1、宽带接入技术与实践 山西师范大学网络信息中心 第 6章 宽带无线接入技术 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 2页 2019/10/24 宽带接入技术与实践 宽带接入技术绪论 宽带接入技术基础 xDSL接入技术 HFC接入技术 光纤接入技术 宽带无线接入技术 电力线载波接入 电子政务网及宽带接入设计 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 3页 2019/10/24 学习目标 ： 了解宽带无线接入概念，宽带无线接入分类。 了解 LMDS接入技术， MMDS接入技术，无线局域网接入技术，无线接入网结构，IEEE802.11接口技术。 了解无线网的认证计费和漫游，无线局域网安全， IE
2、EE802.16接入技术， IEEE802.20接入技术。 第 6章 宽带无线接入技术 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 4页 2019/10/24 重点知识 ：宽带无线接入概念，IEEE802.11无线局域网技术， LMDS技术， MMDS技术， IEEE802.16技术和 802.20技术。 难点知识 ： 802.11体系结构，IEEE802.16技术和 802.20技术。 第 6章 宽带无线接入技术 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 5页 2019/10/24 宽带无线接入分类与特点 LMDS接入技术 MMDS接入技术 无线局域网接入技术 IEEE802.16接入技术
3、 IEEE802.20接入技术 第 6章 宽带无线接入技术 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 6页 2019/10/24 6.1宽带无线接入分类与特点 宽 带 无 线 接 入 （ BWA ， Broadband Wireless Access） 是指从网络交换节点（ 如与无线访问点相连的网络交换机 ） 到用户终端 （ 如支持无线通信协议的笔记本电脑 ）采用无线通信实现的宽带业务接入 。 BWA它实际上是与有线网络融合 ， 拓展了有线网络覆盖范围 ， 使数据通信延伸到无线区域 。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 7页 2019/10/24 6.1.1宽带无线接入分类 1按照
4、覆盖区域分类 无线个域网（ WHN， Wireless Home Network） 无线局域网（ WLAN， Wireless Local Area Network） 无线城域网（ WLAN， Wireless Metropolitan Area Network） 无线广域网 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 8页 2019/10/24 6.1.1宽带无线接入分类 2按照无线技术分类 无线局域网（ WLAN）技术。 固定无线接入（ FBWA）技术。 移动无线接入（ MBWA）技术。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 9页 2019/10/24 6.1.2 宽带无线接入特点
5、覆盖范围灵活。 应用频度范围广。 频谱利用率高。 灵活的链路自适应技术。 MAC层具备调度机制。 动态带宽分配能力。 安全性。 承载业务正从话音及数据兼顾的业务向纯数据的业务转化。 应用模式正在从固定向移动方向转化。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 10页 2019/10/24 6.2 LMDS接入技术 LMDS的概念 LMDS系统的组成 LMDS系统的优缺点 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 11页 2019/10/24 6.2.1 LMDS的概念 LMDS本地多点分配业务（ Local Multipoint Distribution Services） 是一种微波宽带
6、业务，工作在 28GHz附近频段，在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。所谓 “ 本地 ” 是指单个基站所能够覆盖的范围， LMDS因为受工作频率电波传播特性的限制，单个基站在城市环境中所覆盖的半径通常小于 5km。 “ 多点 ” 是指信号由基站到用户端是以点对多点的广播方式传送的，而信号由用户端到基站则是以点对点的方式传送。 “ 分配 ” 是指基站将发出的信号（可能同时包括话音、数据及 Internet、视频业务等）分别分配至各个用户。 “ 业务 ”是指系统运营者与用户之间的业务提供与使用关系，即用户从 LMDS网络所能得到的业务完全取决于运营者对业务的选择。 2008, 山西师范大
7、学网络信息中心 第 12页 2019/10/24 6.2.2 LMDS系统的组成 基础骨干网络 。又称为核心网络。该交换平台与Internet和电信业务网（ PSTN、 ISDN、 ADSL等）互连。 基站 。基站直接进入电信骨干网络或核心网络。基站实现信号在基础骨干网络与无线传输之间的转换。基站设备包括与基础骨干网络相连的接口模块、调制与解调模块及通常置于楼顶或塔顶的微波收发模块和天线。 用户端设备 。一般包括室外单元（含定向天线、微波收发设备）与室内单元。室内设备包括调制与解调模块及与用户室内设备相连的网络接口模块。 网管系统 。网管系统负责完成告警与故障诊断、系统配置、计费、系统性能分析
8、和安全管理等功能。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 13页 2019/10/24 6.2.3 LMDS系统的优缺点 LMDS的优点 （ 1）工作频带宽、可提供宽带接入。 （ 2）运营商启动资金较小，后期扩容能力强， 投资回收快。 （ 3）业务提供速度快。 （ 4）用户发展极具灵活性。 （ 5）可提供质优价廉的多种业务。 （ 6）频率复用度高、系统容量大。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 14页 2019/10/24 6.2.3 LMDS系统的优缺点 2 LMDS系统局限性 （ 1） LMDS服务区覆盖范围较小，不适合远程用户使用。 （ 2）工作频率高，通信质量受雨、雪等
9、天气影响较大。 （ 3）基站设备相对比较复杂，价格较贵。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 15页 2019/10/24 6.3 MMDS接入技术 MMDS（ Microwave Multipoint Distribution Systems）是微波多路分配系统。是近年来发展起来的、通过无线微波传送数据信号的一种新型传送系统。 MMDS是一种点对多点分布、提供宽带业务的无线技术，它适用于中小企业用户和集团用户。 MMDS可透明传输业务。基站端与网络的接口为 Tl/El、100Base-T和 OC-3（ 155Mbps）等，用户端的接口为 El或10/100Base-T等，可为用户提供
10、 Internet的接入、本地用户的数据交换、话音业务和 VOD视频点播业务。 MMDS技术与 LMDS类似，其主要不同点是工作频段不同。MMDS主要集中在 2GHz 5GHz。相对而言，这个频率段的资源比较紧张，各国能够分配给 MMDS使用的频率要比 LMDS少得多。由于 2GHz 5GHz频段受雨衰的影响很小，并且在同等条件下空间传输损耗也较 LMDS低，所以 MMDS频段可应用于半径为几十公里的大范围覆盖。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 16页 2019/10/24 6.4无线局域网接入技术 无线局域网特点与标准 IEEE802.11体系结构 IEEE802.11接口技术
11、IEEE802.11b认证、漫游和计费 无线局域网的关键技术 无线局域网的安全问题 无线局域网的移动性问题 中国的 WAPI标准 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 17页 2019/10/24 6.4.1无线局域网特点与标准 1. 无线局域网特点 （ 1）安装便捷。无线局域网免去了大量的布线工作，只需要安装一个或多个无线访问点（ AP， Access Point）就可覆盖整个建筑内的局域网节点，而且便于管理和维护。 （ 2）高移动性。在无线局域网信号覆盖范围内，各节点可随意移动，不受地理位置的限制。通常， AP支持的范围：室外为 300m，办公环境中为 10m100m。在无线信号覆盖
12、的范围内，均可以接入网络，而且 WLAN能够在不同 AP间漫游。 （ 3）易扩展性。无线局域网有多种配置方式，按照单节点带宽 11Mbps54Mbps计算，每个 AP可支持 530多个用户的接入。只需在现有无线局域网基础上增加 AP覆盖区域，就可中小型网络扩展为大中型网络。 （ 4）可靠性。通过使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 18页 2019/10/24 6.4.1无线局域网特点与标准 标准编号 负责的技术领域 IEEE802.11 无线局域网物理层和介质访问控制层规范 IEEE802.11a 无线
13、局域网物理层和介质访问控制层规范 5 GHz频段高速物理层规范 IEEE802.11b 无线局域网物理层和介质访问控制层规范 2.4 GHz频段高速物理层扩展 IEEE802.11d 物理层方面的特殊要求 IEEE802.11e IEEE802.11MAC层增强 服务质量保证（ QoS） IEEE802.11f 支持 IEEE802.11的接入点互操作协议（ IAPP） IEEE802.11g 2.4 GHz频段高速物理层（ 20 Mbps以上）扩展 IEEE802.11h 额外定义了物理层方面的要求（诸如信道化和跳频模式等） IEEE802.11i 无线局域网介质访问控制层安全性增强规范 I
14、EEE802.11j 日本所采用的等同于 802.11h的协议 IEEE802.11k 射频资源管理 IEEE802.11m 对 IEEE802.11规范体系进行维护、修正和改进 IEEE802.11n 高速物理层和介质访问控制层规范 IEEE802.11o VoWLAN IEEE802.11p 车载环境下的无线通信 IEEE802.11q VLAN的支持机制 IEEE802.11r 快速漫游 IEEE802.11s Mesh 网状网 IEEE802.11t 无线网络性能预测 IEEE802.11u 与其他网络的交互性 IEEE802.11v 无线网络管理 2008, 山西师范大学网络信息中
15、心 第 19页 2019/10/24 6.4.2 IEEE802.11体系结构 网络参考模型 S T A A P A C网 元 管 理 单 元P o r t a l服 务 器A A A服 务 器I P 城 域 网W rW AW MW BW pW UW S 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 20页 2019/10/24 6.4.2 IEEE802.11体系结构 网络单元功能： 端站（ STA）是无线网络中的终端，可以通过不同接口接入计算机终端，也可以是非计算机终端上的嵌入式设备。 接入点（ AP）通过无线链路和 STA进行通信，无线链路采用标准的空中接口协议。 接入控制器（ AC）在无
16、线局域网和外部网之间的网关。 AC将来自不同 AP的数据进行汇聚，与 IP网络相连。 AC支持用户安全控制、业务控制、计费信息采集及对网络的监控。 AAA服务器具备认证、授权和计费（ Authentication Authorization Account）功能。 AAA服务器在物理上可以由具备不同功能的独立的服务器构成，即认证服务器（ AS）、授权服务器和计费服务器。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 21页 2019/10/24 6.4.3 IEEE802.11接口技术 1. 空中接口 （ 1）物理层。无线局域网常用频段有 2.4GHz和 5.8GHz两种。 （ 2） MAC层。
17、 MAC层必须符合 IEEE802.11的规定。 MAC可选支持点协调功能（ PCF）。 MAC层应支持虚拟载波侦听机制，在 MAC层可利用请求发送帧（ RTS）和允许发送帧（ CTS）进行资源预留。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 22页 2019/10/24 MAC帧结构 F r a m eC o n t r o lD u r a t i o n / I D A d d r 1 A d d r 2 A d d r 3S e q u e n c eC o n t r o lA d d r 4 F r a m e B o d y F C SM A C 头字 节 数 ： 22 6 6
18、 6 2 6 40 2 3 1 2 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 23页 2019/10/24 6.4.3 IEEE802.11接口技术 （ 3）兼容性要求。 2.4GHz频段不同厂家的 WLAN无线设备应实现互通； 5.8GHz频段不同厂家的 WLAN无线设备应实现互通； AP可先支持 IEEE802.11b和IEEE802.11a双模工作模式。 （ 4）安全性要求。无线局域网的无线设备应支持基于 SSID和 WEP加密的安全服务； WLAN设备应支持基于共享密钥的静态 WEP加密，应支持 64位和 128位的WEP加密； WLAN设备通过升级支持基于 IEEE802.11i的
19、动态密钥加密和安全策略。 （ 5）服务质量保证。 WLAN设备将来应通过升级支持基于 IEEE802.11e的服务质量保证。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 24页 2019/10/24 认证和关联状态迁移图 状 态 1未 认 证未 关 联状 态 2已 认 证未 关 联状 态 3已 认 证已 关 联认 证 失 效通 知认 证 失 效通 知解 除 关 联通 知认 证 成 功或 重 新 关 联认 证 成 功 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 25页 2019/10/24 WU接口 WU接口为 AC和 Internet之间的接口。 WU接口建议采用 100Mbps/1000Mb
20、ps以太网口，其他接口类型可选。也可根据具体情况选用 155Mbps或 622Mbps的ATM接口，还可以选用 STM-1和 STM-4或更高速率的POS接口。 I PI E E E 8 0 2 . 2 / D I XI E E E 8 0 2 . 3 / D I X1 0 0 0 B A S E - F X 1 0 0 B A S E - S X 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 26页 2019/10/24 6.4.3 IEEE802.11接口技术 3. WB接口 WB接口为接入点（ AP）和接入控制器（ AC）之间的接口。AP和 AC若直接相连， WB接口建议采用 10/100
21、Base-T接口。10/100Base-T接口应支持全双工和半双工方式，接口协议应符合 IEEE802.3的相关规定并支持接口的自动协商过程。 4. WM接口 WM接口是 WLAN网络单元与网元管理系统之间的接口为 WM接口，该接口逻辑上独立于 WU接口和 WB接口。 WM接口协议必须支持 SNMPv2c，建议支持 SNMPv3。 5. WT接口 WT接口可以对应具体的物理接口，也可以不对应具体的物理接口。 WT接口若对应具体的物理接口，建议提供 PCMCIA、USB和 PCI接口，可选支持 MiniPCI接口。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 27页 2019/10/24 6.4
22、.4 IEEE802.11b认证、漫游、计费 常用的认证方式有：基于 IEEE802.1x的认证、基于 PPPoE的认证和基于 Web的认证。 基于 Web的认证系统架构 ： S T A A P A CA SP O R T A L 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 28页 2019/10/24 基于 Web的认证系统功能实体协议栈 H T T PT C PI PI E E E 8 0 2 . 1 1 M A CI E E E 8 0 2 . 1 1 P H YI E E E 8 0 2 . 1 1 M A CI E E E 8 0 2 . 1 1 P H YI E E E 8 0 2
23、 . 3 M A CI E E E 8 0 2 . 3 P H YM A CP H YT C PI PM A CP H YT C PI PH T T P R e d i r e c tM A CP H YT C PI PH T T PM A CP H YU D PI PR A D I U SC H A PM A CP H YU D PI PR A D I U SC H A PM A CP H YI PM A CP H YI PS T A A PA C P o r t a lA SA CP o r t a l 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 29页 2019/10/24 计费要求 用
24、户接入网络的过程中，认证点（ AP或 AC）应作为计费信息采集前端，负责采集 PWLAN用户的计费原始数据信息，通过 Radius协议接口传送给认证服务器AS。每隔一段时间，认证点应向 Radius认证服务器上报一个实时计费信息，包括用户身份信息、当前用户连接时长、连接会话标识和用户总流量信息等。Radius认证服务器回应实时计费确认报文。 当接收到用户下线请求或检测到用户下线时，认证点向 Radius用户认证服务器发计费结束报文， Radius认证服务器计费结束，请求报文的回应。计费应支持预付费和后付费两种计费形式。 2008, 山西师范大学网络信息中心 第 30页 2019/10/24 漫游要求 （ 1） STA发起认证请求，认证点通过 Radius协议接口向漫游地AAA Server发送认证相关信息； （ 2）漫游地 AAA Server将认证请求和用户相关信息转发给归属地 AAA Server，归属地 AAA Server将认证结果返回给漫游地AAA Server； （ 3）用户认证成功或失败； （ 4）若用户认证成功，认证点向漫游地 AAA Server上报计费信息，漫游地 AAA Server应同时将计费信息转发给归属地 AAA Server。 S T A认 证 点漫 游 地A A A S e r v e r归 属 地A A A S e r v e r
