第3章-无线网络物理结构.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 无线网络物理结构,3.1 有线网络拓扑结构的回顾,3.2 无线网络拓扑结构,3.3 WLAN设备,3.4 WPAN设备,3.5 WMAN设备,3.6 第一部分总结,3.1 有线网络拓扑结构的回顾,图3.1 点到点、总线形和环形拓扑结构,总线和环形拓扑都易于受到单点错误的影响，,单个连接故障会使总线形网络的部分节点与网络隔断，,或者使环形网络的所有通信中断。,图3.3 实际星形网络中的无源集线器,第一台PC,第二台PC,打印机,无源集线器,扫描仪,无源、有源集线器将每个接收到的数据包发送给每个与其相连的设备。,缺点：网络的带宽由所有设备分享,图3.4 实际星形网络中的交换式集线器,交换式集线器,第一台PC,第二台PC,打印机,扫描仪,交换式集线器：将数据包只发送给指定地址的设备，客服了共享带宽的局限性。,交换式集线器：使网络容量明显提高,3.2 无线网络拓扑结构,3.2.1 点到点连接,3.2.2 无线网络的星形拓扑结构,3.2.3 无线网状网络,3.2.1 点到点连接,与有线网络相比，图3.1所示的简单点到点连接在无线网络中更为常见，在很多无线情况都会见到，例如，,端到端(P2P,Peer-to-Peer)或者ad-hoc Wi-Fi连接,无线MAN回程装置,LAN无线网桥,蓝牙,IrDA,无线媒体本质上的不同意味着，交换式和非交换式集线器的差别对无线网络中的控制节点来说并没有太大影响，因为并没有相应的无线媒体能够替代连接到每个设备的单独缆线。无线LAN交换机或控制器是一种有线网络设备，用来将数据交换到接入点(Access Point,AP)，接入点负责为每个数据包寻址目的站，如图3.6所示,接入点交换机,图3.6 使用无线接入点交换的树形拓扑结构,3.2.3 无线网状网络,无线网状网络，也称为移动ad hoc网络(MANET)，是局域网或者城域网的一种，网络中的节点是移动的，而且可以直接与相邻节点通信而不需要中心控制设备。由于节点可以进入或离开网络，因此无线网状网络的拓扑结构不断变化，如图3.8所示。数据包从一个节点到另一个节点直至目的地的过程称为“跳”。,Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比，它具有以下特点：,1、无中心,Ad hoc网络没有严格的控制中心。所有结点的地位平等，即是一个对等式网络。结点可以随时加入和离开网络。任何结点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。,2、自组织,网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施。结点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，结点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。,3、多跳路由,当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转发。与固定网络的多跳不同，,Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网络结点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。,4、动态拓扑,Ad hoc网络是一个动态的网络。网络结点可以随处移动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。这些特点使得Ad hoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂窝移动通信网络和固定通信网络有着显著的区别。,除了有效收集和更新路由信息外，无线网状网络还面临其他的技术挑战：,无线链路的可靠性数据包的错误率在集线器的一跳内还可容忍，但星形网络配置会将其迅速扩展到多跳上，从而限制了网状网络能够扩大和保持有效性的规模。,无缝漫游大多数无线网络都不要求移动节点的无缝连接和再连接，但是IEEE 802.11工作组TGr和TGs却对此提出了要求。,安全性如何在一个没有稳定的基础架构的网络中执行用户认证？,3.3 WLAN设备,3.3.1 无线网卡,3.3.2 接入点,3.3.3 无线LAN交换机或控制器,3.3.4 WLAN 阵列,3.3.5 其他WLAN硬件,3.3.6 WLAN天线,3.3.1 无线网卡,装有无线网络接口卡（Network Interface Card,NIC，简称网卡）的PDA、笔记本电脑或台式电脑可作为无线站点，可以与对等网中的其他站点或者接入点进行通信。,图3.9 各种各样的无线NIC,特性,描述,Internet网关,支持许多功能，如路由、网络地址转换、为客户站提供动态IP地址的动态主机分配协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)服务器、虚拟专用网(Virtual Private Network,VPN)等,交换式集线器,可以包含多个有线以太网端口，为一些以太网设备提供交换式集线器功能,无线网桥或中继器,接入点可以作为中继站来扩展另一个接入点的工作范围，或者作为两个网络之间的点对点的无线网桥,网络存储服务器,接有外部存储器的Internet硬盘驱动器或端口，为无线站点提供集中的文件存储或备份,表3.1 接入点可选功能,3.3.3 无线LAN交换机或控制器,在大规模无线网络中，例如拥有几十甚至几百个接入点的集团环境中，需要对每个接入点单独配置，这就使WLAN的管理非常复杂。WLAN交换机简化了大型WLAN的配置和管理。WLAN交换机（也称为WLAN控制器或接入路由器）是一种网络基础设备，该设备设计用来代表依赖型或者“瘦”接入点执行各种功能，图3.11所示。,优点,描述,低成本,“瘦”接入点经过优化，只高效地完成无线通信功能，降低了最初的硬件成本以及未来的维护和升级成本,简化的接入点管理,接入点配置，包括安全功能都采用集中式，简化了网络管理任务,改善漫游性能,比传统接入点的漫游切换速度要快得多，改善了语音服务性能,简化网络升级,集中式的命令和控制能力使得为适应WLAN标准而对网络进行的升级变得更加简单，因为升级只需在交换层次上进行，而不是在每个接入点上,表3.2 “瘦”接入点的优点,瘦AP解决方案优势,1.集中控制与管理,2.即插即用的网络部署,3.网络自愈功能,4.无线接入的负载均衡,5.安全性,6.QoS,7.流量分离,IETF规范描述了LWAPP协议的如下目标：,减少接入点执行的协议代码数量从而可以有效地利用接入点的计算能力，是通过将接入点的计算能力用在无线通信而不是桥接、转发或者其他功能上实现的。,采用集中式网络计算能力执行WLAN的桥接、转发、认证、加密和策略执行功能。,提供一个在集线器设备和接入点之间传输帧的通用封装和传输机制，保证多厂商产品的通用性并使得LWAPP可以应用于未来的其他访问协议中。,LWAPP功能,描述,接入点设备的发现及信息交换,接入点发送“发现请求”帧，所有接收到的接入路由器响应“发现应答”帧。接入点选择一个响应的接入路由并通过交换“加入请求”和“加入应答”帧与其发生关联,接入点验证、配置、规定和软件控制,关联后，接入路由为接入点提供一些规定，包括服务设置标识符(Service Set Identifier,SSID)、安全参数、工作信道和数据速率。接入路由器还可以配置MAC操作参数（例如帧的尝试发送次数）、发送功率、直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)或OFDM参数和接入点的天线配置。在规定和配置后，接入点就可以进行工作了,数据和管理帧的封装、分段和格式,LWAPP为接入点和接入路由间的传输封装数据和管理帧。如果封装的数据或管理帧超过了接入点和接入路由之间支持的最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)，将对帧进行分段和重组,接入点和关联设备间的通信控制与管理,LWAPP使接入路由向其接入点请求统计报告，包括与接入点和其关联设备的通信有关的数据（例如重试次数和RTS/ACK失败次数）,表3.4 LWAPP功能,3.3.4 WLAN 阵列,单个接入点阵列包含一个WLAN控制器，同时有4、8或者16个接入点。这些接入点可能同时具有IEEE 802.11a及IEEE 802.11b/g无线接口。比较典型的例子是使用4个接入点进行IEEE 802.11a/g覆盖，其相邻天线间隔为90o、扇区为180o，或者使用12个接入点进行IEEE 802.11a覆盖，其相邻天线间隔为30o、扇区为60o，如图3.12所示。,这种具有16个接入点、工作在IEEE 802.11a/g网络的设备，每个接入点的最高数据速率为54 Mbps，可提供总的WLAN传输能力为864 Mbps。扇区天线提高了增益，也意味着接入点阵列的工作范围比采用全向天线的单个接入点的工作范围加倍或者增加很多。,为了在更大的工作区域得到更高的传输能力，可以使用由两级WLAN控制器控制的多接入点阵列，将生成一个树状拓扑，如图3.13所示，该WLAN的总传输能力可达几个Gb。,介入点交换机,接入点阵列,客户站,接入点阵列覆盖区域；12802.11g+4802.11a信道,图3.13 使用接入点阵列的WLAN树状拓扑,3.3.5 其他WLAN硬件,3.3.5.1无线网桥,3.3.5.2 无线打印服务器,3.3.5.1无线网桥,许多制造商生产了能够提供点到点WLAN或者WMAN连接的无线桥接设备，这些设备具有适合户外使用的保护封装，如图3.14所示。,图3.14 户外无线网桥,3.3.5.2 无线打印服务器,无线打印服务器使家庭或者办公室内的一组用户之间可以灵活地共享打印机，而打印机不必宿主于某台计算机或连接到有线网络。,图3.15 无线打印服务器Belkin 公司、D-Link（欧洲）公司,及Linksys（Cisco子公司）提供,3.3.6 WLAN天线,3.3.6.1 传统的固定增益天线,3.3.6.2 智能天线,天线（antenna)是一种,变换器,，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。,英文名称：antenna gain,天线增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。,天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。一般来说，增益的提高主要依靠减小垂直面向辐射的波瓣宽度，而在水平面上保持全向的辐射性能。,天线增益对移动通信系统的运行质量极为重要，因为它决定蜂窝边缘的信号电平。增加增益就可以在一确定方向上增大网络的覆盖范围，或者在确定范围内增大增益余量。任何蜂窝系统都是一个双向过程，增加天线的增益能同时减少双向系统增益预算余量。另外，表示天线增益的参数有dBd和dBi。DBi是相对于点源天线的增益，在各方向的辐射是均匀的；dBd相对于对称阵子天线的增益dBi=dBd+2.15。相同的条件下，增益越高，电波传播的距离越远。一般地，GSM定向基站的天线增益为18dBi，全向的为11dBi。,天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，通常采用通 过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。,天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。,3.3.6.1 传统的固定增益天线,工作在2.4 GHz ISM频段（Industrial Scientific Medical Band，工业、科学、医用频段）的IEEE 802.11b及802.11g网络的天线有许多种覆盖类型。在特定应用场合下，选择天线的关键因素是,天线增益,（用dBi表示）和,波束角,（用度表示）。,最常见的WLAN天线是全向天线。全向天线是所有的NIC以及大多数接入点的标准天线，其增益为07 dBi，波束角垂直于天线轴方向，为全向360o。图3.16给出了一些WLAN天线的示例，其典型参数如表3.5所示。,图3.16 WLAN天线类型D-Link（欧洲）公司提供,室外全向天线,高增益八木天线,室内定向,平面天线,室外全向天线,天线类型,子类型,波束宽度(,o,),增益(dBi),全向天线,360,015,贴片天线/平面天线,1570,820,扇区天线,180,815,120,920,90,920,60,1017,定向天线,八木天线,1030,820,抛物面反射天线,525,1430,表3.5 2.4 GHz无线LAN典型参数,智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。,智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrival)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时，利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。实际上它使通信资源不再局限于时间域(TDMA)、频率域(FDMA)或码域(CDMA)而拓展到了空间域，属于空分多址(SDMA)体制。,智能天线可以分为两种类型：交换波束天线和适应阵列。,类型,交换波束使用许多窄波束天线，每个指向一个微有不同的方向，以此覆盖整个120度扇区。当扇区内的移动用户移动时，系统内的智能天线从一个天线变换到另一个天线。,自适应阵列使用一个阵列天线和成熟的数字信号处理来从一个位置到下一个位置转换天线束。,波束转换天线,波束转换天线具有有限数目的、固定的、预定义的方向图，通过阵列天线技术在同一信道中利用多个波束同时给多个用户发送不同的信号，它从几个预定义的、固定波束中选择其一，检测信号强度，当移动台越过扇区时，从一个波束切换到另一个波束。在特定的方向上提高灵敏度，从而提高通信容量和质量。,为保证波束转换天线共享同一信道的各移动用户只接收到发给自己的信号而不发生串话，要求基站天线阵产生多个波束来分别照射不同用户，特别地，在每个波束中发送的信息不同而且要互不干扰。,自适应天线阵,融入自适应数字处理技术的智能天线是利用数字信号处理的算法去测量不同波束的信号强度，因而能动态地改变波束使天线的传输功率集中。应用空间处理技术(spatial processing technology)可以增强信号能力，使多个用户共同使用一个信道。,3.3.6.2 智能天线,使用传统天线类型的无线网络的数据吞吐量是有限的，因为在网络中同一时间只能有一个节点利用传输媒体传输数据包（其他的所谓多址接入技术将在4.3节中讨论）。智能天线允许多个节点同时传输数据，大大提高了网络的吞吐量，从而克服了这一限制。有两种类型的智能天线：交换波束与自适应阵列。,交换波束天线由一组天线元构成，天线元预先定义成含有一个窄的主瓣和一些小旁瓣的波束图，如图3.17所示。波束之间的交换意味着在目标节点方向上选择了一个提供最佳增益的阵列元，或者是选择了一个对干扰源具有最小增益的阵列元。,目标站方向,发射机转换到波束6给目,标站方向提供最大的增益,图3.17 六元交换波束阵列波束图,交换波束天线最简单的形式是分集接收天线对，通常用在WLAN的接入点来降低室内环境中的多径效应。接收机检测出两个天线中哪个天线的信号更强，切换至该天线。,自适应的波束或者波束成型天线由一个阵列内的两个或者多个天线元组成，由波束成型算法为每个天线元所发送的或接收的信号分配特定的增益和相位偏移，结果得到一个可调整的方向性图，该图可以用来将波束的主瓣引导到期望的最大增益方向上。图3.18给出了产生同相波束的两天线间的相移。,在期望方向,上的相干干涉,两个天线信号,之间的相位偏移,图3.18 产生同相波束的两天线间的相移,自适应波束天线可以将波束图集中于某个特定的节点，也可以在干扰源的方向上放置“空”或者零增益点。由于每个阵列元的增益和相位偏移都在实时软件控制下，天线可以动态地调整波束图来补偿多径、其他干扰源及噪声的影响，如图3.19所示。,元线阵列元,累加,放大器,幅度相位控制,自适应控制算法,接收机,图3.19 自适应波束天线,自适应波束阵列,MIMO无线通信,目标,将传播集中在单个期望的空间方向上，以便能够允许多址接入，降低干扰或者增加传输范围,利用多径传播增加数据容量，采用通过多个空间信道复用数据流的方式,天线配置,接收端及/或发射端有两个或者多个天线元，接收端和发射端天线独立配置,一般是22或44（发射端接收端），接收端及发射端通过数字信号处理算法连接,空间分集,接收端和发射端之间集中使用单个空间信道,多个空间信道，利用多径传播,数据复用,对所有发射天线进行单个比特流编码,数据流通过空间信道复用,信号处理,为每个天线进行简单的相位和增益调整,使用复杂的处理技术来对通过多个空间信道的信号进行解码,应用举例,第三代WLAN接入点，见3.3.4 节,IEEE 802.11n标准的物理层，见6.6.4 节,表3.6 自适应波束阵列与MIMO无线通信的比较,3.4 WPAN设备,3.4.1 WPAN硬件设备,3.4.2 WPAN天线,3.4.1 WPAN硬件设备,蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般是10m之内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15，工作在2.4GHz 频带，带宽为1Mb/s。,ZigBee译为紫蜂，它与蓝牙相类似。是一种新兴的短距离无线通信技术，用于传感控制应用(Sensor and Control)。由IEEE 802.15工作组中提出，并由其TG4工作组制定规范。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。,“蓝牙”（Bluetooth）原是一位在10世纪统一丹麦的国王，他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。用他的名字来命名这种新的技术标准，含有将四分五裂的局面统一起来的意思。蓝牙技术使用高速跳频（FH，Frequency Hopping）和时分多址（TDMA，Time DivesionMuliaccess）等先进技术，在近距离内最廉价地将几台数字化设备（各种移动设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统，如数字照相机、数字摄像机等，甚至各种家用电器、自动化设备）呈网状链接起来。蓝牙技术将是网络中各种外围设备接口的统一桥梁，它消除了设备之间的连线，取而代之以无线连接。,蓝牙是一种,短距,的无线通讯技术，电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来，省去了传统的电线。透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十公尺的距离内彼此相通，传输速度可以达到每秒钟1兆字节。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而2012年有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了。,3.4.1.1 蓝牙设备,蓝牙设备,主要特性,移动电话,与蓝牙无线耳麦的交互；与PDA或者PC连接用以传输或者备份文件；与其他蓝牙设备交换合同（商务卡）、日历表、照片等,PDA,与PC连接用来传输或者备份文件；通过蓝牙接入点访问Internet；与其他蓝牙设备交换合同（商务卡）、日历表、照片等,耳机或耳麦,无须手持的移动电话；来自于PC,TV,MP3播放器或高保真(hi-fi)的音频数据流等,音频收发器,从PC或者hi-fi系统传至蓝牙耳机的音频数据流,接入点,将LAN扩展到包括可以使用蓝牙的设备；为蓝牙设备提供Internet连接,蓝牙适配器,使笔记本电脑或PDA等很多设备可以使用蓝牙；WLAN NIC，有很多可用形式，最流行的是USB软件狗(Dongle)；为任何RS-232串口设备提供即插即用串口适配器,打印机适配器,打印来自于蓝牙设备的文件或图片,PC输入设备,为PC的键盘、鼠标提供无线连接,GPS接收机,为安装了指定的导航软件的蓝牙设备提供卫星导航能力,拨号适配器,为PC和拨号调制解调器之间提供无线连接,表3.7 蓝牙设备及其特性,图3.20 各种各样的蓝牙设备,ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。,ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。,ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。,3.4.1.2 ZigBee设备,ZigBee设备,主要特性,PC输入设备,为PC鼠标或键盘提供无线连接,自动化设备,用于家庭以及工业自动化功能的无线控制设备，例如加热、照明、安全,无线遥控,取代现有用于电视等设备的红外遥控器，消除了视距和对准的限制,传感器调制解调器,为现有的家庭或者工业自动化环形传感器提供无线网络接口,以太网网关,作为ZigBee网络协调器，能够控制ZigBee终端设备或者作为以太网路由器,表3.8 ZigBee设备与特性,图3.21 ZigBee设备举例（Cirronet公司提供）,3.4.2 WPAN天线,实际使用中，由于WPAN使用距离一般小于10 m，因此蓝牙设备或者其他的PAN设备一般使用简单的集成式全向天线，但是对于和IEEE 802.11 b/g WLAN共享2.4 GHz ISM频段的蓝牙等PAN，前面所述的外接WLAN天线可使PAN设备的使用范围更大。,3.5 WMAN设备,3.5.1 固定WMAN设备,3.5.2 固定WMAN天线,3.5.3 移动WMAN设备,3.5.1 固定WMAN设备,用于固定WMAN，尤其是用于最后一千米宽带接入的WMAN无线网络设备就是两类：基站设备与用户终端设备(Customer Premises Equipment,CPE)。,一些支持不同规模的WMAN基站设备如图3.22所示。其中大型的基站设备可以在市区人口集中区的节点部署，能支持几千个用户。小型的基站设备可以用在郊区人口分散区，支持较少数量的用户。表3.9给出了一些基站以及CPE硬件类型以及主要特点，图3.23给出了一些不同类型的WMAN CPE设备。,图3.22 小型与大型WMAN基站设备（Aperto公司提供）,WMAN设备,主要特点,基本的自动安装室内CPE,与客户端PC或网络的基本WMAN连接；使用多分集或自适应阵列天线改善非视距接收,室外CPE,外部天线与射频部分；提供更高的天线增益和更远的传输距离,基站设备,标准组件及规模化建设；大型或小型配置分别适应人口稠密的市区或人口稀疏的郊区；灵活的RF信道使用：从多个天线扇区上的一个信道到每个天线扇区上的多信道,集成网络网关,MAN接口具有网络网关功能（路由、NAT以及防火墙功能）；可选的集成WLAN接入点；集成的CPU支持如VoIP等附加WISP业务,表3.9 WMAN设备与特点,图3.23 固定WLAN CPE设备（Aperto公司提供）,3.5.2 固定WMAN天线,固定WMAN的天线可以简单地分为两类：基站和CPE。如果有合适的用于室外环境的机架且安装时考虑刮风及结冰等天气条件，则前面表3.5所总结的用于LAN的天线同样可以用于MAN。决定选择何种天线的要素总结于表3.10。,位置,天线类型,应用,CPE,全向天线,低增益要求，用于距离基站比较近的用户,贴片天线,中等增益、中等距离用户，对多数用户都适用,定向天线（八木天线或抛物面反射天线）,高增益、高成本的装备可以使在工作范围边界处的数据传输速率最大化,基站,扇区天线、中等增益,在基站附近较广的覆盖范围，要求较广的垂直波束宽度给基站附近的用户提供覆盖,扇区天线、高增益,在离基站较远处较广的覆盖范围，采用较窄的垂直波束宽度及高增益扩大工作范围,定向天线,高增益天线用于点到点的应用，例如回程、基站之间的桥接等,表3.10 决定选择WMAN天线的要素,高增益、低波,束长距离覆盖,中增益、高波,束短距离覆盖,图3.24 WMAN基站扇区天线配置,3.5.3 移动WMAN设备,受WiBro（Wireless Broadband，无线宽带）标准（IEEE 802.11e标准的子部分，将在12.2.2节中介绍）快速发展的驱动，移动WMAN服务和设备的首次实现是为移动用户提供宽带Internet接入，出现在韩国市场。移动WMAN频谱的授权以及2005年给三家电信公司的发证推动了其商业化进程。,为了满足为设备提供移动Internet服务的要求，需要将电话和PDA能力结合在一起，将有更大的屏幕以及“查询”输入功能，从而克服 Application Protocol，无线应用协议）电话的缺点。图3.25给出了两款三星公司早期开发的WiBro电话。,图3.25 带有电话的WMAN,