5. 固定无线接入技术5.1 引言无线接入在接入网中的地位日趋重要，无线接入无需铺线、组网快捷灵活，接入自由；根据用户终端的可移性，无线接入分为固定无线接入和移动无线接入；固定无线接入开始用于密集住宅小区，对其他接入技术提出了挑战；固定无线接入是新运营商进军接入网市场的一个切入点。

5.2 固定无线接入概述用户终端到网络节点交换机之间的传输设施，部分或全部采用无线传输称为无线接入。

用户终端位置固定的无线接入称为固定无线接入。

固定无线接入的特点是：用户终端不具备移动性；对某一特定地域的固定用户提供接入；没有越区切换和漫游的功能；工作频率高，在微波波段；提供高的传输容量和多业务；5.2.1 典型的固定无线接入技术1. LMDS(Local Multipoint Distribute Service）覆盖3-5km,向密集小区或大厦提供高速无线接入2. MMDS（Multichannel Multipoint Distribute Service）覆盖约50km,向城郊的分散用户提供无线接入3. 高轨卫星接入典型的为DBS(Direct Broadcast Satellite），覆盖广阔的地域，为偏远地区的用户提供无线接入。

5.2.2 固定无线接入网基本结构一般采用有中心的结构，中心站称为基站；中心站控制所有用户站的接入，同时接入有线网；所有用户站之间不能直接通信，必须通过基站转发。

如图5-1所示。

图5-1 固定无线接入网基本结构5.2.3 固定宽带无线接入标准固定宽带无线接入标准802.16的发展概况如下：1. 802.16工作组1999年成立，制定本地/城域固定宽带无线接入标准。

分为3个小组：802.16.1小组：10 GHz～66GHz 频带无线接口开发；802.16.2小组：宽带无线接入系统的共存；802.16.3小组：2GHz～11GHz频带无线接口开发。

2. 2001年12月802.16标准发布（10 ～66GHz）。

3. 2003年1月802.16a标准发布（2～11GHz ）。

4.WiMAX联盟，WiMAX（World Interoperability for Microwave Access）推动802.16系列标准产品的应用及802.16产品的互连互通测试和认证。

5. 802.16e研究802.16用户在不同基站之间切换。

协议详细介绍如下：（1）802.16的频段为10－66GHz，美国分配的频段分为A段：27.5GHz～28.35GHz, 29.1GHz～29.25GHz ，31.075GHz～31.225GHz；B段：31．225GHz～31．3GHz。

中国划分的频段为26GHz。

其他国家为：24GHz，28GHz（多数国家采用）等。

其技术特点：速率为155Mbps，蜂窝半径为3－5km，需要视距传输，支持多业务和保证QoS。

由于频段高，需视距传输，芯片贵，发展相对缓慢（比当初预期慢）。

（2）802.16a的频段为2－11GHz。

其技术特点：速率为70Mbps，蜂窝半径为30－50km，可超视距传输，支持多业务和保证QoS。

应用前景：WiMAX强力推荐，近期热门；Intel 等著名商家已投大量资金研制和生产支持802.16a的芯片；Intel与成都和大连签署协议，抢先占领市场。

由于频段相对低，可超视距传输，实现相对容易，加上众多著名商家的强力参与，发展前景看好。

802.16的协议模型如图5-2所示。

802.16的物理层的功能为：信号的调制解调，从无线信道上收发信号，信号的同步等。

使用的双工技术为频分双工FDD；多址技术:采用FDMA 和TDMA；主要调制技术采用QAM，802.16a规定采用OFDM。

802.16 的MAC层分为三个子层：业务汇聚子层CS(Convergence Sublayer )、MAC控制子层（MAC Command Part Sublayer）和加密子层PS（Privacy Sublayer ）；MAC层功能为：提供面向连接的服务、带宽分配机制（申请、轮询等）、冲突分解机制、寻址方式、分段与重组、接入认证与数据加密。

图5-2 协议模型5.3 固定宽带无线接入技术LMDS固定宽带无线接入技术LMDS本地多点分配业务，技术特点为：固定、双向、无线、宽带接入技术，采用点到多点微波传输技术，传输频带为微波范围10GHz～66GHz，带宽为1.3GHz，享有“无线光纤”之称，单基站覆盖半径3～5km，多址方式采用FDMA和TDMA，调制方式为QPSK、16QAM和64QAM，通信速率n×64Kbps～155Mbps，支持业务有话音、数据、视频、多媒体综合业务。

LMDS系统结构如图5-3所示。

系统由用户站和基站组成，通过传输网（基础网）连接到LMDS中心局，通过中心局连接到业务网；采用蜂窝小区结构，一个小区一个基站；基站之间不切换；点对多点结构，上行信道多个用户共享信道，需要某种信道访问机制。

图5-3 LMDS系统结构LMDS系统结构中的基站位于蜂窝小区的中央，向用户提供覆盖，基站可不划分扇区，也可划分扇区；基站全向天线和用户定向天线不划分扇区，基站多个定向天线、各天线覆盖一个扇区和用户定向天线要划分扇区；一般采用划分扇区，相邻扇区采用交叉激化方式，频率可重复使用，增加系统容量；扇区角度划分：150、22.50、300、450、600、900；对应扇区数：24、16、12、8、6、4。

图5-4 单扇区基站图5-5 多扇区基站LMDS系统结构中的用户站设备包括天线、收发信机和网络接口单元NIU。

一个LMDS 的用户站可由多个用户终端共享，如一幢楼的所有用户终端，如图5-6所示。

图5-6 用户站LMDS－技术特点：集中控制，便于用户接入管理（基站控制）；上下行不对称，下行带宽为1GHz，上行为300MHz，特别适合Internet业务；提供QoS保证，根据业务QoS，申请并分配带宽;全双工通信，FDD实现上下行双向通信，下行为TDMA方式，上行为FDMA 和TDMA；系统容量大，带宽大（1.3GHz），提供容量大；可扩容性强，可增加每个扇区的载波数（最多可容纳5个载频），可增加扇区的数量，最多可划分24个扇区。

LMDS的主要影响因素为视距（要求视距传输）、雨衰（雨天信号衰减大）、树木反射（反射引起信号衰减）、天线的高度（高度低通信质量差），采取的应对措施：蜂窝交叠、保证天线高度、自动功率控制、抗衰落的调制技术和差错控制技术提高通信可靠性。

因此LMDS 更适合于平原少雨的地区。

LMDS的每个用户站有一个48位的MAC地址，下行通信采用广播通信技术，各用户站接收符合自己地址的信息，上行信道分为许多个时隙（用于注册、竞争或传输数据等）；各站在上行发送数据之前，向基站申请时隙数，由基站分配（根据Qos按需分配)，各站在分配的时隙内上传数据；申请带宽时可能会冲突，冲突后按二进制指数退避；申请到带宽后，传数不会冲突。

5.4 卫星接入技术卫星接入是利用人造卫星作为中继站，实现地球上无线用户之间、或移动用户到固定用户之间的通信，如图5-7所示。

卫星接入的用户可移动，天线指向卫星，面状天线的口径越大，所需发射功越小。

图5-7 卫星接入卫星接入的通信距离远、覆盖范围大、对接收站没有特别的地理环境要求，特别适合偏远山区、农村等地域；带宽高、容量大，特别适合广播型业务；传输时延大，不同轨道的卫星时延不同，适合的业务也有所不同。

卫星工作频段范围很大，目前卫星通信使用的频段主要在L、C、Ku、Ka波段，如表5-1。

5.4.1卫星接入技术基本类型卫星通信系统分为三种基本类型，GEO：Geo—Stationary Earth Orbit地球同步卫星轨道，MEO：Medium Earth Orbit中地球卫星轨道，LEO：Low Earth Orbit低地球卫星轨道。

GEO可称为地球同步卫星、高轨卫星、静止卫星，离地距离35768km，与地球自转同步，相对于地球静止不动；3颗卫星就可覆盖全球，单颗星覆盖范围广，通信时不需更换卫星，信道稳定，由于距离远，时延很大，往返时延大于500ms；不适合传输实时业务，但适合广播电视业务或无时延要求的数据业务，用于固定用户的接入。

如东方红三号卫星（DFH-3），它是中国新一代通信卫星，主要用于电视传输、广播、通信及数据传输等业务。

卫星上有24路C频段转发器，服务范围有中国大陆、海南、台湾及近海岛屿。

MEO离地距离10352km，运行方向与速度与地球自转不同步，相对于地球是运动的，连续覆盖同一地域需要多颗卫星，一颗卫星可以较长时间覆盖某个地域，大多数通信过程可能不需切换卫星；时延较大，往返时延大于100ms，不太适合传输实时业务，但有时依然传输话音，有一定延时；主要用于军事、海事等应急通信，用于固定或移动用户的接入。

运行于中地球轨道的卫星大都是导航卫星，例如即将完成的北斗卫星导航系统，GPS（20,200km）, 格洛纳斯系统（19,100km）以及伽利略定位系统（23,222km）。

部分跨越南北极的通信卫星也使用中地球轨道；中地球轨道的卫星运转周期在2至12小时之间；最早的通信卫星“Telstar”也是使用的这条轨道。

LEO离地距离1457km（平均），运行方向与速度与地球自转不同步，相对于地球是运动的；连续覆盖某一地域需要许多颗卫星（几十上百），大多数通信过程可能需要切换多颗卫星；时延较小，往返时延小于30ms，适合传输实时业务及其他数据业务，最适合移动用户的卫星接入方式。

OBCOMM系统是由美国Orbital Sciences公司和加拿大Teleglobe公司共同提出的，是投入商用的小LEO系统。

5.5 直播卫星DBS直播卫星DBS是一种采用同步轨道卫星作为通信链路，以大功率辐射地面某一区域，向用户传送信息的宽带接入系统。

上行链路为各运营商将有偿信息加密上传至卫星，下行链路为卫星将有偿信息通过广播方式送回地面，由用户接收，用户必须安装相应运营商的解码器后，方能对信号解码；一般一个解码器只能对一个频道解码。

它的卫星波束窄、功率大、用户天线小、只需接收天线和解码器就可接收信号；直播卫星DBS是一种有偿服务，同时也是一种受管制的业务。

5.5.1 直播卫星DBS的业务与实现直播卫星DBS的业务包括一下三种：（1）广播电视业务：业务提供商将电视信号加密上传至卫星，卫星将各路加密信号复用下传到一个地面覆盖区，覆盖区的用户通过定向天线和特定解码器接收信号。

（2）广播数据业务：发送和接收过程与广播电视业务类似，用户可以通过定制的方式接收。

（3）Internet下行业务，用户到网络方向的小数据量通过传统的地面方式接入（如话带modem方式）网络到用户的大量数据通过DBS传输；目前“中星在线”提供此项业务。