无线接入技术分析

第5卷第2期北京工业职业技术学院学报No.2 Vol.52006 年4月JOURNALOF BEJING VOCATIONAL & TECHNICAL INSTTUITE OF INDUSTRYApr.2006无线接入技术分析王巍(北京工业职业技术学院,北京100042)摘要:首先介绍了无线接入的四种方式,在此基础上具体分析了宽带无线固定接入技术LMDS、宽带IP无线移动接入技术和基于蓝牙技术的两种无线接入技术,并给出了无线接入网的几种实现方案。关键词:宽带接入;WLAN;LMDS;GPRS; WAP中图分类号:TN914文献标识码:A文章编号:1671- 6558(2006)02 -66 - 04Analysis on the Wireless Access TechnologyWang Wei(Beijing Vocational & Technical Institute of Industry, Beijig 100042, China)Abstract: The article first introduces the four ways of the Wireless Access, and describes and LMDS in detail andtwo ways of the Wireless Access technology. One is Broadband IP Wireless Mobile Access technology, the otheris based on Laya technology. Besides, there are several realizable programs in this article.Key words:Broadband Access; WLAN; LMDS; GPRS; WAP;0引言接人公用电话网的接入方式。此方式比较经济、现在21世纪的信息化时代,发展接人网,特别是实,它不但降低了维护成本,缩短了建设周期,同时宽带接人网,不仅成为解决电信网瓶颈问题,而且也设备扩容方便,特别适合远离城市的边远地区。成为未来国家信息基础设施的发展重点和关键。无GSM、CDMA、FDMA、TDMA技术也被应用在无线线接入网按出现年代分,有70年代的第一代系统，本地环路中。即一点到多点微波系统;有80年代的第二代系统,无线本地环路主要针对固定无线用户接人,因即基于模拟蜂窝的系统;有90年代的第三代系统,此其工作频率与公众移动通信网不同,主要分布在即基于数字蜂窝的系统。应该指出,这三代系统都1.8GHz~2.5GHz之间的频段。一点多址微波通信是属于窄带无线接人。因此,可以把宽带无线接人设备,实际上就是一种典型的无线本地环路设备,它网作称第四代。目前,按照无线接人网的实现方式- -般采用TDMA时分多址方式,中心站通过用户与可分为固定无线接人网和移动无线接人网。公用电话网联接,通过全天线与分布在周围的外围1无线接入的四种方式站通信,提供固定的电话服务。1.1无线本地环路系统1.2中国煤化工，无线本地环路是有线固定电话用户以无线方式话终端的延伸,无YHCNMHG'收稿日期:2006-03-16作者简介:王巍(1967- ),男,西安科技大学通信工程专业毕业,北京工业大学在读硕士,工程师。第2期王巍:无线接入技术分析67绳电话系统的突出特点是灵活方便。这类固定的无济和简便的解决方案,它的宽带属性使其可以提供线终端可以同时带有几个无线子机,子机除和母机大量下一代电信服务和应用。通话外,子机之间还可以通信。其中,- -类工作频率2.2 LMDS的系统结构一般在45MHz,天线覆盖在100米左右。另一类如LMDS系统的中心网络对外有两个接口。一是.DECT、PHS等标准的无绳电话系统工作频率在与电信网连接的电信交换单元(TSU)。-是与外部800MHz~ 1. 9GHz。视频源连接的视像提供单元(VPU), TSU和VPU1.3移动卫星接入系统在内部与数字连接单元连接(DCU)。移动卫星接人系统通过卫星实现移动通信联其信号流程是:DCU从TSU和VPU接收数字网,是一种理想的无线接人方式,可以真正实现在任信号,将它们综合处理成宽带数字信号,加载到合适何时间、任何地点、与任何人的移动通信。这种系统的视频进行传输,送到基站单元(BSU)。信号在用通常需要卫星运行在低轨道,并且需要较多的卫星,户站设备单元,经频率转换处理后送往网络接口单投资较大。卫星接入系统的最大特点是利用卫星通元(NIU)。NIU实质上是一个连接到调制解调器信的多址传输方式。它为全球用户提供大跨度、大或机顶盒的接口,调制解调器转换信息后传送到计范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务,是算机、电视机或电话机。回传时, BSU接收的信号陆地移动通信系统的扩展和延伸,在边远的地区、山送到DCU,若是数据或话音信号则分配给TSU,若区海岛、受灾区、远洋船只、远航飞机等通信方面更是视像控制信号则分配给VPU。具有独特的优越性。典型的LMDS的网络结构由类似蜂窝配置的1.4无线局域网多个收发信机的基站组成,每个收发信机经点到多无线局域网( Wireless LAN,简称WLAN)是计点无线链路与服务区的固定用户通信。-个LMDS算机网络与无线通信技术相结合的产物。它不受电系统与传统的无线网络相似之处是它也由- -系列蜂缆束缚,可移动,能解决因有线网布线困难等带来的窝状区域和-一个中央控制点组成,其单个蜂窝的覆问题,并且组网灵活,扩容方便,与多种网络标准兼盖区为50公里。容,应用广泛等优点。WLAN既可满足各类便携机2.3 LMDS的技术优势的入网要求,也可实现计算机局域网远端接入、图文LMDS的传输容量可以与光纤媲美,且又具有传真、电子邮件等多种功能。无线通信的经济和易于实施等优点。这两大特点决2宽带无线固定接入技术LMDUS定了LMDS具有天然的竞争优势,由于它是用于固无线接人技术正从窄带、中宽带向宽带方向发定点无线通信,对于其他移动无线通信不构成威胁，展,以本地多点分配业务(Local Multipoint Distri-相反对其他有线通信，如HDSL、ADSL、HFC技术bution Service, MDS)为代表的宽带无线固定接人技等形成强烈的竞争局面:首先,在传输速率方面,术正越来越受到广泛关注，成为一种不可忽视的发LMDS传输速率仅次于光纤为155Mpbs, 而HFC为展趋势。50Mpbs, XDSL为6Mbps;其次, LMDS和光纤两种2.1 LMDS简介方式都具有提供高速对称业务的潜力,而HFC和LMDS系统工作在20GHz~40GHz频带上,传XDSL是上下信道不对称的,且LMDS比光纤便宜,输容量可与光纤比拟(LMDS传输速率可达建站要比铺设光纤容易的多;第三，由于LMDS采155Mpbs) , LMDS可支持所有主要的话音和数据传用多点传输技术,当增加新用户时,基站无须增加新输标准，如ATM、TCP/IP、MPEG- 2等,同时又兼的射频设备,可以快速扩容增加新的用户。有无线通信的经济和易于实施等优点。窄带和中宽3宽带IP无线移动接入技术带无线接入是基于电路交换的。但宽带无线接入系移动信息服务是通过开发先进的移动IP网络统是基于分组交换的,是- -种点到多点的结构，由一和设备,实现在任何时间、任何地点、移动中为用户个中心站和许多用户站组成。宽带无线接入LMDS提供所“要基于IP的无线是基于MPEG技术的,并从微波视频分布系统(Mi-移动H中国煤化工于IP协议的网,crowave Video Distribution System MVDS)发展而包括1. CNM H! G公室等- -系列无来。作为一种新兴的宽带无线接人技术, LMDS为线接入网技术的综合,以统- -的IP接入方式与IP“最后- -公 里”宽带接人和交互式多媒体应用提供经核心网连接。新-代IP无线移动接人网,需开发支北京工业职业技术学院学报第5卷持多IP地址,安全可靠的保障和不同QOS水平的备(Master)单元(发起链接的设备)和从设备(Slave)无线接人网,并需要IPv6的支持。单元构成。蓝牙采用自组式组网方式,-一个微微网3.1 IP 无线移动接入网.中,有一个主设备单元和最多7个从设备单元。主未来所有数据网都将基于IP协议。从终端角设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列,从设度看,无线数据网是Internet 的自然延伸;从Inter-备单元一般是受控同步的设备单元,接受主设备单net角度看,无线数据网只是其-部分,是- 一个子网。元的控制。- -组相互独立、以特定的方式连接在一IP无线移动接人网并不局限于2G或3G网络,它起的微微网构成-一个分布式网络,一个微微网中的还包括2G、GPRS、3G、IS136、EDEG、无线局域网,主设备单元同时也可以作为另一个微微网中的从设其它宽带接入网以及办公室宽带接人系统。备单元,这种设备单元又称为复合设备单元。蓝牙3.2 IP无线移动接入网的演进与应用独特的组网方式赋予了它无线接人的强大生命力,GPRS和WAP技术是为无线网络业务设计的、同时可以有7个移动蓝牙用户通过一一个网络节点与有效的分组解决方案,使无线移动接人成为可能。Internet 相连。基于蓝牙技术的无线接人简称为GPRS是- -种基于分组交换传输数据高效率的方.BLUEPAC( Bluetooth Public Access)。式,其数据率是现有GSM的十倍以上,巨大的吞吐4.2蓝牙技术下应用蜂窝IP的工作原理量改变了单一面向文本的无线应用,使得包括图片、TCP/IP是在假定终端设备固定的情况下设计话音和视频的多媒体业务得以实现。GPRS采用分的,基于TCP/IP的高层协议也不可能满足终端移组交换方式,最高速率可达164kbps, 它通过在网络动性的要求。当无线LAN接入应用于移动用户中增加节点实现数据分组接人Internet和X.25等时,移动用户在不同的基站间快速切换必然会引起分组数据网,从而给移动用户提供电子邮件、WWW严重的路由问题，这样就引入了移动用户使用一个浏览、专用数据、LAN接入等无线IP和无线x. 25依赖于子网的IP地址的技术,这就是蜂窝IP。在业务。蓝牙技术下应用蜂窝IP的工作原理如下:WAP是一种标准,是无线应用协议标准,它的移动蓝牙用户(以下简称BT用户)需要无线接作用是将Internet 的内容和数据服务引人无线移动人时,它将发出查询命令,当基站能够接受新用户终端，即WAP成为移动通信通向Internet 的桥梁。时,连接就建立起来了。这时BT用户将通过基站WAP克服了无线网络和终端在传输无线多媒体和向蓝牙代理发送登记请求，蓝牙代理经过验证返回无线IP数据时所存在的局限,针对无线环境的独特一个包含分配给BT用户的临时IP地址、代理服务性提出了建立在现有的Internet标准基础上的新协器端口地址、以及DNS地址的分组。BT用户收到议。WAP的描述性语言WML(无线链接语言),能这个分组后,就可以采用该IP地址向Internet 收发够更好地在移动终端显示屏上阅读不同的文本信数据,也可以与本局域网内其他的BT用户通信。息。通过它确定了在移动终端安装微型浏览器处理当BT用户移动位置时,如果BT用户的接收信与显示信息的方式,这样使移动用户可以直接利用.号强度(RSSI)小于某个门限值时,它将发出查询命移动终端访问Internet。 而且WAP是-一个开放且令,查找是否有更近的基站存在,如果有,将与新的全球统--的标准,支持包括GSM的各种移动网络，基站建立连接,这时BT用户将通过新的基站向蓝与GPRS结合是目前最佳方案。牙代理发送登记请求,蓝牙代理返回-一个新的包含4基于蓝牙技术的无线接入网临时IP地址、代理服务器端口地址、以及DNS地址4.1蓝牙技术简介的分组,BT用户通过该IP地址向Internet收发数蓝牙是一-种无线数据与语音通信的开放性全球据。规范,它能实现包括移动电话、掌上电脑、笔记本电4.3移动IP和蜂窝IP在蓝牙中的不同应用脑、相关外设和家庭电器等众多设备之间的信息交蜂窝IP主要应用于BT用户地点相对固定的换。蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、场合"以通过蓝牙技术与科学、医学)频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s,通信固定MH中国煤化工)技术相结合来实范围为10米到100米,可以同时支持数据和语音的现,这CNMHGEPAC网内数据的传输。无线传输。这种技术的应用也可以很方便地实现一蓝牙网络的基本单元是微微网,微微网由主设个家庭中的几台电脑的无线连接,并且能同时通过第2期王巍:无线接入技术分析69一个节点上网。移动IP主要应用于BT用户移动初始时,基站作为主设备,BT用户作为从设区域较大的场合,比如火车、飞机等,它可以通过蓝备,当某个连接建立后,BT用户变为主设备,基站牙技术与移动网络节点(带WAP功能的手机)技术变为从设备,也就是说在连接建立后进行一次主从相结合来实现。由此可以看出蓝牙的无线接人网方切换。这时对于其他BT用户来说,基站仍然是主案是与其它技术相结合的产物，因此它可以最大限设备。这种方案最大的缺点是切换过程处理起来很度地利用现有设备,节省开支,为蓝牙技术的普及打复杂。下基础。比较这三种方案的性能时,一个不可忽略的参4.4 BLUEPAC中微微网的组网方式数就是当BT用户从一个基站转移到国- -个基站的BLUEPAC技术的关键在于能够允许BT用户失锁时间,它包括:链路管理计时器检测到的与当前在基站之间移动,并且确保外界的通信不受到影响。基站失去连接的时间.查询区域内新基站的时间、通在BLUEPAC中的微微网有以下几种组网方式。过发送寻呼消息与新基站建立同步的时间。4.4.1基站作为蓝牙从设备,BT用户作为主设备5小结在该网络中每-一个BT用户都将基站作为它的社会的需求、市场的推动、相关技术的进步,使从设备而建立一个微微网。这种方法的优点是:当得移动通信技术，特别是宽带移动接入技术向着更BT用户需要新的基站建立连接时,它只需发送一高速率、更宽带宽和提供更新业务的方向发展。移个查询(Inquiry)和寻呼(Page)消息来查找新的基动通信和Internet 网的深刻结合,引导人类社会进站,切换的处理过程很简单。这种方法的缺点是:这入移动信息社会的新纪元。IP 移动接入由于采用时的基站同时处于几个微微网中,必须与它们都保了GPRS和WAP最佳结合方案。基于蓝牙技术的持同步,因此基站必须应用时分复用来满足多个微蜂窝IP和移动IP中的基站可以是任一具有蓝牙内微网的寻址及通信,这样在不同时钟的微微网下的核的PC机笔记本电脑、甚至手机,增加的只是上时分复用必将带来通信性能的恶化。这种方案更适层软件的复杂度,与目前提得较多的IEEE802.11用于移动IP技术。无线接人技术相比,蓝牙在小区域组网中将更具优4.4.2基站作为蓝牙主设备,BT用户作为从设备势。Intermet正在进入每个人的口袋里,无线移动在该网络中基站作为主设备与多个BT用户建通信将进人无线网上信息内容襮炸阶段,无线网上立一个微微网。在蓝牙技术中,从设备只有在被主数据信息流量将超过我们的想象快速增长。设备寻址之后才能发送数据,因此在这种方式下,基参考文献:站控制着该链路的介质访问权,并且BT用户在某[1]常大年,王静,果明实. 现代移动通信技术与组织[M].个时间段发送的数据包的数量也由基站控制。这样北京:北京邮电大学出版社,2004BT用户访问Internet的效率将大打折扣,并且,在[2]郭梯云,邬国扬,李建东.移动通信[M].西安:西安电子这种结构中,一个蓝牙微微网只能由一个主设备和科技大学出版社,20057个从设备构成,因此-一个基站最多只能与7个BT[3]李世鹤. TD- SCDMA第三代移动通信[M].北京:人民邮电出版社,2004用户相连。这种方案更适用于蜂窝IP技术。[4]刘乃安.无线局域网[M].西安:西安电子科技大学出版4.4.3主从切换方式社,2004鉴于上面两种方法的优缺点，我们给出下面- -(责任编辑:孙社文)个折中的方案。中国煤化工MYHCNMHG