2022年2022年关于宽带无线通信技术及其发展 .pdf

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1、班级:学号:姓名: 关于宽带无线通讯技术及其发展摘要:本文简要阐述了宽带无线技术、3G通讯技术、超宽带无线技术、Wi-Fi 与 Wi-Max 的优缺点及解决方案 ,并认为宽带无线接入将成为NCBW(下一代宽带无线及 3G 通讯技术发展的重要接入与传送支撑技术。关键词宽带无线通讯技术 ;传愉速度 ;Wi-Fi;Wi-Max 未来宽带互联网的接入层面,无线将是关键技术。本文将介绍宽带无线接入、3G 通讯技术、超宽带无线通讯技术及近年来迅速发展的Wi-Fi 与 Wi-Max 等宽带技术,并对未来的 4G移动通讯技术进行展望。一、宽带无线接入技术概述宽带无线接入技术从所使用的频带上分为两类,一个是高频

2、段的LMDS 系统,另外一个是低频段的MMDS 系统。各国对此都有不同的频段划分,前者一般占用26GHz、28GHz、36GHz、38GHz等频段 ,后者一般占用 2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz、10.5GHz等较低频段。 LMDS 系统的特色在于可用带宽较大,但是全天候可靠覆盖范围一般在5 公里以内 ,适合商务热点地区的使用 ;MMDS 系统的特色在于受雨衰影响小 ,全天候可靠覆盖范围一般在10公里以上 ,但是带宽较小 ,适合 SME 和SOHO用户使用。宽带无线接入系统一般由基站(BTS、远端用户站 (RT 和网管系统 (EMS 组成,基站负责对远端站进行覆盖,并提供与核心网络的

3、多种业务接口。基站设备包括与有线网络相连的接口模块、调制与解调模块以及通常置于楼顶或塔顶的射频收发模块。基站多数采用多扇区覆盖,即使用在一定角度范围内聚焦的扇区天线,覆盖远端站。远端站也由室外单元(含定向天线、射频单元和室内单元(调制与解调单元以及与用户室内设备相连的业务接口单元组成,通常采用口径很小的室外定向天线,室内单元可提供多种类型的用户接口。网管设备(EMS 主要与基站相连 ,有带内网管、带名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - -

4、 - - - - 外网管和本地网管三种方式,实现对系统的操作维护、性能监测、软件下载等功能。二、宽带无线接入技术应用1.宽带无线技术我国已进行了 2.4、3.5,5.8、26GHz 等无线接入频谱的规划 ,使 WLAN 、LMIS、MMDS 等宽带无线技术在我国得到了快速发展。WLAN 规划了 2.4 和 5.5GHz两段颇率 ,现在需要进一步加强WLAN 相关技术的研究工作 ,特别是漫游和认证管理 ,为其运营盈利提供良好的基础网络平台。LMIS为本地多点分配系统 ,工作频段范围为10-40GHz。系统通过扇区或基站设备将ATM 骨干网基带信号调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端

5、设备接收并将信号还原为基带信号,实现数据双向对称高带宽无线传输,可以提供语音、IP 和桢中继等业务。但是 ,由于 LMDS 受天气因索、设备成本及有线宽带迅速发展等因素的影响而受到限制。MMDS 是一种提供宽带业务的点对多点分布,频率在 3.5GHz的宽带固定无线接入技术。 MMDS 可透明传输业务 ,在基站端与网络的接口为Tl/E1、100Base-T和OC-3等,可以为用户提供 Internet的接入、本地用户的数据交换、语音业务和VOD 视频点播业务。 MMDS 频段可应用于半径为几十公里的覆盖范围。为了更好地解决这一频段的无线接入问题,我国正在考虑 3.3GHzTDD 方式的无线接入频

6、段的规划。在向下一代网络 (NGN 迈进的过程中 ,全球无线 /移动通讯的发展呈现出6 大趋势,即传送宽带化、应用个性化、接入多样化、网络数据化、系统互补化及有线/无线一体化。因此 ,宽带无线接入将成为向NGBW( 下一代宽带无线及 3G 通讯技术发展的重要的接入与传送支撑技术。2.3G通讯技术名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3G通讯技术是一种能提供多种类型、高质量多媒体业务的全球漫游移动通讯技术,能实现静止 2

7、Mbps传输速率、中低速384kbps、高速 144kbps速率的通讯。国际电联 ITU 在 2000年 5 月确定将 WCDMA 、CDMA 2000 和 TD-SCDMA 三大主流无线接口标准写入3G 通讯技术指导性文件 2000年国际移动通讯计划。由于 3G 通讯技术商用情况没有人们预想的进展,许多国家将 WLAN 和 2.5G的相互整合提上议事日程。WLAN 技术标准是由 IEEE 所制定的 , 2001年 11月 15日, IEEE 试验性地批准了新的技术标准802.119。这是一种混合标准 ,既适应传统的802.llb 标准,在 2.4GHz频段提供最高 llMbps 传输速率 ;

8、又符合 8O2.lla 标准,可以在5.5GHZ 频段下提供 54Mbps传输速率 ,从而解决了各种无线网络设备互连的问题。3.超宽带无线技术超宽带无线技术 (UWB 是一种无载波通讯技术 ,它不采用载波 ,而是利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的带宽非常宽。目前美国联邦通讯委员会 FCC开放的频段是 3.1-10.6GHz,故 UWB 系统发射的功率谱密度可以非常低,在实现同样传输速率时功率消耗仅有传统技术的1/10-1/100,所以短距离 UWB 无线通讯系统与其他窄带无线通讯系统可以共存。UWB 的传输速率可达几十Mbps-几Gbps;其收发信机结构简单 ,成本低于全数

9、字化 ;并且其固有的抗多径衰落功能很强;具有隐蔽性好、低截获率、保密性好等非常突出的优点,能很好地满足现代通讯系统对安全性的要求。由于UWB 信号定位精度高 ,所以在透视成像雷达、人体医学成像、穿地探测雷达等方面得到了越来越多的应用。UWB 技术目前有两种相互竞争的技术标准,一是 IEEE 支持的 MBOA 标准,推广由英特尔等倡导的 “ 多频带方式 ” 和德州仪器 Tl 的方案统一而成的OFDM 方式;另一是以摩托罗拉为首的DSSS(CDMA 标准。两者的分歧体现在UWB 技术的实现方式上,分别采用多频带方式和单颇带脉冲方式。现在,IEEE802 委员会已将 UWB 作为局城网 PAN 的基

10、础技术候选对象。4.Wi-Fi 与 Wi-Max 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - Wi-Fi 是指无线局域接入技术WLAN 。无线局城网由无线网卡、无线接入点(AP、计算机和有关设备组成,采用单元结构 ,将整个系统分成许多单元,每个单元称为一个基本服务组 (BSS。一个无线局城网可由一个基本服务区(BSA 组成,一个BSA 通常包含若干个单元 ,这些单元通过 AP 与某骨干网 (有线网或无线网相连。Wi-Max

11、为全球微波接入技术 ,是针对微波频段提出的一种新的空中接口标准,用于将无线热点连接到互联网,也可连接公司与家庭等环境至有线骨干线路。Wi-Max 无线网络提供的是进入家庭的宽带服务,同时可以承担 Wi-Fi 热点区域之间数据的传输任务 ,但是 Wi-Max 无法代替 Wi-Fi 。带有基于 802.16e标准的 Wi-Max 芯片设备已经面市 ,它将允许设备直接连接到Wi-Max 天线。预计 Wi-Max 技术将于 2009或2010年植入笔记本电脑 ,最终会看到 Wi-Fi 和 Wi-Max 同时内置在移动电脑里。 Wi-Max 的覆盖范围和传输速率对3G通讯技术构成了威胁 ,在成本等各个方

12、面的优势使得业内人士将 Wi-Max 技术看作是一项打破产业格局的技术。IEEE802.16e标准的制定增加了 Wi-Max 移动性、安全性和高速数据传输特征,使其进一步融入到移动通讯之中 ,这可能是未来 4G移动通讯技术的雏形。目前在我国国内电信业务主要包括语音和数据,语音业务又可以分为电路话音和 IP话音,数据接入业务从方式上可以分为DDN 专线接入、以太网接入、 xDSL 接入和 CABLE 接入。宽带无线接入技术必须可以提供满足这些应用的方案,考虑到无线资源的珍贵性 ,一般不在空中信道传输64kbps的话音业务。总体说来 ,宽带无线接入要满足两大类应用 ,一类是面向连接的业务 ,主要是

13、指针对传统电路方式的业务或以电路仿真方式提供的业务,包括普通电话业务、 ISDN 2B+D 或 30B+D 业务、低于E1的电路承载业务 ,如 N64kbit/s 等以及对应于目前DDN 业务所提供的速率等级 ,还有就是 E1 或高于 E1 的数字电路承载业务 ;另一类是无连接的业务 ,主要是指针对基于 IP 方式来提供的应用 ;它们包括 :基于 IP 方式的实时业务、因特网接入(www 浏览、E-mail、高速文件传送等局域网互联、虚拟专用网VPN 等等。从本质上看 ,面向连接的业务采用独占资源方式工作,可以为用户提供高服务等级的服务,但是对系统的时延和抖动性能需要较高,而无连接业务采用资源

14、共享方式工作,对系统的时延和抖动性能要求不高 ,但是对不同等级用户的不同QOS保证稍微弱了一些。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 由此衍生出三类采用不同技术的宽带无线接入系统,即: (1单纯支持面向连接业务的BWA 系统-这项技术来源于以前的窄带无线接入系统和微波传输系统 ,空中资源以时隙为单位分配,如 DDN 等业务单纯支持无连接业务的 BWA 系统; (2单纯支持面向无连接业务的BWA 系统-这项技术源于无线局

15、域网系统在远距离的应用 ,即远距离无线网桥设备 ,如 802.11协议的远程网桥等 ; (3混合系统 -同时支持电路型和分组型业务的BWA 系统-空中资源分配方式一般基于 ATM 协议、 DOCSIS协议或他们的衍生协议目前有线通信系统占据数据业务的大多数份额,但是宽带无线接入有着有线系统无法比拟的优势 ,首先,宽带无线接入系统建设速度很快,又可以按需安装 ,这大大减低了运营商的投资风险 ,因为诸如 CABLE 接入、以太网接入等方式要求运营商在初期大规模投入 ,建设或改造现有有线网络,投资风险很大 ;其次,对于 ADSL 方式,这是基于双绞线网络的技术 ,目前的有效长度只有4公里,直线距离则

16、更短一些。因此宽带无线接入在数据运营领域的份额将会急剧提升,电信咨询公司 Strategis集团公司经过调查后认为宽带固定无线接入系统到2005年将占据 15%到 20%的美国宽带市场。三、宽带无线接入技术的发展方向相对于窄带无线接入技术仅能提供语音业务而言,宽带无线接入技术具提供更多的业务的能力 ,它是随着数据业务迅猛发展的不断提高的。无线通讯系统和有线通信系统相比有两个特殊点,即无线频谱资源有限和无线传输环境恶劣。宽带无线接入技术的发展也是围绕在解决这两个难点展开。总结下来,宽带无线接入系统的有以下几个关键技术 : 1、调制技术名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

17、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 调制技术的发展使得在单位带宽内所能传输的数据率越来越高,早期的宽带无线接入技术多采用QPSK 和 FSK 调制,调制效率为 2-3bit/symbol;目前出现的系统已经普遍采用 16QAM 和 64QAM 调制技术 ,调制效率提高为 4-6bit/Symbol。因为高效调制技术对解调信噪比要求也相应提高了,会减小 BWA 系统的有效覆盖范围 ,如果要保持原来的覆盖 ,就必须采用纠错性能更好的信道编码,这样做有时会使系统的冗余开销增加 ,导致

18、得不偿失 ,因此在点对多点的宽带无线接入系统中,64QAM 是目前实用化的最高调制方式 ,256QAM 或更高等级的调制一般多用于点对点传输系统。目前还出现了自适应调制技术,使得宽带无线接入系统可以根据当前通信环境的信噪比情况自动设定调制方式,使系统能更好的适应传输环境的变化,保持无线通信链路的通畅 ;某些先进的系统甚至支持在同一无线链路中,针对不同的用户时隙设定不同调制方式的新技术,这样的宽带无线接入系统既能兼顾与中心站相距较远的用户接入 (比如可以采用 QPSK,又可以兼顾近距离用户的高容量需求(比如采用64QAM,考虑到一般情况下的热点效应(离基站 /热点越近 ,需求的带宽就越高 ,这种

19、技术的应用前途将会很大。少量的宽带无线接入系统还采用了OFDM 技术,既可以增加系统容量 ,又可以增加一定的抗干扰能力。2、天线技术宽带无线接入系统将会在今后的数据业务领域占有越来越多的份额,而频谱资源始终是有限的 ,这就要求增加频率的复用效率,扇区天线技术在其中发挥着非常重要的作用 ,高复用效率要求扇区天线的主波束增益尽可能均匀,旁瓣尽可能低 ,另外对于扇区天线的角度要求也越来越苛刻,从 90度到 30度,甚至小到 12度,而且,极化复用也越来越多的用于实际工程中,这些都对天线设计提出了全新的要求，目前在天线设计领域除了采用更加强大的设计工具(如神经网络 等等以外，波束成型 (Beam Fo

20、rming和智能天线 (Smart Antenna的概念也被从 移动通信领域移用到固定的宽带无线接入系统中来。 3、动态带宽分配技术宽带无线接入系统的频谱资源有限，因此必须使信道资源尽可能充分的被用户利用，动态名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 带宽分配技术 (DBA 的效率就成为焦点，早期系统往往简单采用以太网的CD/CSMA 技术，效率很低，随后各个宽带无线接入设备制造公司都推出了各自的 DBA 机制，目前比较公

21、开的有参考 ATM 和 DOCSIS 协议的，这两种协议可以同时支持电路型业务和分组型业务。优秀的 DBA 技术不仅可以用最小系统开销来最大地提高系统资源的利用率，而且还可以对不同业务、不同用户提供不同的QOS 保证，比如 IP 电话、会议电 视等基于分组型的实时性业务，因此各个 BWA 设备制造商都极其重视这项技术的开发，这也是运营商最关心的技术特色之一。四、宽带无线接入技术的运营前景宽带无线接入技术是一种新的解决方案，为运营商和用户提供了一种新的选择。但是宽带无线接入系统只是构成整个电信运营解决方案中的一个环节，必须要多种有线数据产品配合才可以真正发挥作用。宽带无线接入技术在国外多用于最终

22、用户，但是在我国国内，BWA 系统更多地被用于集团用户，比如酒店、小区、商住楼等等，目前宽带无线接入技术和 HPNA 技术、xDSL 技术、以太网技术紧密结合在一起，为不同需要的场合提供多种类型的电信业务。 从运营商角度看，国内电信运营商的格局正从绝对垄断走向多元竞争。中国 电信在有线网络建设方面有深厚基础，尤其在有线接入网建设方面具有绝对优 势，牢牢把握住固定用户接入的手段，而其它新兴运营商却试图打破目前这一局 面，宽带无线接入系统成为它们近期切换接入市场唯一选择，对于这些运营商来 讲宽带无线接入系统投资少、建网周期短、提供业务快。另一方面国外电信运营 商进入中国市场是不可避免。运用宽带无线

23、接入技术进行宽带数据接入运营是国 外电信运营商极为重要的一种运营方式，这必将进一步加剧国内运营商在宽带无 线接入领域内的竞争，促进宽带无线接入设备的应用。从制造商的角度看，由于 无线接入设备只有针对城市市场才能有较大的利润空间和市场容量，因而纷纷开发宽带无线数据接入产品，包括 MMDS 和 LMDS 产品。宽带无线接入技术尽管存在 某些问题，但在市场需求的驱动下也正日益走向成熟，应用步伐在不断加快。多 家老牌电信设备制造商纷纷购并在宽带无线接入领域有创新力的中、小新兴公 司，这说明电信设备制造巨头看好宽带无线接入市场。这些购并能有效重新整合 各方面资源，促进宽带无线接入市场的迅速发展。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -