📖 前言：無線廣域網(WWAN)是指覆蓋全國或全球范圍內的無線網絡，提供更大范圍內的無線接入，與無線個域網、無線局域網和無線城域網相比，它更加強調的是快速移動性。典型的無線廣域網：蜂窩移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

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🕒 1. 概述

移動通信網絡

• 2.5G：GPRS/EDGE（Enhanced Data GSM Evolution）
• 3G：WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA
• 3.5G：HSDPA（High-Speed Downlink Packet Access）/EV-DO（Evolution-Data Only）
• 4G：LTE（Long Term Evolution）
• 5G

• 蜂窩技術的速率都不高，無法提供類似于無線個域網、無線局域網和無線城域網的寬帶接入技術，無線滿足多媒體等應用的需求。
• 多適用于手機、PDA這樣的處理能力較低的弱終端，對于具有高強處理能力的筆記本電腦是不太適宜的。
• 專門從事無線廣域網移動寬帶無線接入技術標準制定的工作組是802.20

🕒 2. 3G/4G/5G技術概述

3G技術：W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA
4G技術：LTE、LTE-Advanced、WiMAX 、HSPA+ 、WirelessMAN-Advanced 、VoLTE

國際電信聯盟（ITU）定義的4G標準

• 靜態(tài)傳輸速率達到1Gbps，用戶在高速移動狀態(tài)下可以達到100Mbps，就可以作為4G的技術之一
• 為了達到上述峰值速率必須使用大于20MHz的帶寬

LTE-TDD，LTE-FDD，WiMAX，以及HSPA+
三大運營商制式

• 移動TDD（Time Division Duplex）
• 聯通FDD （Frequency Division Duplex）
• 電信FDD（Frequency Division Duplex）

五模十三頻：

2G的GSM，3G的TD-SCDMA、WCDMA，4G的TD-LTE、LTE-FDD五種模式，而十三頻則是TD-LTE Band38/39/40，LTE-FDD Band7/3，TD-SCDMA Band34/39，WCDMA Band1/2/5，GSM Band2/3/8共十三個頻段。

頻譜重整（Refarming）：對于已經分配給運營商使用的頻段，可統(tǒng)籌規(guī)劃，重新定義頻段用途

5G技術：

• 使用頻譜28GHz及60GHz，屬極高頻（EHF），比一般電訊業(yè)現行使用的頻譜（如2.6GHz）高許多。
• 超高的傳輸速度，能達到4G網絡的40倍以上，延遲極低也比4G低不少。

NSA（Non-Standalone）：4G和5G混合組網
SA（Standalone）：5G獨立組網

蜂窩網絡組成

蜂窩網絡尋呼與切換過程

蜂窩網絡頻率復用：移動通信中為何采用蜂窩式正六邊形結構?
用六邊形做覆蓋模型，則用最小的小區(qū)數就能覆蓋整個地理區(qū)域，而且，六邊形最接近于全向天線的基站天線和自由空間傳播的全向輻射模式

移動通信網與 IP網絡的融合：

🕒 3. 衛(wèi)星通信系統(tǒng)

🕘 3.1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的概念

• 衛(wèi)星通信系統(tǒng)實際上也是一種微波通信，它以衛(wèi)星作為中繼站轉發(fā)微波信號，在多個地面站之間通信。
• 衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星端、地面端、用戶端三部分組成。
  • 衛(wèi)星端在空中起中繼站的作用，把地面站發(fā)上來的電磁波放大后再返送回另一地面站。
  • 地面站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網的接口。
  • 用戶端即是各種用戶終端。

🕘 3.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的分類

按照工作軌道區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般分為以下3類：
（1）低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(LEO)
（2）中軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(MEO)
（3）高軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)(GEO)
按照通信范圍區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以分為國際通信衛(wèi)星、區(qū)域性通信衛(wèi)星、國內通信衛(wèi)星。
按照用途區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以分為綜合業(yè)務通信衛(wèi)星、軍事通信衛(wèi)星、海事通信衛(wèi)星、電視直播衛(wèi)星等。
按照轉發(fā)能力區(qū)分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)可以分為無星上處理能力衛(wèi)星、有星上處理能力衛(wèi)星。

🕘 3.3 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的特點

（1）下行廣播，覆蓋范圍廣
（2）工作頻帶寬：可用頻段從150MHz～30GHz；
（3）通信質量好
（4）網絡建設速度快、成本低
（5）信號傳輸時延大
（6）控制復雜

🕘 3.4 衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)成功案例

• 銥星（Iridium）系統(tǒng)
• Globalstar系統(tǒng)
• IC0全球通信系統(tǒng)
• Ellips0系統(tǒng)
• Orbcomm系統(tǒng)
• Teledesic系統(tǒng)

🕒 4. 802.20技術

🕘 4.1 802.20技術特性

802.20協(xié)議族

• 移動寬帶無線接入（Mobile Broadband Wireless Access），又稱Mobile-Fi
• 支持最高時速為250KM/h的高速移動
• 純IP架構：基于分組，可確保通道的最大利用率，但是時效性沒有電路交換好

• 在物理層技術上，以OFDM和MIMO為核心，充分挖掘時域、頻域和空間域的資源，大大提高了系統(tǒng)的頻譜效率
• 在設計理念上，基于分組數據的純IP架構應對突發(fā)性數據業(yè)務的性能也優(yōu)于現有的3G技術，與3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相當
• 另外，在實現、部署成本上也具有較大的優(yōu)勢。

IEEE 802.20秉承了IEEE 802協(xié)議族的純IP架構。

純IP架構，與3GPP和3GPP2所提出的全IP概念有所不同——前者是核心網和無線接入網都基于IP傳輸，而后者僅僅實現了核心網的IP化。設計架構的差異使802.20與其它3G技術相比具有明顯的優(yōu)勢。

🕘 4.2 802.20與其他技術間的關系

802.20 vs 3G

• 802.20能夠實現所有3G功能
• 物理層更先進、部署價格更低
• 3G上行、下行速率不同

1	IEEE 802.20	3G
目標市場	1．高移動性、高吞吐量數據應用 2．對稱數據服務 3．對數據服務時延敏感度要求高 4．全球移動和漫游	1．高移動性、語音業(yè)務和低速率數據應用 2．非對稱數據服務 3．對數據服務時延敏感度要求低 4．全球移動和漫游
技術特點	1．全新的空中接口(物理層和MAC層) 2．屬于廣域網技術 3．以OFDM、MIMO為物理層核心技術 4．工作于3.5GHz以下的許可頻段 5．典型信道帶寬小于5MHz 6．純IP架構 7．主要針對移動多媒體應用 8．高效的上下行數據傳輸效率 9．低時延架構	1．基于GSM或IS-41的演進，已有較成熟的空中接口(WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA) 2．屬于廣域網技術 3．以CDMA為物理層核心技術 4．工作于2.7GHz以下的許可頻段 5．典型信道帶寬小于5MHz 6．以基于電路交換的架構為主 7．主要針對移動語音業(yè)務 8．數據傳輸效率下行一般，上行較低 9．高時延架構

1. 兩者的目標市場重疊較大。

• 首先，都是廣域網技術。
• 其次，802.20具有低時延架構，可以基于VoIP技術來提供高質量的語音業(yè)務，也就是說可以支持3G所能提供的全部業(yè)務。

2. 在物理層核心技術上802.20更為先進，因而擁有更具吸引力的性能優(yōu)勢。
3. 802.20的純IP架構使它在組網成本上具有較明顯的價格優(yōu)勢。

802.20 vs LTE

• 競爭關系
• 物理層技術都是基于OFDM和MIMO
• 都是基于IP的架構

LTE(Long Term Evolution)是國際標準化組織3GPP在2004年底提出的研究計劃，旨在提高3G技術在寬帶無線接入市場的競爭力。

LTE的市場定位是彌補3G技術在分組接入方面的不足，技術特性與802.20極為相似

• 都是針對廣域網的移動通信技術，LTE支持最高的移動速率為350 km/h，并且能在15~120 km/h下提供高性能的服務
• 物理層技術都是基于OFDM和MIMO，頻譜效率都很高，并且擺脫了高通公司的CDMA專利制約
• 都支持低時延，LTE的接入網時延在10 ms以內，控制平面時延小于100 ms
• 都是基于IP的架構，LTE的目標是建立一個無線接入網與固網融合的純IP的核心網，以滿足寬帶無線接入的需求。

與802.11、802.16間的關系

• 11和16主要是針對牧游式的無線接入，提供步行速率的移動性。802.20的目標市場定位于無線廣域網，強調它對高速移動性的支持。
• 三種技術存在很強的互補性。若將它們混合組網，取長補短，將是一種非常好的全網覆蓋解決方案。

🕘 4.3 802.20展望

• 高移動性和高吞吐量必然是未來無線通信市場的重要需求。
• IEEE 802.20正是為滿足這一需求而專門設計的寬帶無線接入技術，并具有性能好、效率高、成本低和部署靈活等特點。
• 802.20在移動性上優(yōu)于802.16和802.11，在數據吞吐量上強于3G技術，其設計理念也符合下一代技術的發(fā)展方向，因而確實是一種非常有前景的無線技術。

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作者：HinsCoder
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