第6章--无线接入网技术

第6章无线接入网技术无线接入网的基本概念6.1本地多点分配业务（LMDS）系统6.2无线局域网(WLAN)6.3微波存取全球互通（WiMAX）系统6.46.1无线接入网的基本概念6.1.1无线接入网的概念及优点1、无线接入网的概念·无线接入网是指从业务节点接口到用户终端全部或部分采用无线方式，即利用卫星、微波及超短波等传输手段向用户提供各种电信业务的接入系统。2、无线接入网的优点（1）建网投资费用低，与有线网建设相比，省去不少线路设备，而且网络设计灵活，安装迅速。（2）扩容可以因需求而定，方便快捷，防止过量配置设备而造成浪费。（3）开发运营成本低，无线接入取消了铜线分配网和铜线分接线等，也就无需配备维护人员，因而大大降低了运营费用。6.1.2无线接入网的分类·无线接入网可分为固定无线接入网和移动无线接入网两大类。1、固定无线接入网·固定无线接入网主要为固定位置的用户或仅在小区内移动的用户提供服务，其用户终端主要包括电话机、传真机或数据终端（如计算机）等。·固定无线接入网的实现方式主要包括:直播卫星（DBS）系统多路多点分配业务（MMDS）系统本地多点分配业务（LMDS）系统无线局域网（WLAN）微波存取全球互通（WiMAX）系统直播卫星DBS（DirectBroadcastingSatellite）通过卫星将视像、图文和声音等节目进行点对面的广播，直接供广大用户接收（“个体接收”或“集体接收”）其特点是通信距离远，费用与距离无关，覆盖面积大且不受地理条件限制，频带宽，容量大，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。数字卫星电视是近几年迅速发展起来的，利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用户端的一种广播电视形式。主要有两种方式：一种是将数字电视信号传送到有线电视前端，再由有线电视台转换成模拟电视传送到用户家中。这种形式已经在世界各国普及应用多年。另一种方式是将数字电视信号直接传送到用户家中即：DirecttoHome（DTH）方式。DTH在国际上存在两大标准：欧洲的标准DVB-S和美国标准DigiCipher。但DVB标准逐渐在全球广泛应用，后起的美国DTH公司DishNetwork也采用了DVB标准。按照国际电信联盟（ITU）规定，卫星直播属于卫星广播业务（BSS），它与卫星节目传输不同，后者通过卫星进行点对点（或多点）传输，把节目传送给地面广播台或有线电视台转播，属于固定卫星业务（FSS）。按照无线电规则，两者使用的频段和管理规则是完全不同的。卫星直播现在已经成为替代有线电视的一种可靠的选择，其中的一个重要的原因是：实时数字形式视频压缩技术的最新技术进步允许同一频段传送少数几个频道。每种卫星直播业务使用的都是最近开发出的实时有损耗压缩系统，平均每个卫星转发器能够广播六个频道，而在过去每个卫星转发器则只能够广播一个频道，因此在卫星直播业务中，从天空中的一个轨道位置可以传递多达200个频道。直播卫星系统中，通过同步轨道上的大功率（120W或240W）卫星，用户使用一副较小的固定卫星天线（18英寸到3英尺），就可以直接接收多个频道的电视节目。用户接收系统硬件包括天线、解码器和远端控制器，价格大约在100～300美元。解码器的作用是将电视信号解码后转送到电视机和录像机上，国际上没有标准的解码器，不同公司的解码器是互不兼容的。由于电视节目信号是经过数字压缩的，所以多达200个频道的电视节目集中从上行链路发送到卫星上，可以通过一颗卫星转播出去。数字直播卫星具有质量高、容量大、能提供多媒体业务等优势，故在全世界范围内蓬勃发展。一般说的DBS多指数字直播卫星，而且与另一个名词DTH（直接到家）在指数字卫星直播方面通用。在DBS系统中，大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播，用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据，接收天线直径一般为0.45m或0.53m。由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错，因此可使下载速率达到400kb/s，而实际的DBS广播速率最高可达到12Mb/s。美国已经可以提供DBS服务，主要用于因特网接入，其中最大的DBS网络是休斯网络系统公司的DirectPC。中国卫星发展现状（~2010）1974年，可能促成日后中国卫星直播市场的第一个动议产生了。那一年，当时的中央广播事业局认识到，要从根本上解决中国广播电视的覆盖问题，必须发展卫星电视。1978年12月和1983年3月，中央曾两次批准从国外购买广播电视卫星，但因种种原因而停滞。其后十余年间，虽然直播卫星迟迟未发射，卫星直播广播电视的业务未开展，但中国的卫星广播事业却取得了飞速发展，中国租用12颗卫星、37个转发器转播中央台和各省台90套电视节目、126套广播节目，其中包括各省卫视频道及有线付费电视频道。全国已经建立了33座广播电视卫星地球站、70多万座卫星接收地面站以及专门用于广播电视节目传输和SNG业务的广播电视VSAT系统在全国有线电视以及地方卫视的大发展中扮演了相当核心的角色。1998年12月曾开通过一个以直接到户方式的卫星数字广播电视试验平台，该平台按业务可分为三大部分：境内节目、境外节目（31个）和数据广播（公众信息服务、金融证券服务、远程教育信息和互联网接受服务）。2000年，“广播电视直播卫星系统”被列入国家“十五”计划的12项重点高新技术产业发展项目，以及《广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划》。当年9月，在国家计委的主持下，确定由广电总局牵头组织起草《中国广播电视直播卫星系统可行性论证报告》，参与单位还有信息产业部、国防科工委、航天科技集团、中广影视卫星公司、中国通信广播卫星公司等。“鑫诺2号”原本有望成为中国首颗直播卫星，但“鑫诺2号”在2006年10月的发射中出现技术故障，最终报废为太空垃圾。2008年6月9日晚8时15分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，成功将“中星9号”广播电视直播卫星送入太空。此举开启了中国的直播卫星时代。“中星9号”，是中国卫星通信集团公司向法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司订购的一颗广播电视直播卫星，价值1亿欧元，采用法国成熟商用卫星平台，设计寿命15年。是一颗大功率、高可靠、长寿命的广播电视直播卫星。据了解，“中星9号”将采取不加密方式传输节目，居民只要安装卫星地面接收设施就可收看。升空后，按照要求将给西部边远地区免费传输47套免费的高清和标清数字电视节目，其商业模式是向各地的卫星电视台收取卫星带宽租售费用，而对电视观众免费。MMDS（MultichannelMultipointDistributionServices）MMDS是一种点对多点分布、提供宽带业务的无线技术。它适用于中小企业用户和集团用户。MMDS可透明传输业务，在基站端与网络的接口为Tl/El、100Base－T和O－3等，在用户端的接口为El和10Base－T等，可以为用户提供Internet的接入、本地用户的数据交换、话音业务和VOD视频点播业务。MMDS主要集中在2GHz～5GHz。相对而言，这个频段的资源比数字MMDS发射机较紧张，各国能够分配给MMDS使用的频率要比LMDS少得多。由于2GHz～5GHz频段受雨衰的影响很小，并且在同等条件下空间传输损耗也较LMDS低，所以MMDS频段可应用于半径为几十km的大范围覆盖。MMDS最初用于传输单向电视和网络广播，1970年FCC在2.5GHz上划分了200MHz给无线电信运营商，其中共有31个信道，每信道带宽为6MHz。虽然MMDS的技术不断革新，但是当时的市场情况并不成熟，也没有受到足够的重视。1998年9月，FCC批准运营商采用双向的数据业务传输，允许更加灵活地使用MMDS频段。同时MMDS的数字化发展也使得它更具竞争力。近来，高速数据接入的发展促进了MMDS的发展。MMDS适用于用户分布很分散的情况———可分布在40km的范围，但是，由于信道数量的限制，对运营商而言，用更高调制技术的方式来提高应用频率是很冒险的，这是限制MMDS在大型商业区应用的最重要的一点，而且大的覆盖范围也容易引起MMDS小区之间的干扰。与点对多点的LMDS相比，MMDS适于用户相对分散、容量较小的地区，从成本上来讲，MMDS低于LMDS。MMDS所能提供的数据带宽同样与可利用的频段、采用的调制方式（QPSK、16QAM或64QAM）和扇区数量有关。粗略估算，能够提供的容量大约为所占频率带宽的3～4倍，即100MHz的频率带宽能提供300Mbit/s～400Mbit/s的数据带宽，供一个基站覆盖范围内的用户共享。从对产品的提供情况来看，MMDS比LMDS要弱一些，但目前已经有一些厂家。MMDS同样能够作为IP、TDM和帧中继等接入骨干网络的宽带无线接入解决方案。用户通过它可以实现Internet接入、本地用户大容量数据交换、话音、VoIP、VOD、数据广播和标准清晰度或高清晰度电视信号等多种业务。2、移动无线接入网·移动无线接入网是为移动体用户提供各种电信业务。·实现移动无线接入的方式有许多种类，主要有:—蜂窝移动通信系统—卫星移动通信系统—微波存取全球互通（WiMAX）系统微波存取全球互通（WiMAX）系统，它们既可以提供固定无线接入，也可以提供移动无线接入。6.2本地多点分配业务（LMDS）系统(LocalMultipointDistributionServices)6.2.1LMDS的概念·本地多点分配业务(LMDS）系统是一种崭新的宽带无线接入技术，它利用高容量点对多点微波传输，其工作频段为24GHz∽39GHz，可用带宽达1.3GHz。在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。·LMDS几乎可以提供任何种类的业务接入，如双向话音、数据、视频及图像等，其用户接入速率可以从64kbit/s到2Mbit/s，甚至高达155Mbit/s。·而且LMDS能够支持ATM、TCP/IP和MPEG-Ⅱ等标准，因此被比喻为“无线光纤”技术。LMDS的具体含义为：①L(Local)表示工作在高频波段，信号的传播特性限制了覆盖小区的范围。②M(Multipoint)表示信号的发射是一点对多点，即广播形式，而由用户返回的信号则是点对点形式。③D(Distribution)表示通过资源的固定或动态分配，可同时进行声音、数据、因特网、视频等多项业务的传输。④S(Service)描述了运营者与用户之间的关系，LMDS网络提供的服务由运营者选择。6.2.2LMDS技术的优缺点1、LMDS的优点（1）频率复用度高、系统容量大（2）可支持多种业务的接入（3）适合于高密度用户地区（4）扩容方便灵活2、LMDS的缺点（1）LMDS采用微波传输且频率较高，其传输质量和距离受气候等条件的影响较大。（2）由于LMDS采用的微波波段的直线传输，只能实现视距接入，所以在基站和用户之间不能存在障碍物。（3）与光纤传输相比，传输质量在无线覆盖区边缘不够稳定。（4）LMDS仍属于固定无线通信，缺乏移动灵活性。（5）在我国LMDS的可用频谱还没有划定。6.2.3LMDS接入网络结构·LMDS接入网络包括多个小区，采用一种类似蜂窝的服务区（小区）结构，每个小区由一个基站和众多用户终端组成，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信，每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里，并可相互重叠。·各基站之间通过骨干网络相连，LMDS接入网络结构如图6-1所示。·LMDS网络系统由四个部分组成：—骨干网络—基站—用户终端设备—网络运行中心(NOG)OC32.5G可以划分成4个622M，1个622M可以划分成4个155M，1个155M可以划分成63个2M。一般运营商的传输设备都是这样划分。现在的MSTP（Multi-ServiceTransferPlatform）（基于SDH的多业务传送平台）传输可以直接捆绑2M，这样多少兆都可以了。一些接入的基站的SDH设备用的就是OC-3C，速率是15