一、概述

　　当前，随着电信市场的迅速发展，Internet业务的高速普及，核心网络的建设已经具有相当大的规模，基本可以满足目前通信的需要，而突出的矛盾体现在接入网方面。

　　固定宽带无线接入技术是接入网中新兴的一种接入手段，由于其建设周期快、初期投资少、传输速率高、业务类型丰富等特点正迅速发展。但是该系统仍然属于固定接入范畴，其终端站不能移动，最终用户仍然需要通过传统的线缆、集线器或交换机、路由器等和该系统的终端进行连接。另外，在价格方面，一个固定宽带无线接入终端站相对比较昂贵，不适合家庭或个人用户单独使用；在接入速率方面，一个终端站通常能提供几兆甚至上十兆的速率，目前的普通家庭和个人用户经济上还不能承受这样的消费。所以，虽然当前的宽带无线接入系统从技术上可以做到直接到桌面的连接。但是在实际应用中对于大多数用户来讲，并不适合提供直接到桌面的无线连接。

　　针对上述问题，武汉邮电科学研究院虹信公司根据我国无线电管理的实际情况，结合自己多年来研究开发出来的无线网络产品，提出了可以提供彻底的连接到最终用户的可移动上网的无线接入解决方案。该方案不需要铺设繁重的光纤和双绞线，就可以在任何地方享受网上冲浪的无穷乐趣。

　　方案中采用了双层网络结构（如图3），将无线接入分为宏小区和微小区。宏小区相当于ITU-T定义的接入网（AN）；微小区相当于用户驻地网（CPN）。宏小区工作在3.5GHz或直到40GHz的更高频段，根据工作频段的不同可对半径3Km至35Km的范围进行覆盖，构成了无线接入系统的核心基础设施，也就是传统意义上的LMDS系统。根据市场的实际需求宏小区被划分为若干微小区，这些微小区工作在开放的2.4GHz频段上（该频段为全球无线电法规实体定义的ISM扩频使用波段），覆盖半径为80～500m。下面对各层网络进行分别介绍。

　　二、宏小区网络介绍

　　根据目前我国的频率分配情况，在本方案中宏小区暂时使用LMDS的低频（3.5GHz）网络作为高速核心网，采用WRI的AN03W-X035 LMDS系统（该系统可以平滑升级到2GHz～40GHz）。该系统是基于IP的点对多点宽带无线接入系统，采用TDM/TDMA多址方式，可以支持双向语音、数据、视频图像及电路业务。本系统核心部分主要由无线基站设备（WMTS）、无线用户端设备（WMU）和网管系统（NMS）三部分组成。一个典型的3.5GHz宽带无线接入系统将由多个基站、成百上千个用户端设备和一个统一的网络管理系统组成。为了提高3.5GHz这一黄金频段的频谱利用率，扩大系统的容量，宏小区采用了扇区分割（扇区角度可选）、频段细化、同频复用等方式。通过采用动态功率控制、不同的天线极化方式、合理的频率规划等方式来克服不同基站、扇区之间的干扰问题。下行每信道频率带宽7 MHz、3.5MHz、1.75MHz可选，上行每信道频率带宽3.2 MHz、1.6MHz、800KHz、400KHz、200KHz可选。

　　本系统采用DOCSIS ENHANCED标准，该标准在Cable Modem工业的DOCSIS标准上进行了改进和增强，以适用于无线的环境。DOCSIS标准本身在网络和数据链接协议、QOS、覆盖区、同步、注册、加密以及保密等方面具有非常完善的定义。然而，由于DOCSIS标准是针对有线电视（CATV）系统而设计的，它不足以克服无线环境中的一些独特的问题，诸如频率偏移、动态范围、杂散发射、多经效应和衰落等。WRI通过对DOCSIS标准的增强扩展来实现系统在全频段（包括注册的或未经注册的）上的稳定高效运行。增强的内容主要包含：采用多种调制方式，下行QPSK、16QAM、64QAM三种调制方式，上行QPSK、16QAM两种；对随温度和老化所产生的偏移和漂移的频率进行补偿；低的杂散发射和交调干扰；扩展的动态范围；完善的功率控制。通过上述的一些增强使得AN03W-X035系统完全满足国家标准的要求，以及在射频通路中提供强大的性能。

　　WRI AN03W-X035的网络管理系统是一种客户/服务器系统，基于SNMP网络工业标准、应用于WindowsNT4.0/2000平台。系统操作员可通过网络管理器监视和控制网内所有的WMTS和WMU，主要的功能包括轮询状况、下载软件、系统配置、流量统计、报警支持以及监控等。该网管系统具有很强的灵活性和可操作性，它可以在任何物理地址监视和控制任意一个网络中的设备。

　　三、微小区网络介绍

　　微小区采用WRI的AN04W-X024无线局域网系统。该无线局域网系统主要由无线接入节点AP（Access Point）、无线网卡、无线网桥组成，无线接入点AP采用的是全向覆盖，覆盖范围为室内80m，室外500m，最多可以支持63个用户的接入。该系统遵循802.11b标准，采用直接序列扩频技术（DSSS），具有DBPSK、DQPSK、CCK三种调制方式。支持动态速率转换和自动负载均衡。动态速率转换可以调整无线连接的速率来补偿无线电信号的衰减和干扰，动态速率转换的级别分别为11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps；自动负载均衡可以作用于多重无线接入节点AP之间的通信，如果无线网卡当前所对应的AP变得拥挤或者是信号衰落时，无线网卡将自动切换到状态比较好的AP上面去，从而确保了网络服务的不间断访问和最佳速率。

　　一个微小区一般由多个AP组成，这些AP可以在一个子网中，也可以处在不同的子网中，在同一个子网中任何一个AP的配置均可以自动的传送到其他的AP上，这样移动用户在一个子网不同的AP间漫游时将不需要重新配置IP地址。在不同的子网中漫游时，无线AP支持DHCP功能，所以用户和微小区网络管理者不需要手动设置IP地址就可以获得一个新的IP地址，从而实现漫游。另外，无线接入节点AP可以通过网线与集线器/交换机相连，也可以通过无线网桥与集线器/交换机进行无线连接。

　　四、双层网络整体介绍

　　如果说上述两层各有优劣的话，那么由宏小区和微小区共同组成的双层无线网络给我们带来的将是一个未来的、全新的、完美的无线接入解决方案，将开辟接入网的新纪元。双层网络中宏小区和微小区所采用的均是基于IP的系统，于是在宏小区和微小区不需要任何第三方的协议转换设备就可以进行无缝的连接了，这样大大提高了整个系统的可靠性。整个网络采用拓扑结构，模块化设计，配置灵活，具有良好的扩展性，其容量扩充和添加新业务方便、快捷。随着宽带无线接入技术的发展，宏小区（LMDS系统）的工作频段必然要升级到更高的频段，从而获得更大的频率带宽。高频传输需要严格的可视传输（LOS），而方案中的微小区工作在较低的2.4GHz，基本上避免了可视传输。而且工作在2.4GHz低频上的无线局域网终端价格比LMDS终端价格要便宜，不需要微波天线来接收信号，这样充分考虑到了用户经济上的承受能力。

　　通过采用双层网络结构可以为运营商提供更加灵活的解决方案，如运营商可以给大中小型企业提供各自的微小区无线局域网，保证不同客户的无线局域网络之间的相互独立性。同时对于那些有多个分支办公室的大型企业，可以在分支办公室所在地设置微小区网络，通过双层无线网络使得各个微小区形成一个虚拟的局域网。企业内部的用户可以在所有的分支办公室之间自动漫游，完成数据的接收和发送工作。这些大型的企业可以在各自的微小区网络设置自己的认证、授权服务器对企业内部的无线用户进行管理。

　　另外，双层无线接入网络还可以为运营商提供组建具有城域漫游功能的宽带无线网络。运营商可以在一些网络用户比较密集、有线铺设不方便、用户具有很强的移动性的场所（如机场、车站、体育馆、高级宾馆等）建立自己的微小区，微小区的建设可以根据市场的需求情况进行逐步的扩展。在宏小区的网络管理中心设置IP接入服务器和后台计费服务器，形成一个统一的认证和计费平台。该平台解决了用户身份认证、带宽控制、多IP服务的管理与计费、IP地址的动态分配等问题，支持多种计费策略和用户城域漫游。

　　IP接入服务器嵌入在外网和内网（双层网络）之间，在网络的第二、三层认证用户的身份和采集计费参数，并在网络的第四层实时地对“用户”和“服务”进行管理和控制。计费服务器和IP接入服务器实时地交换数据，按照预定的策略和费率进行计费，并完成开户、统计、运营监控等工作。如果用户需要获得网络服务，那么必须通过接入服务器的认证。所有的合法用户均有一个正确的帐号和密码，该帐号和密码可以与MAC地址绑定，这样即使合法用户的帐号和密码被盗取，也不会因此而带来损失。用户的登录方式有两种，一种就是简单的WEB登录，用户只需要打开任何一种浏览器，就会弹出登录界面，输入帐号、密码，就可以获得网络服务了；另外一种就是客户端登录方式，用户需要安装一个专用的登录软件，输入帐户、密码就可以登录，这种方式的优点是通信经过了加密，防止了密码的流失。同时可以实时的收到系统的短信息。IP接入服务器利用IP第四层技术实现带宽（准确的说是IP流量）的限制。通过在接入服务器内将总带宽分成若干带宽组，然后设置每个用户对每个带宽组的占用比，从而根据用户的帐户和密码对用户进行精确的带宽限制，并按照电信标准资费收费。

　　IP接入服务器还具有对最终用户IP地址的动态分配能力。整个双层网络内的用户如果是在一个子网下漫游，那么该用户不需要重新分配新的IP地址。但是如果是跨子网的漫游，那么他必须重新获得一个新子网内的IP地址才能继续享受网络服务，方案中将LMDS和无线的AP（Access Point）设置成透明网桥的形式，IP接入服务器中的DHCP服务器将透过上述二者直接给用户分配一个新的IP地址。用户在跨子网漫游时只需要键入ipconfig/release、ipconfig/renew命令就可以释放原来旧的IP地址得到一个新的IP地址。当然，通过将计算机复位的方式也可以更改IP地址。

　　通过采用双层宽带无线接入解决方案，拥有无线网卡的计算机用户可以在双层无线网络覆盖的区域内充分享受网络服务，甚至在移动中也可以保持通畅的网络连接，完成在城域内的漫游，这恐怕是有线网络所望尘莫及的了。双层无线宽带接入系统，可以为用户提供高速数据、因特网、话音、视频及多种多媒体业务。该系统综合了接入网和驻地网的所有功能，而且较之传统的接入网和驻地网更加灵活方便，因此该方案将是未来接入网最合理的选择之一。同时，为配合基站的互联，虹信公司也提出数字微波传输系列产品，以便为运营商提供从传输到接入的全无线解决方案。