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1、接入网技术,接入网技术,第9章 无线城域接入技术,接入网技术,教学重点与要求,教学重点 介绍无线固定宽带接入概念、特点 介绍早期技术LMDS 重点强调无线城域技术802.16 标准演进、技术特点、接入系统结构、业务、技术要点 要求 掌握无线固定宽带接入概念、特点 了解LMDS特点及局限性 掌握802.16接入的系统结构及其特点 理解802.16的技术要点,接入网技术,教学内容,9.1 引言 9.2 固定无线接入网概述 9.3 早期技术LMDS 9.4 802.16 标准概要 9.5 802.16 MAC层 9.6 802.16 物理层,接入网技术,9.1 引言,BWA技术正在蓬勃发展 无线接入
2、不再是有线接入的简单补充 802.16标准的发布 将极大推动无线城域接入的发展 BWA的诸多优势 形成对有线接入技术的竞争,接入网技术,9.2 固定无线接入网概述,概念 无线接入：用户终端到网络节点之间的传输设施，部分或全部采用无线传输 固定无线接入：用户终端位置基本固定的无线接入 特点 用户终端不具备移动性 对某一特定地域的固定用户提供接入 没有越区切换和漫游的功能 工作频率高，在微波波段 提供高的传输容量和多业务,接入网技术,9.2 固定无线接入网概述,基本结构 一般采用有中心的结构，中心站称为基站 中心站控制所有用户站的接入，同时接入有线网 所有用户站之间不能直接通信，必须通过基站转发,
3、用户终端,用户单 元,基 站,运营商网络,接入网技术,9.2 固定无线接入网概述,典型的固定无线接入技术 早期技术 LMDS(Local Multipoint Distribution Service） 号称“无线光纤” 覆盖3-5km,向密集小区或大厦提供高速无线接入 MMDS（Multichannel Multipoint Distribution Service） 覆盖约50km,向城郊的分散用户提供无线接入 高轨卫星接入 覆盖广阔的地域，为偏远地区的用户提供无线接入 最新技术 802.16（重点介绍）,接入网技术,9.3 早期技术LMDS,LMDS系统概要 LMDS系统结构 LMDS技
4、术特点 LMDS系统的局限,接入网技术,LMDS系统概要,LMDS：Local Multipoint Distribution Service 本地多点分配业务 采用点到多点微波传输技术 传输频段：微波范围 20GHz40GHz 带宽：1.3GHz，享有“无线光纤”之称 覆盖：35km（单基站覆盖半径） 多址方式：FDMA、TDMA 调制方式：QPSK、16QAM、64QAM 通信速率：n64Kbps155Mbps 支持业务：话音、数据、视频、多媒体综合业务,接入网技术,LMDS系统结构,系统结构：是一种蜂窝通信结构 将提供业务的地区划分为若干服务区 每个服务区内设立基站作为中心站 基站通过点
5、到多点无线链路与区内用户站通信 基站不提供跨服务小区用户的切换 系统组成：用户站、基站 基站位于服务区中央，覆盖服务区用户 基站上联LMDS中心局、再连接到业务网 点对多点无线链路 上行信道：多用户共享，需要MAC机制,LMDS 中心局,PSTN,Internet,传输 骨干网,接入网技术,系统结构频率复用,基站的频率复用 作用：提高频率利用率，扩大系统容量 方法：扇区划分、多载波、正交极化 正交极化： 同一载频的正交极化技术可隔离多个载波的相互干扰 可用于同一基站的不同扇区和不同基站的相邻扇区 可大大提供频谱资源利用率 多载波 同一扇区内使用邻频多载波，可大大提高系统容量 基站的扇区数可为：
6、 24、 16、 12、 8、 6、 4 相应的天线覆盖角为： 150、22.50、300、450、600、900,接入网技术,LMDS系统结构基站覆盖,（a）单扇区基站 （b）多扇区基站,接入网技术,LMDS系统结构用户站接入,一个LMDS用户站可为多个用户终端提供业务 如一幢楼的所有用户终端 用户站设备含：天线、收发信机、网络接口单元NIU,网络接口单元,收发信机,HUB,P BX,用户端设备,中心站,空中接口,PSTN,ATM,IP,E1,POST,10Base-T,ATM,用户站,接入示意图,接入网技术,LMDS技术特点,集中控制，便于用户接入管理（基站控制） 上下行不对称 下行带宽为
7、1GHz，上行为300MHz 提供QoS保证，根据业务QoS，申请并分配带宽 双工通信:FDDTDD 多路访问： TDM/TDMA、FDM/FDMA 系统容量大：带宽大（1.3GHz），提供容量大 可扩容性强： 可增加每个扇区的载波数（最多可容纳5个载频） 可增加扇区的数量，最多可划分24个扇区,接入网技术,中国的LMDS技术,系统技术标准制定单位：信息产业部 接入网技术要求：26GHz本地多点分配系统(LMDS) 频率分配 无线电管理委员会：2001652号 关于发布26GHz频段FDD方式本地多点分配业务（LMDS）频率规划的通知 下行频率：24.50725.515GHz，带宽1.008G
8、Hz 上行频率：25.75726.765GHz，带宽1.008GHz 信道带宽：28MHz、14MHz、7MHz、3.5MHz FDD双工间隔：1.250GHz,接入网技术,LMDS系统局限性,频段为2040GHz，各个国家根据情况制定 要求视距传输 受雨衰影响大 技术实现成本相对较高 没有被广泛接受的标准，发展受挫 各家产品很难互联互通 制约了规模发展 为802.16标准的出台提供了良好的技术准备 802.16借鉴了LMDS的部分基本思想 系统结构、上下行技术、频段,接入网技术,9.4 802.16 标准概要,9.4.1 概要 9.4.2 标准及演进 9.4.3 系统结构 9.4.4 业务
9、9.4.5 协议模型,接入网技术,9.4.1 概要,802.16工作组成立于1999年 负责开发宽带无线城域接入规范 以固定城域接入为主 旨在提供电信级的服务和QoS保证 目前最新版本：802.16-2004 规范主要内容： 1066GHz频段MAC层和物理层 旨在为集团用户提供固定无线城域接入 多接入用户共享接入设备、室外型定向天线 211GHz频段MAC层和物理层 希望能支持个人用户和游牧用户的接入 希望个人用户独享接入设备（手持设备）,接入网技术,9.4.2 标准及演进,802.16-2001和802.16c-2002 802.16-2001 ：10GHz66GHz规范 802.16c-
10、2002：对802.16-2001修订 需视距传输，设备成本相对较高 802.16a-2003 2GHz11GHz规范 超视距传输，设备成本相对较低 规范了新的物理层 新增技术 OFDM、OFDMA、 mesh技术等,接入网技术,9.4.2 标准及演进,802.16-2004 合并了先前的版本 266GHz频段规范 现行最新标准 802.16e（制定中） 旨在使用户能在802.16基站之间自由切换 WiMAX WiMAX（ World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性 推动802.16标准的制定 对不同厂商的芯片和设备进行标准化认
11、证 帮助推动与保证设备的兼容性和互操作性,接入网技术,9.4.3 系统结构,两种结构 点到多点：PMP 网格状：mesh,接入网技术,PMP结构,组成 一个或多个基站BS、可选的中继站RS，多个用户站SS，内部链路等 通过G接口连接数据终端，F接口连接核心网络 一个基站控制多个用户站 用户站只能直接与基站（或中继站）通信 用户站之间的通信必须经过基站转发,下行： BS是唯一的发送者 上行： 多个SS共享信道，需要MAC协议 单跳无线网络,接入网技术,PMP结构,基站BS 蜂窝结构、一个或多个扇区 一个802.16系统可有多个BS（扩大范围） 用户站SS 用户侧接入设备，可由多个用户终端共享 多
12、个SS共享到BS的无线信道 中继站RS 可选，目的是扩大覆盖范围 接口 G接口：连接SS与TE，如以太接口等 F接口：连接802.16网络与核心网,接入网技术,mesh 结构,mesh 无线网络 多跳无线网络结构 网络节点功能 路由 存储与转发,接入网技术,802.16 mesh 结构,各SS之间有直接通信的无线接口 SS具有中继/转发功能 SS之间通过无线链路形成mesh结构 接入范围明显增大，尽量避免接入孤点,但802.16并没有就 如何实现mesh进行 规范 无线mesh是目前研 究热点 802.16留有mesh接口，为今后发展打下了基础,接入网技术,9.4.4 业务,主动授权业务UGS
13、 UGS：Unsolicited Grant Service 固定速率，时延敏感业务 如：T1/E1以及没有静默压缩的VoIP等。 实时轮询业务rtPS rtPS：Real-time Polling Service 可变速率实时业务 如：MPEG视频业务 非实时轮询业务 nrtPS nrtPS：Non real-time Polling Service 非周期变长分组的非实时数据流 如，有保证最小速率要求的Internet接入 尽力而为业务BE BE：Best Effort 非实时、无任何速率和时延抖动要求的分组数据业务 如E-mail和短信等，不要求提供吞吐量和时延保证。,接入网技术,9.4
14、.5 协议参考模型,MAC层 业务汇聚子层CS(Convergence Sublayer ) MAC公共子层（MAC Command Part Sublayer） 加密子层PS（Privacy Sublayer ） 物理层,PHY,业务会聚子层,MAC公共子层,加密子层,物理层,高层,802.16 协议的范围,MAC,CS SAP,MAC SAP,PHY SAP,接入网技术,9.5 802.16 MAC层,9.5.1 MAC概述 9.5.2 MAC主要特点 9.5.3 MAC层要点 9.5.3.1 CS要点 9.5.3.2 MAC CPS要点 9.5.3.3 PS要点,接入网技术,9.5.1 MAC概述,802.16 的宗旨是提供电信级的服务和QoS保证 MAC协议十分精巧且复杂 采用面向连接的协议保证可靠性 针对不同业务采用不同的带宽分配方式，保证QoS 采用接入认证和数据加密保证安全性 MAC层功能通过三个子层协同实现 CS、MAC CPS 、PS,接入网技术,9.5.2 MAC 主要特点,提供面向连接的服务 802.16 MAC层最显著的特征 多种带宽分配机制 非申请授予 无竞争申请授予（单播轮询方式） 竞争申请授予（组播/广播轮询方式） 冲突分解 当竞争申请带宽冲突时，采用截断二进制指数退避 支持PD
