現(xiàn)代通信系統(tǒng)新技術(shù) (第三版) 課件 第7章 寬帶接入網(wǎng)絡(luò)

第7章

寬帶接入網(wǎng)絡(luò)7.1xDSL接入7.2無線高保真(WiFi)接入7.3全球微波接入互操作性(WiMAX)小結(jié)

7.1xDSL接入7.1.1HDSL接入技術(shù)

HDSL(High-speedDigitalSubscriberLine，高速率數(shù)字用戶線路)是ISDN編碼技術(shù)研究的產(chǎn)物。HDSL技術(shù)是一種基于現(xiàn)有銅線的技術(shù)，它采用了先進的數(shù)字信號自適應(yīng)均衡技術(shù)和回波抵消技術(shù)，以消除傳輸線路中的近端串音、脈沖噪聲和波形噪聲，以及因線路阻抗不匹配而產(chǎn)生的回波對信號的干擾，從而能夠在現(xiàn)有的電話雙絞銅線(兩對或三對)上提供準(zhǔn)同步數(shù)字序列(PDH)一次群速率(T1或E1)的全雙工數(shù)字連接。

如圖7-1所示是一個典型的銅線接入網(wǎng)系統(tǒng)—市內(nèi)銅纜用戶環(huán)。圖7-1典型的銅線接入網(wǎng)系統(tǒng)

1．HDSL系統(tǒng)的基本構(gòu)成

HDSL系統(tǒng)的基本構(gòu)成如7-2所示，圖中規(guī)定了一個與業(yè)務(wù)和應(yīng)用無關(guān)的HDSL接入系統(tǒng)的基本功能配置。HDSL系統(tǒng)由兩臺HDSL收/發(fā)信機和兩對(或三對)銅線構(gòu)成。兩臺HDSL收/發(fā)信機中的一臺位于局端，另一臺位于用戶端，可提供2Mb/s或1.5Mb/s速率的透明傳輸能力。

位于局端的HDSL收/發(fā)信機通過G.703接口與交換機相連，提供系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)與業(yè)務(wù)節(jié)點(交換機)的接口，并將來自交換機的E1(或T1)信號轉(zhuǎn)變?yōu)閮陕坊蛉凡⑿械退傩盘?，再通過兩對(或三對)銅線的信息流透明地傳送給位于遠端(用戶端)的HDSL收/發(fā)信機；位于遠端的HDSL收/發(fā)信機則將來自交換機的兩路(或三路)并行低速信號恢復(fù)為E1(或T1)信號送給用戶。在實際應(yīng)用中，遠端機可能提供分接復(fù)用、集中或交叉連接的功能。同樣，該系統(tǒng)也能提供同樣速率的從用戶到交換機的反向傳輸。所以，HDSL系統(tǒng)在用戶與交換機之間可以建立起PDH一次群信號的透明傳輸信道。圖7-2HDSL系統(tǒng)的基本構(gòu)成

HDSL系統(tǒng)由很多功能塊組成，一個完整的系統(tǒng)參考配置如圖7-3所示。圖7-3HDSL系統(tǒng)的參考配置

HDSL系統(tǒng)的核心是HDSL收/發(fā)信機，它是雙向傳輸設(shè)備。發(fā)送機中的線路接口單元對接收到的E1(2.048Mb/s)信號進行時鐘提取和整形。E1控制器進行HDB3解碼和幀處理。HDSL通信控制器將速率為2.048Mb/s的串行信號分成兩路(或三路)，并加入必要的開銷比特，再進行CRC-6編碼和擾碼，每路碼速為1168kb/s(或784kb/s)，各形成一個新的幀結(jié)構(gòu)。HDSL發(fā)送單元進行線路編碼。數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器進行濾波處理以及預(yù)均衡處理?；旌想娐愤M行收/發(fā)隔離和回波抵消處理，并將信號送到銅線對上。

由于HDSL采用了高速自適應(yīng)數(shù)字濾波技術(shù)和先進的信號處理器，故它可以自動處理環(huán)路中的近端串音、噪聲對信號的干擾、橋接和其他損傷，能適應(yīng)多種混合線路或橋接條件。同時在沒有再生中繼器的情況下，傳輸距離也可達3～5?km。而原來的1.5Mb/s或2Mb/s的數(shù)字鏈路每隔0.8～1.5km就需要增設(shè)一個再生中繼器，而且還要嚴(yán)格地選擇測量線對。因此，HDSL不僅提供了較長的無中繼傳輸能力，而且簡化了安裝、維護和設(shè)計工作，也降低了維護運行成本，可適用于所有加感環(huán)路。

2．HDSL的關(guān)鍵技術(shù)

HDSL技術(shù)的應(yīng)用具有相當(dāng)?shù)撵`活性，在基本核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，可根據(jù)用戶需要改變系統(tǒng)組成。目前與具體應(yīng)用無關(guān)的HDSL系統(tǒng)也有很多類型，按傳輸線對的數(shù)量，常見的HDSL系統(tǒng)有兩線對系統(tǒng)和三線對系統(tǒng)兩種。在兩線對系統(tǒng)中，每線對的傳輸速度為1168kb/s；在三線對系統(tǒng)中，每線對的傳輸速度為784kb/s。

1)線路編碼

在二線用戶環(huán)路的數(shù)字傳輸中，線路編碼的目的主要有三個：其一，使線路信號與線路的傳輸特性相匹配，以使接收信號不失真或很少失真；其二，使接收端便于從收到的線路信號中提取定時信號；其三，盡量壓縮線路信號的傳輸帶寬，以便提高發(fā)送信碼的速率。在二線用戶環(huán)路上，線路信號的常用碼型有HDB3碼、2B1Q碼和CAP碼。

(1)?2B1Q碼。2B1Q碼是無冗余的4電平脈沖幅度調(diào)制碼，屬于基帶型傳輸碼，在一個碼元符號內(nèi)傳送2bit信息。2B1Q碼用2位二進制(Binary)碼組來表示1位四進制(Quaternary)碼組。1位四進制碼有4個不同電平，正好可以一一對應(yīng)2位二進制碼組的4種不同組合。四進制碼的4個不同電平分別是?-2、-1、+1和?+2，它與2位二進制碼組的對應(yīng)關(guān)系是：00→-2，01→-1，10→+1，11→+2。這是雙極性四電平碼，一般不含直流分量。2B1Q碼的碼元周期是比特周期的兩倍，其速率是比特速率的一半。

(2)?CAP碼。CAP技術(shù)是以QAM調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，可以說它是QAM技術(shù)的一個變種。CAP碼的編碼原理是：輸入數(shù)據(jù)被送入編碼器，在編碼器內(nèi)，m位輸入比特被映射為k(k?>?m)個不同的復(fù)數(shù)符號An?=?an?+?jbn，由此k個不同的復(fù)數(shù)符號再構(gòu)成k-CAP線路編碼；編碼后，an和bn被分別送入同相I(Inphase，同相)和正交Q(Quadrature，正交)數(shù)字帶通濾波器，求和后送入D/A轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)低通濾波器將信號發(fā)送出去。CAP編碼原理如圖7-4所示。圖7-4CAP編碼原理

2)回波抵消

回波抵消(EC)技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用在線對增容系統(tǒng)中，它實現(xiàn)了在一對雙絞線上進行ISDNBRA雙工傳輸。在HDSL系統(tǒng)中，回波抵消技術(shù)仍然是一個不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。由于HDSL系統(tǒng)中線路傳輸速率的提高，所以要求回波抵消器中的數(shù)字信號處理器(DigitalSignalProcessor，DSP)的處理速度更快，以適應(yīng)信號的快速變化。同時，由于線路特性引起信號拖尾較長，因此要求回波抵消器具有更多的抽頭。

3)碼間串?dāng)_與均衡

用戶線路的傳輸帶寬限制和傳輸特性較差會使接收信號發(fā)生波形失真。從發(fā)送端發(fā)出的一個脈沖到達接收端時，其波形常常被擴散為幾個脈沖周期的寬度，從而干擾到相鄰的碼元，形成所謂的碼間串?dāng)_。如果線路特性是已知的，那么這種碼間串?dāng)_可以用均衡器來消除。均衡器能夠?qū)€路的衰減頻率失真和時延頻率失真予以校正，也就是說，將線路的非平直衰減頻率特性和非平直時延頻率特性分別校正為平直的，這樣就能消除所產(chǎn)生的碼間串?dāng)_。

4)性能損傷

影響HDSL系統(tǒng)性能的主要因素有兩個：一個是HDSL系統(tǒng)內(nèi)部兩對雙絞線之間產(chǎn)生的近端串話，它將隨線路頻率的增高而增大；另一個是鄰近線對上的PSTN信令產(chǎn)生的脈沖噪聲，這種噪聲有時較大，甚至?xí)柜詈献儔浩鞒霈F(xiàn)飽和失真，從而產(chǎn)生非線性效應(yīng)。對于HDSL系統(tǒng)內(nèi)部兩對雙絞線之間產(chǎn)生的近端串話，可以用回波抵消技術(shù)予以消除；對于脈沖噪聲干擾，則需要采用糾錯編碼技術(shù)來對抗，不過這會引入附加時延。

3．HDSL應(yīng)用的特點

HDSL技術(shù)能在兩對雙絞銅線上透明地傳輸E1信號至3～5?km。我國大中城市用戶線平均長度為3.4km左右，因此，在接入網(wǎng)中可廣泛地應(yīng)用基于銅纜技術(shù)的HDSL。

HDSL系統(tǒng)既適合點對點通信，也適合點對多點通信。其最基本的應(yīng)用是構(gòu)成無中繼的E1線路，此時，它可充當(dāng)用戶的主干傳輸部分。HDSL的主要應(yīng)用有：訪問Internet服務(wù)器、裝有銅纜設(shè)備的大學(xué)校園網(wǎng)，將中心PBX延伸到其他的辦公場所，局域網(wǎng)擴展和連接光纖環(huán)，視頻會議和遠程教學(xué)應(yīng)用，連接無線基站系統(tǒng)以及ISDN基群速率接入(PrimaryRateAccess，PRA)等方面。

4．HDSL的局限性

盡管HDSL具有巨大的吸引力，有益于服務(wù)提供商及用戶，但仍有一些制約因素，因此，在有些情況下還不能使用。

其中最大的一個問題是HDSL必須使用兩對線或三對線。此外，各個生產(chǎn)商的產(chǎn)品之間的特性不兼容，使得互操作性無法實現(xiàn)，這就限制了HDSL產(chǎn)品的推廣。另一個不利因素是用戶無法得到更多的增值業(yè)務(wù)，且HDSL在長度超過3.6km的用戶線上運行時仍然需要中繼器。

7.1.2ADSL接入技術(shù)

1．ADSL概況

不對稱數(shù)字用戶線(AsymmetricDigitalSubscriberLine，ADSL)是一種利用現(xiàn)有的傳統(tǒng)電話線路高速傳輸數(shù)字信息的技術(shù)。該技術(shù)將大部分帶寬用來傳輸下行信號(即用戶從網(wǎng)上下載信息)，而只使用一小部分帶寬來傳輸上行信號(即接收用戶上傳的信息)，這樣就出現(xiàn)了所謂不對稱的傳輸模式。

ADSL是一種從銅質(zhì)電話線路的一端通過互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)流到另一端的技術(shù)，相當(dāng)于OSI網(wǎng)絡(luò)7層中的第1層—物理層。ADSL系統(tǒng)除了能向用戶提供原有的電話業(yè)務(wù)外，還能向用戶提供多種多樣的寬帶業(yè)務(wù)，如廣播電視、影視點播、居家購物、遠程醫(yī)療、遠程教學(xué)、電視會議、多方可視游戲、Internet接入、多媒體接入及多媒體分配等。

ADSL系統(tǒng)的主要特點是“不對稱”，這正好與接入網(wǎng)中的圖像業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的固有不對稱性相適應(yīng)。圖像業(yè)務(wù)主要是從網(wǎng)絡(luò)流向用戶的，因而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)本身也具有不對稱性。對Internet業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計分析表明，不對稱性至少為10∶1以上。所以，ADSL系統(tǒng)正好適應(yīng)這些不對稱業(yè)務(wù)。

ADSL技術(shù)的主要優(yōu)點如下：

(1)可以充分利用現(xiàn)有銅線網(wǎng)絡(luò)，只要在用戶線路兩端加裝ADSL設(shè)備，即可為用戶提供服務(wù)。

(2)?ADSL設(shè)備隨用隨裝，無須進行嚴(yán)格的業(yè)務(wù)預(yù)測和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，施工簡單、時間短，系統(tǒng)初期投資小。

(3)?ADSL設(shè)備拆裝容易、靈活，方便用戶轉(zhuǎn)移，較適合流動性強的家庭用戶。

(4)充分利用了雙絞線上的帶寬。ADSL將一般電話線路上未用到的頻譜容量，通過先進的調(diào)制技術(shù)來產(chǎn)生更大、更快的數(shù)字通路，從而實現(xiàn)高速遠程接收或發(fā)送信息。

(5)雙絞銅線可同時供普通電話業(yè)務(wù)的聲音和ADSL數(shù)字線路使用。因此，在一條ADSL線路上可以同時提供個人計算機、電視和電話頻道。

2．ADSL系統(tǒng)的構(gòu)成原理

ADSL系統(tǒng)的構(gòu)成如圖7-5所示，它是在一對普通銅線兩端各加裝一臺ADSL局端設(shè)備和遠端設(shè)備而構(gòu)成的。ADSL系統(tǒng)除了向用戶提供一路普通電話業(yè)務(wù)外，還能提供一個速率可達576kb/s的中速雙工數(shù)據(jù)通信通道和一個速率可達6～8Mb/s的高速單工下行數(shù)據(jù)傳送通道。圖7-5ADSL系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

ADSL系統(tǒng)的核心是由ADSL局端機和遠端機構(gòu)成的收/發(fā)信機，其原理框圖如圖7-6所示。局端的ADSL收/發(fā)信機結(jié)構(gòu)與用戶端的ADSL收/發(fā)信機結(jié)構(gòu)是不同的。圖7-6ADSL收/發(fā)信機原理框圖

3．ADSL的傳輸帶寬

ADSL運用頻分復(fù)用(FDM)或回波抵消(EC)技術(shù)將ADSL信號分割為多重信道。簡單地說，一條ADSL線路可以分割為多條邏輯信道。這兩種技術(shù)對帶寬的處理如圖7-7所示。

由圖7-7(a)可知，ADSL系統(tǒng)是按FDM方式工作的。POTS信道占據(jù)原來4?kHz以下的電話頻段，上行數(shù)字信道占據(jù)25～200kHz的中間頻段(約175kHz)，下行數(shù)字信道占據(jù)200kHz～1.1MHz的高端頻段。圖7-7ADSL的帶寬

為了延長傳輸距離，需要壓縮信號帶寬。一種常用的方法是將高速下行數(shù)字信道與上行數(shù)字信道的頻段重疊使用，兩者之間的干擾用非對稱回波抵消器予以消除。由圖7-7(b)可見，回波抵消技術(shù)是將上行帶寬與下行帶寬產(chǎn)生重疊，再以局部回波消除的方法將兩個不同方向的傳輸帶寬分離，這種技術(shù)也用在一些模擬調(diào)制解調(diào)器上。

4．ADSL調(diào)制解調(diào)流程

ADSL調(diào)制解調(diào)器利用數(shù)字信號處理技術(shù)將大量的數(shù)據(jù)壓縮到銅質(zhì)雙絞電話線上，再運用轉(zhuǎn)換器、分頻器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等組件來進行處理。ADSL不僅吸取了HDSL的優(yōu)點，而且在信號調(diào)制、數(shù)字相位均衡、回波抵消等方面還采用了更為先進的器件和動態(tài)控制技術(shù)。

在信號調(diào)制方面，ADSL先后采用了正交幅度調(diào)制(QAM)、無載波幅度相位調(diào)制(CAP)和離散多音頻(DMT)調(diào)制。無論使用何種調(diào)制技術(shù)，基本的要求都是一樣的。ADSL調(diào)制解調(diào)器的發(fā)送與接收端的調(diào)制/解調(diào)流程如圖7-8所示。圖7-8ADSL調(diào)制解調(diào)器的調(diào)制/解調(diào)流程

發(fā)送端輸入位經(jīng)過調(diào)制以后，轉(zhuǎn)換成為波形送入信道中；接收端接收了從信道送來的波形，經(jīng)解調(diào)后將波形還原為先前的位；期間經(jīng)過加擾、FEC編碼、交錯、調(diào)制、整形、補償、解調(diào)、解交錯、FEC譯碼及解擾。

(1)加擾及解擾。多數(shù)DSL在發(fā)送端及接收端都有加擾以及解擾功能。

(2)?FEC編譯碼。FEC是一種極重要的差錯控制技術(shù)，它比循環(huán)冗余檢驗(CRC)更重要，也更復(fù)雜。

(3)交錯及解交錯。DSL在數(shù)據(jù)傳輸中常會發(fā)生一長串的錯誤，F(xiàn)EC較難實施對這種長串錯誤的校正。

(4)整形。整形就是維持傳輸數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)剌敵霾ㄐ?，通常置于調(diào)制模塊的輸出端。

(5)補償。當(dāng)通信系統(tǒng)在接近理論閾值運行時，通常在其發(fā)送端及接收端都會采用補償器，以獲得最佳傳輸。

5．ADSL信號的傳輸

ADSL的傳輸方式是“按幀傳輸”。與其他“按幀傳輸”不同的是，ADSL幀中的位流可以分割。一個ADSL物理間信道最多可同時支持7個承載通道，其中4個是只能供下行方向使用的單工信道(AS0～AS3)，3個是可以傳輸上行與下行數(shù)據(jù)流的雙向雙工承載通道(LS0～LS2)，它們在ADSL物理層標(biāo)準(zhǔn)中定義為次信道。

1)下行方向傳輸

任何承載通道都可編程為傳輸32字節(jié)流，32kb/s數(shù)據(jù)整數(shù)倍之外的數(shù)據(jù)則并入幀的附加信息區(qū)中。假如有一條數(shù)據(jù)，其位數(shù)為1.544Mb/s，除以32kb/s的整數(shù)倍后的余數(shù)為8kb/s，這8kb/s數(shù)據(jù)便會被并入幀的附加信息區(qū)中。

傳輸級別被編號為1～4，這4個傳輸?shù)燃壍母鞣N配置組合如下：

(1)傳輸級別1是必要的，常用于最短的回路上，所以可提供最快的速度。它可以以任意一種組合作為選擇性配置，也就是1.536Mb/s的1～4倍，但至少要支持AS0這個子帶的使用。例如，4個1.536Mb/s的次信道組合，或一個1.536Mb/s的次信道和一個4.608Mb/s次信道的組合，以此類推。

(2)傳輸級別2是可選擇的，傳輸速率為4.608Mb/s。其配置組合的原則和級別1相同，系統(tǒng)可以按任一種或所有的載體速率來組合成4.608Mb/s。傳輸級別2不使用AS3。

(3)傳輸級別3也是可選擇的，其速率為3.072Mb/s。系統(tǒng)可以按任一種或所有的載體速率來組合成3.072Mb/s。

(4)傳輸級別4是必要的，常用于最長的環(huán)路上，所以只能支持最低的1.536Mb/s的速度，而且只能在AS0次信道上運行。承載信道是1.536Mb/s的AS0。

ATM信元也可以在ADSL上傳輸(這只是一種選擇性的功能，ADSL并不一定都支持ATM信元傳輸)，不過只有AS0次信道支持ATM信元的下行單向傳輸，因此，載體次信道也只能配置為AS0，然后按照下述傳輸?shù)燃壷械娜我庖环N速率來傳輸數(shù)據(jù)。ATMoverADSL的單向下行傳輸?shù)燃壏譃樗募?，其速率分別為6.944Mb/s、5.216Mb/s、3.488Mb/s和

1.760Mb/s；也可分為三級，分別為2M-1的6.944Mb/s、2M-2的4.640Mb/s和2M-3的2.336Mb/s。

2)上行方向傳輸

ADSL系統(tǒng)最多可同時支持3個雙工承載信道，即LS0～LS2。其中，LS0固定作為以1.536Mb/s為基數(shù)(或以2.048Mb/s為基數(shù))的傳輸?shù)燃壍目刂菩诺?，ATM則使用LS2作為控制信道。控制信道也稱為C信道，它攜帶服務(wù)選擇以及呼叫建立信號信息，所有的單向下行鏈路的用戶網(wǎng)絡(luò)信令都是通過它傳輸?shù)?。如果需要，C信道實際上可以攜帶單向及雙向信號通道信令。在傳輸級別4和2M-3中，C信道的速率是16kb/s。C信道信令一般是在ADSL幀的特殊幀頭部分傳輸?shù)?。其他傳輸級別使用64kb/s的C信道，消息是在雙向承載信道LS0中傳輸?shù)摹?/p>

6．ADSL的分布模式

ADSL的分布模式有4種：比特同步模式、分組適應(yīng)模式、端到端分組模式和ATM模式。這4種分布模式的主要特征如圖7-9所示。在這4種模式中有許多相同之處，也有不同之處。只有掌握了它們的特點才能更好地在ADSL中應(yīng)用，同時也能了解ADSL能夠做什么以及ADSL需要哪些網(wǎng)絡(luò)元件才能為用戶提供服務(wù)。圖7-9ADSL的4種不同分布模式

1)比特同步模式

ADSL最簡單的分布模式稱為比特同步模式，如圖7-9(a)所示。其基本含義是鏈路遠端(ATU-R)緩沖區(qū)內(nèi)的任何比特(快速數(shù)據(jù)或交錯數(shù)據(jù))會在局端(ATU-C)的緩沖區(qū)內(nèi)彈出。根據(jù)用戶需求，在比特同步模式中，最多有4個“比特同步”的用戶設(shè)備可以連在一個ATU-R上，這是因為ADSL只有4個下行比特流(AS0～AS3)。如果ADSL鏈路僅提供AS0，那么ATU-R上也就只有一個比特流可用，也就只能連接一個設(shè)備。用戶設(shè)備可能是一個電視機機頂盒或一臺PC，但所有用戶數(shù)據(jù)必須遞交到所連接的設(shè)備上進行處理。上行和雙向鏈路必須至少構(gòu)成C信道，也可以同時包括LS結(jié)構(gòu)。

2)分組適應(yīng)模式

第二種分布模式是分組適應(yīng)模式，如圖7-9(b)所示。這種模式只是改變了用戶的預(yù)設(shè)，與比特同步模式的主要不同點是：雖然數(shù)據(jù)仍然以比特流的模式在TDM信道中傳送，但用戶預(yù)設(shè)的設(shè)備(分組適配器)需要的是收/發(fā)分組而不是比特流。分組適配器通過分組適配功能將分組放到ADSL幀中。分組適配器可以是一個獨立設(shè)備，也可以內(nèi)嵌在ATU-R中。

3)端到端分組模式

第三種分布模式是端到端分組模式，如圖7-9(c)所示。端到端分組模式與分組適應(yīng)模式的主要不同點是：端到端分組是被復(fù)用到ADSL鏈路上的。換句話說，在許多用戶設(shè)備之間傳輸?shù)姆纸M不是被映射到AS或LS的一系列ADSL幀上，而是將分組全部送到一個以指定速率運行上行和下行信道的、尚未劃分頻道的ADSL鏈路上。用戶的分組必須與服務(wù)提供者的鏈路分組方式一樣，用戶設(shè)備從分組適應(yīng)設(shè)備傳送和接收分組。在端到端分組模式中鏈路的服務(wù)終點ATU-C，分組不是全部傳送到LS信道所代表的終點，而是根據(jù)分組地址傳送到適當(dāng)?shù)姆?wù)器上，這種分組交換服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可基于X.25或TCP/IP。

4)?ATM模式

第四種分布模式是異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)，也可以說是端到端ATM模式，如圖7-9(d)所示。ATM從ATM適配器(在ATU-R)復(fù)用并傳送的是ATM信元，而不是IP分組(或其他分組)。在ADSL服務(wù)提供側(cè)，ATU-C將信元傳送給ATM網(wǎng)絡(luò)，這些ATM信元的內(nèi)容仍然可能是IP分組。ADSL網(wǎng)絡(luò)處理ATM信元時必須將它組成ADSL幀。

在上述分布模式中，ATM模式是較有發(fā)展前途的一種：ATU-C設(shè)備可能是數(shù)字用戶環(huán)路接入復(fù)用器(DigitalSubscriberLoopAccessMultiplexer，DSLAM)設(shè)備的一部分。

7．ADSL的基本應(yīng)用

1)?ADSLforTCP/IP適應(yīng)模式

圖7-10所示為ADSL鏈路用于支持TCP/IP分組傳輸?shù)幕痉桨浮＞W(wǎng)絡(luò)由預(yù)分配網(wǎng)絡(luò)(PremisesDistributionNetwork，PDN)，如一個10Base-TLAN(局域網(wǎng))或客戶電子總線(CustomerElectricalBus，CEBus)網(wǎng)構(gòu)成。在服務(wù)提供者的交換局，DSL接入復(fù)用器(DSLAM)被連接到ATU-C或作為ATU-C的組成部分。DSLAM接入寬帶網(wǎng)中，從而可接入到許多提供寬帶服務(wù)的服務(wù)器。

圖7-10ADSL鏈路用于支持TCP/IP分組傳輸?shù)幕痉桨?/p>

ADSL允許在TCP/IP適應(yīng)模式使用兩種不同類型的傳輸流。

(1)?DSLAM后面是ATM網(wǎng)絡(luò)，而且DSLAM直接為ATM提供接口(或者DSLAM包含一些ATM交換功能)。在DSLAM的ADSL鏈路側(cè)，ATM信元的內(nèi)容被適配到基于IP的分組流中，其目的是給那些沒有、不想或買不起ATM設(shè)備的用戶提供基于ATM的寬帶服務(wù)。雖然這個方案利用了PC及其他平臺上大量的TCP/IP軟件，但是，不是所有提供視頻及音頻服務(wù)或其他類型寬帶服務(wù)的服務(wù)器都可以應(yīng)用ATM，因為有許多視頻、音頻及圖形服務(wù)是基于TCP/IP的，特別是考慮到Web的情況下不能應(yīng)用ATM。

(2)允許基于TCP/IP的服務(wù)被ATM訪問，此時，到DSLAM的傳輸仍然以ATM信元的形式進行。TCP/IP分組內(nèi)容不是被翻譯成ATM信元，而是在ATM信元流中傳送(ATU-R遠端)。或者說，只是利用了ATM信元攜帶IP分組的能力，這被稱做ATM適應(yīng)層5(AAL5)。在ATU-R中，TCP/IP分組從ATM信元中釋放出來，再通過AAL5適配，然后經(jīng)過PDN傳輸給終端用戶設(shè)備。因而，服務(wù)提供者可以利用ATM這樣的真正的寬帶網(wǎng)絡(luò)，使得信息為基于TCP/IP的服務(wù)器所利用，并且其所實施的任何TCP/IP-to-ATM的服務(wù)遷移都能更容易地進行。

2)?ADSLforTCP/IP端到端模式

ADSL論壇為ATM和TCP/IP協(xié)議部分定義了ADSL網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP適應(yīng)模式。如果信息只是在ATM網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器上可用，那么有了適應(yīng)模式就會允許預(yù)設(shè)的TCP/IP獲取此信息。即使信息在通過ATM網(wǎng)絡(luò)可達的TCP/IP服務(wù)器上，適應(yīng)模式的變種也允許TCP/IP分組在ATM信元內(nèi)傳送。

為此，ADSL論壇建立了對TCP/IP端到端模式的支持，它允許TCP/IP分組在所有的ADSL幀和超幀內(nèi)從服務(wù)器傳輸?shù)紻SL接入復(fù)用器(DSLAM)，再經(jīng)過ATU-R到達用戶，然后再傳輸回來。這種方法如圖7-11所示。圖7-11ADSLForTCP/IP端到端模式

7.1.3VDSL接入技術(shù)

1．VDSL系統(tǒng)的構(gòu)成

VDSL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖7-12所示。圖7-12VDSL系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

2．VDSL的體系結(jié)構(gòu)

圖7-13所示為一種VDSL的體系結(jié)構(gòu)。圖7-13VDSL的體系結(jié)構(gòu)

3．VDSL的傳輸模式

VDSL標(biāo)準(zhǔn)中以銅線/光纖為線路方式定義了5種主要的傳輸模式，如圖7-14所示。在這些傳輸模式中，大部分結(jié)構(gòu)都類似于ADSL。圖7-14VDSL傳輸模式

(1)?STM模式。同步轉(zhuǎn)移模式(STM)是最簡單的一種傳輸方式，也稱為時分復(fù)用(TDM)。在這種傳輸模式中，不同設(shè)備和業(yè)務(wù)的比特流在傳輸過程中被分配給固定的帶寬，這與ADSL中支持的比特流方式相同。

(2)分組模式。在這種模式中，不同業(yè)務(wù)和設(shè)備間的比特流被分成不同長度、不同地址的分組包后再進行傳輸；所有的分組包在相同的“信道”上以最大的帶寬傳輸。

(3)?ATM模式。ATM在VDSL網(wǎng)絡(luò)中可以有三種形式。第一種是ATM端到端模式，它與分組包類似，每個ATM信元都帶有自身的地址，并通過非固定的線路傳輸；不同的是，ATM信元長度比分組包小，且有固定的長度。第二、三種分別是ATM與STM、ATM與分組模式的混合使用，這兩種形式從邏輯上講是VDSL在ATM設(shè)備間形成了一個端到端的傳輸通道。VDSL在服務(wù)端提供ATM傳輸模式，以配合原來環(huán)路上的光纖網(wǎng)絡(luò)單元和STM傳輸模式；光纖網(wǎng)絡(luò)單元用于實現(xiàn)各功能的轉(zhuǎn)換。利用現(xiàn)在廣泛使用的IP網(wǎng)絡(luò)，VDSL也支持ATM與光纖網(wǎng)絡(luò)單元和分組模式的混合傳輸方式。

4．VDSL的傳輸速率與距離

圖7-15為VDSL與ADSL的傳輸速率和傳輸距離的比較。由圖可以看出，VDSL涉及了ADSL沒有涉及的部分。由雙絞線的傳輸距離可知，VDSL可以和ADSL同時使用。圖7-15VDSL與ADSL的傳輸速率和傳輸距離比較

7.2無線高保真(WiFi)接入

7.2.1無線接入的概念無線接入技術(shù)是指接入網(wǎng)的某一部分或全部使用無線傳輸媒質(zhì)來向用戶提供固定和移動接入服務(wù)的技術(shù)。無線接入系統(tǒng)主要由用戶無線終端(SRT)、無線基站(RBS)、無線接入交換控制器以及與固定網(wǎng)的接口網(wǎng)絡(luò)等部分組成。

目前無線接入技術(shù)發(fā)展迅速，制式眾多，新技術(shù)層出不窮，基本的通信系統(tǒng)大多采用FDMA、TDMA和CDMA三種多址接入技術(shù)中的一種或幾種。也就是說，無線接入技術(shù)最為本質(zhì)的技術(shù)分為FDMA制式、TDMA制式和CDMA制式。

廣義上講，無線接入包括固定接入和移動接入，而固定接入由于不需要移動通信的漫游、切換等功能而簡單得多(固定接入在光通信一章中已作了介紹)。移動通信系統(tǒng)主要有蜂窩移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)。

7.2.2無線高保真(WiFi)技術(shù)

1.?WiFi的概念

WiFi(WirelessFidelity，無線高保真)又稱802.11標(biāo)準(zhǔn)，其最大優(yōu)點就是傳輸速度較高，可以達到11?Mb/s；另外，它的有效傳輸距離也很長，同時又可與已有的各種IEEE802.11直接序列展頻技術(shù)兼容。

WiFi技術(shù)與藍牙技術(shù)一樣，同屬于辦公室和家庭使用的短距離無線技術(shù)。該技術(shù)使用的是2.4GHz附近的頻段，此頻段目前尚屬不用許可的無線頻段。它目前可使用的標(biāo)準(zhǔn)有兩個，分別是IEEE802.11a和IEEE802.11b。該技術(shù)由于有著自身的優(yōu)點，受到廠商的

2.?WiFi的技術(shù)優(yōu)勢

(1)無線電波的覆蓋范圍廣。

(2)雖然由WiFi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進，但傳輸速度非?？欤梢赃_到11Mb/s，符合個人和社會信息化的需求。

(3)廠商進入該領(lǐng)域的門檻比較低。

根據(jù)無線網(wǎng)卡使用標(biāo)準(zhǔn)的不同，WiFi的速度也有所不同。其中，IEEE802.11b最高為11Mb/s(部分廠商在設(shè)備配套的情況下可以達到22Mb/s)；IEEE802.11a為54Mb/s；IEEE802.11g也是54Mb/s。

WiFi是由AP(AccessPoint)和無線網(wǎng)卡組成的無線網(wǎng)絡(luò)。AP一般稱為網(wǎng)絡(luò)橋接器或接入點，它是傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁，因此任何一臺裝有無線網(wǎng)卡的PC均可通過AP分享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源，其工作原理相當(dāng)于一個內(nèi)置無線發(fā)射器的Hub或者路由，而無線網(wǎng)卡則是負責(zé)接收由AP所發(fā)射信號的Client端設(shè)備。

與有線網(wǎng)絡(luò)相比較，WiFi有如下優(yōu)點：

(1)無須布線。

(2)健康安全。

3.?WiFi技術(shù)簡述

一個WiFi聯(lián)結(jié)點的網(wǎng)絡(luò)成員和結(jié)構(gòu)如下：

(1)站點(Station)。這是網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分。

(2)基本服務(wù)單元(BasicServiceSet，BSS)，也是網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元。最簡單的服務(wù)單元可以只由兩個站點組成，站點可以動態(tài)聯(lián)結(jié)(Associate)到基本服務(wù)單元中。

(3)分配系統(tǒng)(DistributionSystem，DS)。分配系統(tǒng)用于聯(lián)結(jié)不同的基本服務(wù)單元。分配系統(tǒng)使用的媒質(zhì)(Medium)邏輯上是與基本服務(wù)單元使用的媒質(zhì)截然分開的，盡管它們物理上可能會是同一個媒質(zhì)，如同一個無線頻段。

(4)接入點(AP)。接入點既有普通站點的身份，又有接入到分配系統(tǒng)的功能。

(5)擴展服務(wù)單元(ExtendedServiceSet，ESS)。擴展服務(wù)單元由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元組合而成。這種組合是邏輯上而非物理上的—不同的基本服務(wù)單元有可能在地理位置上相去甚遠。分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術(shù)。

(6)關(guān)口(Portal)，也是一個邏輯成分。關(guān)口用于將無線局域網(wǎng)與有線局域網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。

這里有三種媒質(zhì)：站點使用的無線媒質(zhì)、分配系統(tǒng)使用的媒質(zhì)，以及與無線局域網(wǎng)集成在一起的其他局域網(wǎng)使用的媒質(zhì)，物理上它們可能互相重疊。IEEE802.11只負責(zé)在站點使用的無線媒質(zhì)上進行尋址(Addressing)，分配系統(tǒng)和其他局域網(wǎng)的尋址不屬于無線局域網(wǎng)的范圍。

4.?WiFi無線局域網(wǎng)的組建方法

一般無線網(wǎng)絡(luò)的基本配置就是無線網(wǎng)卡及一臺AP，如此便能以無線的模式配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源，其架設(shè)費用和復(fù)雜程度遠遠低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如果只是幾臺電腦的對等網(wǎng)，也可不要AP，只需給每臺電腦配備無線網(wǎng)卡即可。AP主要在媒體存取控制層MAC中充當(dāng)無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP，就像一般有線網(wǎng)絡(luò)有了Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網(wǎng)絡(luò)相連。特別是對于寬帶的使用，WiFi更顯優(yōu)勢。

有線寬帶網(wǎng)絡(luò)(ADSL、小區(qū)LAN等)到戶后，只要連接到一個AP，然后在電腦中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可使用寬帶。普通家庭有一個AP已經(jīng)足夠，用戶的鄰里得到授權(quán)后，無須增加端口，也能以共享的方式上網(wǎng)。

5.?WiFi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)比較

(1)?IEEE802.11：IEEE在1997年提出的第一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，由于其傳輸速率最高只能達到2Mb/s，所以主要用于數(shù)據(jù)的存取。

(2)?IEEE802.11b：工作于2.4GHz頻帶，物理層支持5.5Mb/s和11Mb/s兩個新速率。它的傳輸速率因環(huán)境干擾或傳輸距離而變化，可在11Mb/s、5.5Mb/s、2Mb/s、1Mb/s之間切換，而且在2Mb/s、1Mb/s速率時與IEEE802.11兼容。

(3)?IEEE802.11a：工作于更高的頻帶，物理層速率可達54Mb/s，基本滿足現(xiàn)行局域網(wǎng)絕大多數(shù)應(yīng)用的速率要求。而且，在數(shù)據(jù)加密方面，它采用了更為嚴(yán)密的算法。但是，IEEE802.11a芯片價格昂貴，空中接力(就是較遠距離點對點的傳輸)不好，點對點連接也很不經(jīng)濟。需要注意的是，IEEE802.11b與工作在5GHz頻帶上的IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)不兼容。

(4)?IEEE802.11g：IEEE于2002年11月15日試驗性地批準(zhǔn)的一種新技術(shù)，它使得無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速率可達54Mb/s，是現(xiàn)在通用的IEEE802.11b的5倍，但工作頻帶和IEEE802.11b相同，這就保證了它與IEEE802.11b完全兼容。

(5)?IEEE802.11b+：一個非正式的標(biāo)準(zhǔn)，稱為增強型IEEE802.11b。它與IEEE802.11b完全兼容，只是采用了特殊的數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高達22Mb/s的通信速率，這要比原來的標(biāo)準(zhǔn)快一倍。

7.2.3WiFi技術(shù)的應(yīng)用

1.?WiFi在家庭、企業(yè)中的應(yīng)用

憑借WiFi技術(shù)，用戶再也不需要為了把纜線接入各個房間而在家中或公司的墻壁上鉆孔。相反，用戶只要安裝一個無線接入點(WirelessAccessPoint，WAP)，并在每臺手提電腦上插入無線網(wǎng)卡(或使用內(nèi)建無線模組的手提電腦)就可以在家中或辦公室內(nèi)輕輕松松地使用無線上網(wǎng)。

2.?WiFi打印機

由于有了WiFi的功能，因此最讓人頭痛的辦公室布線問題將得到根本性的解決。此時網(wǎng)絡(luò)線、程控電話交換線、打印線等都不復(fù)存在(當(dāng)然電源還是無法省掉的)。

除此之外，像Magicolor2300DL等都具有無線網(wǎng)內(nèi)支持打印的功能，無線連接的功能讓打印機也獲得了可移動性，使用者可以將打印機放置在任何自己需要的位置，合理布局的同時省去了布線的麻煩。與藍牙相比，WiFi的發(fā)展顯得順風(fēng)順?biāo)?，?yīng)用范圍也更加廣泛，應(yīng)用該無線技術(shù)的打印機可讓人們更方便地享受科技帶來的便利。

3.大型會展

目前越來越多的展覽中心已經(jīng)開始部署WiFi熱點覆蓋，因為展覽中心是典型的位置信息與觀眾相關(guān)的場所。WiFi熱點除了可滿足參展商和參觀者對WiFi接入互聯(lián)網(wǎng)的需求外，其實它最大的價值就在于加深了參展商和參觀者之間的聯(lián)系，比如針對性的廣告發(fā)布、資料索取、聯(lián)系方式等，這已使展覽會改變了以往參觀者夾著大袋小袋宣傳單式的觀展方式。在展覽館的不同區(qū)域，參觀者接入WiFi網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)相應(yīng)的展位介紹。

參展商可以根據(jù)展館的模板上傳圖片、文字、視頻等信息，用戶可以在展館內(nèi)部的WiFi內(nèi)網(wǎng)瀏覽，當(dāng)然也可以通過互聯(lián)網(wǎng)來訪問，實現(xiàn)永不落幕的網(wǎng)絡(luò)展覽，從而增加了展館的盈利模式?，F(xiàn)代的展覽采用了越來越多的多媒體展示方式，以前用戶需要拿到傳統(tǒng)的平面宣傳單，現(xiàn)在他們則通過WiFi終端下載產(chǎn)品的資料、視頻后，保留到電腦上慢慢研究，同時可以通過搜索引擎來找到自己感興趣的展區(qū)和展品，而不會因為場館太大或分散而漏掉其中感興趣的部分。

4.?WiFi遙控器

由于WiFi不具有方向性且可以實現(xiàn)對多設(shè)備的互相匹配，所以再也不會有找不到某個遙控器的尷尬了。WiFi技術(shù)會將多個遙控器集成為一個多功能遙控器，可以在家里的任何一個角落隨時打開音響播放美妙的音樂，或者打開熱水器放滿一缸洗澡水。這個遙控器是完全沒有方向性的，也正是因為它的無方向性，使得WiFi的保密性比較差，甚至經(jīng)常出現(xiàn)隔壁鄰居家內(nèi)有一個AP(AccessPoint，接入點)，附近的人都可以搜索到并且使用這個AP上網(wǎng)的情況；但隨著數(shù)據(jù)加密與設(shè)備匹配技術(shù)的發(fā)展，此種情況將最終得到解決。

5.?WiFi網(wǎng)絡(luò)

在家里或者辦公室內(nèi)可以利用WiFi網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)高速無線上網(wǎng)以及撥打IP電話。對于運營商而言，這樣的服務(wù)帶來了對頻譜資源更為有效的利用以及差異化的競爭優(yōu)勢。2007年，眾多運營商已在全球范圍內(nèi)開展了WiFi網(wǎng)絡(luò)部署，但基于覆蓋范圍及頻譜等因素，一些運營商只部署數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，一些運營商則將語音業(yè)務(wù)也納入了進來。

6.熱點區(qū)域的公共接入

公共區(qū)域的無線接入最初是從酒店的大堂和咖啡廳開始的，也就是常說的無線局域網(wǎng)。隨著無線技術(shù)的進步與發(fā)展，無線局域網(wǎng)逐漸擺脫了有線回程(無線網(wǎng)同互聯(lián)網(wǎng)連接的部分稱為回程)，從而使得熱點區(qū)域成為可能。熱點區(qū)域通常覆蓋的范圍較大，比如機場的候機大廳或大的會議中心，并能夠做到無縫漫游，如圖7-16所示。圖7-16WiFi接入方式示意圖

無線城市互聯(lián)網(wǎng)的地毯式覆蓋可以滿足非常多的應(yīng)用，包括農(nóng)民、商務(wù)或旅游人士的互聯(lián)網(wǎng)接入，以及公共安全的提升。同時，也可以在很多地方建立公共信息亭，為市里的旅游者或沒有電腦的城市居民提供上網(wǎng)服務(wù)。這些服務(wù)可以是免費的，也可以是付費的。不論哪種方式，無線城市互聯(lián)網(wǎng)都將促進城市的經(jīng)濟發(fā)展，提高旅游的吸引力，降低城市居民的互聯(lián)網(wǎng)接入費用，消除數(shù)字鴻溝。

7.?WiFi在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用

隨著WiFi標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的不斷發(fā)展，WiFi應(yīng)用的領(lǐng)域、終端和內(nèi)容均在不斷擴展。應(yīng)用領(lǐng)域從先前特定的熱點區(qū)域開始擴展至更為廣泛的辦公室、家庭、學(xué)校等；應(yīng)用終端從計算機終端逐步擴展至手機、數(shù)碼相機、游戲機等更多種類的消費類數(shù)碼終端；應(yīng)用內(nèi)容也相應(yīng)地從商務(wù)應(yīng)用擴展至生活、娛樂類等各種數(shù)字家庭應(yīng)用。

WiFi技術(shù)在各種消費類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用有助于構(gòu)建一個全新的數(shù)字世界。

WiFi手機在電子消費領(lǐng)域是個不錯的選擇，這種手機在熱點覆蓋的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)免費通話，這對于一些行業(yè)和個人用戶來說誘惑力巨大。

WiFi使手機變成一個真正的互聯(lián)網(wǎng)終端，帶給手機用戶更多的互聯(lián)網(wǎng)功能。WiFi手機作為WLAN的移動終端，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代一般無線終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，即也由射頻模塊與基帶處理模塊兩大部分組成。射頻模塊又由天線、射頻子系統(tǒng)組成；基帶處理模塊主要由基帶子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、操作設(shè)備、功能設(shè)備、存儲設(shè)備及通信接口等幾小部分組成。圖7-17是WiFi手機的簡單系統(tǒng)框圖。圖7-17WiFi手機的簡單系統(tǒng)框圖

由圖7-17可看出，基帶系統(tǒng)對語音信號進行編碼、調(diào)制以及接口等處理；射頻系統(tǒng)負責(zé)將基帶信號調(diào)制到射頻上，然后由天線發(fā)射出去并進行傳輸，以及從天線接收信號進行放大濾波并變頻到基帶進行信號處理。

8.?WiFi在其他行業(yè)的應(yīng)用

1)倉庫

倉庫中貨品的出庫和入庫都要實行嚴(yán)格的管理，雖然利用計算機是個好方法，可是錄入計算機的過程卻很麻煩。日常對堆積如山的貨物進行清點計算也不是一件輕松的工作，需要登高走低，對貨物逐個進行標(biāo)記。

2)?WiFi酒杯

麻省理工學(xué)院媒體實驗室人機交互技術(shù)專家JackieLee和HyeminChung開發(fā)了一款高科技WiFi酒杯，只要一方拿起WiFi酒杯或吮吸杯中的酒，另一方的WiFi酒杯將發(fā)亮。這一高科技WiFi酒杯整合了發(fā)光二極管、液體傳感器以及無線連接技術(shù)，無論哪一方將自己的雙唇接觸到酒杯，另一方都將通過WiFi連接收到相應(yīng)反應(yīng)。根據(jù)Drexel大學(xué)一學(xué)術(shù)雜志所說，這一高科技WiFi酒杯目前只能夠在到達的范圍內(nèi)發(fā)送和接收信息，也就是說WiFi使用的范圍是有限制的。

3)?WiFi定位跟蹤應(yīng)用

據(jù)市場研究公司In-Stat發(fā)表的研究報告稱，WiFi正在越來越多地用于定位跟蹤。到2010年，WiFi資產(chǎn)標(biāo)簽(Assettag)的出貨量預(yù)計將達到200萬個，但WiFi定位跟蹤市場仍處于早期的階段，許多多變因素將決定未來幾年這項應(yīng)用的發(fā)展速度。WiFi標(biāo)簽用于WiFi實時定位系統(tǒng)(RTLS)中，這個系統(tǒng)使用WiFi接入點來確定配置有外部WiFi標(biāo)簽的設(shè)備或者嵌入WiFi功能的設(shè)備的位置。

基于WiFi的實時定位系統(tǒng)有兩個優(yōu)勢：

①

利用標(biāo)準(zhǔn)WiFi基礎(chǔ)設(shè)施進行定位跟蹤(不用購買單獨的定位閱讀器設(shè)備)；

②

可以跟蹤任何嵌入WiFi技術(shù)的設(shè)備，包括筆記本電腦、掃描儀、電話以及那些配置了WiFi標(biāo)簽的設(shè)備。

4)體育場館

現(xiàn)在，通信應(yīng)用水平已經(jīng)成為一個城市體育賽事承辦水平高低的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。在體育場館中部署WiFi覆蓋和門戶平臺應(yīng)用，既能滿足體育賽事中各種人員的需求，提高賽事承辦水平，又可大大發(fā)掘WiFi運營平臺的價值。正在舉行運動會的體育場館中，各體育場館可能正在舉行不同的賽事，或者同一賽事正處在不同的階段，WiFi可基于觀眾的無線終端所在網(wǎng)絡(luò)的位置，或者由無線設(shè)備提供的定位信息，將預(yù)先設(shè)置綁定的網(wǎng)頁推送到觀眾的無線終端上。

7.2.4WiFi技術(shù)的展望

1.?WiFi是高速有線接入技術(shù)的補充

目前，有線接入技術(shù)主要包括以太網(wǎng)、xDSL等。WiFi技術(shù)作為高速有線接入技術(shù)的補充，具有可移動、價格低廉的優(yōu)點。WiFi技術(shù)廣泛應(yīng)用于有線接入需無線延伸的領(lǐng)域，如臨時會場等。由于數(shù)據(jù)速率、覆蓋范圍和可靠性的差異，WiFi技術(shù)在寬帶應(yīng)用上將作為高速有線接入技術(shù)的補充，而關(guān)鍵技術(shù)無疑決定著WiFi的補充力度?，F(xiàn)在OFDM、MIMO(多入多出)、智能天線和軟件無線電等，都開始應(yīng)用到無線局域網(wǎng)中以提升WiFi的性能，比如，802.11n計劃將MIMO與OFDM相結(jié)合，使數(shù)據(jù)速率成倍提高。

2.?WiFi是蜂窩移動通信的補充

WiFi技術(shù)又是蜂窩移動通信的補充。蜂窩移動通信覆蓋廣、移動性高，可提供中低數(shù)據(jù)傳輸速率，它可以利用WiFi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c來彌補自己數(shù)據(jù)傳輸速率受限的不足。而WiFi不僅可利用蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)完善的鑒權(quán)與計費機制，而且可結(jié)合蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣的特點實現(xiàn)多接入切換功能，這樣就可實現(xiàn)WiFi與蜂窩移動通信的融合，使蜂窩移動通信的運營錦上添花，進一步擴大其業(yè)務(wù)量。WiFi是現(xiàn)有通信系統(tǒng)的補充，可看成3G的一種補充。

3.衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用

WiFi技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，通常被用來為用戶提供“最后一英里”的IP鏈接。目前，這種由衛(wèi)星提供IP的方式，正在廣泛部署。衛(wèi)星和WiFi這兩種技術(shù)在“盒外”兼容，不需要特殊的操作或配置。因為建立了基本的兼容，所以這兩種技術(shù)的結(jié)合可使雙方利益最大化。這樣就能夠?qū)嵤┻@種經(jīng)過仔細挑選的、非常適合衛(wèi)星和WiFi長處的應(yīng)用了。

衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用能啟動單個技術(shù)應(yīng)用不能提供很好服務(wù)的新型市場：

①

衛(wèi)星允許WiFi“熱點”配置在地面因特網(wǎng)鏈接因價格或根本就達不到的地方；

②?WiFi能降低衛(wèi)星方案每個用戶的成本，從而進入更多的對價格敏感的市場。

4.?WiFi為衛(wèi)星寬帶帶來益處

與每個用戶都配置衛(wèi)星終端相比，衛(wèi)星與WiFi的集成應(yīng)用對于終端用戶來說大大降低了交付業(yè)務(wù)的成本。這一更低成本方案能讓衛(wèi)星業(yè)務(wù)與WiFi的集成技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)衛(wèi)星方式過于昂貴的領(lǐng)域，主要的應(yīng)用是為農(nóng)村地區(qū)提供寬帶接入。

基于衛(wèi)星的技術(shù)在農(nóng)村寬帶市場中沒能成功的主要原因是成本太高，而農(nóng)村地區(qū)寬帶市場的每個用戶都要求能明顯降低安裝和運營費用。鏈接到因特網(wǎng)的衛(wèi)星VSAT，加上當(dāng)?shù)亟尤氲亩鄠€WiFi用戶，就能夠降低市場所要求的每個用戶的費用。

WiFi能用來為已有的VSAT網(wǎng)絡(luò)提供更多的功能。這一方式通過利用已有設(shè)施可使得方案的實施成本最小化。

通過以上分析可以看出，衛(wèi)星和WiFi的集成應(yīng)用在今后將具有很大的機會：一是VSAT能幫助WiFi拓展至地面網(wǎng)絡(luò)達不到的市場；二是WiFi的本地接入可通過提高每個VSAT的更多用戶來提高衛(wèi)星寬帶的應(yīng)用；三是特殊應(yīng)用能開發(fā)出移動和快速配置等技術(shù)能力；四是WiFi能為已有的衛(wèi)星應(yīng)用提供新的收入資源。

7.3全球微波接入互操作性(WiMAX)

7.3.1WiMAX簡介

WiMAX(WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，全球微波接入互操作性)是基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)的無線城域網(wǎng)技術(shù)。它可作為線纜和DSL的無線擴展技術(shù)，實現(xiàn)“最后一英里”寬帶接入。

7.3.2WiMAX的技術(shù)特點

WiMAX是采用無線方式代替有線方式來實現(xiàn)“最后一英里”接入的寬帶接入技術(shù)。WiMAX的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在集成了WiFi無線接入技術(shù)的移動性與靈活性，以及xDSL等基于線纜的傳統(tǒng)寬帶接入技術(shù)的高帶寬特性。與其他技術(shù)相比，WiMAX具有以下技術(shù)特點：

(1)標(biāo)準(zhǔn)化，成本低。(2)數(shù)據(jù)傳輸速率高。

(3)非視距傳輸(NLOS)。

(4)傳輸距離遠。

(5)部署靈活，配置伸縮性強，可平滑升級。

(6)信道寬度靈活。

(7)同時支持?jǐn)?shù)百個企業(yè)級和家庭DSL連接。

(8)提供廣泛的多媒體通信服務(wù)。

(9)?QoS性能。

(10)保密性好。

由于具有上述特點及建網(wǎng)快、見效早的優(yōu)點，WiMAX具有重要現(xiàn)實意義與戰(zhàn)略價值。而且就覆蓋環(huán)境限制及部署成本來看，對于用xDSL、CableModem方式不能有效覆蓋、不便于和不值得部署有線網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，WiMAX更是大有用武之地。

7.3.3WiMAX寬帶無線接入的特點

1.應(yīng)用特點

作為寬帶無線接入應(yīng)用的WiMAX，具有逐步投資和彈性部署的特點，即網(wǎng)絡(luò)運營商可以根據(jù)用戶容量增長的需要，逐步增加投入，逐步擴容到位，實現(xiàn)基本平坦的成本曲線；網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃可以不受地形地貌的限制，布局靈活，同時用戶密度較低的地區(qū)仍可以以較低的成本實現(xiàn)覆蓋，減小初期投資的風(fēng)險；網(wǎng)絡(luò)部署快速，安裝和擴容方便，不需要復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，尤其在臨時性和突發(fā)性應(yīng)急通信中能發(fā)揮巨大作用；作為一種小區(qū)半徑可達50km、接入速率可達70Mb/s的寬帶無線接入技術(shù)，既可作為城域網(wǎng)有線方式的無線延伸，也可作為線纜方式的替代方案。

WiMAX論壇給出了WiMAX技術(shù)的5種應(yīng)用場景定義，即固定、游牧、便攜、簡單移動和全移動。

(1)固定應(yīng)用場景。固定接入業(yè)務(wù)是802.16運營網(wǎng)絡(luò)中最基本的業(yè)務(wù)模型，包括用戶因特網(wǎng)接入、傳輸承載業(yè)務(wù)及WiFi熱點回程等。

(2)游牧應(yīng)用場景。游牧式業(yè)務(wù)是固定接入方式發(fā)展的下一個階段。這種場景下，終端可以從不同的接入點接入到運營商的網(wǎng)絡(luò)中。在每次會話連接中，用戶終端只能進行站點式的接入；在兩次不同網(wǎng)絡(luò)的接入中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)將不被保留。在游牧式及其以后的應(yīng)用場景中均支持漫游，并應(yīng)具備終端電源管理功能。

(3)便攜應(yīng)用場景。在這一場景下，用戶可以步行連接到網(wǎng)絡(luò)，除了進行小區(qū)切換外，連接不會發(fā)生中斷。便攜式業(yè)務(wù)在游牧式業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上進行了發(fā)展，從這個階段開始，終端可以在不同的基站之間進行切換。當(dāng)終端靜止不動時，便攜式業(yè)務(wù)的應(yīng)用模型與固定式業(yè)務(wù)和游牧式業(yè)務(wù)的相同；當(dāng)終端進行切換時，用戶將經(jīng)歷短時間(最長為2s)的業(yè)務(wù)中斷或者一些延遲。切換過程結(jié)束后，TCP/IP應(yīng)用對當(dāng)前IP地址進行刷新，或者重建IP地址。

(4)簡單移動應(yīng)用場景。在這一場景下，用戶在使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)時能夠步行、駕駛或者乘坐公共汽車等。但當(dāng)終端移動速度達到60～120km/h時，數(shù)據(jù)傳輸速度將有所下降。這是能夠在相鄰基站之間切換的第一個場景。在切換過程中，數(shù)據(jù)包的丟失將控制在一定范圍，最差的情況下，TCP/IP會話不會中斷，但應(yīng)用層業(yè)務(wù)可能有一定的中斷；切換完成后，QoS將重建到初始級別。簡單移動和全移動網(wǎng)絡(luò)支持休眠模式、空閑模式和尋呼模式。移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是移動場景(包括簡單移動和全移動)的主要應(yīng)用，包括目前被業(yè)界廣泛看好的移動E-mail、流媒體、可視電話、移動游戲、移動VoIP(MVoIP)等業(yè)務(wù)，同時它們也是占用無線資源較多的業(yè)務(wù)。

(5)全移動應(yīng)用場景。在這一場景下，用戶可以在移動速度為120km/h甚至更高的情況下無中斷地使用寬帶無線接入業(yè)務(wù)。當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)連接時，用戶終端模塊將處于低功耗

2.?MAC層

MAC層支持QoS管理，可滿足不同業(yè)務(wù)質(zhì)量的要求。MAC層根據(jù)業(yè)務(wù)QoS要求和業(yè)務(wù)參數(shù)，以輪詢方式請求連接帶寬或進行帶寬調(diào)整，以保證語音和視頻等實時業(yè)務(wù)的低延遲要求。同時，針對無線信道環(huán)境下較高的誤碼率和丟包率，它定義了基于每個應(yīng)用流的自動重傳請求(ARQ)，以保證MAC層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元MSDU的自動重發(fā)，最終確保端到端的包傳輸質(zhì)量。

3.物理層

WiMAX的工作頻段為2～66GHz(對于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)，為2～11GHz；對于IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)，為10～66GHz)，信道帶寬可在1.5～20MHz范圍內(nèi)靈活調(diào)整，有利于在所分配的信道帶寬內(nèi)充分利用頻譜資源。

WiMAX采用了OFDM、收/發(fā)分集、自適應(yīng)調(diào)制等多種先進技術(shù)來實現(xiàn)非視距NLOS和阻擋視距ONLOS傳輸，有效提高了城市內(nèi)無線傳輸?shù)男堋?/p>

WiMAX的物理層支持TDD/DMTA和FDD/TDMA兩種無線雙工多址方式，以適應(yīng)不同國家或地區(qū)的電信體制要求；支持單載波(SC)、OFDM(256點)、OFDMA(2048點)三種調(diào)制方式，用戶可根據(jù)需要靈活選擇。物理層可以根據(jù)傳輸信道性能的變化動態(tài)調(diào)整調(diào)制方式和物理層參數(shù)(例如調(diào)制參數(shù)、前向糾錯參數(shù)、功率電平、極化方式等)，以保證較好的傳輸質(zhì)量。

4.業(yè)務(wù)能力

WiMAX采用面向連接的方式，可以向用戶提供具有QoS性能的數(shù)據(jù)、視頻和語音(VoIP)業(yè)務(wù)。在IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)中，MAC層定義了較為完整的QoS機制，還定義了四種不同的業(yè)務(wù)，分別為非請求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS)、實時輪詢業(yè)務(wù)(rtPS)、非實時輪詢業(yè)務(wù)(nrtPS)、盡力而為業(yè)務(wù)(BE)，它們可以向用戶提供高質(zhì)量的視頻和語音業(yè)務(wù)、普通質(zhì)量的視頻和語音業(yè)務(wù)，以及質(zhì)量無保證的諸如Internet等業(yè)務(wù)。WiMAX可以根據(jù)業(yè)務(wù)的實際需要來動態(tài)分配帶寬，具有較大的靈活性，因此，WiMAX可為不同業(yè)務(wù)提供不同的服務(wù)質(zhì)量QoS。

5.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點

WiMAX支持點到多點(PointtoMultipoint，PMP)的體系結(jié)構(gòu)，可構(gòu)建以WiMAX基站為中心的星狀接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)。最新頒布的IEEE802.16a同時也支持網(wǎng)狀網(wǎng)Mesh體系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中允許多個WiMAX節(jié)點采用無線互連方式構(gòu)建網(wǎng)狀網(wǎng)，這意味著可以靈活地拓展接入網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。在骨干網(wǎng)覆蓋不到的地方，可采用WiMAX網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋，以實現(xiàn)城域網(wǎng)的彈性延伸。

7.3.4WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的參考模型

作為WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的參考模型，整個網(wǎng)絡(luò)分成接入網(wǎng)(AN)和核心網(wǎng)(CSN)兩大部分。在支持漫游和不支持漫游的情況下，兩者的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)稍有不同。

WiMAX網(wǎng)絡(luò)與各種通信系統(tǒng)的連接方式如圖7-18所示。圖7-18WiMAX網(wǎng)絡(luò)與各種通信系統(tǒng)的連接方式

1.不支持漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

不支持漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖7-19所示。圖7-19不支持漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.支持漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

支持漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖7-20所示，它在無漫游情況時的結(jié)構(gòu)架上增加了若干接口。圖7-20支持漫游的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

WiMAX網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要包括ASN和CSN，具體含義如下：

(1)接入網(wǎng)ASN。WiMAX系統(tǒng)的接入網(wǎng)ASN為WiMAX用戶提供無線接入，主要包括基站、基站控制器、接入網(wǎng)關(guān)等功能實體。一個接入網(wǎng)可以連接到多個WiMAX_CSN上。

(2)連接服務(wù)網(wǎng)CSN。CSN定義的是一套網(wǎng)絡(luò)功能的組合，為WiMAX用戶提供IP連接服務(wù)。CSN包含很多功能實體，例如路由器、AAA(認(rèn)證、業(yè)務(wù)和授權(quán))代理/服務(wù)器、用戶數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)關(guān)等等。在WiMAX單獨建網(wǎng)時，CSN可作為獨立的網(wǎng)絡(luò)進行建設(shè)；與3G互聯(lián)混合組網(wǎng)時，則可以與3G核心網(wǎng)共用一些功能實體。

7.3.5WiMAX寬帶無線接入應(yīng)用模式

1.?PMP應(yīng)用模式

如圖7-21所示，PMP應(yīng)用模式以基站(BS)為核心，采用點到多點的連接方式來構(gòu)建星狀結(jié)構(gòu)的WiMAX接入網(wǎng)絡(luò)。基站(BS)充當(dāng)業(yè)務(wù)接入點(ServiceAccessPoint，SAP)，通過動態(tài)帶寬分配技術(shù)，基站(BS)可以根據(jù)覆蓋區(qū)用戶的情況靈活選用定向天線、全向天線以及多扇區(qū)技術(shù)來滿足大量的用戶站(SubscriberStation，SS)設(shè)備接入核心網(wǎng)的需求。必要時，還可以通過中繼站(RepeatStation，RS)來擴大無線覆蓋范圍；也可以根據(jù)用戶群數(shù)量的變化，靈活劃分信道帶寬，對網(wǎng)絡(luò)進行擴容，實現(xiàn)效益與成本的協(xié)調(diào)。圖7-21PMP應(yīng)用模式

2.?Mesh應(yīng)用模式

如圖7-22所示，Mesh應(yīng)用模式采用多個基站(BS)，以網(wǎng)狀網(wǎng)方式擴大無線覆蓋區(qū)。其中，有一個基站作為業(yè)務(wù)接入點(SAP)與核心網(wǎng)相連，其余基站(BS)以無線鏈路與該SAP相連。因此，作為SAP的基站，既是業(yè)務(wù)的接入點，又是接入的匯聚點；其余基站也并非簡單的中繼站(RS)，而是業(yè)務(wù)的接入點。圖7-22Mesh應(yīng)用模式

3.熱點回傳模式

如圖7-23所示，熱點回傳(Backhaul)模式采用WiMAX無線接入網(wǎng)絡(luò)把遠端WiFi熱點Hotspot業(yè)務(wù)回送到核心網(wǎng)。WiMAX基站(BS)的作用仍為業(yè)務(wù)接入點(SAP)；而WiMAX用戶站(SS)是熱點側(cè)的無線接入設(shè)備，提供標(biāo)準(zhǔn)接口與熱點相連；作為WLAN接入點(AP)的熱點設(shè)備，再通過IEEE802.11a/b/g無線鏈路與無線終端連接。圖7-23熱點回傳模式

4.終端接入模式

如圖7-24所示，在終端接入模式下，用戶終端設(shè)備(TerminalEquipment，TE)直接通過作為SAP的WiMAX基站(BS)接入核心網(wǎng)。而用戶終端設(shè)備(TE)若要直接接入WiMAX網(wǎng)絡(luò)，則必須配置符合WiMAX標(biāo)準(zhǔn)的用戶單元(SubscriberUnit，SU)。用戶單元(SU)一般是WiMAX無線網(wǎng)卡或無線模塊形式。圖7-24終端接入模式

該模式的特點為：允許用戶終端直接高速接入網(wǎng)絡(luò)，并支持便攜式終端在城域范圍內(nèi)的移動和漫游。從技術(shù)和業(yè)務(wù)的角度看，只要再增加支持VoIP的語音業(yè)務(wù)功能，WiMAX就可成為名副其實的下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)。

5.駐地網(wǎng)接入模式

如圖7-25所示，駐地網(wǎng)接入模式主要針對集團用戶，其目標(biāo)是把諸如企業(yè)、校園和SOHO(SmallOfficeHomeOffice)等用戶駐地網(wǎng)通過WiMAX接入城域網(wǎng)。與其他應(yīng)用模式相同，基站(BS)還是作為SAP與核心網(wǎng)相連并提供無線接入服務(wù)。在用戶側(cè)，用戶無線接入設(shè)備SS的一側(cè)通過無線接口上聯(lián)基站(BS)，另一側(cè)則通過標(biāo)準(zhǔn)接口(如以太網(wǎng)接口、E1等)與用戶駐地網(wǎng)CPN設(shè)備相連。一般的用戶站(SS)采用定向天線以及各種自適應(yīng)技術(shù)，以靈活調(diào)整工作方式，保證用戶的正常接入。圖7-25駐地網(wǎng)接入模式

6.無線橋接模式

如圖7-26所示，無線橋接模式是一種