第10章 无线广域网接入技术WWAN是采用无线网络把物理距离极为分散的局域 网（LAN）连接起来的通信方式。 WWAN连接地理范围较大，常常是一个国家或是一 个洲。其目的是为了让分布较远的各局域网互连，它的结构 分为末端系统（两端的用户集合）和通信系统（中间链路） 两部分。 IEEE 802.20是WWAN的一个已经夭折的技术标准 。IEEE 802.20是由IEEE 802.16工作组于2002年3月提出的 ，并为此成立专门的工作小组。802.20是为了实现高速移动 环境下的高速率数据传输，以弥补IEEE 802.1x协议族在移动 性上的劣势。802.20技术可以有效解决移动性与传输速率相 互矛盾的问题，它是一种适用于高速移动环境下的宽带无线 接入系统空中接口规范。 10.1 无线广域网概述 通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS)是GSM移动电话用户可以使用的一种移动数 据业务。GPRS是GSM的延续，它与以往连续在频道传输的 方式不同，是以封包（Packet）方式来传输的，因此，使用 者所负担的费用是以其传输资料的流量为单位计算的，并非 使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升 至56甚至114Kbps。蜂窝数字式分组数据交换网络 (Cellular digital packet data，CDPD)是支持移动接入的无线广域网技术之一 ，CDPD网是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为 组网方式的移动无线数据通信网。使用CDPD只需在便携机上 连接一个专用的无线调制解调器，即使坐在时速100公里的车 厢内，也不影响正常上网。10.1 无线广域网概述 3G技术即第三代移动通信技术（3rd- generation，3G），是指支持高速数据传输的 蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声 音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。目 前3G存在四种标准：CDMA 2000、W-CDMA 、TD-SCDMA和WiMAX。 10.1 无线广域网概述 CDMA 2000也称为CDMA Multi-Carrier， 是一个3G移动通讯标准，是从窄频CDMA One数字 标准衍生出来的，可以从原有的CDMA One结构直 接升级到3G，因此建设成本低廉。CDMA 2000与另 一个3G标准W-CDMA不兼容。W-CDMA（Wide band Code Division Multiple Access 宽带码分多址）是一种3G蜂窝网络 。W-CDMA使用的部分协议与2G GSM 标准一致。 具体一点来说，W-CDMA是一种利用码分多址复用 （或者CDMA 通用 复用技术，不是指CDMA标准） 方法的宽带扩频3G移动通信空中接口。 10.1 无线广域网概述 TD-SCDMA(Time-Division Synchronous Code Division Multiple Access)是由我国信息产业部 电信科学技术研究院提出，与德国西门子公司联合开 发。主要技术特点:同步码分多址技术，智能天线技 术和软件无线技术。它采用TDD双工模式，载波带 宽为1.6MHz。TDD是一种优越的双工模式，因为在 第三代移动通信中，需要大约400MHz的频谱资源， 在3G以下频带是很难实现的。而TDD则能使用各种 频率资源，不需要成对的频率，能节省未来紧张的频 率资源，而且设备成本相对比较低，比FDD系统低 20%-50%，特别对上下行不对称，不同传输速率的 数据业务来说TDD更能显示出其优越性。 10.1 无线广域网概述 10.2.1 无线广域网接入的概念无线广域网是指覆盖全国或全球范围内的无线网络 ，提供更大范围内的无线接入，与无线局域网和无线城域网 相比，它更加强调的是快速移动性。目前，它的数据传输速 率仍不是很高。如今正在高速发展的各种3G技术，都属于无 线广域网技术。与无线局域网和无线城域网不同，无线广域网（ Wireless Wide Area Network，WWAN）的传输距离比较远 ，可达数百公里甚至上千公里。WWAN连接地理范围较大，常常是一个国家或是一 个洲。其目的是为了让分布较远的各局域网互连，它的结构 分为末端系统（两端的用户集合）和通信系统（中间链路） 两部分。 10.2 无线广域网接入体系 10.2.1 无线广域网接入的概念无线网络建设可以不受山川、河流、街道等复杂地 形限制，并且具有灵活机动、周期短和建设成本低的优势， 政府机构和各类大型企业可以通过无线网络将分布于两个或 多个地区的建筑物或分支机构连接起来。无线网络特别适用 于地形复杂、网络布线成本高、分布较分散、施工困难的分 支机构的网络连接，可以较短地施工周期和较少的成本建立 起可靠的网络连接。IEEE 802.20是WWAN的重要标准。IEEE 802.20是由 IEEE 802.16工作组于2002年3月提出的，并为此成立专门的 工作小组，这个小组是2002年9月独立为IEEE 802.20工作组 。802.20是为了实现高速移动环境下的高速率数据传输，以 弥补IEEE 802.1x协议族在移动性上的劣势。802.20技术可以 有效解决移动性与传输速率相互矛盾的问题，它是一种适用 于高速移动环境下的宽带无线接入系统空中接口规范。 10.2 无线广域网接入体系 10.2.1 无线广域网接入的概念IEEE 802.20标准在物理层技术上，以正交频分复用 技术（OFDM）和多输入多输出技术（MIMO）为核心，充分挖 掘时域、频域和空间域的资源，大大提高了系统的频谱效率 。在设计理念上，基于分组数据的纯IP架构适应突发性数据 业务的性能优于3G技术，与3.5G（HSDPA、EVDO）性能相当 。在实现和部署成本上也具有较大的优势。IEEE 802.20能够满足无线通信市场高移动性和高吞 吐量的需求，具有性能好、效率高、成本低和部署灵活等特 点。IEEE 802.20移动性能优于IEEE 802.11，在数据吞吐量 上强于3G技术，其设计理念符合下一代无线通信技术的发展 方向，因而是一种非常有前景的无线技术。10.2 无线广域网接入体系 10.2.1 无线广域网接入的概念由于涉嫌垄断，IEEE标准协会（IEEE-SA）标准委 员会在2006年6月宣布，IEEE 802.20技术标准在研究的中途 夭折，暂停IEEE 802.20标准的一切研究和开发活动，因此， IEEE 802.20的产品市场远远没有形成，将来在无线广域网领 域中的地位也难以预料。 10.2 无线广域网接入体系 10.2.2 无线广域网接入的类型无线广域网的信号传输需要依靠基础公共网络，根据 中心转发站的类型划分，可以分为陆地移动通信网络和移动卫 星系统两大类，分别简称为“陆基”广域接入和“空基”广域 接入。“陆基”广域接入通常采用正六角形阵列的蜂窝结构 ，每一个蜂窝设置一个基站，基站的位置一般固定不动，用户 可以在不同的蜂窝小区之间自由移动，并能保持通信的连续性 。蜂窝网络的特点是每一个基站覆盖一个小的范围，由网络将 这些基站连接起来，只要用户位于无线网络覆盖的范围，就能 随时随地接入网络。蜂窝网络适合于用户密集的区域，典型的 GPRS接入技术、CDMA接入技术都属于“陆基”广域接入技术。“空基”广域接入是基于移动卫星系统的，通常卫星 和地面用户都在移动，相对于快速移动的卫星来说，地面用户 的移动可以忽略不计。卫星接入的覆盖范围极广，只要是覆盖 范围的用户都可以通过卫星接入，覆盖范围远大于地面的蜂窝 网络。 10.2 无线广域网接入体系 10.3.1 GPRS接入技术 1. GPRS技术概述通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS)是GSM移动电话用户可以使用 的一种移动数据业务。GPRS是GSM的延续，与以往在 频道上采用电路交换的传输方式不同，GPRS是以封包 装（Packet）方式来传输的，因此，使用者所负担的 费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道 ，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至 114Kbps。10.3 陆地无线广域网接入技术 10.3.1 GPRS接入技术 1. GPRS技术概述由于使用“分组交换”技术，用户上网可以 免受断线的痛苦(情形与使用下载软件迅雷差不多)。另外，使用GPRS上网的方法与WAP并不同，用 WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后 便不能同时使用该电话线，但GPRS则较为优越，下载 资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说，声音 的传送(即通话)继续使用GSM，而数据的传送便可使用 GPRS，这样的话，就把移动电话的应用提升到一个更 高的层次。而且发展GPRS技术也十分“经济”，因为 只须沿用现有的GSM网络来发展即可。GPRS的用途十分 广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网 上浏览等。 10.3 陆地无线广域网接入技术 10.3.1 GPRS接入技术 1. GPRS技术概述GPRS的最大优势在于：它的数据传输速度不是 WAP所能比拟的。目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒 9.6K字节，GPRS手机在今年年初推出时已达到56Kbps的传 输速度，到现在更是达到了115Kbps(此速度是常用 56Kmodem理想速率的两倍)。除了速度上的优势，GPRS还 有“永远在线的特点”，即用户随时与网络保持联系。举个例子 ，用户访问互联网时，点击一个超级链接，手机就在无线信 道上发送和接受数据，主页下载到本地后，没有数据传送， 手机就进入一种“准休眠”状态，手机释放所用的无线频道给其 他用户使用，这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接 ，当用户再次点击，手机立即向网络请求无线频道用来传送 数据，而不象普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上 网冲浪。 10.3 陆地无线广域网接入技术 10.3.1 GPRS接入技术 1. GPRS技术概述GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项 技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技 术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信 道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只 能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能 实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交 换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户 数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线 应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方 便容易。10.3 陆地无线广域网接入技术 10.3.1 GPRS接入技术 1. GPRS技术概述由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发 性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组 方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进 行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于 数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用 信道的方式，将会造成较大的资源浪费。 在GPRS系统中采用的就是分组通信技术，用户在数 据通信过程并不固定占用无线信道，因此对信道资源能够更 合理地应用。在GSM移动通信的发展路标中，GPRS是移动业务 和分组业务相结合的第一步，也是采用GSM技术体制的第二 代移动通信技术向第三代移动通信技术发展的重要里程碑。10.3 陆地无线广域网接入技术 10.3.1 GPRS接入技术 2. GPRS的网络结构图10-1 GPRS网络的组成 10.3 陆地无线广域网接入技术 10.3.1 GPRS接入技术 2. GPRS技术的网络结构GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一 网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加 了SGSN（服务GPRS支持节点）、GGSN（网关 GPRS支持节点）等功能实体。GPRS共用现有的 GSM网络的BSS系统，但要对软硬件进行相应的更 新；同时GP