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8.9 无线网络技术

无线接入可分为移动接入与固定接入两种。其中移动接入又可分为高速和低速两种。高速移动接入一般可用蜂窝系统、卫星移动通信系统、集群系统等。低速移动接入系统可用PGN的微小区和毫微小区,如CDMA的WILL、PACS、PHS等。固定接入是从交换结点到固定用户终端采用无线接入,它实际上是PSTN/ISDN网的无线延伸,其目标是为用户提供透明的PSTN/ISDN业务。固定无线接入系统的终端不含或仅含有限的移动性,接入方式有微波一点多址、蜂窝区移动接入的固定应用、无线用户环路及卫星VSAT网等。

8.9.1 WiMax

WiMax(World Interoperability for Microwave Access)论坛是由采用IEEE 802.16标准的设备和器件供应商成立的一个非营利性生产团体,主要是向市场推广IEEE新的无线通信标准802.16。WiMax已成为802.16标准的代名词,是一种面向城域网的宽带无线接入技术,能提供面向因特网的高速连接。目前,Intel、Nokia、Proxim、Alvarion和富士通等众多的国际性大公司相继加入WiMax组织,以推动与保证基于802.16标准的宽带设备的兼容性和互通性。WiMax组织积极推动WiMax/802.16产品在全球范围内的应用。

1.WiMax技术概述

WiMax的最大覆盖范围是50km,是一种定位于宽带IP城域网的无线接入技术。主要用于固定无线宽带接入(FBWA)、地理位置分散的信息结点的回程传输,或大业务量用户的接入。由于WiMax作为城域网接入手段,采用了多种技术来应对建筑物阻挡情况下的非视距(NLOS)和阻挡视距(OLOS)的传播条件,因此其可以实现非视距传输(这种情形下的传输距离会有所缩短)。WiMax系统既可以连接WLAN的结点和因特网,还可作为企业T1或家庭xDSL和Cable MODEM的无线扩充技术,或者取代有线宽带接入的市场。

从系统容量上看,WiMax也有显著的优势。因为WiMax基站的一个扇区可同时支持60多个采用E1/T1的企业用户和数百个采用xDSL的家庭用户,因此,WiMax的一个基站可以同时接入数百个远端用户站。同时,WiMax可为同一用户站提供多个业务流的传输能力,可以更大地提升实际接入用户数。

IEEE 802.16是利用与802.11a、802.11g相同的OFDM技术,其传输距离为30km~50km,突破了现有的无线宽带障碍,当在 20MHz 的信道带宽时,支持高达100Mb/s的共享数据传输速率。

整体来说,802.16工作的频段采用的是无需授权频段,范围在2GHz~66GHz之间,而802.16a则是一种采用2GHz~11GHz无需授权频段的宽带无线接入系统,其信道带宽可根据需求在1.5MHz~20MHz范围内进行调整。可见,802.16所使用的频谱将比其他任何无线技术更丰富。其至少具有如下优点。

(1)对于已知的干扰,窄的信道带宽有利于避开干扰;

(2)当信息带宽需求不大时,窄的信道带宽有利于节省频谱资源;

(3)灵活的带宽调整能力,有利于运营商或用户协调频谱资源。

由以上叙述可知,WiMax建网快、带宽大、容量高、见效早,可为运营商快速提供各种业务,完全可以组建一个支持城域网的综合业务网络,并具备进一步漫游接入的潜力。WiMax是运营商在计划构建宽带 IP 城域网时需要重点考虑的一种技术。

2.WiMax技术特点

(1)链路层技术。 TCP/IP协议的特点之一是对信道的传输质量有较高的要求。无线宽带接入技术面对日益增长的IP数据业务,必须适应TCP/IP协议对信道传输质量的要求。

在WiMax技术的应用条件下(室外远距离),无线信道的衰落现象非常显著,在质量不稳定的无线信道上运用TCP/IP协议,其效率将十分低下。WiMax技术在链路层加入了ARQ机制,减少到达网络层的信息差错,可大大提高系统的业务吞吐量。同时WiMax 采用天线阵、天线极化方式等天线分集技术来应对OLOS和NLOS造成的深衰落。这些措施都提高了WiMax的无线数据传输的性能。

(2)QoS性能。 WiMax 可以向用户提供具有QoS性能的数据、视频、话音(VoIP)业务。WiMax可以提供三种等级的服务:CBR(Constant Bit Rate,固定带宽)、CIR(Committed Rate,承诺带宽)、BE(Best Effort,尽力而为)。CBR 的优先级最高,任何情况下网络操作者与服务提供商以高优先级、高速率及低时延为用户提供服务,保证用户订购的带宽。CIR的优先级次之,网络操作者以约定的速率来提供服务,但速率超过规定的峰值时,优先级会降低,还可以根据设备带宽资源情况向用户提供更多的传输带宽。BE 则具有更低的优先级,这种服务类似于传统 IP 网络的尽力而为的服务,网络不提供优先级与速率的保证,在系统满足其他用户较高优先级业务的条件下,尽力为用户提供传输带宽。

3.WiMax与Wi-Fi的对比

Wi-Fi联盟是由采用IEEE 802.11标准的设备和器件供应商成立的一个非赢利性组织,Wi-Fi已成为推动802.11标准产品互通性的事实上的权威性组织,Wi-Fi也成为802.11标准的代名词。因为Wi-Fi标准是针对局域网的无线接入技术制订的,覆盖距离通常只有10~300米,所以可以说Wi-Fi解决的是“最后100米”的通信接入。

Wi-Fi(802.11)是当前应用最为广泛的无线局域网媒体接入控制(MAC)和物理层标准。已经形成并正在市场推广应用的有802.11、802.11b、802.11a、802.11g,还有802.11e、802.11f正在讨论制订中。Wi-Fi标准使用无牌照的2.4GHz和5GHz频段,速率可以达到11Mb/s、22Mb/s以至54Mb/s。

在物理层、调制技术、MAC层技术方面,Wi-Fi采用了与WiMax不同的技术。在Wi-Fi标准系列中,802.11b的物理层采用BPSK或CCK(补码键控)+QPSK调制方式,码速率为11MHz;802.11a采用OFDM(正交频分复用)调制方式,码速率达到54 MHz;802.11g则兼容两种标准,采用了两种调制技术。Wi-Fi占用20MHz或22 MHz的固定的信道带宽。Wi-Fi技术的 MAC协议采用的是CSMA/CA(载波监听多路访问/冲突避免)协议。采用这种MAC协议比较适合突发性较大的业务种类如数据业务,可以提供较短的响应时间,较高的传输带宽,但也使得Wi-Fi不能像WiMax那样具备带宽动态分配的能力,提供业务的QoS性能,如时延要求,不适合视频、话音业务。

8.9.2 CDMA 2000

CDMA 2000(Code Division Multiple Access 2000)是一种3G移动通信标准,国际电信联盟ITU的IMT-2000标准认可的无线电接口,也是2G cdmaOne标准的延伸。根本的信令标准是IS-2000。 CDMA2000与其它两个3G标准WCDMA、TD-SCDMA不兼容。

CDMA 2000最终正式标准是2000年3月通过的。CDMA 2000有下列技术特点:

(1)多种信道带宽。前向链路上支持多载波(MC)和直扩(DS)两种方式;反向链路仅支持直扩方式。

(2)当采用多载波方式时,能支持多种射频带宽,即射频带宽可为 N ×1.25MHz,其中 N =1,3,5,9或12。目前技术仅支持前两种,即1.25MHz(CDMA 2000-1X)和3.75 MHz(CDMA 2000-3X)。

目前中国电信采用的3G标准就是CDMA 2000。

8.9.3 WCDMA

WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access),即宽带码分多址,它是一种3G移动通讯标准。该标准由3GPP制订,是基于GSM MAP核心网,以UTRAN为无线接口的第三代移动通信系统。目前WCDMA有Release 99、Release 4、Release 5、Release 6等版本。

在第三代移动通信规范提案的概念评估过程中,WCDMA技术以其自身的技术优势成为3G的主流技术之一,目前全世界已有超过200个国家使用该标准。目前中国联通采用的3G标准就是WCDMA。

8.9.4 TD-SCDMA

TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access),即时分同步码分多址,它是一种3G移动通信标准。相对于另两个主要3G标准CDMA2000和WCDMA起步较晚。

TD-SCDMA作为中国提出的第三代移动通信标准,自1998年正式向ITU提交以来,已经历十多年的时间,完成了标准的专家组评估、ITU认可并发布、与3GPP体系的融合、新技术特性的引入等一系列的国际标准化工作,从而使TD-SCDMA标准成为第一个由中国提出的,以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。这是我国电信史上重要的里程碑。

目前中国移动采用的3G标准就是TD-SCDMA。 8z2OF+vu6pKje8e6covgKqwmWN4Gerb1NEe04rzpO3kCsSIhVWsQnJxJjx+Ys2fO

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