3顆衛(wèi)星就可覆蓋全球，單顆星覆蓋范圍廣通信時(shí)不需更換衛(wèi)星，信道穩(wěn)定由于距離遠(yuǎn)，時(shí)延很大，往返時(shí)延大于500ms不適合傳輸實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，但適合播送電視業(yè)務(wù)或無時(shí)延要求的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用于固定用戶的接入衛(wèi)星接入－根本類型〔續(xù)〕MEO離地距離：10352km運(yùn)行方向與速度與地球自轉(zhuǎn)不同步，相對(duì)于地球是運(yùn)動(dòng)的連續(xù)覆蓋同一地域需要多顆衛(wèi)星一顆衛(wèi)星可以較長(zhǎng)時(shí)間覆蓋某個(gè)地域，大多數(shù)通信過程可能不需切換衛(wèi)星時(shí)延較大，往返時(shí)延大于100ms不太適合傳輸實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，但有時(shí)依然傳輸話音，有一定延時(shí)主要用于軍事、海事等應(yīng)急通信用于固定或移動(dòng)用戶的接入衛(wèi)星接入－根本類型〔續(xù)〕LEO離地距離：1457km〔平均〕運(yùn)行方向與速度與地球自轉(zhuǎn)不同步，相對(duì)于地球是運(yùn)動(dòng)的連續(xù)覆蓋某一地域需要許多顆衛(wèi)星〔幾十上百〕大多數(shù)通信過程可能需要切換多顆衛(wèi)星時(shí)延較小，往返時(shí)延小于30ms適合傳輸實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最適合移動(dòng)用戶的衛(wèi)星接入方式直播衛(wèi)星DBS根本概念DBS是一種采用同步軌道衛(wèi)星作為通信鏈路，以大功率輻射地面某一區(qū)域，向用戶傳送信息的寬帶接入系統(tǒng)上行鏈路：各運(yùn)營商將有償信息加密上傳至衛(wèi)星下行鏈路：衛(wèi)星將有償信息通過播送方式送回地面，由用戶接收用戶必須安裝相應(yīng)運(yùn)營商的解碼器后，方能對(duì)信號(hào)解碼一般一個(gè)解碼器只能對(duì)一個(gè)頻道解碼特點(diǎn)：衛(wèi)星波束窄、功率大、用戶天線小、只需接收天線和解碼器就可接收信號(hào)是一種有償效勞，同時(shí)也是一種受管制的業(yè)務(wù)DBS的業(yè)務(wù)與實(shí)現(xiàn)播送電視業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)提供商將電視信號(hào)加密上傳至衛(wèi)星衛(wèi)星將各路加密信號(hào)復(fù)用下傳到一個(gè)地面覆蓋區(qū)覆蓋區(qū)的用戶通過定向天線和特定解碼器接收信號(hào)播送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)送和接收過程與播送電視業(yè)務(wù)類似用戶可以通過定制的方式接收Internet下行業(yè)務(wù)用戶到網(wǎng)絡(luò)方向的小數(shù)據(jù)量通過傳統(tǒng)的地面方式接入〔如話帶modem方式〕網(wǎng)絡(luò)到用戶的大量數(shù)據(jù)通過DBS傳輸目前“中星在線〞提供此項(xiàng)業(yè)務(wù)