第5讲 无线接入技术
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5 接入网技术
WLAN的网络结构 的网络结构
有中心－AP接入结构 有中心－AP接入结构
AP f Interne t
所有移动站点通过中心站点(AP)接入 所有移动站点通过中心站点(AP)接入 (AP) 一般AP位置不动， AP位置不动 一般AP位置不动，实现站点的接入和到有线网的桥接 不考虑移动站点之间的直接通信 只考虑各站点与AP AP之间的直接通信 只考虑各站点与AP之间的直接通信 无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP AP转发 无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP转发
802.11： WLAN， 802.11： WLAN，无线局域网 802.15： WPAN，无线个域网 ： ， 802.16： WMAN，无线城域网 ： ， 802.20：MBWA，移动宽带无线接入 ： ， 802.22： WRAN，无线区域网 ： ，
WWAN：无线广域网正在走向宽带，例如3G ：无线广域网正在走向宽带，例如
可增加每个扇区的载波数（最多可容纳 个载频 个载频） 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 可增加扇区的数量，最多可划分 个扇区
22 接入网技术
中国的LMDS技术 技术 中国的
系统技术标准制定单位： 系统技术标准制定单位：信息产业部
接入网技术要求： 本地多点分配系统(LMDS) 接入网技术要求：26GHz本地多点分配系统 本地多点分配系统
LMDS系统结构——用户站接入 LMDS系统结构——用户站接入 系统结构——
一个LMDS用户站可为多个用户终端提供业务 用户站可为多个用户终端提供业务 一个
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 用户站设备含：天线、收发信机、网络接口单元NIU
空中接口
E1 POST ATM 10Base10Base-T HUB
2 接入网技术
卫星接入技术
无线网络的覆盖特性
地面网络： 地面网络：路灯式覆盖 卫星网络： 卫星网络：阳光式覆盖
卫星接入的特别意义
覆盖：边远地区、崇山峻岭、浩瀚海域 覆盖：边远地区、崇山峻岭、 用于：野外接入、应急抢险接入、 用于：野外接入、应急抢险接入、海上接入
卫星轨道类型： 卫星轨道类型：GEO/MEO/LEO 应用前景
DS
BSS1
AP
AP
BSS2
10
ESS
接入网技术
WLAN的应用场合 的应用场合
主要应用的场合
不需布线、快速组网、 不需布线、快速组网、移动范围有限的无线数据 通信的场合
如：酒店、机场、会展、校园等 酒店、机场、会展、
11
接入网技术
接入网技术
2 无线城域接入技术
12
接入网技术
教学重点与要求
教学重点
17 接入网技术
LMDS系统结构 LMDS系统结构
用户站 基站 用户站 基站 传输 骨干网 LMDS 中心局 PSTN Internet
系统结构：是一种蜂窝通信结构 系统结构：
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
介绍无线固定宽带接入概念、 介绍无线固定宽带接入概念、特点 介绍早期技术LMDS 介绍早期技术 重点强调无线城域技术——802.16 重点强调无线城域技术
标准演进、技术特点、接入系统结构、业务、技术要点 标准演进、技术特点、接入系统结构、业务、
要求
掌握无线固定宽带接入概念、 掌握无线固定宽带接入概念、特点 了解LMDS特点及局限性 特点及局限性 了解 掌握802.16 接入的系统结构及其特点 掌握 理解802.16的技术要点 的技术要点 理解
前几年， 前几年，部署受挫 现在， 现在，正开始新一轮发展
3 接入网技术
接入网技术
1 无线局域网接入技术
4
接入网技术
WLAN的网络结构 的网络结构
无中心－对等结构（ad－hoc） 无中心－对等结构（ad－hoc）
B A D
频率f 频率
C E
所有移动站点都处于平等地位 无中心站， 无中心站，所有站点间可直接通信无需中继 所有站点共享同一信道， 所有站点共享同一信道，竞争同一信道 不便于采用定向天线 用户增加时， 用户增加时，冲突厉害 适合用户少且范围小的组网
基站的扇区数可为： 基站的扇区数可为：
24、 16、 12、 8、 、 、 、 、 相应的天线覆盖角为： 相应的天线覆盖角为：
19
6、 4 、
150、22.50、300、450、600、900
接入网技术
LMDS系统结构－ LMDS系统结构－基站覆盖 系统结构
（a）单扇区基站
（b）多扇区基站
20
接入网技术
无线局域网介质访问控制和物理层规范 Wireless LAN Medium Access Control and Physical Layer Specifications
标准包含的内容包括
基本的组网方式及结构 协议参考模型 MAC层协议、数据格式与数据传输 层协议、 层协议 物理层技术 用户认证与信息安全
作用：提高频率利用率， 作用：提高频率利用率，扩大系统容量 方法：扇区划分、多载波、 方法：扇区划分、多载波、正交极化
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， 同一扇区内使用邻频多载波，可大大提高系统容量
PSTN ATM IP 中 心 站 用 户 站
收发信机
网络接口单元
P BX
接入示意图
21
用户端设备
接入网技术
Lห้องสมุดไป่ตู้DS技术特点 技术特点
集中控制，便于用户接入管理（基站控制） 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 ，上行为 下行带宽为
提供QoS保证，根据业务QoS，申请并分配带宽 保证，根据业务 提供 保证 ， 双工通信:FDD\TDD 双工通信 多路访问： 多路访问： TDM/TDMA、FDM/FDMA 、 系统容量大：带宽大（ ），提供容量大 系统容量大：带宽大（1.3GHz），提供容量大 ）， 可扩容性强： 可扩容性强：
系统组成：用户站、 系统组成：用户站、基站
基站位于服务区中央， 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 中心局、 基站上联 中心局
点对多点无线链路
18
上行信道：多用户共享，需要 上行信道：多用户共享，需要MAC机制 机制
接入网技术
系统结构－ 系统结构－频率复用
基站的频率复用
BSS
9
接入网技术
BSS与ESS（续） 与 （
ESS
ESS:Extended Service Set ，扩展服务组 多个BSS通过一个分布系统（DS)相连构成一个 通过一个分布系统（ 多个 通过一个分布系统 相连构成一个 ESS(每个 每个BSS内有一个 ，用于连接 及控制 内有一个AP，用于连接DS及控制 每个 内有一个 BSS内站点的接入） 内站点的接入） 内站点的接入 ESS有一个 ，称为 有一个ID，称为ESSID（与BSSID统称为 有一个 （ 统称为 SSID）。同一个 ）。同一个 的站点可以在不同的BSS之间 ）。同一个ESS的站点可以在不同的 的站点可以在不同的 之间 切换
有中心的结构便于对用户的接入管理，更适合作WLAN接 有中心的结构便于对用户的接入管理，更适合作WLAN接 WLAN 入网的结构
6 接入网技术
工作频段 – 中国
中国频谱管理
2.4~2.4835GHz，带宽：83.5MHz ，带宽：
信部无 [2001] 653号、信部无 [2002] 353号 号 号 发射功率： 发射功率：100/500 mW
8 接入网技术
8.2.3 BSS与ESS 与
BSS
Basic Service Set ,基本服务组 基本服务组 BSS是一个基本的 是一个基本的WLAN的单元网络 是一个基本的 的单元网络 为一组站点提供通信服务 在一个BSS内，各站点可直接通信（对等），或 内 各站点可直接通信（对等），或 在一个 ）， 只能通过一跳中继实现站点之间的通信（ 只能通过一跳中继实现站点之间的通信（AP) 每个BSS都有一个 ，称为 都有一个ID，称为BSSID 每个 都有一个 不同的BSS之间的站点不能直接通信 之间的站点不能直接 不同的 之间的站点不能直接通信
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” 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 覆盖 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 覆盖约 向城郊的
14
接入网技术
固定无线接入网概述
基本结构
一般采用有中心的结构， 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， 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， 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
运营商 网络
15
接入网技术
5.725~5.850 GHz，带宽：125MHz ，带宽：
信部无[2002]277号 号 信部无 发射功率： 发射功率：500 mW
7
接入网技术
8.2.1 IEEE802.11标准概述 标准概述
1990年IEEE802委员会成立 年 委员会成立IEEE802.11工作组 委员会成立 工作组 1997年6月公布标准 年 月公布标准 现行标准是IEEE802.11-1999 现行标准是 IEEE802.11标准全称 标准全称
13 接入网技术
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， 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： 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， 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
宽带无线接入概论
1
接入网技术
地面BWA技术 技术 地面
多种BWA (Broadband Wireless Access)技术 多种 技术 正在蓬勃发展
需求牵引、 需求牵引、技术推动 标准化活动十分活跃
IEEE 802委员会对 委员会对BWA展开全线标准化活动 委员会对 展开全线标准化活动
23 接入网技术
LMDS系统局限性 系统局限性
频段为20—40GHz，各个国家根据情况制定 ， 频段为
频率分配
无线电管理委员会： 无线电管理委员会：[2001]652号 号 关于发布26GHz频段 频段FDD方式本地多点分配业务 关于发布 频段 方式本地多点分配业务 （LMDS）频率规划的通知 ） 下行频率： 下行频率：24.507～25.515GHz，带宽 ～ ，带宽1.008GHz 上行频率： 上行频率：25.757～26.765GHz，带宽 ～ ，带宽1.008GHz 信道带宽： 信道带宽：28MHz、14MHz、7MHz、3.5MHz 、 、 、 FDD双工间隔：1.250GHz 双工间隔： 双工间隔
高轨卫星接入
覆盖广阔的地域， 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） （重点介绍）
16 接入网技术
LMDS系统概要 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 20GHz～40GHz 传输频段： 20GHz～ 带宽：1.3GHz，享有“无线光纤” 带宽：1.3GHz，享有“无线光纤”之称 覆盖： 5km（单基站覆盖半径） 覆盖：3～5km（单基站覆盖半径） 多址方式：FDMA、 多址方式：FDMA、TDMA 调制方式：QPSK、16QAM、 调制方式：QPSK、16QAM、64QAM 通信速率：n×64Kbps～155Mbps 通信速率： 64Kbps～ 支持业务：话音、数据、视频、 支持业务：话音、数据、视频、多媒体综合业务
WLAN的网络结构 的网络结构
有中心－AP接入结构 有中心－AP接入结构
AP f Interne t
所有移动站点通过中心站点(AP)接入 所有移动站点通过中心站点(AP)接入 (AP) 一般AP位置不动， AP位置不动 一般AP位置不动，实现站点的接入和到有线网的桥接 不考虑移动站点之间的直接通信 只考虑各站点与AP AP之间的直接通信 只考虑各站点与AP之间的直接通信 无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP AP转发 无线站点之间、无线站点到互联用户的通信都需通过AP转发
802.11： WLAN， 802.11： WLAN，无线局域网 802.15： WPAN，无线个域网 ： ， 802.16： WMAN，无线城域网 ： ， 802.20：MBWA，移动宽带无线接入 ： ， 802.22： WRAN，无线区域网 ： ，
WWAN：无线广域网正在走向宽带，例如3G ：无线广域网正在走向宽带，例如
可增加每个扇区的载波数（最多可容纳 个载频 个载频） 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 可增加扇区的数量，最多可划分 个扇区
22 接入网技术
中国的LMDS技术 技术 中国的
系统技术标准制定单位： 系统技术标准制定单位：信息产业部
接入网技术要求： 本地多点分配系统(LMDS) 接入网技术要求：26GHz本地多点分配系统 本地多点分配系统
LMDS系统结构——用户站接入 LMDS系统结构——用户站接入 系统结构——
一个LMDS用户站可为多个用户终端提供业务 用户站可为多个用户终端提供业务 一个
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 用户站设备含：天线、收发信机、网络接口单元NIU
空中接口
E1 POST ATM 10Base10Base-T HUB
2 接入网技术
卫星接入技术
无线网络的覆盖特性
地面网络： 地面网络：路灯式覆盖 卫星网络： 卫星网络：阳光式覆盖
卫星接入的特别意义
覆盖：边远地区、崇山峻岭、浩瀚海域 覆盖：边远地区、崇山峻岭、 用于：野外接入、应急抢险接入、 用于：野外接入、应急抢险接入、海上接入
卫星轨道类型： 卫星轨道类型：GEO/MEO/LEO 应用前景
DS
BSS1
AP
AP
BSS2
10
ESS
接入网技术
WLAN的应用场合 的应用场合
主要应用的场合
不需布线、快速组网、 不需布线、快速组网、移动范围有限的无线数据 通信的场合
如：酒店、机场、会展、校园等 酒店、机场、会展、
11
接入网技术
接入网技术
2 无线城域接入技术
12
接入网技术
教学重点与要求
教学重点
17 接入网技术
LMDS系统结构 LMDS系统结构
用户站 基站 用户站 基站 传输 骨干网 LMDS 中心局 PSTN Internet
系统结构：是一种蜂窝通信结构 系统结构：
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
介绍无线固定宽带接入概念、 介绍无线固定宽带接入概念、特点 介绍早期技术LMDS 介绍早期技术 重点强调无线城域技术——802.16 重点强调无线城域技术
标准演进、技术特点、接入系统结构、业务、技术要点 标准演进、技术特点、接入系统结构、业务、
要求
掌握无线固定宽带接入概念、 掌握无线固定宽带接入概念、特点 了解LMDS特点及局限性 特点及局限性 了解 掌握802.16 接入的系统结构及其特点 掌握 理解802.16的技术要点 的技术要点 理解
前几年， 前几年，部署受挫 现在， 现在，正开始新一轮发展
3 接入网技术
接入网技术
1 无线局域网接入技术
4
接入网技术
WLAN的网络结构 的网络结构
无中心－对等结构（ad－hoc） 无中心－对等结构（ad－hoc）
B A D
频率f 频率
C E
所有移动站点都处于平等地位 无中心站， 无中心站，所有站点间可直接通信无需中继 所有站点共享同一信道， 所有站点共享同一信道，竞争同一信道 不便于采用定向天线 用户增加时， 用户增加时，冲突厉害 适合用户少且范围小的组网
基站的扇区数可为： 基站的扇区数可为：
24、 16、 12、 8、 、 、 、 、 相应的天线覆盖角为： 相应的天线覆盖角为：
19
6、 4 、
150、22.50、300、450、600、900
接入网技术
LMDS系统结构－ LMDS系统结构－基站覆盖 系统结构
（a）单扇区基站
（b）多扇区基站
20
接入网技术
无线局域网介质访问控制和物理层规范 Wireless LAN Medium Access Control and Physical Layer Specifications
标准包含的内容包括
基本的组网方式及结构 协议参考模型 MAC层协议、数据格式与数据传输 层协议、 层协议 物理层技术 用户认证与信息安全
作用：提高频率利用率， 作用：提高频率利用率，扩大系统容量 方法：扇区划分、多载波、 方法：扇区划分、多载波、正交极化
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， 同一扇区内使用邻频多载波，可大大提高系统容量
PSTN ATM IP 中 心 站 用 户 站
收发信机
网络接口单元
P BX
接入示意图
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用户端设备
接入网技术
Lห้องสมุดไป่ตู้DS技术特点 技术特点
集中控制，便于用户接入管理（基站控制） 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 ，上行为 下行带宽为
提供QoS保证，根据业务QoS，申请并分配带宽 保证，根据业务 提供 保证 ， 双工通信:FDD\TDD 双工通信 多路访问： 多路访问： TDM/TDMA、FDM/FDMA 、 系统容量大：带宽大（ ），提供容量大 系统容量大：带宽大（1.3GHz），提供容量大 ）， 可扩容性强： 可扩容性强：
系统组成：用户站、 系统组成：用户站、基站
基站位于服务区中央， 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 中心局、 基站上联 中心局
点对多点无线链路
18
上行信道：多用户共享，需要 上行信道：多用户共享，需要MAC机制 机制
接入网技术
系统结构－ 系统结构－频率复用
基站的频率复用
BSS
9
接入网技术
BSS与ESS（续） 与 （
ESS
ESS:Extended Service Set ，扩展服务组 多个BSS通过一个分布系统（DS)相连构成一个 通过一个分布系统（ 多个 通过一个分布系统 相连构成一个 ESS(每个 每个BSS内有一个 ，用于连接 及控制 内有一个AP，用于连接DS及控制 每个 内有一个 BSS内站点的接入） 内站点的接入） 内站点的接入 ESS有一个 ，称为 有一个ID，称为ESSID（与BSSID统称为 有一个 （ 统称为 SSID）。同一个 ）。同一个 的站点可以在不同的BSS之间 ）。同一个ESS的站点可以在不同的 的站点可以在不同的 之间 切换
有中心的结构便于对用户的接入管理，更适合作WLAN接 有中心的结构便于对用户的接入管理，更适合作WLAN接 WLAN 入网的结构
6 接入网技术
工作频段 – 中国
中国频谱管理
2.4~2.4835GHz，带宽：83.5MHz ，带宽：
信部无 [2001] 653号、信部无 [2002] 353号 号 号 发射功率： 发射功率：100/500 mW
8 接入网技术
8.2.3 BSS与ESS 与
BSS
Basic Service Set ,基本服务组 基本服务组 BSS是一个基本的 是一个基本的WLAN的单元网络 是一个基本的 的单元网络 为一组站点提供通信服务 在一个BSS内，各站点可直接通信（对等），或 内 各站点可直接通信（对等），或 在一个 ）， 只能通过一跳中继实现站点之间的通信（ 只能通过一跳中继实现站点之间的通信（AP) 每个BSS都有一个 ，称为 都有一个ID，称为BSSID 每个 都有一个 不同的BSS之间的站点不能直接通信 之间的站点不能直接 不同的 之间的站点不能直接通信
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” 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 覆盖 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 覆盖约 向城郊的
14
接入网技术
固定无线接入网概述
基本结构
一般采用有中心的结构， 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， 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， 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
运营商 网络
15
接入网技术
5.725~5.850 GHz，带宽：125MHz ，带宽：
信部无[2002]277号 号 信部无 发射功率： 发射功率：500 mW
7
接入网技术
8.2.1 IEEE802.11标准概述 标准概述
1990年IEEE802委员会成立 年 委员会成立IEEE802.11工作组 委员会成立 工作组 1997年6月公布标准 年 月公布标准 现行标准是IEEE802.11-1999 现行标准是 IEEE802.11标准全称 标准全称
13 接入网技术
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， 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： 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， 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
宽带无线接入概论
1
接入网技术
地面BWA技术 技术 地面
多种BWA (Broadband Wireless Access)技术 多种 技术 正在蓬勃发展
需求牵引、 需求牵引、技术推动 标准化活动十分活跃
IEEE 802委员会对 委员会对BWA展开全线标准化活动 委员会对 展开全线标准化活动
23 接入网技术
LMDS系统局限性 系统局限性
频段为20—40GHz，各个国家根据情况制定 ， 频段为
频率分配
无线电管理委员会： 无线电管理委员会：[2001]652号 号 关于发布26GHz频段 频段FDD方式本地多点分配业务 关于发布 频段 方式本地多点分配业务 （LMDS）频率规划的通知 ） 下行频率： 下行频率：24.507～25.515GHz，带宽 ～ ，带宽1.008GHz 上行频率： 上行频率：25.757～26.765GHz，带宽 ～ ，带宽1.008GHz 信道带宽： 信道带宽：28MHz、14MHz、7MHz、3.5MHz 、 、 、 FDD双工间隔：1.250GHz 双工间隔： 双工间隔
高轨卫星接入
覆盖广阔的地域， 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） （重点介绍）
16 接入网技术
LMDS系统概要 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 20GHz～40GHz 传输频段： 20GHz～ 带宽：1.3GHz，享有“无线光纤” 带宽：1.3GHz，享有“无线光纤”之称 覆盖： 5km（单基站覆盖半径） 覆盖：3～5km（单基站覆盖半径） 多址方式：FDMA、 多址方式：FDMA、TDMA 调制方式：QPSK、16QAM、 调制方式：QPSK、16QAM、64QAM 通信速率：n×64Kbps～155Mbps 通信速率： 64Kbps～ 支持业务：话音、数据、视频、 支持业务：话音、数据、视频、多媒体综合业务