充滿生機和多樣化的寬帶無線接入技術

1　前言

　　中國八縱八橫光纜傳輸骨干網(wǎng)及其它傳輸干線的建設，為長途通信傳輸基礎設施的建設奠定了結實的基礎。WDM波分復用等技術的應用為在有限的光纖上開辟了數(shù)字通信的大通道，解決了光芯緊張和不足的問題。現(xiàn)在通信網(wǎng)絡發(fā)展和建設的瓶頸主要在于接入層。為此，通信運營企業(yè)投資和建設的焦點聚集在接入網(wǎng)的發(fā)展和建設上。接入網(wǎng)的概念提出之后，有線接入網(wǎng)不論從技術的進步和應用發(fā)展上都有了長足的進展。

　　信息高速公路概念的提出和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務的快速發(fā)展，以及中國通信企業(yè)的重組和新的通信運營企業(yè)的進入，在市場經(jīng)濟條件下，接入網(wǎng)的建設需要向多元化的方向發(fā)展。由于建設有線接入網(wǎng)具有一定的局限性和信息時代的到來，在這種情況下，無線技術的特點就特別明顯的顯現(xiàn)出來，給無線接入技術充滿了生機和帶來了活力。

2　巨大的無線通信市場

　　中國改革開放以來，在人口密集和經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，城市的建設發(fā)生了翻天覆地的變化。傳統(tǒng)的破路挖溝埋光纜、電纜或是立桿掛光纜、電纜等有線通信網(wǎng)絡的建設方式將越來越受到現(xiàn)代化城市建設的制約或限制。而對于人口分布分散的貧困山區(qū)的農(nóng)村通信建設，有線接入設施的投資驚人，造成通信企業(yè)運營成本高，收益也較低。而且有一些由于客觀的地理條件和原因也是不客觀和不現(xiàn)實的。

　　隨著中國社會主義市場經(jīng)濟制度的建立，國家對通信市場的不斷開放，通信市場競爭的格局雖然形成，但對于面向用戶這個龐大復雜的接入系統(tǒng)各方的占有率很不均衡，新進入通信市場的通信運營企業(yè)不具備本地網(wǎng)絡資源，建設有線接入網(wǎng)受到了客觀條件的制約。對于有本地網(wǎng)絡資源的運營企業(yè)，目前廣泛采用的光纖加銅纜的傳輸能力，對快速增長的寬帶業(yè)務也是很不適應的，使業(yè)務的發(fā)展受到了一定的制約。為此，不論是對于傳統(tǒng)的通信運營商，還是新的通信運營商，寬帶無線接入技術都具有十分重要的意義。

　　用光纖接入是接入方式中最好的解決方案，但是由于其成本高、工期長以及上述分協(xié)的一些原因受到了制約或限制。而無線接入網(wǎng)具有與有線接入網(wǎng)互補的性質。無線接入網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活、工期短、成本低的特點。通信市場的激烈競爭，在網(wǎng)絡基礎設施資源的競爭上莫非是在無線領域。如上海、廣州等特大城市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，目前對寬帶無線接入的需求就顯得十分迫切。

　　從全球通信行業(yè)的發(fā)展來看，通信技術的寬帶化、無線化、個性化和分組化是時代的大勢所趨。市場催生無線技術的進步和發(fā)展，無線技術的逐步成熟孕育著無線通信市場，無線通信市場的空間是無限的。

3　多樣化的寬帶無線接入和連接技術

　　3.1　無線局域網(wǎng)(WLAN)

　　無線局域網(wǎng)目前有兩大技術體系。一種是基于IEEE802．11協(xié)議標準體系。它于1999年8月由美國電氣和電子工程師學會發(fā)布以來，無線局域網(wǎng)產(chǎn)品和業(yè)務獲得了蓬勃的發(fā)展；另一種是由CEPT制訂的低HiperLAN標準體系。WLAN具有高速傳輸、而向連接、支持QoS、自動頻率配置、支持小區(qū)切換、安全保密等特點。該系統(tǒng)構成的主要是移動終端MT通過接入點AP按入固定通信網(wǎng)絡。

　　3.2　無線網(wǎng)狀網(wǎng)(Wireless mesh)

　　由于WLAN接入點的覆蓋范圍很小，僅限于幾百米，如果要擴大覆蓋范圍，造價成本倍增。為此，無線網(wǎng)狀網(wǎng)的思路又應運而生，使接入點的覆蓋范圍可以延伸到十幾公里或更遠。

　　基于Wireless mesh的思路，IEEE委員會制定了IEEE802.16基于PMP技術標準，通過試驗，該技術受高樓和樹木等的影響嚴重。接著又制定出基于Wireless mesh的IEEE802.16a新標準。Mesh是一種高容量、高速率點對多點寬帶無線技術。Mesh網(wǎng)絡不同于其它無線網(wǎng)絡結構，它的每個用戶節(jié)點都是骨干網(wǎng)絡的一部分，可以轉發(fā)其它用戶節(jié)點的信息，并且隨著網(wǎng)絡節(jié)點的增加，網(wǎng)絡的覆蓋范圍以及靈活性也會隨之增加。

　　Mesh網(wǎng)絡具有以下特點：網(wǎng)絡覆蓋范圍增大，頻譜利用律提高，系統(tǒng)容量增加；Mesh網(wǎng)絡具有的多路由選擇特性提高了網(wǎng)絡的柔韌性和可用性，當某條鏈路出現(xiàn)故障時，可以自動的選擇其它鏈路；網(wǎng)絡具有可伸縮性，初期建設費用低，擴容方便；投資風險小，在較短時間內(nèi)收回成本并獲利。

　　關鍵技術：一是天線技術，現(xiàn)用的天線一般是定向天線或全向天線，定向和全向天線各有利弊。Mesh采用了智能天線技術，這種技術允許頻譜重復使用，從而大大提高了頻譜的利用律，還可以減少干擾；二是在連接的PC機或PDA上安裝了無線網(wǎng)狀網(wǎng)芯片集，從而可以作為網(wǎng)上的路由器或中繼器來轉發(fā)數(shù)據(jù)信號，路由選擇靈活，覆蓋面積擴大；三是采用動態(tài)帶寬分配技術，802.16a標準規(guī)定帶寬的分配可以采用集中式調度方式或者分布式調度方式。集中式調度方式是由Mesh BS節(jié)點收集所有Mesh SS節(jié)點的資源請求信息，分別為它們分配一定的帶寬資源。分布式調度方式是包括Mesh BS和Mesh SS在內(nèi)的所有節(jié)點間帶寬進行相互協(xié)調，從而實現(xiàn)帶寬的動態(tài)分配。

　　IEEE802.16a標準雖然還在試驗階段，但業(yè)界表現(xiàn)出極大的關注。

　　3.3　無線個域網(wǎng)(WPAN)

　　無線個域網(wǎng)指的是能在便攜式電器和通信設備之間進行短距離“特別連接”的一種通信網(wǎng)絡。WPAN的覆蓋范圍一般在半徑為10米范圍之內(nèi)，比無線局域網(wǎng)(WLAN)的服務范圍要小。這里的“特別連接”包含兩層意思，一個是指設備既能承擔主控功能，又能承擔被控功能的能力；二是指設備具有加入或離開現(xiàn)有網(wǎng)絡的方便性。

　　WPAN的主要特點是：能為多媒體業(yè)務提供具有QOS支持的特別連接；加入和離開現(xiàn)有網(wǎng)非常方便；具有先進的功率管理功能，可以節(jié)約電池功率；可以支持55Mb/s的高數(shù)據(jù)速率，傳送高質量的視像和聲訊業(yè)務。

　　WPAN的應用主要有兩大類：一是涉及大宗數(shù)據(jù)文檔傳送；二是涉及實時視像和聲訊。為了滿足WPAN中使用的設備，如數(shù)字攝像機、數(shù)字電視機、數(shù)字照相機、MP3播放器、打印機、投影儀和筆記本電腦等之間的通信，需要對等的特別連接。

　　3.4　本地多點分配系統(tǒng)(LMDS)

　　LMDS(Local Multipoint Distribution Service)本地多點分配業(yè)務，或(Local Multipoint Distribution Service)本地多頻道(微波)分配系統(tǒng)。它是一種特殊的點對多點微波系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了無線小區(qū)制技術，是一種寬帶固定無線接入技術。它具有更高的帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c，它的傳輸容量可與光纖比擬。它可以提供電話業(yè)務、高速數(shù)據(jù)業(yè)務、視頻業(yè)務和綜合多媒體等寬帶業(yè)務。

　　LMDS工作于24/26GHZ？？38GHZ頻段，它的頻譜資源比較多。它工作于毫米波，可以傳輸較高的數(shù)據(jù)速率。目前通常所說的LMDS為第二代數(shù)字系統(tǒng)，它主要使用無線ATM傳輸協(xié)議，它具有標準化的網(wǎng)絡側接口和網(wǎng)管協(xié)議。

　　LMDS由于其工作于毫米波，受氣侯的影響比較大，抗雨衰耗性能差等缺點。

　　原中國電信集團公司(南北分營前)于2001年選擇P-COMG公司、Ericsson公司和Alcatel公司三個廠商的設備分別在廣州和四川的綿陽對LMDS寬帶無線技術進行了試驗，取得了良好的效果，很快將進入實用。

3.5　多點多信道分配系統(tǒng)(MMDS)
　　MMDS(Multipomt multipoint Distribution System)多點多信道分配系統(tǒng)。它是以視距傳輸為基礎的圖象分配傳輸技術。工作于2GHZ？？5GHZ頻段。由于其工作于中頻中寬帶，它有傳輸性能好、覆蓋范圍廣的特點。存反射天線周圍50公里范圍內(nèi)可以將數(shù)據(jù)直接傳輸至用戶，很適合用于用戶分布分散的情況，它不用安裝太多的屋頂設備就能覆蓋一大片區(qū)域。它具有良好的抗雨衰性能、擴容性強、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點。其缺點是它的頻段窄，頻率資源緊張。

　　MMDS能夠作為IP、TDM和幀中繼等接入骨干網(wǎng)絡的寬帶無線接入解決方案。通過它可以實現(xiàn)語音通信、Internet接入、本地用戶大容量數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)廣播、高清晰度電視信號業(yè)務傳輸。MMDS還能支持用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務、GSM短信息業(yè)務和各種GPRS通信業(yè)務。

　　在系統(tǒng)的更新?lián)Q代方面，MMDS技術將會比其他通信技術更容易升級。在MMDS中，通常是用以太網(wǎng)與無線Modem連接。MMDS最顯著的特點就是各個降頻器本振點可以不同，可以由用戶自選頻點，即多點本振。所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標準頻道的VHFI、Ⅲ頻段，增補的A、B頻段，UHF的13CH-45CH頻段，這對于用戶避開當?shù)氐拈_路無線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。

　　2001年，我國首次采用評選(招標)方式，在南京、青島、重慶、武漢和廈門5個城市，進行了3.5GHZ地面固定無線接入系統(tǒng)頻率使用權的分配試點工作。2003年2月在全國擴大到32個城市進行技術和商用試驗。

　　3.6　不可見光纖無線系統(tǒng)

　　不可見光纖無線系統(tǒng)，是一種采用連續(xù)點串接網(wǎng)絡結構組成自愈環(huán)工作的寬帶無線接入系統(tǒng)。其具有SDH自愈環(huán)的高可用性能和無線接入的靈活配置特性。它可應用于28GHZ、29GHZ、31GHZ和38GHZ等毫米波段，系統(tǒng)通路帶寬可達50MHZ，前向糾錯采用RS和格柵碼調制技術。

　　該系統(tǒng)采用環(huán)行拓撲結構，在對其進行擴容時可以分拆環(huán)或在POP點增加新環(huán)。系統(tǒng)的頻譜效率很高，經(jīng)營者可重復使用一對射頻信道給業(yè)務區(qū)的所有用戶提供服務。該系統(tǒng)采用有效的動態(tài)功率電平和前向糾錯技術，具有優(yōu)良的抗雨衰能力。

　　3.7　自由空間光系統(tǒng)(FSO)

　　自由空間光系統(tǒng)是光纖通信技術與無線通信技術的相結合，它是采用光纖傳送通信信號的技術，利用大氣為傳送媒體，而不是用光纖做媒體的一種新型通信技術。FSO的組網(wǎng)可以有三種拓撲方式，即：點到點、點到多點(星形)和網(wǎng)狀網(wǎng)結構，也可以采用混合組網(wǎng)。

　　由于FSO是采用光纖信號傳送技術，它雖然是以大氣為傳送媒體的無線通信技術，但它不占用無線頻譜資源，這是它的一大特點。由于光學技術的進步，光器件安全可靠、而且造價便宜。據(jù)介紹，F(xiàn)SO系統(tǒng)的成本是光纖到大樓成本的1/10？1/3。

　　目前，F(xiàn)SO系統(tǒng)可以提供工作速率155Mbps、100Mbit/s的數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸鏈路�？梢詡魉驮捯簟�數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務，它的傳輸帶寬可高達1Gbit/s以上。據(jù)介紹，在華盛頓用FSO設備組建了一個工作速率為155Mbps的局域網(wǎng)；在西雅圖的四季飯店用Terabeam的FSO設備向客人提供了一個100Mbit/s的數(shù)據(jù)連按服務；在2000年悉尼奧運會上也使用了FSO系統(tǒng)。根據(jù)FSO的特點，業(yè)界認為它的市場潛力是相當大的。

　　3.8　衛(wèi)星通信

　　在我國龐大復雜的地理條件下，采用衛(wèi)星通信技術是一種有效的方案。隨著Internet的快速發(fā)展，利用衛(wèi)星的寬帶IP多媒體廣播技術解決Internet寬帶的瓶頸問題逐漸引起了人們的重視。寬帶IP系統(tǒng)可以提供的多媒體(音頻、視頻、數(shù)據(jù)等)信息和高速Internet接入等服務已經(jīng)在商業(yè)運營中取得一定成效。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋而大、傳輸距離遠以及不受地理條件限制等優(yōu)點，將衛(wèi)星通信作為寬帶接入網(wǎng)技術，將有更大的發(fā)展前景。目前，已有網(wǎng)絡使用衛(wèi)星通信的VSAT技術，利用和發(fā)揮其非對稱特點，即上行檢索使用地面電話線或數(shù)據(jù)電路，而下行則以衛(wèi)星通信高速率傳輸，可用于提供ISP的雙向傳輸。

　　衛(wèi)星通信在Internet接入網(wǎng)中的應用在圍外已經(jīng)很廣泛。我國也從1999年起開始研究和解決通信衛(wèi)星Internet下載的瓶頸問題。專家們對衛(wèi)星通信技術用于Internet的前景非�？春�，相信在不久就會變?yōu)楝F(xiàn)實。

　　3.9　超寬帶(UWB)無線技術

　　超寬帶無線電技術出現(xiàn)于上世紀60年代。當時，這一技術一直僅限于軍事、災害救援搜索、雷達定位及測距等方面。UWB通信系統(tǒng)具有小范圍和超強無線設備連接能力。2002年2月14日美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)批準這一技術可以用于民用通信，從而引起了世界各國的廣泛關注。

　　UWB是一種低功率無線電技術，它可以提供短距離高速無線連接。UWB可以將所有的電子設備如個人數(shù)字助理、電視、DVD播放機等以一種快速高效的方式連接在一起，其通信距離和通信能力遠遠超過藍牙技術。

　　利用它可以為用戶提供語音服務、寬帶Internet接入、遠程教學、視頻業(yè)務和其它增值業(yè)務等等。

　　由于其發(fā)展前景看好，如今有多家公司投入力量進行開發(fā)，目前領先的是新加坡的Cellonic公司。

　　3.10　藍牙技術

　　藍牙技術是一種短距離無線連接技術。它適用于提供低成本的短距離無線連接解決方案，如對電話、耳機、PC機及鍵盤和鼠標實現(xiàn)無線連接。它采用2.4GHZ的ISM頻段，不受各國頻率分配不統(tǒng)一的影響；采用FM調制方式，大大降低了設備成本；采用快速跳頻、正向糾錯和短分組技術，減少同頻干擾和隨機噪聲，使無線通信質量得以提高。

　　藍牙技術一度曾備受業(yè)界的推崇，但是熱情過后由于產(chǎn)品跟不上來，使之處于冬眠狀態(tài)。據(jù)有關資料介紹藍牙技術產(chǎn)品的研究與開發(fā)公司將發(fā)起新一輪沖刺，新的產(chǎn)品將問世，藍牙技術有望走向復興。

　　3.11　無線虛擬網(wǎng)(VPN)

　　基于寬帶無線技術組建VPN是集團用戶關注的重點。VPN使用的協(xié)議主要分隧道協(xié)議和其他相關協(xié)議兩種，采用不同協(xié)議可以組建不同級別的VPN。根據(jù)VPN設備在網(wǎng)絡中安裝位置的不同，有基于用戶端設備的VPN和基于網(wǎng)絡的VPN兩種建設方式。

　　3.12　Wi-Fi技術

　　Wi-Fi，即無線保真度，也是一種短距離無線連接技術，無線傳輸距離為25至50米，在戶外可達330米。通過Wi-Fi網(wǎng)絡，不用線纜，可以實現(xiàn)計算機互相鏈接，鏈接計算機上互聯(lián)網(wǎng)，用戶可以象不同工作站之間的互聯(lián)一樣共享文檔和方案，可以將桌面電腦、以及PDA連接起來，共享服務器和打印機等外圍設備。

　　Wi-Fi是基于IEEE 802.11系列標準的無線通信技術，使用IEEE 802.1lb或802.1la無線電技術以提供安全、可靠、快速的無線連接，使用IEEE 802.3或以太局域網(wǎng)的架線的網(wǎng)絡。Wi-Fi網(wǎng)絡工作在無需執(zhí)照的2.4和5千兆赫無線電頻帶，數(shù)據(jù)速率可以高達11Mbps(802.11b)，54Mbps(802.11a)，或包含以上兩條頻帶的產(chǎn)品(雙重頻帶)，因此它能在許多辦公室內(nèi)實況表現(xiàn)中，媲美基本10BaseT架線以太網(wǎng)。

4　結束語

　　面向未來，我們可以看到的將是一個百花齊放的無線通信世界。因為，擺脫有線網(wǎng)絡的束縛，不受地理位置的限制，隨時隨地都能與任何人進行信息溝通和享受豐富的信息服務，是人類不斷追求的目標。正是因為如此，各種各樣的寬帶無線技術將彼此相連，為補充與有線和固定網(wǎng)絡互相融合，為人們提供各種無線應用和服務。