无线接入是指从公用电信网的交换结点到用户终端的全部或部分采用无线手段接入技术,即用无线传输代替接入网的全部或部分,向用户终端提供电话和数据服务。
无线接入网又称无线本地环路(WLL),标准无线本地环路结构如图4-12所示。它由无线基站和用户单元组成。无线基站包括基站收发信机、基站控制器,它提供一个面向程控交换机的标准网络接口(V5接口)和面向用户侧的空中接口,并完成无线接口的认证和加密、无线资源管理、用户单元登记、路由选择、计费、维护、协议转换、语言与数字的代码转换等功能。用户单元包括收发信机并提供一个面向基站的无线接口和面向用户的传统接口(如RJ-11、RJ-45等)。通过这些接口实现协议转换、代码转换、认证、本地供电等功能。
图4-12 无线接入网结构
交换机与基站之间用数字传输系统(光纤、电缆或微波)相连。基站把网络接口送来的数字信号转换成数字空中接口信号。
用户单元把基站送来的无线信号,将其转换成模拟信号或标准数字信号,再用有线手段与用户终端连接。
为解决语音和数据的综合接入,无线传输接入系统需要同时具备语音和数据的传输能力及相应接口。
无线宽带网络拓扑结构分为点到点和一点对多点两种方式。点到点结构的链路独立,网络规划简单,可以代替昂贵的专线为远程办公提供及时链路;但是只要有一个点出故障,链路就会中断。一点到多点可以把业务集中到基站再汇入核心网,结构简单、效率较高;但基站的位置的选择非常关键,基站成本也相对较高。
针对楼宇间连接的不同需求,实现最有效且经济的无线宽带接入方案是结合两者的优势,在单独楼宇之间选用点到点结构;再在用户密集区选用点到多点结构进行大范围组网,频段可以选择可靠性高、运行速度快、维护简单、成本较低的5.8GHz的频段。
1.单中心站的一点对多点接入方案
图4-13是单中心站的一点对多点接入方案,在局端机房中建立一个中心基站,中心基站设备可采用美国西方多路公司的MP20和MP60基站单元(BSU),每个中心基站最多可接6个基站单元(BSU),实行360°(6×60°,每个基站单元可覆盖60°的扇区)的全向覆盖。每个中心基站容量高达360Mbit/s(6×60Mbit/s)。中心基站与远端用户单元SU(每个基站单元最大可有10个SU)进行无线连接,用户单元可以选用60Mbit/s或20Mbit/s的用户端无线网桥设备(可视用户端接入速率要求而定)。在局端设备配置VOIP语音网关设备的前提下也可以实现点对点语音接入。
图4-13 单中心站的一点对多点接入方案
由于FCC(美国联邦通信委员会)对5.8GHz(5725~5850MHz)频段的具体规定和限制比较少,给研制者提供了较为自由的创意空间,可以选用多种网络结构和技术体制。突破一些矛盾的焦点,在更高的层次上进行融合、兼顾和折衷,而不是一味地追求高、精、尖、新,从而获得更高的性能价格比和用户满意度。
2002年7月,我国信息产业部颁发了《使用5.8GHz频段频率的通知》,作为点对点或一点对多点扩频通信系统、高速无线局域网、宽带无线接入系统、蓝牙技术设备及车辆无线自动识别系统等使用的共用频段,为5.8GHz宽带无线接入在我国正式商用打开了通道。
5.8GHz宽带无线接入系统能够提供的业务包括高速Internet接入、IP电话、视频监控、网吧专线、视频会议、企业局域网等。
1)组网方式:可采用蜂窝结构,每个蜂窝最多可分为6个扇区,每个扇区覆盖60°;也可组成一点对多点结构,相当于单独一个扇区。
2)系统构成:
①基站:每个基站可由一个或多个接入点组成,每个接入点有独立的收发信系统,每个基站配备一套ATM/Ethernet交换机和一台控制服务器。
②用户单元:即远端站,一个接入点最多可带254个用户单元,而每个用户单元又可带许多用户终端。
③网络管理系统:由网元管理服务器、网络管理终端和网络管理软件组成,网管协议采用SNMP(简单网络管理协议)。
3)系统特点:
①具有中心网管系统。
②提供ATM25或Ethernet10Base-T接口。
③动态调整的TDD(时分双工)双工方式,频谱利用率高、信道利用率高、适合于上/下行对称或非对称的通信业务。(www.daowen.com)
④微小时间片的TDMA多址方式,可以根据每个用户单元的优先级和各个业务的优先级,动态调整分配给各用户单元的ATM信元数,实现自适应按需分组,从而提高信道利用率。
⑤空间传输以ATM信元为单位,一个接入点所辖所有用户单元所占用的信元数决定了这些用户单元所拥有的速率。
⑥用户单元为全户外型设计,结构紧凑,便于安装,具有抗恶劣环境的能力。
⑦整个系统开通便捷、维护容易。
4)主要技术指标:
①工作频段:5.725~5.825GHz。
②频道间隔:15MHz。
③双工方式:TDD。
④多址方式:TDMA。
⑤调制方式:相干QPSK。
⑥EIRP(等效全向辐射功率):≤32.5dBm(发射功率为14.5dBm,天线增益为18dB)。
⑦接收门限(BER=10-4、SNR=14.4dB时):-81.6dBm。
⑧中频频率:902.5MHz。
⑨传输速率:每扇区的上、下行总速率各为25Mbit/s。
⑩覆盖半径:空间传输衰耗并非主要限制因素,而由于TDD保护时间和时延补偿的限制,典型设置为5.5km。
(11)天线:接入点使用平板阵列天线,半功率角为水平60°、垂直7°,增益18dBi,极化软件可调;用户单元使用平板阵列天线,半功率角为水平18°、垂直18°,增益18dBi,极化软件可调。
(12)接口:接入点为ATM25或Ethernet 10Base-T;空中接口为自适应按需分组的ATM信元;用户单元为ATM25或Ethernet 10Baste-T。
(13)环境条件:接入点设备和用户单元均安装于室外,工作温度为-40~+55℃,允许最高相对湿度为95%(+45℃时),允许最大风力为50m/s。
2.多中心站(蜂窝站)的一点对多点接入方案
大区域覆盖时,可以采用多中心站(蜂窝站)形式组建一点对多点的宽带接入网。在市区某些适当位置的高层建筑中建立多个蜂窝基站,蜂窝基站之间以光纤网络相连,形成市区的全面覆盖、多点接入。图4-14是多中心站(蜂窝站)的一点对多点接入方案的网络拓扑图。
图4-14 多中心站(蜂窝站)的一点对多点接入方案
多蜂窝站网络可以选用具有符合运营级别的网络管理系统,便于运营商接入整个无线传输系统,实现网络管理。
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