固定无线接入技术

第8章固定无线接入技术引言固定无线接入概述固定宽带无线接入标准802.16固定宽带无线接入技术LMDS高轨卫星接入与典型应用DBS引言无线接入在接入网中的地位日趋重要无需铺线、组网快捷灵活，接入自由根据用户终端的可移性，无线接入分为固定无线接入和移动无线接入固定无线接入开始用于密集住宅小区，对其他接入技术提出了挑战固定无线接入是新运营商进军接入网市场的一个切入点

固定无线接入概述概念无线接入：用户终端到网络节点交换机之间的传输设施，局部或全部采用无线传输固定无线接入：用户终端位置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固定无线接入网概述〔续〕典型的固定无线接入技术LMDS(LocalMultipointDistributeService〕覆盖3-5km,向密集小区或大厦提供高速无线接入MMDS〔MultichannelMultipointDistributeService〕覆盖约50km,向城郊的分散用户提供无线接入高轨卫星接入典型的为DBS(DirectBroadcastSatellite〕覆盖广阔的地域，为偏远地区的用户提供无线接入固定无线接入网概述〔续〕根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，必须通过基站转发用户终端用户单元基站业务网络固定宽带无线接入标准802.16标准概况802.16工作组1999年成立，制定本地/城域固定宽带无线接入标准。分为3个小组：小组：10GHz～66GHz频带无线接口开发小组：宽带无线接入系统的共存小组：2GHz～11GHz频带无线接口开发2001年12月802.16标准发布〔10～66GHz〕2003年1月802.16a标准发布〔2～11GHz〕WiMAX联盟WiMAX:WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess推动802.16系列标准产品的应用802.16产品的互连互通测试和认证802.16e研究802.16用户在不同基站之间切换802.16频段：10－66GHz美国分配的频段A段：27.5GHz～28.35GHz,29.1GHz～29.25GHz31.075GHz～31.225GHzB段：31．225GHz～31．3GHz中国划分的频段：26GHz其他国家：24GHz，28GHz〔多数国家采用〕等技术特点速率：155Mbps蜂窝半径：3－5km需要视距传输支持多业务和保证Qos由于频段高，需视距传输，芯片贵，开展相对缓慢〔比当初预期慢〕

802.16a频段：2－11GHz技术特点速率：70Mbps蜂窝半径：30－50km可超视距传输支持多业务和保证Qos应用前景WiMAX强力推荐，近期热门Intel等著名商家已投大量资金研制和生产支持802.16a的芯片Intel与成都和大连签署协议，抢先占领市场由于频段相对低，可超视距传输，实现相对容易，加上众多著名商家的强力参与，开展前景看好。802.16的协议模型PHY业务会聚子层MAC控制子层加密子层物理层高层802.16协议的范围MACCSSAPMACSAPPHYSAP802.16的物理层物理层功能:

信号的调制解调，从无线信道上收发信号，信号的同步等双工技术：频分双工FDD多址技术:FDMA、TDMA调制技术：主要采用QAM802.16a规定采用OFDM802.16的MAC层MAC层功能MAC层分为三个子层：业务会聚子层CS(ConvergenceSublayer)MAC控制子层〔MACCommandPartSublayer〕加密子层PS〔PrivacySublayer〕MAC层功能提供面向连接的效劳带宽分配机制〔申请、轮询等〕冲突分解机制寻址方式分段与重组接入认证与数据加密固定宽带无线接入技术LMDSLMDS：本地多点分配业务固定、双向、无线、宽带接入技术采用点到多点微波传输技术传输频带：微波范围10GHz～66GHz带宽：1.3GHz，享有“无线光纤〞之称覆盖：3～5km〔单基站覆盖半径〕多址方式：FDMA、TDMA调制方式：QPSK、16QAM、64QAM通信速率：n×64Kbps～155Mbps支持业务：话音、数据、视频、多媒体综合业务LMDS－系统结构系统组成：用户站、基站通过传输网〔根底网〕连接到LMDS中心局，通过中心局连接到业务网采用蜂窝小区结构，一个小区一个基站基站之间不切换点对多点结构，上行信道多个用户共享信道，需要某种信道访问机制用户站基站LMDS中心局PSTNInternet用户站基站传输骨干网LMDS－系统结构基站位于蜂窝小区的中央，向用户提供覆盖基站可不划分扇区，也可划分扇区

不划分扇区：基站全向天线，用户定向天线划分扇区：基站多个定向天线，各天线覆盖一个扇区，用户定向天线一般采用划分扇区，相邻扇区采用交叉激化方式，频率可重复使用，增加系统容量扇区角度划分：150、22.50、300、450、600、900对应扇区数：24、16、12、8、6、4LMDS－系统结构〔a〕单扇区基站〔b〕多扇区基站LMDS－系统结构一个LMDS的用户站可由多个用户终端共享如一幢楼的所有用户终端用户站设备天线收发信机网络接口单元NIU网络接口单元收发信机HUBPBXLMDS－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1GHz，上行为300MHz，特别适合Internet业务提供QOS保证，根据业务Qos，申请并分配带宽全双工通信，FDD实现上下行双向通信下行TDMA方式上行FDMA、TDMA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LMDS－影响因素与措施主要影响因素视距〔要求视距传输〕雨衰〔雨天信号衰减大〕树木反射〔反射引起信号衰减〕天线的高度〔高度低通信质量差〕措施蜂窝交叠保证天线高度自动功率控制抗衰落的调制技术和过失控制技术提高通信可靠性LMDS更适合于平原少雨的地区LMDS－工作原理每个用户站有一个48位的MAC地址下行通信采用播送通信技术，各用户站接收符合自己地址的信息上行信道分为许多个时隙〔用于注册、竞争或传输数据等〕各站在上行发送数据之前，向基站申请时隙数，由基站分配〔根据Qos按需分配)各站在分配的时隙内上传数据申请带宽时可能会冲突，冲突后按二进制指数退避申请到带宽后，传数不会冲突卫星接入技术根本概念技术特点工作频段根本类型GEO、MEO、LEO卫星接入－根本概念利用人造卫星作为中继站，实现地球上无线用户之间、或移动用户到固定用户之间的通信网关网络

用户可移动天线指向卫星面状天线，口径越大，所需发射功越小卫星接入－技术特点通信距离远、覆盖范围大、对接收站没有特别的地理环境要求，特别适合偏远山区、农村等地域带宽高、容量大特别适合播送型业务传输时延大，不同轨道的卫星时延不同，适合的业务也有所不同卫星接入－工作频段卫星工作频段范围很大，目前卫星通信使用的频段主要在L、C、Ku、Ka波段波段名称频率范围（GHz）用途L波段1.12～1.7移动卫星通信、海事卫星业务C波段3.95～5.85固定卫星、专用卫星业务Ku波段12.4～18.0卫星电视广播、移动卫星通信Ka波段26.5～40.0卫星电视广播卫星接入－根本类型卫星通信系统分为三种根本类型GEO：Geo—StationaryEarthOrbit地球同步卫星轨道MEO：MediumEarthOrbit中地球卫星轨道LEO：LowEarthOrbit低地球卫星轨道卫星接入－根本类型〔续〕GEO称呼：地球同步卫星、高轨卫星、静止卫星离地距离：35768km运行方向与速度：与地球自转同步，相对于地球静止不动3颗卫星就可覆盖全球，单颗星覆盖范围广通信时不需更换卫星，信道稳定由于距离远，时延很大，往返时延大于500ms不适合传输实时业务，但适合播送电视业务或无时延要求的数据业务用于固定用户的接入卫星接入－根本类型〔续〕MEO离地距离：10352km运行方向与速度与地球自转不同步，相对于地球是运动的连续覆盖同一地域需要多颗卫星一颗卫星可以较长时间覆盖某个地域，大多数通信过程可能不需切换卫星时延较大，往返时延大于100ms不太适合传输实时业务，但有时依然传输话音，有一定延时主要用于军事、海事等应急通信用于固定或移动用户的接入卫星接入－根本类型〔续〕LEO离地距离：1457km〔平均〕运行方向与速度与地球自转不同步，相对于地球是运动的连续覆盖某一地域需要许多颗卫星〔几十上百〕大多数通信过程可能需要切换多颗卫星时延较小，往返时延小于30ms适合传输实时业务及其他数据业务最适合移动用户的卫星接入方式直播卫星DBS根本概念DBS是一种采用同步轨道卫星作为通信链路，以大功率辐射地面某一区域，向用户传送信息的宽带接入系统上行链路：各运营商将有偿信息加密上传至卫星下行链路：卫星将有偿信息通过播送方式送回地面，由用户接收用户必须安装相应运营商的解码器后，方能对信号解码一般一个解码器只能对一个频道解码特点：卫星波束窄、功率大、用户天线小、只需接收天线和解码器就可接收信号是一种有偿效劳，同时也是一种受管制的业务DBS的业务与实现播送电视业务业务提供商将电视信号加密上传至卫星卫星将各路加密信号复用下传到一个地面覆盖区覆盖区的用户通过定向天线和特定解码器接收信号播送数据业务发送和接收过程与播送电视业务类似用户可以通过定制的方式接收Internet下行业务用户到网络方向的小数据量通过传统的地面方式接入〔如话带modem方式〕网络到用户的大量数据通过DBS传输目前“中星在线〞提供此项业务