免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络工程师 > 2012年上半年 网络工程师 上午试卷 综合知识
  第67题      
  知识点:   无线城域网   无线接入系统   无线接入
  关键词:   IEEE   接口   无线接入系统   无线接入        章/节:   网络技术       

 
IEEE 802.16工作组提出的无线接入系统空中接口标准是(67)。
 
 
  A.  GPRS
 
  B.  UMB
 
  C.  LTE
 
  D.  WiMAX
 
 
 

 
  第58题    2021年下半年  
   48%
GVRP是跨交换机进行VLAN动态注册和删除的协议,关于对GVRP描述不准确的是( )。
  第22题    2021年下半年  
   35%
Ping使用了( )类型的ICMP查询报文。
  第48题    2013年上半年  
   33%
网络管理系统由网络管理站,网管代理,网络管理协议和管理信息库4个要素组成,当网管代理向管理站发送事件报告时,使用的操作是(..
   知识点讲解    
   · 无线城域网    · 无线接入系统    · 无线接入
 
       无线城域网
               无线城域网目前比较成熟的标准有两个,一个是2004年颁布的802.16d,这个标准支持无线固定接入,也叫作固定WiMAX;另一个是2005年颁布的802.16e,它是在前一标准的基础上增加了对移动性的支持,所以也称为移动WiMAX。
               WiMAX技术主要有两个应用领域,一个是作为蜂窝网络、Wi-Fi热点和Wi-Fi Mesh的回程链路;另一个是作为最后1km的无线宽带接入链路。
               移动WiMAX(802.16e)向下兼容802.16d,在移动性方面定位的目标速率与汽车速度相当,可以支持120km/h的移动速率。IEEE 802.16的协议栈模型由物理层和MAC层组成,MAC层又分成了3个子层,即面向服务的汇聚子层、公共部分子层和安全子层。
               关键技术
               802.16系统采用两个工作频段,其中,10~66GHz频段的工作波长较短,只能进行视距传输,在这个频段可以采用单载波调制方式。在2~11GHz频段可以进行非视距传输,但必须考虑多径衰减的影响,这时每个子载波的调制方式可以选用B/SK、QPSK、16-QAM或64-QAM。
               802.16采用的多路复用方式OFDM/OFDMA被认为是下一代无线通信网的关键技术。正交频分多址(OFDMA)是利用OFDM的概念实现上行多址接入。OFDMA的引入是为了支持移动性。为了进一步提高带宽利用率,802.16还引入了多入多出技术(MIMO)。
               802.16系统以频分双工(FDD)或时分双工(TDD)方式工作。FDD需要成对的频率,TDD则不需要。
               MAC子层
               802.16MAC层提供面向连接的服务。MAC层定义了两种CS子层,即ATM CS和分组CS,前者提供对ATM的业务支持,后者提供对IEEE 802.3、IEEE 802.1q、IPv4和IPv6等基于分组的业务的映射。
               802.16 MAC层定义了完整的QoS机制。为了更好地控制带宽分配,MAC层定义了4种不同的业务。
               (1)非请求的带宽分配业务(UGS):用于传输周期性的、包大小固定的实时数据,其典型的应用是VoIP电话。
               (2)实时轮询业务(rtPS):用于支持周期性的、包大小可变的实时业务,例如MPEG视频业务。
               (3)非实时轮询业务(nrtPS):用于支持非实时可变速率业务,例如高带宽的FTP应用。
               (4)尽力而为业务(BE):用于支持非实时性、无任何速率和时延要求的分组业务,典型业务是Telnet和HTTP服务。
               向4G迈进
                      802.16e
                      802.16d的OFDM调制方式采用256个子载波,OFDMA调制方式采用2048个子载波,信号带宽在1.25~20MHz可变。为了支持移动性,802.16e对物理层进行了改进,使得OFDMA可支持128、512、1024和2048共4种不同的子载波数量,但子载波间隔不变,信号带宽与子载波数量成正比,这种技术被称为可扩展的OFDMA(Scalable OFDMA)。采用这种技术,系统可以在移动环境中灵活地适应信道带宽的变化。在采用20MHz带宽、64-QAM调制的情况下,传输速率可达到74.81Mbps。
                      WiMAXII
                      ITU-R对4G标准的要求是能够提供基于IP的高速声音、数据和流式多媒体服务,支持的数据速率至少是100Mbps,选定的通信技术是正交频分多址接入(OFDMA)技术。
                      最初候选的4G标准有3个,即UMB(Ultra Mobile Broadband)、LTE(Long Term Evolution)和WiMAX II(IEEE 802.16m)。
                      (1)UMB的最高下载速率可达到288Mbps,最高上传速率可达到75Mbps,支持的终端移动速率超过300km/h。2008年11月,高通公司宣布放弃UMB技术。
                      (2)LTE(Long Term Evolution)采用OFDM/OFDMA作为物理层的核心技术,支持1.25~20MHz宽带,峰值速率下行1Gbps,上行500Mbps。
                      (3)IEEE 802.16m支持5~20MHz的可变带宽,特殊情况下可达100MHz,其下行峰值速率在低速移动、热点覆盖条件下可以达到1Gbps,在高速移动、广域覆盖条件下可以达到100Mbps。
                      2013年底,工信部正式向三大运营商发放了4G牌照,中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照。
                      (1)中国移动:1880~1900MHz、2320~2370MHz、2575~2635MHz。
                      (2)中国联通:2300~2320MHz、2555~2575MHz。
                      (3)中国电信:2370~2390MHz、2635~2655MHz。
 
       无线接入系统
        无线接入的主要工作方式是一点到多点,上行解决多用户争用的技术有FDMA、TDMA、CDMA,从频谱效率来看CDMA最好,TDMA次之。
 
       无线接入
        无线接入是指从公用电信网的交换结点到用户驻地网(或用户终端)之间的全部(或部分)传输设施采用无线手段的接入技术。
               微波接入
               现在,比较常见的宽带无线接入技术主要有MMDS(Multichannel Microwave Distribution System,多通道多点分配业务)、LMDS(Local Multipoint Distribution Services,本地多点分配业务)两种,它们的基础是微波传输技术。下图所示是LMDS的网络结构图,MMDS的网络结构与此十分相近。
               
               LMDS的网络结构示意图
               从上图中可以看到,LMDS主要是由“基站系统”和“远端站系统”两大部分组成的,通常由运营单位来构建可服务于多个用户的中心“基站系统”,而对于需要使用无线接入服务的用户,构建“远端站系统”。这两个系统都可以分为室内单元和室外单元两个部分。
               .室内单元:提供与业务相关的部分,如业务的适配与汇聚。
               .室外单元:提供基站与远端站之间的射频传输的功能,如上图所示,它们通常安装在建筑物的顶上。
               LMDS通常拥有完善的网管系统,能够实现自动功率控制、本地和远端软件下载、自动故障汇报、远程管理、自动性能测试等功能。
               LMDS系统是以点对多点的广播信号来传送的,工作在10GHz以上的频率(包括10.15~10.65GHz,24.25~25.25GHz,25.25~26.06GHz,27.5~31.225GHz,31.0~31.30GHz,38.6~40GHz等几种),因此它也必须采用视距传输,通常在10km以内。与第二代移动通信系统类似,LMDS也是采用蜂窝式的结构配置,根据天线的不同,最多可分为24个扇区,每扇区最高可达200Mb/s。
               MMDS的配置、结构、技术与LMDS都基本相同,主要的区别在于MMDS使用的是3GHz左右的频段,因此传输距离更远。另外,它是从单向的无线电缆电视微波传输技术发展而来的,现在已经支持双向点到多点的宽带传输。
               卫星通信
               微波技术通常要求在视距范围之内,而卫星通信技术则可以有效地解决这一问题。从某种意义上说,可以将通信卫星想象为天空中的一个大的微波中继器。
               在通信卫星上,通常包含了几个异频发射应答器,它们分别监听频谱中的一部分,并对接收到的信号进行放大,然后在另一个频率上将放大的信号重新发射出去(防止与接收的信号发生干扰)。由于地球是球面的,因此卫星离地球越近,其覆盖范围也就越小,要实现覆盖全球的卫星总数也就越多。可以安全放置卫星的区域包括三类,如下表所示。
               
               可以安全放置卫星的区域类型
               下面就逐一简要地进行说明。
               (1)地球同步轨道卫星(Geosynchronous Orbit,GEO)。
               .轨道槽位:ITU分配,即卫星运行的轨道。
               .频率:这也是争夺最激烈的部分,如下表所示。
               
               GEO频率
               .典型系统:VSAT(小孔终端,低成本的微型站),将通过中心站进行数据的转发例如,VSAT-2要发信息给VSAT-4,则先通过通信卫星站发到中心站,然后再由中心站通过卫星发送给VSAT-4,如下图所示。
               
               使用中心站的卫星通信
               (2)中间轨道卫星(Middle Earth Orbit,MEO):最典型的应用是由24颗卫星组成的全球卫星定位系统,很少用于通信领域。
               (3)低轨道卫星(Least Earth Orbit,LEO):优点是延迟时间短,缺点则是卫星需要较多,最有代表性的LEO通信卫星系统有三个。
               .铱星计划:由66颗卫星组成(原计划是77颗),覆盖全球的语音通信系统,轨道位于750 km上。
               .Globalstar:由48颗卫星组成,它的最大特点是不仅可以通过地区交换,还可以通过卫星直接进行交换,它也是一个语音通信系统。
               .Teledesic:定位于提供全球化、高带宽的Internet服务,计划达到为成千上百万的并发用户提供上行100Mb/s,下行720Mb/s的带宽,而每个用户则使用一个小、固定、VSAT类型的天线完成。它的设计是使用288颗卫星(现在实际上是使用30颗),排列成为12个平面,轨道位于1350 km。
               FSO
               FSO(Free Space Optics,无线光通信)技术基于光传输方式,具有高带宽、部署迅捷、费用合理等优势。FSO技术以激光为载体,用点对点或点对多点的方式实现连接。虽然FSO通信不需要光纤而是以空气为介质,但由于其设备也以发光二极管或激光二极管为光源,因此又有“虚拟光纤”之称。
               FSO技术最初被美国军方以及美国太空总署用于在偏远的地方提供高速连接。FSO技术具有与光纤技术相同的带宽传输能力,使用相似的光学发射器和接收器,甚至还可以在自由空间实现WDM技术。目前,FSO技术已走向民用,它既可以提供短距离的网桥解决方案,也可以在服务供应商的全光网络中扮演重要角色。
               FSO技术与传统的铜线或光纤技术不同的是,它在空气中通过激光技术传送信号,以透镜和反射镜来聚集或控制光束的方向,从而将数据从一个芯片传送至另一个芯片处。FSO通信建立在彼此间连接在一起的FSO设备之上,每个FSO设备均由一个激光发射器和一个接收器组成,具备全双工能力。每个FSO设备使用一个带有透镜的诸如激光这样的高压电光源,它可以在大气中将各种波长的光束沿直线发送给正等待接收信息的那个透镜,而接收的透镜则通过光纤和DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing,密集波分复用)信号分路器连接在一个高敏感接收器之上。FSO通信设备无须申请频段许可证,设备容易升级,而且其开放的接口支持来自多种厂商的仪器。
               FSO产品可以传输数据、语音和影像等内容。目前市场上的产品最高支持2.5Gb/s的传输速率,最大传输距离为4km。不过FSO技术在理论上没有带宽上限。
               FSO技术的主要特点如下:
               (1)高带宽,支持10Mb/s~2.5Gb/s或更高。
               (2)低误码率,仅为10~12。
               (3)安装快速、使用方便,只需一天或更短的时间即可安装和调试成功,很适合用在特殊地形和地貌、有线方式难以实现及机动性高的场所。
               (4)不占用拥挤的无线电频率资源,其设备工作在不需管制的光谱(1000nm左右),因此既不会与其他传输发生干扰,也在当前不存在申请许可证的问题。
               (5)伸缩性好。当添加结点时,原有的网络结构无须改变,只要改变结点数量和配置即可。
               (6)安全性高。由于FSO通信的光束很窄,所以业务链路很难被发现,信号也很难被截获。
               FSO也有自身的缺陷,主要是会受到大气状况或物理障碍的影响。因此在搭建FSO方案时,需要考虑到这些干扰因素。
               (1)雾:雾像成千上万个棱镜,其吸收、散射和反射的力量联合起来足以修改光的特性或是完全遮蔽住光通道,从而破坏两个透镜之间的准直性。对此最主要的解决办法是缩短连接距离或采用备份网络连接。在具体的应用中,常常采用毫米波通信作为备用手段。当某一种通信方式受到影响后,可立即无缝切换到另一种方式。
               (2)吸收:大气层中悬浮的水分子吸收光子,会导致FSO的传输功率降低,将直接影响到系统的可用性。根据大气的状况来选择合适的功率,或是利用空间多样性(在一个FSO设备中有多束光波)能够帮助保持网络可用性的水平。
               (3)散射:当光波与散射物质相碰撞时就会产生散射。这样虽然不会损失能量,但会使各方向上的能量重新分配,从而降低远距离的光波强度。
               (4)物理阻隔:光路上不能有障碍物或长时间的阻挡。大多数FSO产品配备4个激光收发器,以提高容量和冗余度,这样当落叶或鸟群较长时间地挡住某一通路时,整个通信不致受阻。
               (5)建筑物的晃动/地震:建筑物的运动会破坏光束的对准,从而影响发射器和接收器之间的对准。
               (6)闪光:从地球或排热管这样的人造设备中上升的热空气会造成不同空间的温度差异,这会使信号的振幅产生波动,从而导致接收器端的图像跳动。
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