无线接入技术大全11篇

无线接入技术篇（1）

Technology of Broadband Wireless Access-WiMAX 802.16e

XU Yibing,TIAN Xu′an,FAN Zhongshan

(Xi′an Communication Institute,Xi′an,710106,China)

Abstract：With the development of wireless network technology and Internet services,mobile services gradually become the trend of broadband wireless access service.This paper describes the 802.16e standard,analyses its station and the key techno-logy in the wireless data network,and then compares it with the WLAN and 3G standard,points to the potential development way.

Keywords：WiMAX;broadband wireless access;OFDMA;3G

1 引 言

随着无线通信技术和多媒体数据业务的巨大需求,传统的移动用户不满足于简单的语音、短信和低速数据业务,希望能使用更高数据速率的业务。用户需求的变化使固定宽带接入服务和移动服务在技术和业务上呈现融合趋势,宽带移动化和移动宽带化逐渐成为两个领域技术发展的趋势,并互为补充、互相促进。

随着传输核心网络的超高速化、超容量宽带化及通信业务的多样化,宽带接入网成了电信网必须解决的瓶颈问题。无线宽带接入技术WiMAX 802.16以其组网灵活迅速以及高速双向数据传输等优点逐渐成为宽带无线接入技术的发展热点。

2 WiMAX 802.16e在无线标准中的位置[STBZ]［1］

WiMAX是针对微波和毫米波段提出的一种新的无线接口标准,他被认为是宽带无线接入的标准,是为解决无线宽带接入“最后一公里”的问题而设计的。从图1中可以看到,WiMAX802.16e采用OFDMA、MIMO技术来有效提高系统容量,自适应地改变数据速率给最终用户应用提供可靠服务,在移动环境下提供高达100 Mb/s的数据速率,最适合在人口密集处提供宽带接入,包括后面桌面的应用。

3 WiMAX 802.16e网络结构

从图2中可以看出整个802.16e网络结构由接入终端、接入服务网络、互联服务网络组成,网络基于IP网络架构。接入网络可以根据用户的应用需求提供话音、互联网络数据等多样。

现代互联网络业务的发展在一定程度上推动了WiMAX技术的前进。802.16e设备可作为一个路由器接入现有的IP网络,同时,802.16协议也可通过一个ATM汇聚子层将ATM信元映射到802.16e MAC层。802.16e的MAC层支持多种QoS等级以适应VoIP、可视电话、流媒体、在线游戏、浏览、下载等不同的业务类型,支持与3G系统的互通及融合。

4 IEEE802.16e标准中的关键技术[STBZ]［2］

4.1 OFDM／OFDMA

正交频分复用OFDM技术是一种特殊的多载波调制技术,各子载波在整个符号周期内相互正交,且各子载波信号频谱可以互相重叠,采用多个子载波可以有效抵抗频率选择性衰落,在数据传输时将高速数据流分解成多路低速数据流,延长了符号周期,可抵抗多径衰落引起的码间干扰。

OFDMA是一种多址技术［3］,是TDMA,FDMA,DAMA(按需分配多址)的综合运用。它将系统可用的子载波子信道化,子信道内的载波不需要相邻,多多址用户采用和跳频类似的方式实现,跳频的频域单位为一个子信道,时域单位为2或3个符号周期。在下行链路上一个子信道可以指向不同的接收机;在上行链路上一个发射机可以被指配一个或者多个子信道,几个发射机可以并行发射。

802.16e的OFDMA物理层支持长度为2 048,1 024,512和128的FFT点数,向下数据流被分为逻辑数据流,这些数据流可采用不同的调制及编码方式,以不同信号功率接入不同信道特征的用户端。向上数据流子信道采用多址方式接入,通过下行发送的媒质接入协议(MAP)分配子信道传输上行数据流。采用这种技术,可以根据不同的无线环境选择不同的调制方式,灵活适应信道带宽的变化,以保证系统在移动环境中能够以高性能的方式工作。

4.2 自适应调制编码技术AMC

AMC是通过自适应切换调制方式和编码方式来使吞吐量-信噪比曲线达到最佳。由于802.16e 物理层采用的是OFDM技术,所以时延扩展、多普勒频移、PAPR值、小区的干扰等对于OFDM解调性能有重要的影响。信道因素必须被考虑到AMC算法中,AMC在WiMAX的应用中有其特有的技术要求,在802.16e标准中常采用64QAM,16QAM,QPSK,BPSK调制,相对于蜂窝移动通信系统,802.16e更强调在信道条件较好时实现极高的峰值速率。为适应高质量数据通信的要求,802.16e选用了块Turbo码、卷积Turbo码等纠错能力很强但解码延时较大的信道码,同时也考虑使用低复杂度、低延时的LDPC码。

4.3 HARQ技术

自动请求重传(ARQ)是有线数据网络中在收发端建立可靠数据链路的一种机制,接收端对接收的数据进行运算,接收错误的数据要求发端重新传输,直到正确接收。

在室外远距离应用条件下,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应用TCP/IP协议,其效率将非常低下,在802.16e标准中的链路层引入HARQ(混合自动重发请求)减少了到达网络层的信息差错,大大提高系统的业务吞吐量。

4.4 切换技术和睡眠模式

在802.16e标准中,规定了越区切换模式HO(handover),移动台可以通过当前的服务BS广播的消息获得相邻小区的信息,或者通过请求分配扫描间隔或者是睡眠间隔来对邻近的基站进行扫描和测距的方式获得相邻小区信息,对其评估,寻找潜在的目标小区。切换既可以由MS决策发起也可以由BS决策发起。

802.16e协议为适应移动通信系统的特点,增加了终端睡眠模式：Sleep模式和Idle模式。Sleep模式的目的在于减少MS的能量消耗并降低对ServingBS空中资源的使用。Sleep模式是MS在预先协商的指定周期内暂时中止ServingBS服务的一种状态。Idle模式为MS提供了一种比Sleep模式更为省电的工作模式,在进入Idle模式后,MS只是在离散的间隔,周期性地接收下行广播数据(包括寻呼消息和MBS业务),并且在穿越多个BS的移动过程中,不需要进行切换和网络重新进入的过程。

5 WiMAX技术与其他无线数据技术的对比

5.1 WiMAX 802.16e与3G技术［4］

3G技术是在传统移动通信话音业务的基础上向宽带数据演化,是宏蜂窝广泛覆盖,满足用户在各种移动环境下服务要求。WiMAX的802.16e是基于互联网通过多基站移动接入,在低速环境下提供应用服务。在终端方面,3G主要是移动电话,以支持话音业务为主；WiMAX则是PDA和便携式计算机,以支持高速数据业务为主。两种技术的着眼点不同,服务的用户群、业务类别、移动范围都存在差异,但两者可以相互补充、和谐发展。表1给出了WiMAX 802.16e与3G技术的基本比较。

总的来说,3G技术强调移动业务从传统的话音向宽带数据演化,而WiMAX技术则是从宽带接入从有线向无线、移动演化。

5.2 WiMAX与Wi-Fi技术［5-8］

WiMAX的802.16e是无线城域网标准,适合于在人口密集的地方提供无线宽带接入,获取桌面性的应用,支持较大区域的移动性数据服务；Wi-Fi是无线局域网标准,支持用户在较小区域的数据服务。两者在网络架构中的物理层和数据链路MAC子层有较大的差异。表2给出了两者之间的基本差异。就应用而言,WiMAX的802.16e主要应用在公共服务,而Wi-Fi主要应用在家庭一类的室内环境。

6 结 语

WiMAX技术并不是一个独立的无线产业链技术,它会和现网的多种无线甚至于固网的接入技术相互融[GK11!]

合,

相互影响,WCDMA和CDMA等3G技术在当前来说是一种更加合适提供移动数据业务和语音的技术,而WiMAX主要的市场是基于IP接入的核心网及IP多媒体服务宏观市场。将WiMAX作为一个从属网络附加到WCDMA网络之上,WiMAX的鉴权、认证、计费过程借助于WCDMA的AAA,HLR等网元完成,

通过将两者很好地融合来增强现有无线网络的数据业务能力,达到事半功倍的效果。

参 考 文 献

［1］Mobile WiMAX-Part I:A Technical Overview and Performance Evaluation.WiMAX Forum,2006.

［2］IEEE Standard.802.16-2004 Part 16:Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems,2004.

［3］Nick Thomas VP.Global Sales and Service Adaptix,Inc OFDMA & Mobile WiMAX Out of the Lab and Into the Field.Wireless China 2006 Shanghai,PRC April 27,2006.

［4］High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) Overall Description.3GPP TS 25.308,Sep.2004.

［5］ANSI/IEEE Std 802.11.Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications,1999 Edition (R2003).

［6］IEEE Standard.802.11i Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications.Amendment 6:Medium Access Control (MAC) Security Enhancements,2004.

无线接入技术篇（2）

中图分类号：TN929.5

21世纪的今天，时代经济多元化发展的同时，4G移动通信逐渐兴起，而其安全接入技术作为4G无线通信系统安全性问题的核心部分，如何做好4G无线网络安全接入技术的应用始终是当前网络技术领域研究的热点之一。因此本文对4G无线网络安全接入技术进行探究分析有一定的经济价值和现实意义。

1 4G无线网络安全接入安全的相关概述

1.1 无线网络的安全概述。无线网络作为一种全新的网络技术，不仅仅有着便利安装、灵活性和经济性的特点，同时也能实现对用户活动空间和自由度的一种扩展，现阶段有着较为广泛的应用。但是近些年来，4G无线网络安全隐患始终存在，由于其信息具有开放性的特点，常常受到主动干扰和被动窃听攻击。无线网络信道的接入同时对有效数目和传输速率也产生了一定的影响作用。这些安全问题的存在，无线网络的安全机制不仅仅是借助于认证机制将通信参与方数据交换之前身份鉴定过程实现，同时也借助于安全信道和其加密技术将数据的机密性实现，并通过信息摘要技术和数字管理技术对数据的完整性加以保证，并对临时身份对用户的身份进行隐藏。

1.2 4G无线网络安全接入安全概述。4G无线网络接入安全，不仅仅对用户身份加以保护，同时通过实体认证，其4G无线网络安全接入过程中往往有着一定的机密性和完整性，并通过移动设备加以认证。4G无线网络接入的过程中，同样也面临着各种各样的安全威胁，一方面是其ME面临着一定的安全威胁，主要表现为IMSI被截获和UE潜形式的被跟踪，并对用户的信息进行暴露，难以从根本上保证用户信息的真实性。而无线接入网络中的安全威胁，同样也有移动性的管理和对其基站的攻击，这种攻击不仅仅将Dos攻击实现，同时也使得攻击者在安全性相对较弱的网络中对用户的通信加以截获，进而使得其受到更加严重的安全攻击。

2 4G无线网络安全接入技术的理论基础

2.1 自证实公钥系统。自证实公钥系统中的对称密码体制不仅仅有着较高的运算速度，同时也有着较高的处理频率，并在某种程度上能够对保密通信的问题加以解决，进而实现加解密的系统设计。伴随着计算机网络技术的飞速发展，对称密码体制有着越来越明显的局限性，不仅仅有着较为困难的密钥管理，同时难以从根本上解决陌生人之间的密钥传递，难以将数字签名问题提供而非对称密码体制主要是针对每一个用户的公私钥对，并借助于有效的单向函数，进而将私钥空间向公钥空间映射，对伪装攻击加以防止。这种非对称密码体制不仅仅是一种基于证书的公钥密码体制，同时也是一种基于身份的公钥密码体制。

2.2 安全协议。安全协议主要采取密码算法，并对其发送的消息进行高强度的加密，安全协议在将不可信网络通信参与方之间的安全通信实现的过程中，主要有建立于会话密钥的一种密钥交换协议和结合认证协议的一种认证密钥交换协议。而安全协议在实际的设计过程中，主要是对模型检测方法和其安全性协议分析方法加以采用，并将协议安全性的分析更加的具有规范化和科学化。

总而言之，4G无线网络安全接入技术在实际的应用过程中，主要借助于网络平台上的相关系统，并做好自证实公钥系统的控制，严格的遵守相关安全协议，进而实现数据加入和传输过程的安全性。

3 4G无线网络安全接入技术的认证新方案

3.1 参数的基本概述。4G无线网络安全接入技术认证方案中的参数主要有X也即是x的长度，ME首先就要对私钥急性选定，也即是XME，并依据于VME=g-XMEmodn将VME计算出，其次就要将IDME、IDHE以及VME以及发送给TA。一旦TA受到消息之后，就要依据于YME=（VME-IDME-IDHE）dmodn将公钥YME再次计算出，并将其公钥发送给ME，ME受到公钥之后，并对等式YEME+IDME+IDHE=VME进行验证，一旦验证成功，其移动终端将会获得公钥YME和私钥XME。

3.2 首次接入认证和切换接入认证。4G无线网络安全接入中的首次接入认证和切换接入认证的过程中，其主要的认证过程图如1所示，

图1 4G无线网络安全接入中的首次接入认证和切换接入认证的过程

首先AN对自己的IDAN和公钥YAN进行广播，ME并对需要接入的AN的IDAN和YAN进行选择，并对随机数CME [0，B]加以选择，并将其CME、IDAN和IDhe向AN发送，AN收到消息之后，就要对IDAN进行验证，一旦身份标识符符合，就要对两个随机数进行选择，并将其消息发送给ME，依次类推，进而实现整体上的认证过程。

3.3 再次接入认证。对于移动通信环境而言，往往需要频繁的验证，将会带给系统相对较大的负担，一旦连接的用户数增多的过程中，系统运行的负荷相对较大，而再次接入认证场景的认证过程有着一定的简便性，如图2所示。

图2 再次接入场景下的认证过程

再次接入场景下的认证过程中，首先对ME在首次切换接入认证之后，将会自动的再次将其接入统一网络，借助于临时身份TIDME对自己的TDME进行代替，并进行再次介入认证，对ME的身份隐私进行保护，经攻击者通过已经攻陷的会话密钥网络交互的风险降低。

总而言之，4G无线网络安全接入过程中，更要多找硬件物理的防护工作，并对硬件平台和操作系统进行加固处理，将移动网络的兼容性和可扩展性全面提高，并结合不同的安全体制，有机的结合公钥和单钥体制，实现消息传递的实时性，对用户的可移动性加以确保。

4 结束语

随着时代经济的飞速发展，现代化无线网络和通信技术的不断成熟发展，进而使得现代化移动网络的发展更加的具有时代性，而4G无线网络接入的安全性始终是移动网络用户关注的焦点之一，而基于4G无线网络安全接入技术的应用，不仅仅对无线网络用户的身份进行隐藏和保护，同时也保证了4G无线网络安全接入过程中的安全性，在某种程度上将4G移动通信的安全性显著提高。相信随着计算机技术以及通信技术的日益成熟，4G无线网络接入的安全性能将会逐渐加强，进而实现当前移动网络通信的高效性和安全性。

参考文献：

[1]张子彬.WiMAX无线网络安全接入技术的研究[D].兰州理工大学，2010.

[2]刘阳.基于自证实公钥的异构网络安全接入技术研究[D].西安电子科技大学，2011.

[3]王丽丽.4G无线网络安全接入技术的研究[D].兰州理工大学，2011.

无线接入技术篇（3）

近些年来，宽带网络建设进行的如火如荼，宽带应用也随之越来越多，尤其小区用户对宽带网络的需求越来越强烈，各种小区宽带接入手段也就应运而生。目前小区宽带接入手段主要是以xDSL、以太网、光纤接入、HFC等有线接入为主。但是随着拥有笔记本电脑以及智能手机的个人用户越来越多，人们在期待享受宽带网络带来便利的同时，对可移动性的要求也越来越高，显然传统有线宽带接入手段不能满足人们这方面的需求。而无线宽带接入技术正好弥补有线宽带接入的不足。无线宽带接入技术与传统的有线宽带技术相比具有安装简单、易扩展、易管理，以及当网络覆盖的范围内用户数量增加时，只需再部署几个无线接入点AP，而不需进行重新布线，因此建网周期短、成本低等特点。小区无线宽带接入可谓有着良好的发展前景。目前适合于实现小区无线接入技术主要有WLAN、WIMAX及LMDS等。

接下来，本文将介绍WLAN、WIMAX及LMDS三种技术在小区宽带接入网中的应用，并分析它们适用的场合。

1 WLAN技术在小区宽带接入中的应用

1.1 WLAN简介

无线局域网络（Wireless Local Area Networks； WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency； RF）的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。目前无线局域网标准主要有IEEE802.11系列、HiperLAN标准及HomeRF等。WLAN因其组网灵活、安装便捷、易于进行网络规划和调整及易于扩展等特点，在无线宽带接入领域得到了广泛应用。

1.2 WLAN在小区宽带接入中的应用

1.2.1单AP接入

一般来说室内依托于大楼内敷设，供电条件好及用户集中，实现无线覆盖相对于容易。室内无线覆盖工程通常采用单AP （Access Point，无线访问节点、会话点或存取桥接器）接入的方法。而小区室外环境场景差异较大，且需要的覆盖范围较广，单AP 接入时，为了能够扩大覆盖半径，经常采用较大发射功率的AP 连接天线方式。现在移动终端一般仅支持802.11b/g/n协议， 根据国家无线电管理局的相关规定：天线发射功率不大于27dBm。 一般单AP接入的信号覆盖半径最大可至300m。如果超过300m且覆盖范围不大的，并且周边楼宇已具备无线室内信号覆盖并功率有冗余的，可对冗余信号进行耦合以扩大覆盖范围。具备这样条件的场景主要有：大楼门厅、商场外的开放区等。

1.2.2 Mesh方式接入

当室外目标范围较广，且不具备对冗余信号耦合的条件时，可以考虑采Mesh接入方式。所谓的Mesh故名思意是一种网状网，其网络结构如下图所示。用户终端通过网关节点接入骨干网，各路由节点不仅为本地用户提供接入服务，还负责为其它路由节点转发分组，通过相邻的其他用户节点，以多跳方式实现到骨干网的连接。 新用户可以通过它周围的其他用户节点很方便地接人到网络中。网络中可有多个网关节点，数据包可根据链路条件接入骨干网。

这种接入方式具有快速部署和易于安装、网络的健壮性强、带宽高且能够实现非视距接入等优点，因此在室外小区覆盖中有着广泛的应用前景。但是目前Mesh方式接入没有统一的标准，不同厂商之间的产品兼容性不好，这是阻碍其发展的主要障碍。

1. 3总结

WLAN技术因其组网灵活、安装方便成本低、易于扩展、终端支持率高且使用频段免费等特点，非常适合于将移动终端接入到网络中，作为有线接入的一种延伸。但因其覆盖范围有限、安全性不高，因此不适合于小区覆盖范围大，对安全性要求比较高的场合。建议小区比较小的物业公司建立无线接入网时使用。

2 WIMAX及LMDS在小区无线宽带接入中的应用

2.1 WIMAX简介

WiMAX技术是基于IEEE802.16和ETSI HiperMan标准体系的宽带无线接入技术。技术的核心是OFDM/OFDMA，最大贡献是引入了对非视距和移动性的支持、提供更高的频谱利用率，以实现无线接入的宽带化。WIMAX技术的信号覆盖范围可达三十英里，这种技术可以在50公里以内的范围以非常快的速度进行数据通信。在安全性方面，WIMAX通过在MAC层中定义一个保密子层来提供安全保障，是一种非常理想的城域网解决方案。

2.2 LMDS简介

本地多点分配业务（LMDS）是一种提供点对多点通信的固定式宽带无线接入技术，其工作频率在20 GHz以上。LMDS系统可以采用的调制方式为移相键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK 等）和正交幅度调制QAM（包括4-QAM）。目前可以提供16QAM、64QAM 等大大提高频道利用率的调制技术。在数据编码方面，LMDS 采用了一些数字图像的编码方式和纠错方式，有利于提高频率资源的利用率和系统的容错能力。可在3～5 km范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，组网灵活方便、使用成本低，支持ATM、TCP/IP、MPEG2等标准，是一种非常有前途的宽带固定无线接入解决方案。

2.3 WIMAX及LMDS在小区无线宽带接入中的应用

WIMAX及LMDS技术因其覆盖范围广，安全性高、业务容量大，在小区无线宽带接入中主要是和WLAN相结合，构成WLAN+WIMAX和WLAN+LMDS无线宽带接入解决方案。其中WLAN技术主要负责将移动终端接入到网络，而WIMAX和LMDS主要作为接入点和网关节点间的无线传输技术。由于二者使用的频段受限，设备昂贵，因此比较适合于规模较大的小区，由电信运营商组建的无线宽带接入网络。

参考文献

[1] 刘洁.周胜源. 浅谈几种宽带接入技术优劣. 科技视界[期刊论文]， 2012年第5期

无线接入技术篇（4）

在宽带网建设中,除了增加骨干网传输通路的带宽、网上服务器的处理能力及路由器速度以外,主要是缓解用户接入网瓶颈。目前,宽带用户接入技术主要有高速数字环路(xDSL)、光纤接入方式、双向混合光纤/同轴电缆(HFC)和宽带无线接入网(如MMDS和LMDS)等手段。其中,宽带无线接入是近年来新兴的一种接入手段。本文将重点探讨宽带无线接入技术及其应用前景。

1.无线接入技术发展的特点

1.1首先,话音通信和宽带数据通信逐渐无线化。随着固定无线接入系统和移动通信系统在技术和市场方面的发展,通过无线方式进行通信的用户数量急剧增长,在几年后,无线话音通信和窄带数据通信的用户数量将可能超过有线用户。目前在中国的部分地区,移动电话用户的增长数量已超过有线电话用户的增长。

1.2无线通信须适应IP业务的发展。随着计算机的普及和电子商务等新业务的发展,数据通信业务量正以指数规律增长,其中使用IP协议进行数据通信的业务量更是急剧增加。固定无线接入系统和移动通信系统须适应IP通信业务发展的需求,并逐渐向高速、宽带通信网推进。

1.3无线通信与有线通信始终在互补支持发展。与无线通信相比,有线通信具有容量大、速率高、宽频带和传输质量稳定的特点,能满足高速数据通信和宽带多媒体业务的通信需求。在无线通信方面,第三代移动通信拟达到的目标是静止状态下为2Mbit/s,10GHz频段下的固定无线接入通信已可实现20Mbit/s左右或更高速率。更高频段的无线接入亦在向更高速率迈进,无线通信正利用其实现个人通信的优势始终与有线通信在互补支持发展着。

2.无线接入系统在通信网中的定位

无线接入技术的主要作用是,在一定条件下,用于提供本地交换局至用户终端之间的通信传输,但不提供局间漫游服务。在建筑物内或局部区域,可通过移动终端提供服务。在地形复杂的山区、海岛或用户稀少、分散的农村地区,铺设有线电缆比较困难、投资大,用户经济实力较低,只有选用无线接入技术,才能解决电话普及与运营企业的经济效益的矛盾。在遇到洪水、地震、台风等自然灾害时,无线接入系统可作为有线通信网的临时应急系统快速提供基本业务服务。

在通信网中,无线接入系统的定位是:本地通信网的部分是本地有线通信网的延伸、补充和临时应急系统。

3.无线接入技术

3.1MMDS接入技术

MMDS多路微波分配系统已成为有线电视系统的重要组成部分,MMDS是以传送电视节目为目的,模拟MMDS只能传8套节目,随着数字图像/声音技术和对高速数据的社会需求的出现,模拟MMDS正在向数字MMDS过渡。MMDS的频率是2.5～2.7MHz。它的优点是:雨衰可以忽略不计;器件成熟;设备成本低。它的不足是带宽有限,仅200MHz。许多通信公司看中用LMDS技术来作为数据、话音和视频的双向无线高速接入网。但由于MMDS的成本远低于LMDS,技术也更成熟,因而通信公司愿意从MMDS入手。它们正在通过数字MMDS开展无线双向高速数据业务,主要是双向无线高速英特网业务。

近年,我国有的大城市已经成功地建成了数字MMDS系统,并且已经投入使用。不仅传送多套电视节目,同时还将传送高速数据,成为我国数字MMDS应用的先驱。数字MMDS不应该单纯为了多传电视节目,而应该充分发挥数字系统的功能,同时传送高速数据,开展增值业务。高速数据业务能促进地区经济的发展,同时也为MMDS经营者带来更大的经济效益。因为数据业务的收入远高于电视业务的收入。

3.2LMDS接入技术

本地多点分配业务LMDS工作于24GHz～38GHz频段,带宽在1.3GHz左右,传输容量大和应用灵活等特点使其成为目前倍受瞩目的天线宽带接入技术。

一个完整的LMDS系统由四部分组成,分别是本地光纤骨干网、网络运营中心(NOC)、基站系统、用户端设备(CPE)。

宽带无线接入技术主要有多通道多点分配业务(MMDS)和本地多点分配业务(LMDS)两种。它们是在成熟的微波传输技术上发展起来的,所采用的调制方式与微波传输相似,主要为相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM(包括4-QAM、16-QAM、64-QAM等)。不同之处是MMDS和LMDS均采用一点多址方式,微波传输则采用点对点方式。

LMDS的特点是:

(1)LMDS的带宽可与光纤相比拟,实现无线“光纤”到楼,可用频带至少1GHz。与其他接入技术相比,LMDS是最后一公里光纤的灵活替代技术。

(2)光纤传输速率高达Gb/s,而LMDS传输速率可达155Mb/s,稳居第二。

(3)LMDS可支持所有主要的话音和数据传输标准,如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。

(4)LMDS工作在毫米波波段、20~40GHz频率上,被许可的频率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz,其中以28GHz获得的许可较多,该频段具有较宽松的频谱范围,最有潜力提供多种业务。

LMDS的缺点是:

(1)传输距离很短,仅5～6Km,因而不得不采用多个小蜂窝结构来覆盖一个城市。

(2)多蜂窝系统复杂。

(3)设备成本高。

(4)雨衰太大,降雨时很难工作。

3.3WCDMA接入技术

WCDMA技术能为用户带来最高2Mbit/s的数据传输速率,在这样的条件下,现在计算机中应用的任何媒体都能通过无线网络轻松地传递。WCDMA的优势在于,码片速率高,有效地利用了频率选择性分集和空间的接收和发射分集,可以解决多径问题和衰落问题,采用Turbo信道编解码,提供较高的数据传输速率,FDD制式能够提供广域的全覆盖。下行基站区分采用独有的小区搜索方法,无需基站间严格同步;采用连续导频技术,能够支持高速移动终端。相比第二代的移动通信技术,WCDMA具有:更大的系统容量、更优的话音质量、更高的频谱效率、更快的数据速率、更强的抗衰落能力、更好的抗多径性、能够应用于高达500Km/h的移动终端的技术优势,而且能够从GSM系统进行平滑过渡,保证运营商的投资,为3G运营提供了良好的技术基础。WCDMA通过有效地利用宽频带,不仅能顺畅地处理声音、图像数据、与互联网快速连接,而且WCDMA和MPEG-4技术结合起来还可以处理真实的动态图像。

3.43G通信技术

在上述通信技术的基础之上,无线通信技术将迈向3G通信技术时代。3G强大的带宽和传输速率给多媒体通信提供了高速传输的可能性。从通信容量上,3G较第二代移动通信系统有大幅提升。另外,3G有效地利用了频率选择性分集和空间的接收和发射分集,可以解决多径问题和衰落问题,使传输速率有了大幅提高,该技术又称为国际移动电话2000,该技术规定,移动终端以车速移动时,其传转数据速率为144Kbps,室外静止或步行时速率为384Kbps,而室内为2Mbps。但这些要求并不意味着用户可用速率就可以达到2Mbps,因为室内速率还将依赖于建筑物内详细的频率规划以及组织与运营商协作的紧密程度。然而,无线LAN一类的高速业务的速率已可达54Mbps。

无线接入技术篇（5）

引言

当前我国铁路列车逐渐向高速化的方向发展，列车的行驶速度也不断提高，因此对铁路交通安全的要求也越来越高，实现铁路通信过程的顺畅十分重要。基于对实现铁路高速化以及通信便利的考虑，就必须制定一个科学合理，完善的铁路通信网络以便人们在火车上有效提供信息交换服务，提高运输效率。这种通信网络必须引进当前先进的技术，进行传统铁路通信工程全面有效的改进，使旅行乘客享受类似办公环境的信息交流模式，而先进的铁路通信工程无线通信传输和接入对实现铁路通信网络的升级意义重大，不仅能适应信息社会的发展，还能带动铁路通信网络的社会和经济效益，使铁路通信顺畅便利。

1铁路通信工程无线接入技术概述

无线接入技术就是在接入网络中引入无线传输媒体，给用户带来固定或移动的终端服务，而铁路由于可以高速运行，在铁路通信网络中很大部分应用着无线接入网络。铁路通信工程的主要功能是为乘客、铁路业务、应急救援和交通维修等火车上的工作人员提供及时可靠的通信，保障铁路运输的高效率和服务水平，确保火车交通的安全。此外，我国铁路通信工程的无线接入技术也随着改革的进一步发展不断完善，为了给铁路的安全运行以及通信功能提供更强的保障，铁路通信需要发展电信增值服务和业务以满足高速列车的通信需求。

2铁路通信工程无线接入技术的特点

2.1覆盖范围广

我国由31个省、自治区和直辖市组成，有的省市跨度大达数千公里，其地域辽阔显而易见，而且每个省都设置有自己专门的轨道交通管理部门，实现对铁路交通的运行管理，因此各省市直接铁路局管理模式的差异以及指挥标准制度的不同使得铁路工程难以实现覆盖范围广大的无线接入。基于对我国全面开展的铁路工程无线接入技术的管理更加方便的角度，有必要对传统的无线通信呼叫模式进行改进，首先需要制定铁路工程无线通信传输模式统一的标准，设立主控中心实现对对路由的统一管理以及地址分配，保障整个铁路干线无线通信系统管理和控制的全面系统性，提高我国铁路通信工程无线接入技术的效率。

2.2数据传输效率高

目前我国铁路通信工程发展迅速，设置列车上的无线电台设备给铁路的通信带来了极大的方便，一方面对语音的传输效率有着明显的提高，另一方面列车员直接可以通过无线电台设备及时报告火车的进度，大大提高了管理效率，保障了火车行进的安全。此外，随着铁路通信工程无线接入技术的进步，同时引进了数据传输功能，实现了对火车行进过程中的各种数据收集的及时性，各种类型的数据都可以通过数据传送功能发送到调度中心，实现了对火车的有效监控以及对异常数据的及时纠正，保证了火车交通的安全。

2.3适应性强

铁路的行进过程受到车务、电务、工务等多个方面的影响，还需要复杂的运行体系以及支撑系统，需要多个单位共同协作完成，因此铁路的运营具有很强的系统性。这也要求铁路通信工程中的无线接入具有很强的适应性，以便能顺利处理各个单元对通信工程的不同需求在，实现各单元之间正常的语音传输和数据传输，同时还需改善以前的通信设备的缺陷，更好地满足不同单元的个性化需求，保障铁路通信过程的顺利，提高铁路运营的统一管理的效率。

3铁路通信工程无线接入技术的应用

3.1GSM-R技术

当前我国铁路通信应用最广的就是GSM-R技术，其基本原理就是基于GSM技术，连接铁路网络，进而开发铁路无线通信，对高速行驶过程中列车的无线通信效果十分显著。此外，GSM-R无线网络还包括呼叫处理、语音广播等方面的功能，为铁路通信工程的无线接入技术提供了很大的方便。

3.2GSM-R技术的应用

GSM-R技术在定位追踪方面效果明显，该技术寻址功能非常强大，广泛应用于铁路系统，在很大程度上提高了铁路系统的管理效率。该技术的基本原理是利用登录系统实现与主机语音呼叫的功能，实现地址定位追踪。比如将不同的号码与不同的火车司机相对应，当司机用号码登录相应的系统，就会建立该号码与系统的联系，与主机连接，实现语音通话功能寻址和数据传输寻址，因此也就能实现准确的定位追踪。GSM-R技术在调度通信方面也发挥着重要的作用，包括调度员通过语音或广播呼叫所有司机的整组呼叫，以及通过语音或广播呼叫制定司机的点呼叫。因此该功能不仅能提高火车管理的统一协调，还能使司机建立与列车之间的数据联系，为火车的指挥监控提供了极大的便利，并且安全性较高。紧急呼叫是铁路管理系统中不可或缺的组成部分，是应对紧急突况的必要手段，其级别要远远高于普通的列车广播呼叫。而GSM-R技术实现紧急呼叫的形式是由移动台的操作模式决定的，分为调车模式下按紧急呼叫按钮的调车紧急呼叫，以及其他情况下的列车紧急呼叫。

4结语

综上所述，作为人们重要出行方式之一的铁路对人们的生活影响重大，提高铁路通信水平具有很强的现实意义。无线接入作为铁路通信工程中的关键技术，越来越受到人们重视，其覆盖范围广、传输效率高的优势也在使得它在铁路通信中得到了广泛的应用，对有效提高铁路通信的质量和效率，以及改善铁路通信的质量等方面都起到了重要的作用，为我国铁路企业带来了更多的经济效益，也在一定程度上节约了企业和社会的建设成本。铁路通信工程中无线接入技术的正确应用对促进我国铁路企业的经济效益的稳定增长发挥着不可忽视的作用，在今后的铁路通信工程的发展中，也需要结合铁路运行现状不断进行改进完善，使我国铁路工程的通信发展取得新的进步。

参考文献

[1]王西龙.铁路通信工程中的无线接入技术[J].中国新通信，2013（13）：94.

无线接入技术篇（6）

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）03-00-03

0 引 言

随着互联网与无线网络的不断发展，全球移动用户的数量与日俱增。通过对移动通信系统的发展进行分析发现，在历经第一代（1G）、第二代（2G）、第三代（3G）通信系统之后，为了更好地推动移动数据传输，现在正着手研究下一代无线通信系统（4G）。但是在研发4G无线网络时，要注重对安全接入技术的引入，只有这样才能确保信息传输的安全性，提高通信质量。

1 4G无线网络的安全研究

1.1 无线网络的安全

如今的无线网络具有安装灵活、方便、经济等特点，有效的扩展了用户的活动空间和自由度，应用前景非常广泛。但是在使用过程中，经常会遇到安全隐患问题，给用户的使用造成了一定的安全威胁。由于无线网络具有开放性的特点，因此容易被动窃听和受到主动干扰攻击。此外，由于无线网络的电池容量、计算和存储能力、使用寿命有限，导致大部分移动终端仅能进行简单的计算。终端的移动性在一定程度上提高了无线网络安全管理的难度，与有线网络相比，无线接入信道还会受到传输速率和有效数目的限制，而且具有较高的误码率。

因此，在进行安全方案设计时，需要对本地访问和漫游等情况给予综合考虑。无线网络安全机制需要考虑以下几点：

（1）通过认证机制可以确保在数据交换之前通信参与方的身份得到有效认证；

（2）借助安全信道和加密技术确保数据传输的机密性；

（3）借助消息加密技术、摘要技术及数字管理技术能够确保数据传输的完整性；

（4）借助数字签名技术能够确保数据传输的防抵赖性；

（5）借助加密的永久身份或临时身份信息能够确保用户身份信息的隐藏性。

1.2 4G无线网络安全接入技术的特点

1.2.1 用户身份保护

用户身份保护主要包括用户位置隐私、用户身份隐私和不可跟踪性，主要是确保无线链路通信过程中攻击者无法对用户的IMSI及相关信息进行窃取，无法推断同一用户是否选择了不同服务。在进行4G无线网络使用过程中，一般可以借助临时身份标识来满足用户需求，而临时身份可以通过AN进行分配和及时更换。

1.2.2 实体认证

实体认证主要包括网络认证和用户认证，即借助服务网络（SN）来对用户的真实身份进行认证，该网络一般需要对用户进行HE授权。在移动通信过程中，要想实现对现实体的有效认证，需要借助本地认证机制和认证密钥协商机制的共同协助才能完成，而用户的HE可以根据需求准确地向AN发送认证向量，或ANTFU在使用之前需要通过密钥协商来完成密钥的创建认证过程。

1.2.3 机密性

机密性主要包括密钥协商和加密算法的机密性及信令数据和用户信息的机密性，其一般需要借助ME和SN才能够实现算法和密钥的安全传输。

1.2.4 完整性

完整性主要包括密钥协商和加密算法的完整性，同时囊括了信令数据和用户信息的完整性，从而确保接受方（SN或ME）能够对信令数据进行验证，以确保其是否来自实体，且在对其进行发送时不会被修改。

1.2.5 移动设备认证

该安全认证技术在紧急呼叫时无法得到有效应用，并且移动设备标识号（IMEI）在SN被认证之后只能发送出去，否则需要把所有数据存储在终端设备罩中，从而确保信息的安全性。

2 4G无线网络技术发展现状

随着4G无线网络技术的发展，其逐渐在我国的移动通信领域占据了一定地位，因此对其发展现状进行分析具有十分重要的意义。目前，4G无线网络技术主要以通信服务为主，例如其中的IPv6能够为4G无线网络技术提供统一的地址支持，并且借助自动配置系统来实现地址唯一，能够更好地满足不同位置移动用户所享受的同等通信信号，从而确保了信息传输的效率与质量。4G无线网络技术中所具有的智能天线技术（SA）能够对外界的干扰信号进行有效的屏蔽，从而为信息传输提供了安全环境，此外还能够对相关数据信息的传输进行自动跟踪，提高了通信定位服务的质量。

正交频分复用技术（OFDM）是借助正交分割信道来实现信息算法在高速信号中的有效转化，从而形成了一套具有低速特性的信息流，实现了对信道的科学、合理分配，与此同时还能够提高信号传递能力，确保信息的高速传输，在一定程度上避免了不同信道之间存在的干扰。正交频分复用技术对于推动4G无线网络通信技术的发展具有重要意义，该技术不仅实现了对3G技术的超越，还能推动通信服务质量的升级，尽可能的为用户提供多样化的服务。目前，4G无线网络技术更多的集中在通信领域，但其中还存在或多或少的问题阻碍了该技术的发展，因此需要采取措施分析解决其中存在的问题，从而为4G无线网络技术在我国的发展奠定良好的基础。

例如，我国移动通信行业对4G无线网络技术给予了高度重视，并且以移动、联通、电信为代表的三大运营商在获得4G牌照后进行了激烈的竞争。在OTT业务的影响下，大部分网络用户对4G无线网络技术的选择进一步加剧了各大运营商之间的竞争，因此需要采取措施处理好各个领域之间的市场竞争，只有这样才能维持市场稳定、确保用户享有更高质量的通信服务。

3 4G无线网络安全接入技术认证新方案

为了更好地满足4G无线网络用户需求，使其更好的适应无线网络终端的漫游性和移动性，提高信息传输的安全性，就需要将安全接入技术引入其中。本文主要介绍了基于自证实公钥系统的安全接入技术认证新方案。对用户在首次接入网络、再次接入网络两种场景下进行安全技术认证，其认证过程主要包括两个阶段：（1）首次/切换接入场景下需要与密钥交换协议（AKEBSP）进行认证；（2）再次接入时，为了提高安全性能，需要进行采用快速重认证协议，从而提高认证效率和质量。

3.1 参数描述

在4G无线网络安全接入技术认证新方案中，主要参数要求如下：│x│用于描述x的长度，并且其中所使用的整数A、B、S需要满足│A│≥│B│+│S│+80，│B│≥32，│S│≥160。其中，│S│代表了安全技术中私钥S的长度。在进行安全接入技术认证过程中，ME一般需要借助可信机构TA才能够获取自己所需的私钥和自证实公钥，其过程主要包括以下三个阶段：

（1）首先ME需要根据需求为自己选定私钥xME，然后按照VME=g-xMEmodn对其进行计算，从而得到VME。最后还需要将IDHE、IDME和VME发送给TA。该过程中，IDME是ME的永久身份标识符（IMSI），而IDHE一般是ME在归属环境下的HE身份标识符；

（2）TA在获取ME所传输的消息之后，首先要按照YME=（VME-IDME-IDHE）d modn对其进行计算，从而获得ME的公钥YME，并将最终的公钥发送给ME；

（3）当ME获得TA所传输的公钥后，需要对YME+ IDME + IDHE= VME是否成立进行验证，如果成立则可以得到公钥YME和私钥xME。同理，AN也可以通过选定私钥xAN，并借助TA来获得公钥YAN。

3.2 首次/切换移动终端的接入认证过程

首次/切换移动终端接入过程中的认证流程如图1所示。其过程分为如下几步：

（1）首先AN需要对自身的公钥YAN和IDAN进行广播，并且需要选择接入AN过程中所需要的YAN和IDAN，该过程还需要选择一个随机数CME，并将其与YAN和IDAN一起发送给AN。

（2）在AN收到相关数据之后，需要对其IDAN进行验证，如果满足自己所需的身份标识符，则可以随机选取两个随机数rAN和CAN，并按照TAN=rAN+xAN・CME和RAN=grANmodn来获取相关数据，最后再将CAN、RAN、TAN等结果发送给ME。

（3）当ME获取（2）所发送的消息之后，还需要对其进行验证，如果验证结果符合要求，则需要对g rAN（YAN+IDAN）CMEmodn=RAN进行验证，如果两次验证结果均满足要求，则选择一个随机数rME，然后进行TME= rME + xME・CAN，RME=g rMEmodn计算，并将最终的计算结果发送给AN。

（4）当AN受到ME发来的计算结果之后，需要对信息进行解密处理，并对相关计算公式进行验证，如果验证结果符合要求，则需要对AN和ME之间的会话密钥KAM进行计算，生成ME所需要的临时身份TIDME，并将该临时身份发送给ME。

（5）ME受到临时身份之后，同样需要对其进行解密处理，以提取出临时身份，并再次对其进行核对，核对正确之后才允许网络使用。

3.3 移动终端再次接入时的安全认证过程

在借助4G无线网络进行移动通信的过程中，为了提高安全性，一般还要对其进行频繁认证，而且每次都需要执行一个系统的、完整的认证过程，但是这样会给系统带来较大的负担。如果连接用户的数量比较多，上述缺陷就会更加明显，此举进一步增加了终端认证过程所需花费的时间，所以为了提高再次接入时的认证效率，引入了图2所示的认证流程。

如果在首次/切换接入认证之后还需要再次接入时，ME可以借助临时身份TIDMe来取代自己的身份进行再次接入认证，这样可以对ME的身份隐私实现有效保护。TIDME可以替代TDME完成再次接入认证，这样不仅可以确保信息的顺利传输，还能保护ME的隐私。TIDME是AN为了确保ME信息的传输而引用的一个全新临时身份，KAM则是AN的会话密钥，这样可以降低攻击者对用户所进行的攻击，从而确保了信息传输的安全性。

4 结 语

随着网络技术的发展，通信技术和无线网络的衔接更加成熟，进而推动了移动网络技术的发展。而4G无线网络技术的出现进一步推动了通信技术的发展，但为了提高信息传输的安全性，需引用安全接入技术，以确保用户的身份得到有效保护，提高移动通信传输的安全性。

参考文献

无线接入技术篇（7）

信息产业部已于2001年6～8月就重庆、武汉、南京、厦门和青岛五城市的3.5GHz固定无线接入频率和经营许可进行了招标。现即将在全国32个城市进行招标，预计3.5GHz固定无线接入的市场将于今年启动。随着电信格局即将发生的巨大变化，3.5GHz固定无线接入系统的竞争也更趋激烈。

3.5GHz固定无线接入FWA（FixedWirelessAccess）系统采用点对多点微波技术。该系统在传统的电路型无线通信技术中融合了IP数据通信技术，主要提供大容量的语音和数据业务接入，也可以为窄带无线系统和移动基站提供回传连接。对于不便铺设光缆的用户、相对分散铺设光缆不经济的用户以及对开通紧迫性很强的用户，引入快速经济固定无线接入系统可为用户提供急需的接入服务，对解决“最后一公司”接入网的瓶颈问题，起到了有力的补充作用。因此具有广泛的商业应用。价值和发展前景。

13.5GHz固定无线接入系统结构

系统构成一般包括中心站（CS）、终端站（TS）和网管系统三大部分。中心站和终端站又分别可分为室内单元（IDU）和室外单元（ODU）两部分。3.5GHz固定无线接入系统是一种点到多点的分布式系统，TS用户通过用户接口网络（UNI）与单个的用户终端（TE）或者一个用户驻地网（CPN）相连，中心站（CS）通过业务节点接口（SNI）与外部网络相连。系统结构如图1所示。

（1）中心站（CS）

中心站位于服务区中心，逻辑上可以分两个部分：中心控制站（CCS）和中心射频站（CRS）。中心控制站是业务汇聚部分，并提供到网络侧的接口；网络侧的接口一般有STM-1、10/100Base-T、E3/T3、n×E1等接口。中心站覆盖的服务区一般分为多个扇区，每个CRS对应一个扇区，每个扇区可以对一个或多个远端站提供服务。CCS将来自各个扇区不同θ用户的上行业务量进行汇聚复用，提交不同的业务节点；将来自不同业务节点的下行业务量分送各个扇区。

（2）终端站（TS）

在3.5GHz固定无线接入系统中，终端站（TS）属于远端设备，设置在用户驻地，为用户提供系统的接入点并为用户提供各种业务接口。可提供接口类型包括10Base-T、E1、n×64Kbps、FR、POTS或ISDN接口。

（3）接力站（RS）

接力站作为系统实现的可选项，用以转发中心站和终端站之间的信号。RS天线可以采用扇区天线或小波束角定向天线。

（4）网管系统

3.5GHz固定无线接入系统一般采用基于图形界面的网络管理系统，系统可运行在MicrosoftWindowsNT或UNIX平台上。用户使用系统可轻易地对网络进行配置和管理。网管系统的功能一般包括配置管理、性能管理、故障管理、安全管理及计费信息的收集等。

2系统性能特性

2.1频率使用

根据国家无线电管理避已颁布的3.5GHz频段地面固定无线接入系统所用的频率资源和相关频率参数，其双工方式为FDD，上行远端站发射频段为3399.50～3431.00MHz；下行基站发射频段为3499.50～3531.00MHz；同一波道收发射频频率间隔100MHz。

2.2调制方式和多址方式

调制方式主要包括GFSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM等。调制方式不同调制效率Em(bit/s/Hz)不同，由以下公式给出：

Em=[(log2(M)·R)/1+r]bit/s/Hz

其中，M为调制阶数，R为编码率，r为滤波器滚降系数。调制效率随着调制阶数的增大而增大。但是实际工程中，外界干扰对系统性能的影响将急剧增加，会降低系统的性能，因而可根据需要采用自适应调制技术或者根据具体情况选择调制方式。在一个扇区可以采用多个调制方式混合使用，其目标是使得在任何一点都将采用尽可能高效的调制方式。也就是在一般情况下，根据传输质量和传输覆盖范围，离基站近的区域可以使用比较高效的调制方式，距离大时采用更可靠的方式。

常用多址技术有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。根据3.5GHz固定无线接入的一些特殊情况，具体采用那一种多址方式，需要根据业务模式、技术成熟程度、性价比等来考虑。

传统的FDMA效率较低，但是目前出现的W-OFDMA以及动态FDMA技术使得接入效率大为提高。OFDMA经过串并变换到各个正交子载波上后，并行码元信号周期远大于串行信息码元周期，再加上保护间隔，使其能基本消除码间干扰。因此与其他接入技术相同的高斯噪声相比信道上能支持更高标准的干扰，而且在OFDMA时信道均衡非常容易，QPSK情况下不需均衡器。OFDMA现已被IEEE802.16TG3标准确立为唯一的传输方式。动态FDMA技术根据业务量调整调制解调器的参数，动态分配每个频分信道的带宽，在两个不同极化的扇区中使用同一频率以提高频率利用率。但是OFDMA对相位噪声非常敏感，对同步和前端放大器的线性要求更加严格；动态FDMA对调制解调和ODU要求严格。

CDMA主要基于扩频通信的基本原理，使得传输信息的信号带宽远大于信息本身的带宽，扩频码采用正交码或准正交码作地址码实现码分多址，CDMA主要应用在北美蜂窝标准IS-95、IMT-2000以及卫星通信等。CDMA的优点是容量大、抗互扰能力强、信号功率谱密度低、相关特性好，CPE峰值功率和平均功率的比值小，但是当PN码正交性能欠佳或者干扰超过干扰容限时，性能将恶化，因此抗自扰能力相对欠缺。另外占用的信号频带宽，扩频后的带宽远大于扩频前的信息；地址码数量大的限制，对大容量的通信也有一定的限制，因此在频率资源有限的情况下，将带来不少的麻烦。

TDMA是发达端对所发信号的时间参量进行分割，形成许多互不重叠的时隙。因此抗自扰能力极佳，而且对时隙的管理和分配通常要比对频率的管理和分配简单又经济，这样TDMA也具有较大的信息传输能力，易于实现带宛动态分配，比较适合突发性较强的业务流量。但是TDMA抗互扰能力差，相邻小区重复使用频率受限制，因此系统容量低于CDMA，且CPE峰值功率和平均功率的比值相对CDMA非常大，对同步要求比较高。

2.3扇区调制效率和容量计算

系统在服务区范围内，一般通过划分多个扇区对频率进行再用以提高系统容量，而扇区在不同部分根据实际情况例如链路距离采用不同的调制方式，这使扇区的不同部分有不同的调制效率，因此有必要计算整个扇区的平均效率。那么扇区的平均调制效率计算如下：

这里∑是所有调制区域的加权。频率再用率和扇区平均调制效率是通过具体划后得出的，而且需要经过多次反复规划后才可确定，以实现规划得出的值为准，这个数值是可以变动的，目的是使其最大扇区容量达到最大。

固定无线接入网络容量可以由以下公式给出：

每个基站频率资源=运营商可用频率资源×平均调制效率）

3与其他宽带接入技术的比较

目前全球宽带网络热度空前高涨，各网络运营商竞相在各大市场构建宽带IP城域网，提供低廉的高速IP接入服务，参与电信市场的竞争。而宽带接入技术的种类也繁多，主要有以下几种方式：

（1）光纤接入方式（FTTX）

光纤接入网有光纤到户（FTTH）、光纤到大楼（FTTB）、光纤到路边（FTTC）、光纤到小区（FTTZ）等多种形式。利用光纤传输介质，提供高带宽、高可靠性和高抗干扰性的数据传送，接入网常用形式有ATMVP自愈网、ATM无源光网络（APON）等，还有SDH环网等传统技术。APON的优势在于：它结合了ATM多业务、多比特率支持能力和PON透明宽带传送能力业务的接入非常灵活。但是铺设光纤相对投资较大、耗时较长，有些地方铺设极为不便等问题，因此不少公司均发展XDSL传输系统。

（2）高速数字环路（XDSL）技术

基于XDSL技术的铜线接入技术适用于已有的电话基础网络，通过2B1Q、CAP（无载波调幅调相）、DMT（离散多音）等频带编码技术，挖掘双绞线高频段带宽的资源，通过带宽倍增技术实现宽带接入，满足高数据通信需求，主要技术有ADSL、HDSL、VDSL等。VDSL的传输距离短，必须建立在FTTB基础上，而ADSL线路较长，容易受外界干扰同，造成速率波动。

（3）光纤风轴混合网络（HFC）

基于同轴电缆接入的HFC方式是在传统同轴CATV技术基础上发展起来的，利用频分复用技术实现模拟电视、数字电视、电话和数据同时传送。系统成本比光纤环路低，并有铜线及比绞线无法比拟的传输带宽，适合当前模拟制式的高质量视频业务市场和CATV网使用。但是当前HFC都是单向的，要实现双向通信，其改造的费用非常高昂，难度也非常大。

（4）LMDS技术

LMDS工作在10GHz以上，可用频带宽，高达1GHz，可以承载几乎任何通信业务，包括话音、数据、图像及多媒体等。可提供多种通信系统一般具有的优势，如建设成本低、启动资金较小、建设周期短、投资回收快、网络运行和维护费用低等特点。但是服务覆盖范围相对较小，一般为2～4km，不适合远程用户使用（在同样传输距离的情况下自由空间损耗比3.5GHz固定无线接入至少低2dB）。通信质量受雨、雪等天气影响较大，大暴雨还可能引起无线通信链路的中断。

（5）3.5GHz宽带固定无线接入方式

3.5GHz宽带无线接入方式以蜂窝式覆盖，半径10km左右，适合各种用户接入。3.5GHz固定无线接入和其他接入技术相比，具有许多独特的优越性，具体如下：

·工程项目建设方便、快捷

无线系统与有线系统相比，很大的优势在于工程的启动与实施非常迅速。开通快，建设周期短，组网灵活，用户终端设备简单，投资省。尤其在大城市，有线工程往往要经过市政等部分的审批，因为对道路、绿地等环境破坏较大，而且施工量大，要受到多种因素的制约。

无线接入技术篇（8）

蜂窝移动通信技术从发展到现在主要经历了三个阶段,即第一代、第二代和第三代蜂窝移动通信技术。第一代蜂窝移动通信技术是模拟蜂窝移动通信技术,以美国贝尔实验室开发的先进移动电话系统amps为典型代表。第一代蜂窝移动通信技术由于采用模拟技术和fdma多址接入方式,在使用中暴露出很多弊端,如频谱利用率比较低、保密性差、只能提供低速语音业务、设备体积大成本高等,在实际中已经基本不再使用。

第二代移动通信技术是数字移动通信系统,采用数字调制技术,具有频谱利用率高,保密性好的特点,不仅可以支持话音业务,也可以支持低速数据业务,因而又称为窄带数字通信系统。第二代数字移动通信系统典型代表有美国的damps系统、is-95系统和欧洲gsm系统,其中damps和gsm都采用tdma多址接入方式,而is-95采用则采用cdma多址接入方式,系统容量比gsm和damps要大的多。第二代数字移动通信技术是目前广泛应用的蜂窝移动通信技术,但由于只能提供窄带业务,已经不能满足人们越来越多的对于移动宽带多媒体业务的需求。

第三代移动通信系统是宽带数字通信系统,它的目标是提供移动宽带多媒体通信,多址方式基本都采用cdma多址接入,属于宽带cdma移动通信技术。第三代移动通信系统能提供多种类型的高质量多媒体业务,能实现全球无缝覆盖,具有全球漫游能力并与固定网络相兼容。它可以实现小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信。第三代移动通信技术的标准化工作由3gpp和3gpp2两个标准化组织来推动和实施。目前,在世界范围内应用最为广泛的第三代移动通信系统体制为wcdma和cdma2000。下面将对这两种体制的第三代移动通信技术以及相应的二代半过渡性技术进行介绍。

wcdma体制移动宽带无线接入技术

1.gprs技术:

gprs技术是从第二代移动通信gsm技术向3g移动通信技术wcdma发展演进的一种过渡技术,也即属于所谓的2.5g移动通信技术。gprs全称为通用分组无线业务(general packet radio service),是一种新的分组数据承载业务。相对原来gsm的拨号方式的电路交换数据传送方式,gprs是分组交换技术,它以一种有效的方式采用分组交换模式来传送数据和信令。

如图1中所示,gprs是在gsm网络基础上,对原有gsm网络子系统和无线子系统的设备及功能进行增强而成。在网络子系统中增加了ggsn(网关gprs支持节点)和sgsn(服务gprs支持节点)。这样,在gprs网络子系统中,ggsn和sgsn一起构成了分组交换域,可与外部分组交换网络如x.25网络、ip网络直接相连;而原有的msc和gmsc则构成了电路交换域,与pstn网络相连。此外,gprs还用用户数据和路由信息将gsm网络中的hlr增强为gprs的数据库(gr)。在无线子系统中,gprs增强了bsc的功能,增加了gsm业务信道和控制信道的种类,以支持gprs的多种数据业务。

gprs频道采用tdma,一个tdma帧划分8个时隙,每个时隙对应一个物理信道。在gprs中,每个物理信道可以由多个用户共享,并可根据语音和数据的业务要求动态分配。gprs还采用了更好物理信道编码方案,当使用8个时隙时,每个用户的最高接入速率可达164kbps。gprs支持ip,x.25等数据通信协议,可提供移动台与移动台之间,移动台与外部分组交换网络之间的数据通信。

gprs可优化利用网络和无线资源,维护无线子系统和网络子系统的严格分离,并允许采用其他非gsm标准的无线子系统接入gprs网络子系统,这有利于gprs网络的升级,便于向3g演进。gprs的缺点是其可提供的接入速率有限,可提供的多媒体业务相当有限。

2.edge技术:

edge是一种基于gsm/gprs网络的数据增强型技术,其英文全称为enhanced data rate for gsm evolution,中文含义为“增强数据速率的gsm演进技术”。edge相比gprs最大的变化是在数据传输时采用8psk调制替代原先gsm/gprs中的gmsk调制(高斯最小频移键控,为2psk调制),再结合不同纠错检错能力的信道编码方案,edge共提供9种不同的调制编码方案(mcs),而gprs采用单一gmsk调制,仅提供四种编码方案(cs)。这样edge可以适应更恶劣更复杂多变的无线传播环境。此外,edge在链路层数据发送和重传机制上,采用了“链路适配”和“增量冗余”技术,提高了数据重发成功率。链路适配技术可在不同mcs之间根据实时的无线链路质量及时调整采用最佳mcs方案;增量冗余技术在重发信息种加入更多的冗余信息来提高接收端正确解调的概率。综合以上各项技术, edge技术理论数据传输速率可高达384kbps～473.6kbps,与gprs相比大大提高了用户数据接入速率,因为也被称之为2.75g技术。目前,北美和亚洲少数运营商已经开通了基于edge的服务,但由于运营时间尚短,其成熟性和可靠性还有待进一步观察。

3.wcdma技术:

wcdma属于3g移动通信技术,目前有r99、r4、r5以及r6共4个版本。

r99版本接入部分主要定义了全新的5mhz每载频的宽带码分多址无线接入网,采纳了功率控制、软切换及更软切换等cdma关键技术,提高了频谱效率和数据传送能力。基站只做基带处理和扩频,接入系统智能集中于rnc统一管理,引入了适于分组数据传输的协议和机制,数据速率可支持144kbps 、384kbps ,最高可达2mbps 。基站和rnc之间采用基于atm的iub接口,而rnc则分别通过基于atm aal2的iu-cs和aal5的iu-ps分别与核心网的cs域和ps域相连。

r99版本核心网部分向下兼容gprs,分为cs电路交换域和ps分组交换域,cs域和ps域分别基于演进的msc/gmsc和sgsn/ggsn,cs域主要负责与电路型业务相关的呼叫控制和移动性管理等功能,呼叫控制采用tup,isup等标准isdn信令,移动性管理上采用了进一步演进的map协议,物理实体与gsm类似包括了msc,gmsc,vlr。ps域主要负责与分组型业务相关的会话控制和移动性管理等功能,在原有的gprs系统基础上对一些接口协议,工作流和和业务功能作部分改动,相对于gprs,增加了服务级别的概念,分组域的业务质量保证能力提高,带宽增加;语音编解码器在核心网实现,支持系统间切换(gsm/umts),增强了安全和计费功能。

r4版本相对于r99,无线接入网网络结构没有改变,改变的只是一些接口协议的特性和功能的增强;但在核心网cs域改变较大。r4核心网cs域采用开放式结构,控制与底层承载相分离,由msc服务器和mgw媒体网关配合,替代原有的节点式msc交换机实现呼叫接续和控制功能,整个cs核心网由tdm中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构。同时,cs核心网采用atm/ip分组交换网替代原来的tdm电路交换,提高了带宽利用效率。r4版本在无线宽带接入速率方面与r99基本相同。

r5版本在无线接入网方面引入了ip utran和hsdpa高速下行分组接入。ip utran在无线接入网部分采用ip来承载用户信令和用户数据;hsdpa(高速下行分组接入)用于实现wcdma网络高速下行数据业务,下行数据接入速率理论上可高达14.4 mbps,同时可以把同样无线频段中的系统数据容量提高一倍以上。hsdpa能达到这样高的接入速率,在于其引入了先进技术以及相应的无线接入网结构的一些改进,如引入了高速下行共享信道hs-dsch,采用缩短的子帧和高阶qam调制、采用自适应调制编码amc和物理层混合自动重传harq ii/iii,直接在nodeb中进行快速包调度等。r5版本在核心网方面增加了ip多媒体子系统(ims),但ims域还无法完全取代r4分组化的cs域, r5只是r4的补充和满足ip多媒体业务的需求的一个版本。

r6版本中引入了hsupa高速上行分组接入以及mbms多媒体广播和组播业务。与hsdpa相类似,hsupa采用自适应调制编码amc、混合自动重传harq以及更加灵活的nodeb快速调度等技术,理论上可为用户提供5.8mbps的上行数据接入。mbms可在无线接入网中实现点到多点的高速多媒体业务广播和组播,实现了网络资源的共享,提高了网络资源特别是无线资源的利用效率。目前r6版本还没完全确定,还在3gpp的讨论和不断演化之中。

cdma2000体制移动宽带无线接入技术

1.cdma2000 1x:

cdma2000 1x是由is-95a/b演化而来的,它是cdma2000第三代移动通信系统的第一个阶段,可以看作是2.5g技术。cdma2000 1x在is-95a/b的基础上,对无线接入网络部分进行了改进,采用比is295a/ b 更先进的技术,在无线信道类型、物理信道调制和无线分组接口功能上都有很大的增强。cdma2000 1x的话音容量大约是is-95a/b的1.5～2倍,能够在1.25 mhz的带宽上提供高达153.6kbit/ s的双向数据业务。核心网部分则原来的电路交换网基础上, 增加了一个分组交换网络,支持移动ip业务,支持qos,能适应更多、更复杂的多媒体业务。

根据imt-2000原定计划,cdma2000系统将从1x起步,即首先使用单载波系统来保证与第二代移动通信系统的兼容。随着技术的发展,通过把三个或三个以上的载波捆绑在一起的方式,进一步提高性能。但之后,多个载波的方式没有成为主要的研究方向。而是在单个载波的基础上,提出了一系列新的技术,来增强cdma2000 的性能。这些新的技术被叫做1x ev技术,即1x技术的演进。这些1x ev技术主要包括1x ev-do和1x ev-dv。

2.cdma2000 1x ev-do:

1x ev-do采用将数据业务和和语音业务分离的思想,在独立于cdma2000 1x的载波上向移动终端提供高速无线数据业务,不支持话音业务。1x ev-do针对高速分组数据传输的特点,在前向链路上采用了诸如前向最大功率发送、高阶调制、动态速率控制、自适应编码调制、harq、多用户分集和调度以及时分调度等多项技术,前向链路速率可达2.46mbps;而对于反向链路上的数据传输,和cdma2000 1x基本相同。

1x ev-do与1x不完全兼容,1x ev-do单模终端不能在cdma2000 1x网络中通信,同样cdma2000 1x单模终端也不能在1x ev-do网络中通信。在组网方面,对于那些只需要分组数据业务的用户,1x ev-do可以单独组网,此时的核心网配置可采用基于ip的、较为简单的网络结构;对于同时需要语音、数据业务的用户,可以与cdma2000 1x联合组网,同时提供语音与高速分组数据业务,不过这时用户终端需要采用同时支持1x ev-do与cdma2000 1x的双模终端。

1x ev-do保持了与cdma2000 1x在设计和网络结构上的兼容性。在无线射频部分,1x ev-do具有与cdma2000 1x相同的射频特性及实现方式,升级时可以直接使用已有的cdma2000 1x射频部分;在核心网部分,1x ev-do也可以与cdma2000 1x共用相同的分组数据核心网。目前国际上,1x ev-do已经商用,技术较为成熟。

3.cdma2000 1x ev-dv:

与1x ev-do只提供高速数据业务不同,1x ev-dv的设计目标要求能提供混合高速数据和话音业务。1x ev-dv可完全后向兼容cdma2000 1x,便于从1x网络升级,其空中接口标准分两个版本:rel.c和rel.d。rev.c主要改进和增强了cdma2000 1x的前向链路,前向峰值速率达到3.1mbps,rev.d则改进和增强了反向链路,反向峰值速率达到1.8mbps,而在rev.c中反向峰值速率仅为230.4kb/s。但rev.c和rev.d版本中对话音容量都没有很大的改善。

无线接入技术篇（9）

蜂窝移动通信技术从发展到现在主要经历了三个阶段,即第一代、第二代和第三代蜂窝移动通信技术。第一代蜂窝移动通信技术是模拟蜂窝移动通信技术,以美国贝尔实验室开发的先进移动电话系统amps为典型代表。第一代蜂窝移动通信技术由于采用模拟技术和fdma多址接入方式,在使用中暴露出很多弊端,如频谱利用率比较低、保密性差、只能提供低速语音业务、设备体积大成本高等,在实际中已经基本不再使用。

第二代移动通信技术是数字移动通信系统,采用数字调制技术,具有频谱利用率高,保密性好的特点,不仅可以支持话音业务,也可以支持低速数据业务,因而又称为窄带数字通信系统。第二代数字移动通信系统典型代表有美国的damps系统、is-95系统和欧洲gsm系统,其中damps和gsm都采用tdma多址接入方式,而is-95采用则采用cdma多址接入方式,系统容量比gsm和damps要大的多。第二代数字移动通信技术是目前广泛应用的蜂窝移动通信技术,但由于只能提供窄带业务,已经不能满足人们越来越多的对于移动宽带多媒体业务的需求。

第三代移动通信系统是宽带数字通信系统,它的目标是提供移动宽带多媒体通信,多址方式基本都采用cdma多址接入,属于宽带cdma移动通信技术。第三代移动通信系统能提供多种类型的高质量多媒体业务,能实现全球无缝覆盖,具有全球漫游能力并与固定网络相兼容。它可以实现小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信。第三代移动通信技术的标准化工作由3gpp和3gpp2两个标准化组织来推动和实施。目前,在世界范围内应用最为广泛的第三代移动通信系统体制为wcdma和cdma2000。下面将对这两种体制的第三代移动通信技术以及相应的二代半过渡性技术进行介绍。

wcdma体制移动宽带无线接入技术

1.gprs技术:

gprs技术是从第二代移动通信gsm技术向3g移动通信技术wcdma发展演进的一种过渡技术,也即属于所谓的2.5g移动通信技术。gprs全称为通用分组无线业务(general packet radio service),是一种新的分组数据承载业务。相对原来gsm的拨号方式的电路交换数据传送方式,gprs是分组交换技术,它以一种有效的方式采用分组交换模式来传送数据和信令。

如图1中所示,gprs是在gsm网络基础上,对原有gsm网络子系统和无线子系统的设备及功能进行增强而成。在网络子系统中增加了ggsn(网关gprs支持节点)和sgsn(服务gprs支持节点)。这样,在gprs网络子系统中,ggsn和sgsn一起构成了分组交换域,可与外部分组交换网络如x.25网络、ip网络直接相连;而原有的msc和gmsc则构成了电路交换域,与pstn网络相连。此外,gprs还用用户数据和路由信息将gsm网络中的hlr增强为gprs的数据库(gr)。在无线子系统中,gprs增强了bsc的功能,增加了gsm业务信道和控制信道的种类,以支持gprs的多种数据业务。

gprs频道采用tdma,一个tdma帧划分8个时隙,每个时隙对应一个物理信道。在gprs中,每个物理信道可以由多个用户共享,并可根据语音和数据的业务要求动态分配。gprs还采用了更好物理信道编码方案,当使用8个时隙时,每个用户的最高接入速率可达164kbps。gprs支持ip,x.25等数据通信协议,可提供移动台与移动台之间,移动台与外部分组交换网络之间的数据通信。

gprs可优化利用网络和无线资源,维护无线子系统和网络子系统的严格分离,并允许采用其他非gsm标准的无线子系统接入gprs网络子系统,这有利于gprs网络的升级,便于向3g演进。gprs的缺点是其可提供的接入速率有限,可提供的多媒体业务相当有限。

2.edge技术:

edge是一种基于gsm/gprs网络的数据增强型技术,其英文全称为enhanced data rate for gsm evolution,中文含义为“增强数据速率的gsm演进技术”。edge相比gprs最大的变化是在数据传输时采用8psk调制替代原先gsm/gprs中的gmsk调制(高斯最小频移键控,为2psk调制),再结合不同纠错检错能力的信道编码方案,edge共提供9种不同的调制编码方案(mcs),而gprs采用单一gmsk调制,仅提供四种编码方案(cs)。这样edge可以适应更恶劣更复杂多变的无线传播环境。此外,edge在链路层数据发送和重传机制上,采用了“链路适配”和“增量冗余”技术,提高了数据重发成功率。链路适配技术可在不同mcs之间根据实时的无线链路质量及时调整采用最佳mcs方案;增量冗余技术在重发信息种加入更多的冗余信息来提高接收端正确解调的概率。综合以上各项技术, edge技术理论数据传输速率可高达384kbps～473.6kbps,与gprs相比大大提高了用户数据接入速率,因为也被称之为2.75g技术。目前,北美和亚洲少数运营商已经开通了基于edge的服务,但由于运营时间尚短,其成熟性和可靠性还有待进一步观察。

3.wcdma技术:

wcdma属于3g移动通信技术,目前有r99、r4、r5以及r6共4个版本。

r99版本接入部分主要定义了全新的5mhz每载频的宽带码分多址无线接入网,采纳了功率控制、软切换及更软切换等cdma关键技术,提高了频谱效率和数据传送能力。基站只做基带处理和扩频,接入系统智能集中于rnc统一管理,引入了适于分组数据传输的协议和机制,数据速率可支持144kbps 、384kbps ,最高可达2mbps 。基站和rnc之间采用基于atm的iub接口,而rnc则分别通过基于atm aal2的iu-cs和aal5的iu-ps分别与核心网的cs域和ps域相连。

r99版本核心网部分向下兼容gprs,分为cs电路交换域和ps分组交换域,cs域和ps域分别基于演进的msc/gmsc和sgsn/ggsn,cs域主要负责与电路型业务相关的呼叫控制和移动性管理等功能,呼叫控制采用tup,isup等标准isdn信令,移动性管理上采用了进一步演进的map协议,物理实体与gsm类似包括了msc,gmsc,vlr。ps域主要负责与分组型业务相关的会话控制和移动性管理等功能,在原有的gprs系统基础上对一些接口协议,工作流和和业务功能作部分改动,相对于gprs,增加了服务级别的概念,分组域的业务质量保证能力提高,带宽增加;语音编解码器在核心网实现,支持系统间切换(gsm/umts),增强了安全和计费功能。

r4版本相对于r99,无线接入网网络结构没有改变,改变的只是一些接口协议的特性和功能的增强;但在核心网cs域改变较大。r4核心网cs域采用开放式结构,控制与底层承载相分离,由msc服务器和mgw媒体网关配合,替代原有的节点式msc交换机实现呼叫接续和控制功能,整个cs核心网由tdm中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构。同时,cs核心网采用atm/ip分组交换网替代原来的tdm电路交换,提高了带宽利用效率。r4版本在无线宽带接入速率方面与r99基本相同。

r5版本在无线接入网方面引入了ip utran和hsdpa高速下行分组接入。ip utran在无线接入网部分采用ip来承载用户信令和用户数据;hsdpa(高速下行分组接入)用于实现wcdma网络高速下行数据业务,下行数据接入速率理论上可高达14.4 mbps,同时可以把同样无线频段中的系统数据容量提高一倍以上。hsdpa能达到这样高的接入速率,在于其引入了先进技术以及相应的无线接入网结构的一些改进,如引入了高速下行共享信道hs-dsch,采用缩短的子帧和高阶qam调制、采用自适应调制编码amc和物理层混合自动重传harq ii/iii,直接在nodeb中进行快速包调度等。r5版本在核心网方面增加了ip多媒体子系统(ims),但ims域还无法完全取代r4分组化的cs域, r5只是r4的补充和满足ip多媒体业务的需求的一个版本。

r6版本中引入了hsupa高速上行分组接入以及mbms多媒体广播和组播业务。与hsdpa相类似,hsupa采用自适应调制编码amc、混合自动重传harq以及更加灵活的nodeb快速调度等技术,理论上可为用户提供5.8mbps的上行数据接入。mbms可在无线接入网中实现点到多点的高速多媒体业务广播和组播,实现了网络资源的共享,提高了网络资源特别是无线资源的利用效率。目前r6版本还没完全确定,还在3gpp的讨论和不断演化之中。

cdma2000体制移动宽带无线接入技术

1.cdma2000 1x:

cdma2000 1x是由is-95a/b演化而来的,它是cdma2000第三代移动通信系统的第一个阶段,可以看作是2.5g技术。cdma2000 1x在is-95a/b的基础上,对无线接入网络部分进行了改进,采用比is295a/ b 更先进的技术,在无线信道类型、物理信道调制和无线分组接口功能上都有很大的增强。cdma2000 1x的话音容量大约是is-95a/b的1.5～2倍,能够在1.25 mhz的带宽上提供高达153.6kbit/ s的双向数据业务。核心网部分则原来的电路交换网基础上, 增加了一个分组交换网络,支持移动ip业务,支持qos,能适应更多、更复杂的多媒体业务。

根据imt-2000原定计划,cdma2000系统将从1x起步,即首先使用单载波系统来保证与第二代移动通信系统的兼容。随着技术的发展,通过把三个或三个以上的载波捆绑在一起的方式,进一步提高性能。但之后,多个载波的方式没有成为主要的研究方向。而是在单个载波的基础上,提出了一系列新的技术,来增强cdma2000 的性能。这些新的技术被叫做1x ev技术,即1x技术的演进。这些1x ev技术主要包括1x ev-do和1x ev-dv。

2.cdma2000 1x ev-do:

1x ev-do采用将数据业务和和语音业务分离的思想,在独立于cdma2000 1x的载波上向移动终端提供高速无线数据业务,不支持话音业务。1x ev-do针对高速分组数据传输的特点,在前向链路上采用了诸如前向最大功率发送、高阶调制、动态速率控制、自适应编码调制、harq、多用户分集和调度以及时分调度等多项技术,前向链路速率可达2.46mbps;而对于反向链路上的数据传输,和cdma2000 1x基本相同。

1x ev-do与1x不完全兼容,1x ev-do单模终端不能在cdma2000 1x网络中通信,同样cdma2000 1x单模终端也不能在1x ev-do网络中通信。在组网方面,对于那些只需要分组数据业务的用户,1x ev-do可以单独组网,此时的核心网配置可采用基于ip的、较为简单的网络结构;对于同时需要语音、数据业务的用户,可以与cdma2000 1x联合组网,同时提供语音与高速分组数据业务,不过这时用户终端需要采用同时支持1x ev-do与cdma2000 1x的双模终端。

1x ev-do保持了与cdma2000 1x在设计和网络结构上的兼容性。在无线射频部分,1x ev-do具有与cdma2000 1x相同的射频特性及实现方式,升级时可以直接使用已有的cdma2000 1x射频部分;在核心网部分,1x ev-do也可以与cdma2000 1x共用相同的分组数据核心网。目前国际上,1x ev-do已经商用,技术较为成熟。

3.cdma2000 1x ev-dv:

与1x ev-do只提供高速数据业务不同,1x ev-dv的设计目标要求能提供混合高速数据和话音业务。1x ev-dv可完全后向兼容cdma2000 1x,便于从1x网络升级,其空中接口标准分两个版本:rel.c和rel.d。rev.c主要改进和增强了cdma2000 1x的前向链路,前向峰值速率达到3.1mbps,rev.d则改进和增强了反向链路,反向峰值速率达到1.8mbps,而在rev.c中反向峰值速率仅为230.4kb/s。但rev.c和rev.d版本中对话音容量都没有很大的改善。

无线接入技术篇（10）

关键词：核心网络；LMDS；无线接入平台

Key words: core network; LMDS; wire access platform

中图分类号：TP39 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0315-02

1本地多点分配接入系统的基本涵义

本地多点分配业务系统LMDS（Local Multi-point Distribution Service）定位为宽带固定无线接入技术，是固定宽带无线接入技术的典型代表。LMDS这几个字母的含义如下：L是本地的意思，指在一个小区的覆盖范围内，在其频率范围限度内，信号的传播特性，实验显示，LMDS，的基站发射机的范围最大达5km；M是多点的意思，由基站到用户的信号是以点到多点或广播方式发送，而由用户到基站的信号回传则以点对点的方式传送；D是分配的意思，指信号的分配方式，它可同时包括话音，数据，因特网服务和图象服务，将不同的信号分配到不同的用户；S是业务的意思，制网络运营商与用户之间在业务上是提供与使用关系，即用户从LMDS，网络所能得到的业务服务完全取决于网络运营商对业务的选择。

宽带固定无线接入技术LMDS，以点对多点的广播信号传送方式为电信运营商提供高速率，大容量，点对多点的高可靠性全双工的宽带无线接入手段。它是利用无线信道代替有线电缆以无线通信方式解决从数据骨干网，本地交换机到用户之间的接入问题，是利用地面转接站而不是卫星来转发数据，是实现用户远端到骨干网的宽带无线接入，包括语言、数据和图像的传输，也可作为因特网的接入网。能为电信运营商提供经济快捷，有效的网络服务，近几年发展很快，与传统的有线接入或者低频段无线接入方式相比，具有比有线设备部署快，初期投资小，组网灵活，支持多业务综合接入等优势。

2本地多点分配接入系统的基本特点

本地多点分配接入系统LMDS由一系列蜂窝状的无线发射枢纽组成，每个蜂窝由点对多点的基站和用户站构成。一般来讲，LMDS主要有以下几个特点：一是单个基站所能覆盖的范围有限。根据所采用频率的高低，LMDS的覆盖半径一般为3-7km。在天气晴朗的情况下，其覆盖范围会显著提高；但是在阴雨天覆盖范围受雨衰变的影响，频率越高，影响反而就越大。因此该技术主要应用于本地接入，是提供主干网到户的一种很好的解决技术措施。二是从基站到用户的下行信号采用点到多点的方式，这也是“多点分配”的含义所在。用户到基站的上行传送可以采用频分多址方式，也可以采用时分多址方式。三是提供的业务比较广泛。LMDS可以提供包括窄带话音到宽带数据等各种业务。用户能够从LMDS网络得到的业务，完全取决于运营者对业务的选择。

3本地多点分配接入系统结构

一般来讲，一个典型的本地多点分配接入系统LMDS系统通常由基站设备、BS、用户端设备、CPE、和网管系统组成。从本质上讲，LMDS提供了一个从用户到核心网络的接入平台。基站设备主要提供LMDS系统至核心网络的接口，完成信号在核心网络至无线传输之间的转换并负责无线资源的管理，基站设备包括与核心网络相连的接口模块调制与解调模块和通常置于楼顶的微波收发模块，到核心网的接口可以是ATM接口，也可以是IP接口。基站可以采用全向天线覆盖，也可以扇区化，从而增加系统容量用户侧设备的配置差异较大，随应用的需求而不同。一般来说，用户侧设备由室外单元，定向天线和微波收发设备和室内单元，含调制解调器和至用户设备的接模块所组成。此外网管系统具有系统配置、业务管理、报警和故障诊断，性能分析和安全管理等功能也是LMDS的重要组成部分。

LMDS系统作为固定宽带无线接入系统，典型地由四个部分组成：基础骨干网基站，用户终端站，网管运营中心。骨干网络平台可由ATM、IP、ATM+IPSONET/SDH/WDM等技术构成。负责与现有网络之间的互连互通，如PSTN、FRCATV网等，从而使LMDS能够提供几乎所有现存网络提供的业务LMDS。以点对多点的广播信号传送方式为电信运营商提供高速率、大容量、点对多点的高可靠性全双工的宽带无线接入手段。它是利用无线信道代替有线电缆以无线通信方式解决从数据骨干网，本地交换机到用户之间的接入问题，是利用地面转接站而不是卫星来转发数据，是实现用户远端到骨干网的宽带无线接入。包括语音、数据和图像的传输，也可作为因特网的接入网。

LMDS系统能为电信运营商提供经济快捷、有效的网络服务，近几年发展很快。具有比有线设备部署快、初期投资小、组网灵活、支持多业务综合接入等优势。特别对电信运营商来说，最吸引人之处，在于它实现了和现有网络的零接触，可以迅速回收资金，并能快速占领市场，随着无线接入技术的发展，尤其新电信运营商的加入和对最后一公里网络建设的重视，以及人们对数据业务的关注，目前宽带无线接入技术的市场需求很旺盛。

4本地多点分配接入系统的技术要素

本地多点分配接入系统LMDS的技术要素主要包括工作频段配置与分配、拓扑结构、多地址方式以及调制方式。限于篇幅限制，这里仅对前两种进行阐述。

4.1 工作频段配置与分配目前LMDS的应用频段分配世界上尚无统一标准，国外一些频率管理机构正在逐步允许运营商进行点到多点PMP的无线系统的运营。如在某一范围内使用某一频段构建LMDS商业网络。我国信息产业部于2001年下发了《关于26GHz频段FDD方式本地多点分配业务LMDS频率规划试行》的通知，决定将24.45-27GHz频段的部分频率作为FDD方式LMDS的使用频率，中心站BS发射频段为24.507-25.515GHz，终端站CPE发射频段为，25.757-26.765GHz，收发频率间隔为1250MHz，基本频道带宽为3.5MHz、7MHz、14MHz、28MHz。可根据具体业务需求将基本信道合并使用。

不少国家已经规划了LMDS的应用频段，美国联邦通信委员会FCC将LMDS的频谱分为两段。其中，27.5-28.35GHz，29.10-29.25GHz，31.075-31.225GHz，为A段，总的频率带宽为1150MHz，31.225-31.300GHz为B段，共计150MHz的频率带宽。除了美国外，世界各国也开始意识到LMDS的发展潜力，一些国家也相继分配了LMDS频谱。

一般来讲，LMDS工作在毫米波段，大致集中在20-40GHz的频段上。目前国际上对28GHz的频段的应用较为广泛，可用带宽至少为1GHz，相对较为宽松。但是，对具体运营商而言，其拥有的频谱带宽依然有限，为了提高系统的容量，处于不同地理位置的中心站需要重复使用相同的频率，频率的重复使用体现在两个方面。首先，同一中心站的不同扇区和不同中心站的相邻扇区之间，通过同一频率的正交极化隔离技术，及隔离信道配置频率复用技术来充分利用频率资源；其次，在同一扇区内通过采用邻频多载波技术来大大提高网络的容量。

4.2 拓扑结构LMDS系统的拓扑结构与局域网类似，可以有星型和环型两种主要结构形式。目前星型结构居于主流地位，绝大多数设备厂家都支持星型结构，也有些厂家推出了环型结构的解决方案。星型结构是指基站采用全向或扇区天线与采用定向天线的远端用户终端直接进行微波通信。环型结构是指相邻服务节点之间采用定向天线彼此进行微波通信，中央节点处于网络枢纽位置，负责微波环路上业务量的汇聚和转接。环型LMDS可以方便地实现链路自愈功能。同时采用点点相连方式，如果环路组织合适，有可能部分解决星型LMDS中的覆盖盲区问题。

总体来讲，星型拓扑结构适合于用户比较稀少、地理位置比较复杂的环境。

本地多点分配接入系统LMDS宽带无线接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势。不仅敷设开通快，维护简单，用户较密时成本低，而且改变了本地电信业务的传统观念，最适合于新的电信竞争者与传统电信公司和有线电视网络公司展开有效的竞争，也可以作为电信公司和有线电视网络公司有线接人的重要补充。LMDS系统对于宽带业务的经营者和用户双方都是一种多用途的具有良好成本效益的选择方案，由于它能迅速而廉价地建立起来，因此对经营者和用户来说，特别有吸引力，应用前景非常广阔。

参考文献：

无线接入技术篇（11）

中图分类号：TN915.09 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0216-01

为进一步发挥现有公安信息移动数据接入及应用系统作用，满足在实际应用中遇到的业务需求并充分给予实时的业务支持，拟计划依托网络运营商无线CDMA 3G/4G网络，建设移动终端安全接入网络，使得能够安全并实时查询相关业务，使信息能够覆盖凡是移动通信网络通达的任何地方，达到部“三A”要求，在确保业务数据安全的前提下，方便民警的警务工作。

一、设计原则

由于客户网络接入的重要性和特殊性，我们在设计网络方案时特别遵循了以下设计原则：

先进性与实用性原则：从较高的起点对网络建设进行规划，充分采用先进成熟的网络技术，满足贵单位相关业务数据传输需要。在方案中采用新技术、新功能，采用中国电信的网络和资源为贵单位网络提速提供全面的解决方案，形成统一、先进的通信系统。

可靠性原则：网络设计过程中从网络技术、骨干路由、电路保护、传输设备等多方面考虑贵单位网络的可靠性，保证数据传输的安全可靠。时在方案中通过对贵单位网络提供相关的服务保障，从技术和服务两方面保证贵单位通信网络的可用性达到使用要求。

高度的安全性：能防止网络的非法访问，保护关键数据不被非法窃取、篡改或泄露。使数据具有极高的可信性。

良好的管理性：提供网络及设备管理功能，可按要求和级别相应客户对网络及设备的管控，做到有故障及时发现、及时处理。简化日常维护工作，增强故障处理能力。

经济性原则：通过技术经济比较，性能价格比较，选择优化的网络结构和网络技术，尽可能利用和保护现有设备和投资，做到从实际出发，制定经济、合理的方案，以最小的网络建设和网络维护成本建设一个高可用、高安全的网络系统。在保证系统需求的前提下，尽量节约开支，降低运营成本。

灵活性和扩充性原则：在贵单位网络设计中须考虑未来带宽扩容的需要，从网络和设备的配置上都要保留一定的扩充余地，便于融入随着新技术发展带来的新功能，满足贵单位不断发展的业务需要。

二、VPDN网络建设技术说明

（一）VPDN技术。

VPDN是基于拨号接入（PSTN（公共交换电话网）、ISDN（综合业务数字网）、ADSL、EPON、CDMA）的虚拟专用拨号网业务，业务名称为“网中网”，可用于跨地域集团企业内部网、专业信息服务提供商专用网、金融大众业务网、银行存取业务网等业务。

VPDN采用专用的网络安全和通信协议（L2TP协议），可以使企业在公共网络上建立相对安全的虚拟专网。VPN用户可以经过公共网络，通过虚拟的安全通道和用户内部的用户网络进行连接，而公共网络上的用户则无法穿过虚拟通道访问用户网络内部的资源。

VPDN网络结构由局端（或称为中心端）和客户系统组成。VPDN客户系统包括两部分：企业端与远端。通常企业端是企业的内部局域网，以专线方式接入UNINET；远端是拨号客户，以拨号方式访问企业内部局域网。

（二）L2TP协议。L2TP（Layer 2 Tunneling Protocol）是一种工业标准的Internet隧道协议，功能大致和PPTP协议类似，比如同样可以对网络数据流进行加密。不过也有不同之处，比如PPTP要求网络为IP网络，L2TP要求面向数据包的点对点连接；PPTP使用单一隧道，L2TP使用多隧道；L2TP提供包头压缩、隧道验证，而PPTP不支持；L2TP可以提供隧道验证，而PPTP则不支持隧道验证。它结合了PPTP和L2F两种二层隧道协议的优点，为众多公司所接受，已经成为IETF有关2层通道协议的工业标准。

（三）CDMA无线VPDN。CDMA2000是一项基于码分多址技术提供的无线高速数据传输服务。VPDN是Virtual Private Dial Network的简写，称为虚拟拨号专网。

对于传统的有线或专线接入方式，如采用CDMA VPDN技术将很好地解决偏远地区有线宽带质量无法实现以及移动安全接入的网络建设需求。主要原因有以下几个方面：

安全保密性高：由于CDMA通信技术源于军用通信，在设计之初就充分考虑了安全性，使用不同的伪随机码序来混合和分离无线通信的语音和数据信号，是一项安全的适合高信息量的数字传输技术。由于作为伪随机码的CDMA码址是个，而且共有4.4万亿种可能的排列，破译和窃听都十分困难。在通过VPDN专线接入，做到完全与公网隔离，预防可能发生的网络安全问题。

线路稳定：CDMA采用的分组技术可以最好地支持频繁的或者是少量突发性的数据传输。

设备投资低：采用CDMA无线方式只需购买CDMA无线设备，无需任何线路施工，投资相对要小得多。

网络接入速度快：相对拨号方式的10～20 秒，CDMA登录网络时间短，只需要3～5秒，并且一旦连接建立，则时刻在线，因此可以很好地满足突发的定时或不定时的通信需求。