现代通信网-第9讲-无线接入技术.pptx

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1、 第第9讲讲 无线接入技术无线接入技术第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网2无线接入标准及分类1几种主要的无线接入技术介绍2移动无线接入技术1固定无线接入技术2无线接入技术后续演进3第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网3无线接入概述无线接入从交换节点到用户终端间的部分或全部采用无线传输的接入技术无线接入网分类根据接入终端的移动性，分为移动无线接入和固定无线接入两大类 p固定无线接入技术面对固定位置的用户或仅在小范围内移动的用户群体p移动无线接入技术服务的对象是移动终端，即蜂窝移动电话系统根据覆盖范围，分为无线个人局域网WPAN、无线局域网WLAN

2、、无线城域网WMAN和无线广域网WAN第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网4标准化组织欧洲电信标准化协会European Telecommunications Standards Institute电气和电子工程师协会Institute of Electrical and Electronics Engineers 第三代合作伙伴计划3G Partnership Project第三代合作伙伴计划23G Partnership Project 2GERANUMTS(TDD,FDD)LTE(TDD,FDD)CDMA2000 1X/DO第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术

3、现代通信网现代通信网5常见的无线接入技术标准IEEE802.20（proposed）802.20固定无线接入移动无线接入第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网6WPAN、WLAN、WMAN、WWAN简介WPAN 个人局域网：10米用无线方式代替传统的有线电缆以低价格和低功耗在10米范围内实现个人信息终端的智能化互联，组建个人化的信息网络。从计算机网络的角度看，PAN是一个局域网；从电信网络的角度看，PAN是一个接入网，因此PAN称为电信网络最后一米的解决方案。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网7WPAN、WLAN、WMAN、WWAN简介WPAN

4、个人局域网：141109115第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网35峰值速率对比3载波捆绑，EV-DO Rev.B第一阶段实现峰值速率前向9.3Mbps，反向5.4Mbps3载波捆绑，EV-DO Rev.B第二阶段前向峰值速率提高到14.7Mbps第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网365MHz带宽组网时的平均扇区吞吐率对比前向（前向（bpsbps）反向（反向（bpsbps）GPRSGPRS140-220(1/3 reuse,CS1-CS4)230(1/3 reuse,CS1-CS4)EDGEEDGE430-506(1/3 reuse,4 ti

5、me slots,FL 2Tx)475(1/3 reuse,4 time slots)WCDMAWCDMA840-1200(6 sector or FL 2Rx)1028-1200(6 sector or RL 4Rx)1X1X1147.5-1575(6 sector or FL 2Rx or IA)1275-1575(6 sector or RL 4Rx or IA)EV-DOEV-DO6375(Rev B,6 sector or IA)2700-3924(Rev B,6 sector or RL 4Rx or IA)HSDPAHSDPA4356-5200(FL 2Rx&Equalizer)

6、2244-3400(6 sector or RL 4Rx)平均吞吐量EVDO与HSDPA相当第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网37WCDMA-HSPA网络频谱分布第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网38WCDMA-HSPA商用网络数第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网39WCDMA-HSPA用户数HSPA用户数所占比例不足45%第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网40CDMA1X-EVDO网络频谱分布第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网41CDMA1X-EVDO商用网络数第

7、第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网42CDMA1X-EVDO商用用户数EVDO用户数增长迅速第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网43全球WCDMA/CDMA2000商用终端发展情况截至2010年4月：共计有2500款WCDMA终端共计有2349款HSPA终端共计有2350款CDMA2000终端共计有791款CDMA2000 EVDO终端第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网44国内三家运营商频段分配2G系统频段2G频段频带宽CDMA82583587088010MGSM90088591593096030MGSM18001710

8、175518051850 45M3G频段频带宽EVDO192019352110212515MWCDMA194019552130214515MTDSCDMA188019002010202510M、15M3G系统频段注1：2009年2月，政府主管部门已明确要求所有PHS频段（1900-1920MHz）应在2011年底前 完成清频退网工作，以确保不对1880-1900MHz频段TD-SCDMA系统产生有害干扰。注2：电信村通采用450M频段（UL：450-457M；DL：460-467M），与目前频率分配政策也存在一定冲突。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网45国内3G用户

9、规模2010年1月，工信部发布我国2009年年度3G用户数据，年底3G累计达到1500万户，中国电信EVDO用户达到675万户；中国移动TD-SCDMA用户达到551万户；中国联通WCDMA用户达到274万户；注：EVDO用户是数据用户，而TD和WCDMA用户是语音和数据混合用户；第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网46全球3G网络分布及发展特征WCDMA在欧洲的强势地位稳固 HSDPA商用网络部署速度加快；WCDMA用户发展快于cdma2000；欧洲WCDMA用户规模发展提速。CDMA20001x建设重心在东亚，并蔓延到中东和非洲 TDSCDMA在中国政府支持下稳步发

10、展国际上出现了第二次3G发展高峰，3G产业己逐渐步入良性发展的环境；包括HSPA和EV-DO在内的3G增强型技术已经成为3G发展的主流技术。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网472.1移动无线接入技术2.1.1 GSM/GPRS/EDGE介绍2.1.2 WCDMA-HSPA/CDMA 1X-EVDO/TD-SCDMA介绍2.1.3 Wimax/LTE介绍第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网48什么是LTE？Long Term Evolution，又称E-UTRA/E-UTRAN，和3GPP2 UMB合称E3G（Evolved 3G）LTE是以O

11、FDM为核心的技术，为了降低用户面延迟，取消了无线网络控制器（RNC）。与其说是3G技术的“演进”（evolution），不如说是“革命”（revolution）。这场“革命”是系统不可避免的丧失了大部分后向兼容性，也就是说，从网络侧和终端侧都要做大规模的更新换代。因此从技术归属上，可以将LTE看作4G范畴。LTE的起因：在2004年WiMAX对UMTS技术产生挑战（尤其是HSDPA技术）时，3GPP急于开发和WiMAX抗衡的、以OFDM/FDMA为核心技术、支持20MHz系统带宽的、具有相似甚至更高性能的技术。长期上也可以在IMT-Advanced标准化上先发制人。第第9 9讲讲 无线接入技

12、术无线接入技术现代通信网现代通信网49 WiMAXWiMAX：Worldwide Interoperability for Microwave Access 微波接入全球互操作性认证联盟背景 一个无线宽带接入系统设备厂商，元器件、软件和业务提供商组成的非赢利性组织 推广WiMAX品牌和基于802.16和ETSI HiperMAN标准的产品互操作性认证 成立于2001-4，基于802.16标准 2005年认证基于802.16-2004的产品WiMAX 2006年认证基于802.16e产品移动WiMAXWiMAX论坛第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网50802.16a(2

13、003)频率:2-11 GHz非视距固定宽带无线接入802.16(2001)频率:10 66 GHz基于视距固定宽带无线接入802.16c(2002)增补兼容性规范10-66 GHz802.16-Revd(July 2004)802.16,802.16a的整合和修订固定宽带无线接入Approved as 802.16-2004频率:2 66 GHz802.16e(Dec 2005)支持移动的宽带接入Approved as 802.16-2005频率:6 GHz802.16标准发展第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网51关键技术比较序号条目LTEWiMAX1支持的信道带宽

14、1.4,20MHz多种1.25,20MHz多种2频带IMT-2000bands(#2GHz)2.3,2.5,3.5GHz3双工方式FDD/TDD，常用FDD TDD/FDD，常用TDD4下行接入OFDMA/TDMAOFDMA/TDMA5上行接入SC-FDMA OFDMA6MIMO技术基于预编码的SU-MIMO和MU-MIMO，天线配置最高4X4基于STC和SM自适应切换的MIMO,天线配置最高4X27下行调制QPSK/16QAM/64QAMQPSK/16QAM/64QAM8上行调制QPSK/16QAM/64QAM QPSK/16QAM9编码TurboCC、Turbo、LDPC10AMC支持支持

15、11HARQ支持CC/IR最多16个12QoS支持支持从上表看出，LTE和WiMAX使用的关键技术有相同的技术，也有不同的技术，即使同样的技术但也不是完全相同，比如都使用MIMO技术，但是LTE/WiMAX具体的MIMO实现方式是不同的。从技术复杂性来看，LTE最复杂，WiMAX次之.第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网52扇区峰值速度序号序号条目条目LTE(5MHz+5MHz带带宽宽)WiMAX(10MHz带宽，带宽，DL/UL=3:1)下行峰值速率（Mbps）SISO23.3223.041X2SIMO2X2MIMO46.6446.08上行峰值速率（Mbps）SISO

16、23.321X2SIMO4.032X2MIMO8.06l同等带宽下，下行WiMAX比LTE绍低；l上行方面，WiMAX在10M带宽下上行比率为3：1时，WiMAX和LTE相差较大。lLTE可以配置FDD方式20MHz带宽，WiMAX只能配置TDD方式20MHz带宽，LTE与WiMAX相比可以达到更高的峰值速率。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网53小区频谱效率Ericsson（左图）和3G Americas（右图）的比较结果是一致的：HSPA+的频谱效率高于WiMAX，当然LTE更高于HSPA+，尽管WiMAX可以通过改变上下行比率来提高下行的频谱效率，但同时上行的频

17、谱效率也降低了。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网54全球LTE网络商用情况第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网55服务提供商系统提供商芯片提供商内容提供商2006 2009500+沃达丰GoogleCisco终端提供商WiMAX产业链和Roadmap第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网56UMPCMIDBroadband access/EnterpriseData+Voice/PersonalPCMCIAExpressUSB dongleModemHandsetSurvaillancePre-WiMAXCPE cost

18、300-1,000802.16dCPE cost200-6002005-20062007-2010802.16ePCMCIA 100-200Less than 30 embedded(2009)Less than 20 embedded(2010)WiMAX终端产业链进展第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网57WiMAX的发展瓶颈 标准制定方面802.16e标准化工作正在进行，除空中接口标准尚未完成以外，802.16还存在一个问题就是缺乏网络规范、标准体系不完善。802.16仅仅规范了基站和移动台之间的空中接口，没有规定基站和基站之间，基站和网络侧的协议。在切换、移动性

19、管理（寻呼）和终端状态管理（激活和休眠的转换）等与蜂窝组网有关的方面，还不够成熟，需要进一步完善。频率问题目前已经认可的是3.43.8GHz许可证频率（ETSI，国际MMDS）和5.7255.85GHz免许可证频率。很多国家允许使用更高的频率，将其当作5GHz免许可证频段的一部分，但由于其穿透力差，使用这些频率的WiMAX系统不可能和LTE竞争。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网58全球WiMAX网络建设第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网59WiMAX网络频谱分布第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网60无线接入标准及分

20、类1几种主要的无线接入技术介绍2移动无线接入技术1固定无线接入技术2无线接入技术后续演进3第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网61WLAN发展历程IEEE推出的第一代WLAN标准2.4G频段传输速率1M或者2M11b 2.4G频段、11a 5.8G频段11b传输速率提高到5.5M和11M11a传输速率提高到54M11a和11b不兼容1997199920042009.919972.4G频段传输速率提高到54M兼容11b目前主流协议包括2.4G频段和5.8G频段传输速率提高到300M兼容11a/11b/11g协议2009年9月12日已正式发布第第9 9讲讲 无线接入技术无线

21、接入技术现代通信网现代通信网62关于WAPIWAPI 是 Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure(无限局域网鉴别和保密基础结构）的英文缩写，是WIFI的一种安全协议，同时也是中国无线局域网安全强制性标准。2004年4月，国家质检总局、国家认监委、国家标准委联合发布公告：2004年6月1日将延期强制实施WAPI标准。2009年6月，该标准已经正式通过国际认可，成为正式的国际标准。第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网63关于WAPIWAPI是一个WLAN安全方面的标准。主要通过移动终端MT、AP和认证服务

22、器AS组成；其中，认证服务器AS是一个公信设备，负责证书的发放、验证与吊销等；移动终端MT与AP上都安装有AS发放的公钥证书，作为自己的数字身份凭证。通过三方之间的双向认证，确保网络安全。WAPI相比802.11i协议，安全性大幅提高。802.11i是IEEE为了弥补802.11脆弱的安全加密功能（WEP）而制定的修正案 第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网64WLAN发展的基础WLAN发展的产业环境全球移动互联网时代已经到来，无线宽带成为运营商主要增长点WLAN发展的用户基础互联网和移动通讯迅猛发展，逐步融合，移动+宽带的需求日益强烈，WiFi成为无线方式接入互联网的

23、重要手段。90%以上的笔记本电脑已经支持WiFi功能20%以上的手机在2010年将具有WiFi功能 70%的用户希望终端拥有WiFi功能，并通过WLAN上网第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网65无线接入标准及分类1几种主要的无线接入技术介绍2移动无线接入技术1固定无线接入技术2无线接入技术后续演进3第第9 9讲讲 无线接入技术无线接入技术现代通信网现代通信网66IEEE 802.164GIMT-AdvanceMIMO+OFDMA LTE+WiMAX/LTE 及宽带演进路径3GPP,3GPP2 16m2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 FMC NetworksMobile Broadband NetworksLTEHSPA/HSPA+WiMAX Wave 2(MIMO/BF)1.X(20MHz TDD/FDD)UMB+UMB16d/16e Wave 1IMS+IMS,FMC NetworksCable,ADSL,Satellite,HDTV,IPTV Evolution PathBroadband TechnologiesEV-DO Rev A,Rev B