通信网-教学课件-其他无线接入技术.ppt

1、其他无线接入技术 5.5.3通信网络发展的目标通信网络发展的目标多媒体多媒体 语音、数据、图象要在同一网络语音、数据、图象要在同一网络中传输和共享中传输和共享 移动性移动性 用户终端在运动中保持通信用户终端在运动中保持通信 “随时随地，网络无线随时随地，网络无线”；“IP In Hand”宽带无线接入是实现宽带无线接入是实现多媒体多媒体+移动性的移动性的必由之必由之路！路！全球全球“无线城市无线城市”建设的浪潮正深入影响中国。建设的浪潮正深入影响中国。无线技术与业务发展七趋势无线技术与业务发展七趋势:（1）网络覆盖的无缝化网络覆盖的无缝化 即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。（2）宽

2、带化宽带化 窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。（3）融合趋势明显加快融合趋势明显加快 包括:技术融合、网络融合、业务融合。（4）数据速率越来越高，频谱带宽越来越宽，频数据速率越来越高，频谱带宽越来越宽，频段越来越高，覆盖距离越来越短段越来越高，覆盖距离越来越短（5）终端智能化越来越高）终端智能化越来越高 为各种新业务的提供创造了条件和实现手段。（6）从两个方向相向发展）从两个方向相向发展 移动网增加数据业务移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，在原来的移动网上叠加，覆盖可以连续;另外，WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;固定数

3、据业务增加移动性固定数据业务增加移动性:WLAN等技术的出现使数据速率提高，固网的覆盖范围逐渐扩大，移动性逐渐增加;移动通信、宽带业务和WiFi的成功，促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的诞生。4G将提供高达将提供高达100Mb/S甚至更高的数据传输速率，支持从甚至更高的数据传输速率，支持从语音到多媒体的业务，实现商业无线网络、局域网、蓝牙、语音到多媒体的业务，实现商业无线网络、局域网、蓝牙、电视卫星通信等的无缝连接，相互兼容。电视卫星通信等的无缝连接，相互兼容。数据传输速率还可以根据所要的速率不同进行数据传输速率还可以根据所要的速率不同进行“无线城市无线城市”通过在路灯杆、交

4、通信号灯等城市基础设施上部署无线设备的方式，构建“无线城市”网络，利用WiFiMesh与WiMax相结合的方式，全面支持笔记本电脑、PDA等各类WiFi终端，同时通过设备的升级，保证网络的不断升级与扩展.1.2 接入网类型接入网类型 依地域分依地域分 无线个人网（无线个人网（WPAN-wireless personal area WPAN-wireless personal area network)10network)10米之内米之内 无线局域网（无线局域网（WLAN-Wireless Local Area WLAN-Wireless Local Area Network)-Wi-FiNet

5、work)-Wi-Fi（802.11802.11）无线城域网（无线城域网（WMAN-Wireless metropolitan WMAN-Wireless metropolitan Area NetworkArea Network）WiMAX(802.16)WiMAX(802.16)无线广域网（无线广域网（WWAN-Wireless Area NetworkWWAN-Wireless Area Network）WLAN WLAN接入综合方案图接入综合方案图无线局域网无线局域网(无线无线IP网）：网）：固定通信网固定通信网-802.16d 无线接入无线接入无线用户管理无线用户管理固定电话网计费中

6、心计费中心运营支撑系运营支撑系统统无线终端接入接入接入无线终端无线终端二、宽带接入概述 2.1 宽带接入方式与频段宽带接入方式与频段 2.2 宽带无线接入与有线接入的比较宽带无线接入与有线接入的比较 2.3 宽带无线接入的速率宽带无线接入的速率 2.4 宽带无线接入的系统组成宽带无线接入的系统组成 2.5 与网络多业务传输平台（与网络多业务传输平台（MSTP）接口）接口(OP)2.1 宽带接入方式与频段宽带接入方式与频段 有线宽带接入方式：有线宽带接入方式：ADSL:0.5mmADSL:0.5mm双线双线 上行上行:640Kb/s :640Kb/s 下行下行:2Mb/s :2Mb/s 距离距离

7、:3.5Km:3.5Km ADSL2+:0.5mmADSL2+:0.5mm双线双线 上行：上行：1Mb/s 1Mb/s 下行：下行：8Mb/s(8Mb/s(理论理论24Mb/s)24Mb/s)VDSL:0.5mmVDSL:0.5mm双线双线 上下对称上下对称 12Mb/s 1.5Km;12Mb/s 1.5Km;58Mb/s58Mb/s Cable Modem:Cable Modem:对称、不对称速率不同，对称、不对称速率不同，51Mb/s;100kbps的接入服务；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。与3G相比，LTE更具技术优势，具体体现在：高数据速率、分

8、组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容。四、无线局域网四、无线局域网1.1.无线局域网的发展无线局域网的发展无线局域网（无线局域网（Wireless local Area Wireless local Area NetworkNetwork，WLANWLAN）技术的成长始于）技术的成长始于 2020世世纪纪 8080年代中期，它是由美国联邦通信委年代中期，它是由美国联邦通信委员会（员会（Federal Communications Federal Communications CommissionCommission，FCCFCC）为工业、科研和医学）为工业、科研和医学（ISMISM）频段的公共

9、应用提供授权而产生）频段的公共应用提供授权而产生的。这项政策使各大公司和终端用户不的。这项政策使各大公司和终端用户不需要获得需要获得FCCFCC许可证，就可以应用无线产许可证，就可以应用无线产品，从而促进了品，从而促进了WLANWLAN技术的发展和应用。技术的发展和应用。无线计算机网络可以用来作为有线计无线计算机网络可以用来作为有线计算机网络的补充。例如，在一个办公大算机网络的补充。例如，在一个办公大楼内使用的，当有线网络布线完成后又楼内使用的，当有线网络布线完成后又需增加或移动结点时，采用无线网络是需增加或移动结点时，采用无线网络是一个好办法；有时两个相邻大楼连线困一个好办法；有时两个相邻大

10、楼连线困难时也可用无线网络来连接。难时也可用无线网络来连接。无线局域网的传输距离一般可达无线局域网的传输距离一般可达10001000米，使用外接高增益的天线，可接米，使用外接高增益的天线，可接几十公里几十公里 。2.2.无线局域网中常用的传输媒体无线局域网中常用的传输媒体无线局域网使用电磁波来传递信息无线局域网使用电磁波来传递信息目前无线局域网采用的传输媒体有两目前无线局域网采用的传输媒体有两种：种：无线电波无线电波扩频方式扩频方式Spread SpectrumSpread Spectrum窄带调制方式窄带调制方式 Narrow BandNarrow Band红外线红外线 InInfaredf

11、ared无线电波无线电波 扩扩频技术利用开放的频技术利用开放的ISM 2.4M ISM 2.4M 的频段。由于的频段。由于此频段频谱资源拥挤，可用的带宽较少，所以此频段频谱资源拥挤，可用的带宽较少，所以必须采用扩频技术。必须采用扩频技术。红外技术红外技术 红外技术采用小于红外技术采用小于lmlm波长的红外线作为传输波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性。红外信号要求视距传媒体，有较强的方向性。红外信号要求视距传输，对周围类似系统不会产生干扰。在实际应输，对周围类似系统不会产生干扰。在实际应用中，由于红外线受日光、环境照明等影响较用中，由于红外线受日光、环境照明等影响较大，背景噪声很大，通常要

12、求发射功率较高。大，背景噪声很大，通常要求发射功率较高。WLAN WLAN接入综合方案图接入综合方案图无线局域网无线局域网(无线无线IP网）：网）：1 1）无线网卡（）无线网卡（Wireless LAN CardWireless LAN Card）：无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线网络的接口，实现与无线网络的连接。无线网卡的硬件组成包括网卡单元、扩频通信机、天线三个部分（如图）。网卡单元属于数据链路层，它完成扩频通信机与计算机之间的接口控制及计算机与物理层的连接。扩频通信机属于物理层，负责无线电信号的接收与发射。常见的无线网卡大多为PCMCIA、PCI和USB三种类型 3 3、无线

13、局域网的无线设备、无线局域网的无线设备无线网卡（无线网卡（Wireless LAN CardWireless LAN Card）：）：USB网卡网卡 PCMCIA网卡网卡PCI无线网卡无线网卡2 2）无线无线APAP（Access PointAccess Point）一般俗称为无线接入点，其作用类似有线局域网中的一般俗称为无线接入点，其作用类似有线局域网中的HUBHUB。因此任何一台装有无线网卡之。因此任何一台装有无线网卡之PCPC均可通过均可通过APAP去去共享局域网络的资源。当网络中增加一个共享局域网络的资源。当网络中增加一个APAP之后，即之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径。无线可成倍地扩

14、展网络覆盖直径。无线APAP基本上都有一个基本上都有一个以太网接口，用于实现无线局域网和有线局域网的互以太网接口，用于实现无线局域网和有线局域网的互联。无线接入点通常有以下产品特性：联。无线接入点通常有以下产品特性：l l 符合符合IEEE 802.11XIEEE 802.11X标准标准 l l 通过通过WPAWPA和和MACMAC过滤实现可靠的无线安全保护过滤实现可靠的无线安全保护 l l 支持协议过滤，保留配置支持协议过滤，保留配置loglogl l 支持自交叉（支持自交叉（MDI/MDI-XMDI/MDI-X）可选可拆卸天线可选可拆卸天线,SMA(R),SMA(R)无线无线APAP（Ac

15、cess PointAccess Point）3 3）无线路由器无线路由器 无线路由器并不是无线接入点和路由器的一无线路由器并不是无线接入点和路由器的一体化产品，体化产品，不仅功能上无线路由器比无线接入点不仅功能上无线路由器比无线接入点强很多强很多，应用的场合也不一样，一般来说无线路，应用的场合也不一样，一般来说无线路由器应用是商业性的，由器应用是商业性的，APAP只是针对家用较多，只是针对家用较多，如如果号称的无线路由器没有以上基本功能的话，就果号称的无线路由器没有以上基本功能的话，就是无线路由器拆除了路由功能是无线路由器拆除了路由功能，根本不能叫无线，根本不能叫无线路由器。路由器。无线路由

16、器无线路由器 通常的无线路由器主要有以下产品特性：通常的无线路由器主要有以下产品特性：l l 遵循遵循IEEE802.11XIEEE802.11X协议和协议和Wi-FiWi-Fi认证认证l l 支持支持WebWeb、TelnetTelnet和和ConsoleConsole的管理的管理l l 支持支持Dynamic WEPDynamic WEP加密、加密、MACMAC地址控制、隐藏地址控制、隐藏SSIDSSIDl l 提供提供802.1x802.1x认证（认证（MD5MD5、TLSTLS、TTLSTTLS、PEAPPEAP）l l 提供提供radius serverradius server计费

17、接口计费接口l l 支持用户完全隔离、带宽控制支持用户完全隔离、带宽控制l l 支持多支持多APAP间负载均衡、支持间负载均衡、支持NATNAT、AnyIPAnyIPl l 支持支持SNMPSNMP管理管理l l 可选五类线远程供电（可选五类线远程供电（Power Over EthernetPower Over Ethernet，PoEPoE）可选可拆卸天线可选可拆卸天线,SMA(R),SMA(R)无线路由器无线路由器 4 4）无线网桥无线网桥主要功能是无线桥接和无线中继，所以一般不推荐在主要功能是无线桥接和无线中继，所以一般不推荐在覆盖项目中使用，当然功能上更强大。覆盖项目中使用，当然功能上

18、更强大。通常的无线网桥主要有以下产品特性：通常的无线网桥主要有以下产品特性：l l 防水、防尘设计，适合于室外使用防水、防尘设计，适合于室外使用l l OFDMOFDM调制方式调制方式l l 支持支持WEPWEP加密、加密、MACMAC地址控制地址控制l l 流量控制流量控制l l 提供场强测试，确保天线安装处于最佳角度提供场强测试，确保天线安装处于最佳角度l l 基于以太网线供电基于以太网线供电(PoE(PoE)，易于安装，易于安装l l 提供标准提供标准N(f)N(f)连接头连接头 可选配放大器和避雷器可选配放大器和避雷器 无线网桥无线网桥5 5）无线天线无线天线 无线天线有许多种类型，常

19、见的有两种，一种无线天线有许多种类型，常见的有两种，一种是室内天线，一种是室外天线。是室内天线，一种是室外天线。室外天线的类型比较多，一种是锅状的定向天线，室外天线的类型比较多，一种是锅状的定向天线，一种则是棒状的全向天线。一般小型无线局域网可一种则是棒状的全向天线。一般小型无线局域网可能用不到无线天线。能用不到无线天线。室内天线室内天线无线天线无线天线 室外天线室外天线 5 5无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构 ：点对点方式：点对点方式：无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构 ：多点方式：多点方式：无线局域网的拓扑结构无线局域网的拓扑结构 ：中继方式：中继方式：校园无线网络解决方案校

20、园无线网络解决方案 宽带无线接入的系统组成宽带无线接入的系统组成 宽带无线接入系统组成示意图宽带无线接入系统组成示意图全向天线五、无线城域网五、无线城域网WMAN 2001年年4月，由业界领先的通信设备公月，由业界领先的通信设备公司及器件公司共同成立了一个非盈利组司及器件公司共同成立了一个非盈利组织织-微波接入全球互操作性认证微波接入全球互操作性认证联盟联盟WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)。基于基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入产标准的宽带无线接入产品进行一致性和互操作性认证。品进行一致性和互操作性认证。它是

21、针对微波频段提出的一种新的空中它是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准。接口标准。WiMAX的基本目标是提供一种在城域网接入多厂商环境下，确保不同厂商的无线设备互连互通；主要用于为家庭、企业以及移动通信网络提供最后一公里的高速宽带接入，以及将来的个人移动通讯业务。技术标准基于IEEE 802.16系列标准，主要是802.16d和802.16e。该标准仅仅制定了物理层（PHY）和媒质接入层（MAC）的规范。IEEE 802.16的主要任务是，开发工的主要任务是，开发工作于作于2-66GHz频带的无线接入系统频带的无线接入系统空中接口物理层空中接口物理层(PHY)和媒质接入控和媒质接入控制层制层

22、(MAC)规范，同时还有与空中规范，同时还有与空中接口协议相关的一致性测试以及不接口协议相关的一致性测试以及不同无线接入系统之间的共存规范。同无线接入系统之间的共存规范。IEEE 802.16规定的无线系统主要规定的无线系统主要应用于城域网。应用于城域网。根据是否支持移动特性，根据是否支持移动特性，IEEE 802.16标准可以分为固定宽带无线标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准。接入空中接口标准。固定无线接入空中接口标准：固定无线接入空中接口标准：802.16、802.16a、802.16d 移动宽带无线接入空中标准：移动宽带无

23、线接入空中标准：802.16e，由于由于802.16d基本上是对基本上是对802.16、802.16a和和802.16c的修订，因此可的修订，因此可以认为目前以认为目前802.16包括两个主流空包括两个主流空中接口标准：中接口标准：802.16d和和802.16e，分别为固，分别为固定和移动设计。定和移动设计。在在IEEE 802.16活动中，主要的活动中，主要的工作都围绕空中接口展开工作都围绕空中接口展开 802.16d是固定无线接入的标准，是固定无线接入的标准，可以应用于可以应用于2-llGHz非视距非视距(NLOS)传输和传输和10-66GHz视距视距(LOS)传输。传输。802.16d

24、标准已经标准已经通过并将正式颁布。通过并将正式颁布。802.16e的目标是能够向下兼容的目标是能够向下兼容802.16d，因此，因此802.16e的标准的标准化工作基本上是在化工作基本上是在802.16d的基的基础上进行的。在础上进行的。在802.16d固定无固定无线接入标准研制的基础上，为了线接入标准研制的基础上，为了支持移动特性，支持移动特性，802.16e目前正目前正在加入新的特性。在加入新的特性。IEEE 802.16空中接口相关标准 传输速率：传输速率：固定无线接入固定无线接入:51Mb/s（上行、下行（上行、下行 不一样，对称、非对称不一样）不一样，对称、非对称不一样）移动无线接入

25、移动无线接入 60km/h120km/h会话延迟性 nonoBest effortyesyes切换延迟N/AN/ABest effort1 sec between IP subnets50ms对固网应用的支持YesYesYesYesYes七、七、WLAN与与3G的竞争的竞争1 竞争的由来竞争的由来 3G=2G移动通信因特网移动通信因特网(包交换）包交换）WLAN=宽带无线接入因特网宽带无线接入因特网 最终目的：最终目的：实现宽带实现宽带+移动移动+多媒体多媒体(语音、数据语音、数据、图像）通信图像）通信 3G的问题的问题:一个一个cell内的网络资源有限内的网络资源有限2 WLAN与与3G的比

26、较的比较&当前WLAN的缺陷：不能移动3 WiFi/WiMAX与与3G的比较的比较工作频率WiFiWiMAX3G网络未定义核心网，只定义空中接口物理层、MAC层，接入IP核心网未定义核心网，只定义空中接口物理层、MAC层，接入IP核心网独立网络体系距离100m 左右1公里左右由蜂窝尺寸决定2.4G,3.5G,5.8G1040GHZ2.4G,3.5G,5.8G1040GHZ2GHZ业务数据、VOIP,视频包交换，无QOS数据、VOIP,视频包交换,有QOS数据、视频-包交换语音-电路交换,有QOS速率51Mb/s 70Mb/s2Mb/s(3G增强型30Mb/s)4.3 WiFi/WiMAX与与3

27、G的比较的比较3G：面向手机面向手机 以语音为主以语音为主 速率较低速率较低 支持移动性，有支持移动性，有QOS，有完善网管，全球统，有完善网管，全球统 一频段一频段WiFi/WiMAX:面向笔记本电脑面向笔记本电脑 适于网络视频适于网络视频 移动性较弱移动性较弱 速率高，速率高，将支持移动性，有将支持移动性，有QOS，待完善网管，无全球统一频段，待完善网管，无全球统一频段观点1：WiMAX将战胜3G观点2：Wi-Fi、WiMAX与3G互为补充，共存共荣 无线通信技术一直都在不断发展，但当前却处于一个前所未有的变革期，新兴的4G空中接口如WiMAX、LTE、UMB、802.20、WiBRO以及下一代PHS等等都有一个共同的特点：即都是基于正交频分多址接入(OFDMA)、都采用MIMO(多入多出)技术、都具有“扁平化架构”且均基于IP(互联网协议)。