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张科《接入网技术》accnet_第09章 无线城域接入技术

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张科《接入网技术》accnet第01章 绪论

张科《接入网技术》accnet第01章 绪论

市场竞争的实质——运营商抢占市场 接入网市场上，硝烟四起

各运营商“跑马圈地”，争抢用户

电信、移动、有线电视公司、联通等等 提高服务 增加新业务 降低价格 广告宣传 恶意诋毁 甚至破坏设施等等
Access Network 15
八仙过海，各显神通



2019/1/27
竞争的格局—技术竞争
Access Network 4

讨论技术发展、标准发展、市场走向

2019/1/27
课程概要=能学到什么？

接入网的发展背景与激烈竞争

在近年来的网络建设中极为重要
接入网的总体结构和总体标准 各种宽带接入技术及其发展与应用
分析接入技术以利技术选型 组建接入网的基本技能


用户接入管理系统

2019/1/27 Access Network 2
教材与参考书

教材：《接入网技术》


主要参考书

雷维礼、马立香等编著 清华大学出版社、2006年9月
宽带接入技术
Albert Azzam Niel Ransom著 文爱军/刘增基：译审，电子工业出版社、2001年7月

主要参考资料

ITU-T标准 IEEE、IETF相关标准
什么是接入网

接入网的主要功能：
“连接”实质是指：传送数据流 “数据流”用来承载多种业务 接入认证、授权、计费

接入网成为相对完 整、独立的网络

接入网被形象地称为

最后一公里网络：Last mile
运营商提供业务、延伸网络到用户的最后几公里

第9章无线城域接入技术

第9章无线城域接入技术
第9章 无线城域接入技术
引言 固定无线接入网概述 早期技术LMDS IEEE 802.16 标准概要 IEEE 802.16 MAC层 IEEE 802.16 物理层

2019/4/10
Access Network (2009)
1
引言
BWA技术正在蓬勃发展 无线接入不再是有线接入的简单补充 IEEE802.16标准的发布
5
Access Network (2009)
典型的固定无线接入技术

早期技术

LMDS (Local Multipoint Distribution Service）

覆盖3-5km,向密集小区或大厦提供高速无线接入
MMDS（Multichannel Multipoint Distribution Service）



负责开发宽带无线城域接入规范 以固定城域接入为主 旨在提供电信级的服务和QoS保证
10—66GHz频段MAC层和物理层 2—11GHz频段MAC层和物理层


旨在为集团用户提供固定无线城域接入 希望能支持个人用户和游牧用户的接入
多接入用户共享接入设备、室外型定向天线

希望个人用户独享接入设备（手持设备）

2019/4/10
Access Network (2009)
7
早期技术LMDS
LMDS系统概要 LMDS系统结构 LMDS技术特点 LMDS系统的局限

2019/4/10
Access Network (2009)
8
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 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

第9章 无线城域网接入技术

第9章 无线城域网接入技术

WiMAX论坛的工作组：
WiMAX论坛现有7个工作组，涉及将WiMAX论坛所认证的产品 推广到市场需要重点关注的多个领域。 1.认证工作组(CWG) 2.技术工作组（TWG） 3.频谱工作组（RWG） 4.市场工作组（MWG） 5.需求工作组（SPWG） 6.应用工作组（AWG） 7.网络工作组（NWG）
R1 BS R6 ASN GW R4 R8 R1 BS R6 R3
BS用于处理IEEE 802.16空中接口，包 括BS和SS两种；
ASN GW主要处理到 CSN的接口功能和 ASN的管理。
图9-4 ASN参考模型
2.连接服务网络
连接服务器网络（CSN）可以由路由器、AAA代理或服务器、 用户数据库、因特网网关设备等组成。 CSN主要功能： 因特网接入，为用户会话连接，给终端分配IP地址；AAA代 理或者服务器，用户计费以及结算；基于用户系统参数的 QoS及许可控制；ASN之间的移动性管理，ASN和CSN之间的隧 道建立和管理；WiMAX服务，如基于位置的服务、组播服务 等。
WiMAX论坛的目标：
1.促进和推动全球WiMAX部署。 2.使WiMAX服务成为宽带无线的选择平台，主导世界市场份 额。 3.发布一个高性能终端对终端的IP网络构架，支持固定、便 携和移动用户。 4.确保WiMAX论坛认证产品能够赢得全球服务提供商的信赖。 5.发展基于IEEE 802.16和ETSI互通的WiMAX模式，服务于全 球市场。 6.通过提供新颖的有竞争力的应用和服务模式来扩大用户需 求。 7.促进良性的知识产权政策。
9.2.3业务及QoS
定义了四种业务类型，并对每种业务类型的带宽请求方式 进行了规定（优先级从高到底）： （1）主动授权业务（UGS） （2）实时轮询业务（rtPS） （3）非实时轮询业务（nrtPS） （4）尽力而为（BE）业务

无线城域接入技术

无线城域接入技术

收发信机 网络接口单元
HUB
PBX
04.07.2020
Access Network (2009)
14
早Hale Waihona Puke 技术LMDSLMDS系统概要 LMDS系统结构 LMDS技术特点 LMDS系统的局限
04.07.2020
Access Network (2009)
15
LMDS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
运营商 网络
5
典型的固定无线接入技术
早期技术
LMDS (Local Multipoint Distribution Service）
覆盖3-5km,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
04.07.2020
Access Network (2009)
12
单扇区基站VS多扇区基站
（a）单扇区基站
（b）多扇区基站
04.07.2020
Access Network (2009)
13
用户站结构示意图
一个LMDS用户站可为多个用户终端提供业务
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
下行带宽为1GHz，上行为300MHz
提供QoS保证，根据业务QoS，申请并分配带宽
双向通信（FDD, Frequency Division Duplex ） 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

无线城域接入技术

无线城域接入技术
IEEE 802.16a
基于固定宽带无线接入的协议标准，支持高速数 据传输和视频流应用。
IEEE 802.16d
针对固定宽带无线接入的协议标准，适用于城域 网和宽带无线接入。
IEEE 802.16e
支持移动宽带无线接入的协议标准，适用于移动 设备接入。
IEEE 802.20系列标准
• IEEE 802.20：针对移动宽带无线接入的协议标准，支持 高速数据传输和实时应用。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
IEEE 802.22系列标准
• IEEE 802.22：基于无线宽带接入的协议标准，适用 于家庭和企业接入互联网。
3GPP长期演进技术（LTE）
• LTE：第四代移动通信技术，支 持高速数据传输和低延迟通信， 是无线城域接入的重要技术之一。
05
无线城域接入技术的优 势与挑战
优势分析
灵活性
无线城域接入技术不受传统线路的限制， 可以快速部署，满足不断变化的需求。
智能物流
通过无线城域接入技术，实现物流信息的实 时传输和跟踪，提高物流效率和准确性。
高清视频传输中的应用
远程医疗
无线城域接入技术为远程医疗提供高清视频传 输，实现远程诊断和治疗。
视频会议
无线城域接入技术为高清视频会议提供稳定可 靠的网络连接，提高会议效率和参与度。
公共安全监控
在公共安全领域，无线城域接入技术用于高清视频监控和传输，保障公共安全。
融合多种接入技术
未来无线城域接入技术将融合多种接入技术，如WiFi、蓝牙等，以提供更加灵活和多 样化的服务。
智能化和自动化
随着人工智能和大数据技术的应用，无线城域接入技术将逐渐实现智能化和自动化，能 够自动优化网络性能和提高服务质量。

《接入网技术》-公开课PPT

《接入网技术》-公开课PPT

/enterprise/321/30445321.shtml
9.3.3
WLAN安全问题
WLAN的安全问题一直困扰业界
9.3.3
WLAN安全问题
解决WLAN安全性问题的方法: 接入访问控制 + 加密
（1）隐藏SSID （2）MAC地址过滤 （3）选择安全性高的加密协议 （4）开启无线路由器防火墙功能
无线局域网（Wireless Local Area Networks）是指以无线电波或红外线作为传 输媒质的计算机局域网。 采用无线电或红外线作为传输媒质，无 需布线即可灵活地组成可移动的局域网。
无线局域网在日常生活中已变得无法或缺
“现在很多人，到什么地方先问‘有没有WiFi’， 就是因为我们的流量费太高了！” ——李克强 从侧面反映了无线局域网在接入网中的重要性
（3）介质访问控制
问题：如果多用户同时需要访问网络该如 何控制信道呢？ IEEE 802.11采用CSMA/CA（载波侦听多 路访问/冲突避免）进行介质访问控制 发送数据前侦听信道：
1.
2.
若信道空闲，等待一个随机时间如果仍空 闲才发送 若信道忙，一直侦听直到空闲，等待一个 随机时间仍空闲再发送
如果节点相互之间无法探测该如何解决呢？ 涉及到WLAN的“隐藏站暴露站”问题
9.3.1
WLAN协议
无线局域网与有线局域网的区别是标 准不统一，不同的标准有不同的应用，目 前，最具代表性的WLAN协议是IEEE 802
（1）IEEE 802.11
IEEE 802.11工作在2.4GHz频段，支 持数据传输速率为1Mbit/s、2Mbit/s，用于 短距离无线接入，支持数据业务。
AP1
AP2
AP1

接入网技术与应用章 (9)


第9章 接入网的管理
3. 安全管理 安全管理是控制对网络中信息访问的过程。一些连接在网 络上的设备的信息可能不能让所有的用户看到，这些信息被称 为敏感信息。 安全管理可以提供一种方法，通过该方法，可以定期地监 视在远程访问服务器上的访问点，并且记录下哪个人正在使用 该设备。安全管理也可以提供审计跟踪和声音告警方法，以提 醒管理者预防潜在的对安全性的破坏。 正确地建立和维护安全管理能提供一种更为可行的选择， 可以缓和用户的安全心态，并能提高他们对网络效果和安全的 信心。
第9章 接入网的管理
比如一个交换机是处于正常工作还是故障状态，就需要在设备 外部进行记录。所以，网络管理系统中还必须有信息库，用于 存放像设备状态这样的参数。但实际上，信息库中也会存放像 工作参数这一类数据，这样就不需要经常对设备或设施进行查 询。一般来说，网络管理系统都有庞大的信息库，其中包括网 络中所有设备和设施的工作状态和参数信息。
第9章 接入网的管理
ITU-T于20世纪80年代末提出了TMN的概念，并于1992年提 出了关于TMN的M.3×××系列建议。根据ITU-T的建议，TMN是 具有标准协议、接口和结构的管理网，实施对整个电信网的操 作、管理和维护。TMN的建立使整个电信网始终能够处于统一 的操作和管理下，提高了网络的运行效率，降低了网络的 OAM(运行、管理和维护)成本，促进了网络技术和业务的发展。
第9章 接入网的管理
早期的电信网中管理活动是一种分散的随意性的活动，随 着电信网的日益庞大、电信设备供应商的不断增多，电信网变 得越来越复杂，虽然不同厂商的设备之间互连互通已经不成问 题，但在电信网的管理上，尽管各厂商为各自的电信设备提供 了相应的维护管理系统，然而这些维护管理系统都只是针对某 种或某几种电信设备的，没有一个公共的标准，很难统一起来， 这就给电信部门管理、维护整个电信网增加了难度。随着电信 的不断发展，该问题变得越来越突出。
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2/24/2019
Access Network
7
早期技术LMDS
LMDS系统概要 LMDS系统结构 LMDS技术特点 LMDS系统的局限

2/24/2019
Access Network
8
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 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
IEEE 802.16a-2003

增添：运行在2GHz～11GHz的规范 可超视距传输(NLOS)，设备成本也较低 技术增强：OFDM、OFDMA、 mesh等
Access Network 25
2/24/2019
标准及演进

IEEE 802.16-2004


IEEE 802.16-2009
Access Network 26
2/24/2019
近期802.16标准发展

当前增补标准

IEEE 802.16j-2009：多跳中继 IEEE 802.16h-2010：免征运行共存机制改进


IEEE 802.16m-2011：先进空中接口

Improved Coexistence Mechanisms for License-Exempt Operation 也称： WirelessMAN-Advanced
PSTN
用户站
基站
用户站
2/24/2019
传输 骨干网
Access Network
LMDS 中心局
Internet
11
基站
基站

位于蜂窝小区的中央，向用户提供覆盖，所辖用 户所有通信的中央接入点


基站可不划分扇区，也可划分扇区
室内单元：网络接口设备 室外单元：收发信机和天线

一般采用划分扇区，相邻扇区采用交叉极化方式， 频率可重复使用，增加系统容量

中国主导：TD-LTE
2/24/2019
Access Network
28
WiMAX

WiMAX （World Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作 性）
推动802.16标准的制定 对不同厂商的芯片和设备进行标准化认证 帮助推动与保证设备的兼容性和互操作性
Access Network
23
802.16标准

基本标准
IEEE 802.16-2001：2001-11-06 IEEE 802.16-2004：2004-06-24 IEEE 802.16-2009：2009-05-13


当前增补
IEEE 802.16j-2009：2009-05-13 IEEE 802.16h-2010：2010-06-17 IEEE 802.16m-2011：2011-03-31

802.16m-2011：2011-03-31

Advanced Air Interface
数据率：100 第一代移动WiMAX：IEEE ITU-R
也称为：二代移动WiMAX 4G标准候选方案
Mb/s（移动）、1 Gb/s （固定） 802.16e-2005
IMT-Advanced，2010-10 LTE-FDD/TDD、WiMAX2 LTE已经得到大多数支持

2/24/2019
Access Network
24
标准及演进

IEEE 802.16-2001


标准第一版，运行在10GHz～66GHz的规范


IEEE 802.16c-2002

需视距传输(LOS)，同时设备成本也较高
对2001版的修订
MAC、物理层规范 MAC采用面向连接机制，提供多种业务QoS

合并了先前三个版本 工作频段扩大：2—66GHz频段规范 可超视距传输，设备成本也降低 BWA空中接口：MAC/PHY规范 并入：



802.1D增补
IEEE 802.16e-2005：多基站切换、移动 IEEE 802.16f-2005： MIB，固定系统 IEEE 802.16g-2007：移动管理平面 IEEE 802.16k-2007：802.16的桥接

高轨卫星接入

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

IEEE802.16（重点介绍）
Access Network 6
2/24/2019
第9章 无线城域接入技术
引言 固定无线接入网概述 早期技术LMDS IEEE 802.16 标准概要 IEEE 802.16 MAC层 IEEE 802.16 物理层
Access Network 9
2/24/2019
早期技术LMDS
LMDS系统概要 LMDS系统结构 LMDS技术特点 LMDS系统的局限

2/24/2019
Access Network
10
LMDS系统结构

系统组成：用户站、基站 通过传输网（基础网）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

制定中标准


IEEE 802.16n
IEEE P802.16p

Higher Reliability Networks Enhancements to Support Machine-to-Machine Applications
Access Network 27
2/24/2019
802.16m典型的固定无线 Nhomakorabea入技术
早期技术

LMDS (Local Multipoint Distribution Service）

覆盖3-5km,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
第9章 无线城域接入技术
引言 固定无线接入网概述 早期技术LMDS IEEE 802.16 标准概要 IEEE 802.16 MAC层 IEEE 802.16 物理层

2/24/2019
Access Network
1
引言
BWA技术正在蓬勃发展 无线接入不再是有线接入的简单补充 IEEE802.16标准的发布
Access Network 4

特点




2/24/2019
固定无线接入网概述

基本结构
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
2/24/2019
用 户 单元
基站
运营商 网络
5
Access Network

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Access Network
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IEEE 802.16 标准概要
概要 标准及演进 系统结构 业务 协议模型

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Access Network
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概要

IEEE 802.16工作组成立于1999年


规范主要内容：



负责开发宽带无线城域接入规范 以固定城域接入为主 旨在提供电信级的服务和QoS保证 10—66GHz频段MAC层和物理层 2—11GHz频段MAC层和物理层

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 扇区角度划分：15o、22.5o、30o、45o、60o、90o 对应扇区数： 24、 16、 12、 8、 6、 4
Access Network
2/24/2019
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交叉极化示例
2/24/2019

2/24/2019
Access Network
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IEEE 802.16 标准概要
概要 标准及演进 系统结构 业务 协议模型

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Access Network
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系统结构

两种结构
点到多点：PMP 网格状：mesh

2004版中引入：基本概念的介绍（6.2

将极大推动无线城域接入的发展 BWA的诸多优势 形成对有线接入技术的竞争

2/24/2019
Access Network
2
第9章 无线城域接入技术
引言 固定无线接入网概述 早期技术LMDS IEEE 802.16 标准概要 IEEE 802.16 MAC层 IEEE 802.16 物理层


旨在为集团用户提供固定无线城域接入
多接入用户共享接入设备、室外型定向天线

希望能支持个人用户和游牧用户的接入
希望个人用户独享接入设备（手持设备）