大有作為的無線接入網(wǎng)

唐軍��

【摘要】本文在對無線接入網(wǎng)定義、組成、接口闡述之后，列出多種無線接入方式及無線接入網(wǎng)所用技術。最后指出我國無線接入網(wǎng)概況。��



【關鍵詞】本地環(huán)路接入網(wǎng)多址技術軟無線電無線局域網(wǎng)��





　　現(xiàn)代通信是朝著數(shù)字化、個人化、綜合化(多媒體)、智能化、風格化發(fā)展，并且，要實現(xiàn)電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、圖像網(wǎng)三網(wǎng)合一。不論何種通信業(yè)務，不論是何種網(wǎng)絡，最終是要把信息傳送到用戶，也就是說，無論是傳統(tǒng)電話、IP電話，還是各種各樣的數(shù)據(jù)或視頻通信，都有一個共同的問題，那就是如何接入到用戶。



　

1.無線接入網(wǎng)　



　　眾所周知，本地交換機(端局機)至用戶之間的線路，叫本地環(huán)路(用戶環(huán)路呀用戶線)。這線路要占市話網(wǎng)投資50%以上甚至還多，而引起的故障卻占70%以上，而傳統(tǒng)上是用雙絞銅線，只能傳話音和低速數(shù)據(jù)，這本地環(huán)路已成為現(xiàn)代高速通信發(fā)展的“瓶頸”。



　　ITU-T在建議G963中，建議提出接入網(wǎng)AN(Access Network)新概念：“由于現(xiàn)有的本地網(wǎng)絡上處于向其他的交換與傳送技術的演變之中，需要引進一個新的概念，這就是接入網(wǎng)”。



　　ITU-T在1995年7月對接入網(wǎng)定義為：“用戶接入網(wǎng)是由業(yè)務節(jié)點接口和相關用戶網(wǎng)絡接口之間的一系列傳送實體(諸如線路設施和傳輸設施)所組成的為傳遞電信業(yè)務提供所需傳送承載能力的實施系統(tǒng)”。接入網(wǎng)包括傳輸系統(tǒng)、復用設備、用戶與網(wǎng)絡接口設備以及數(shù)字交叉連接設備等。



　　接入網(wǎng)可以部分(主分線器或分線器至用戶)或全部(端局機至用戶)替代本地環(huán)路，所以，有人把接入網(wǎng)稱為本地環(huán)路。接入網(wǎng)接傳輸介質分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)。有線接入網(wǎng)最早用線纜接入，后來用光纖與同軸混合接入(HFC)、光纖接入和XDSL(HDSL、ADLS)等。



　　無線接入網(wǎng)是大有作為的。因為它組網(wǎng)靈活、擴容方便、維護費用和運營成本低、安裝快捷、系統(tǒng)簡單、覆蓋范圍廣，可適用于市區(qū)、市郊、農(nóng)村(包括沙漠、海島、高原等地形)。而且，可靠性和話音質量都很好。所以，無線接入網(wǎng)可以替代本地環(huán)路，可以用于有線鋪設極困難的地方。更為重要的是，要實現(xiàn)任何人能隨時隨地不受時空限制與世界上其他任何人進行通信(個人通信)，沒有無線接入網(wǎng)是不可能實現(xiàn)的。



　　無線接入網(wǎng)是用無線通信系統(tǒng)全部或部分替代傳統(tǒng)的本地環(huán)路，所以，無線接入網(wǎng)又稱為無線本地環(huán)路WLL(Wireless Local Loop)或無線用戶系統(tǒng)WSS(Wireless Subscriber System)。無線接入網(wǎng)按用戶終端分為固定無線接入網(wǎng)FWA(Fixed Wireless Access)和移動無線接入網(wǎng)MWA(Mobiled Wireless Access)。在固定無線接入網(wǎng)中，用戶終端固定或只是在辦公室、會議室或家中等場所作有限移動。相反，在移定無線接入網(wǎng)中，用戶終端是移動的。固定無線接入不需要移動控制和越區(qū)切換功能，從而節(jié)省投資，相應地，固定無線接入網(wǎng)被大量使用，有的文章索性只提及FWA。



　

2.無線接入網(wǎng)組成　



　　一般來說，無線接入網(wǎng)是由網(wǎng)絡管理系統(tǒng)NMS(Network Management System)、基站控制器(Base Station Contriller)、基站BS(Base Station)和用戶站SS(Subscriber Station)組成。用戶站也稱為無線網(wǎng)絡終端RNT(Radio Network Terminal)。也可以不把NWS歸入系統(tǒng)之中。



　　NMS是一個操作維護中心，負責無線接入系統(tǒng)的設備故障診斷和操作維修，網(wǎng)絡操作與網(wǎng)絡管理，為網(wǎng)絡管理與規(guī)劃提供數(shù)據(jù)及統(tǒng)計。BSC是實現(xiàn)有線與無線信令代碼的轉換，提供與交換機、網(wǎng)絡管理系統(tǒng)、基站的接口，并對無線信道的分配進行控制，并對基站監(jiān)測，一個BSC可以控制多個BS(基站)，BSC可以安裝在電話交換局內(nèi)，也可以安裝在電話交換局外�；�站BS由收發(fā)信機和控制單元組成，通過無線接口與用戶站SS連接，通過有線或無線鏈路與控制器BSC相連接，并完成無線接口的認證和保密、無線資源管理和用戶單元登記、路由選擇等多種功能，一個基站覆蓋半徑可以是500米至50米(微區(qū))或500米到5公里(微區(qū))，也可以是5公里到50公里(宏區(qū))，這決定所采用的接入方式。用戶站是一個無線網(wǎng)絡終端，它提供電話、數(shù)據(jù)、傳真等標準接口，而與基站是通過無線接口相連接。用戶站分為單用戶站和多用戶站兩種，用戶站與用戶終端相連，用戶終端可以是固定用戶(雙音頻電話機、計算機、傳真機等)，也可以是手機，用戶終端是手機時，用戶終端也就是用戶站。需要指出的是，雖然無線接入系統(tǒng)是由四部分組成，但是，不同廠家提供的系統(tǒng)在結構上是不同的，就是同一廠家按接入方式不同推出的系統(tǒng)也是有差別的。



　　無線接入網(wǎng)按傳輸速率可分為窄帶無線接入網(wǎng)(數(shù)據(jù)速率低于64kb/s)，中寬帶無線接入網(wǎng)(數(shù)據(jù)速率大于64kb/s而小于2Mb/s)和寬帶無線接入網(wǎng)(數(shù)據(jù)速率大于2Mb/s)。窄帶和中寬帶無線接入是基于電路交換的，它們的系統(tǒng)結構是很類似，并且用圖一可以代表，而寬帶無線接入是基于分組交換的，是一點到多點的結構。

　



3.無線接入網(wǎng)的接口　



　　對于一個無線接入系統(tǒng)是存在多種接口，那就是交換機與基站控制器接口，基站控制器與基站的接口，基站與用戶站的接口，用戶站與用戶終端的接口，還有基站控制器與網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的Q3接口。



　　本地交換機與基站控制器的連接，物理上可以采用雙絞銅線、同軸電纜、微波線路或光纖等，其接口方式目前有兩種，一種是用戶線接口方式(Z接口)，另一種是數(shù)字中繼線(E1)接口方式(V5接口)，Z接口是簡單、靈活、可與各種交換機接口，V5接口把交換機與接入設備之間的摸擬連接改變?yōu)閿?shù)字連接，V5接口具有開放性，可解決過去的設備費用高、數(shù)字業(yè)務發(fā)展難的缺點。V5接口可以支持多種接入，包括支持綜合業(yè)務。



表1 V5.1和V5.2��比較


　　　　　　V5.1　　　　　　　　　　　　　　　　　　V5.2



　　　1條E1(2048kb/s)鏈路　　　　　　　　　　1至16條E1鏈路



E1時隙與業(yè)務通道一一對應，無集成功能　　　　時隙動態(tài)分配，支持集成功能



　　　不支持ISDN-PRA接入　　　　　　　　　支持ISDN-PRA接入



　　　無故障鏈路切換保護　　　　　　　　　有故障鏈路切換保護



　　　　只對單路管理　　　　　　　　　　　可對多路管理




　　V5接口是1993年由ETSI頒布，1994年ITU定義V5接口分為V5.1和V5.2。V5是建立在E1接口基礎上，用一個時隙傳送公共控制信號，其他時隙傳業(yè)務信號。V5.1由單個2048kb/s鏈路構成，V5.2由1-16個2048kb/s鏈路構成(表一)。V5支持的業(yè)務有電話、ISPN和專用線業(yè)務等。



　　基站控制器與基站之間的接口，物理上可用雙絞銅線、同軸電纜、光纖等，而不同的產(chǎn)品采用不同協(xié)議，大多數(shù)為專用協(xié)議，基站與用戶站之間采用無線全雙工通信方式，即用頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)，它們的接口是空中接口，包含無線接口、信令與語言編碼及傳輸內(nèi)容，而無線空中接口包括無線頻道劃分、無線調制方式、多址雙工方式、發(fā)射功率及控制等�？罩薪涌谑请S著采用無線接入方式不同而相異。用戶站與用戶終端的接口是采用標準的與PSTN用戶線接口，也就是滿足Z接口標準接口和T接口標準。應該指出，在無線接入網(wǎng)的多種接口中，V5接口和空中接口是極為重要的。



　

4.接入方式　



　　ITU-T于1995年定義無線接入網(wǎng)，所以，有人就認為“無線接入網(wǎng)市場從1996年起動”,其實不然。早在70年代就有一點多址的無線接入系統(tǒng)，即被稱為第一代系統(tǒng)。時至今日，無線接入網(wǎng)的接入方式有多種，原則上可以說，各種現(xiàn)有的無線通信方式均可作為無線接入方式，但是，現(xiàn)有的無線通信方式都不具備V5接口，而又不能提供與有線接入一樣的話音質量，所以，往往不能直接用于無線接入，而必須加以改造或專門設計，專門設計制造的無線接入網(wǎng)稱為專用無線本地環(huán)路，用戶是固定的，這個系統(tǒng)稱固定無線接入網(wǎng)，朗訊(現(xiàn)AT&T)的WSS系統(tǒng)、阿爾卡特的A9500系統(tǒng)、大唐集團的WL-3.0系統(tǒng)和DSC采用CDMA技術的Airspan系統(tǒng)屬于此類。第二類是由原來的通信系統(tǒng)改造(即簡化)而來，不論是專門設計還是簡化原來的系統(tǒng)，所用的無線技術(即接入方式)大致有：



　　(1) 利用跳頻技術。以色列TADITAN Telecommumicatons Ltd.推出的Multi Gain Wireless系統(tǒng)是代表性的用跳頻技術的無線接入系統(tǒng)。系統(tǒng)工作頻率為900MHz至2.7GHz，覆蓋范圍為500米(全向)至10公里(扇形)。



　　(2) 利用微波技術。常用一點多址技術，屬于固定無線接入，系統(tǒng)由連接本地交換機的中心站、外圍站和中繼站組成。產(chǎn)品有加拿大的SR-500、ALcatel的A9800、NEC的DMMSS，大唐集團的PMP1560等。系統(tǒng)工作頻率1.5GHz 、1.9GHz和2.4GHz，覆蓋范圍可以是5-60公里，也可以是600公里(通過中繼站)。



　　(3) 利用衛(wèi)星通信技術。衛(wèi)星通信是利用衛(wèi)星作中繼，（圖略）按衛(wèi)星軌道分有靜止軌道衛(wèi)星(GEO)通信，中軌道衛(wèi)星(MFO)通信和低軌道衛(wèi)星(LEO)通信，而按地球站天線直徑分為A站、B站、C站和E站及甚小口徑地球站VSAT(Very Small Aperture Terminal)。VSAT系統(tǒng)由VSAT主站、衛(wèi)星和VSAT站組成，VSAT主站作基站用并兼網(wǎng)絡管理中心，VSAT站作用戶站用，目前全球已建成180多個VSAT系統(tǒng)，我國有70多個VSAT系統(tǒng)。休斯網(wǎng)系統(tǒng)公司的Direcpc是典型的利用VSAT系統(tǒng)作接入。衛(wèi)星通信工作頻率有C波段(如4/6GHz)、Ku波段(如11GHz/14GHz)、Ka波段(如20/30GHz)，衛(wèi)星通信有許多特點，如對距離和氣象條件不敏感和覆蓋面大。



　　(4) 基于蜂窩技術。用模擬(AMPS NMT、 ETACS)和數(shù)字蜂窩(GSM800，DAMPS，CDMAONE，PDC等)技術中任何一種經(jīng)過簡化均可以構成無線接入網(wǎng)，可以是直接接入PSTN交換機的固定網(wǎng)，如諾基亞的GSMWLL系統(tǒng)，也可以是通過移動交換機接入PSNT的移動網(wǎng)，如北電網(wǎng)絡的ProximityG900，還可以是混合網(wǎng)，如Motorola的CDMA WILL系統(tǒng)，CDMA 無線接入有優(yōu)越性，所以基于CDMA的無線接入系統(tǒng)較多，著名的系統(tǒng)除Motorola的CDMA WLL系統(tǒng)外，有AT&T公司的Airloop系統(tǒng)，DSC公司的AIRSPAN系統(tǒng)，Qualcomm公司的QCTEL、Granger公司的CD2000等。



　　(5) 采用大區(qū)制技術。大區(qū)制技術有功率大、覆蓋范圍大、系統(tǒng)投資少等特點，用大區(qū)制技術構成的無線接入網(wǎng)可用于人口分散的地區(qū)，AT&T的WSS是采用大區(qū)制技術的無線接入系統(tǒng)，WSS使用AMPS頻段是支持固定用戶，但可以根據(jù)需要支持移動用戶。



　　(6) 基于無繩電話技術。用無繩電話技術CCT2、DECT、PHS、PACS)技術構成的無線接入網(wǎng)是固定的，無繩電話技術主要是為辦公室和住宅設計，系統(tǒng)功率低、覆蓋面不大。采用DECT標準的無線接入網(wǎng)最多，1998年有報道說，“目前全部公用WLL中31%采用DEG”。愛立信的DRA1900系統(tǒng)、ADI的COR DECT、中國華為的ETS1900、阿爾卡特的A9500、西門子的DECT Link系統(tǒng)均采用DECT標準。松下的AITSTAR-WLL系統(tǒng)、日立的RN1000型WLL系統(tǒng)采用PHS。也有采用CT2標準的，如北電網(wǎng)絡的ProximityL800、軌道移動公司的Link-tel CT2。



　　(7) 基于集群技術。集群系統(tǒng)發(fā)射功率大、覆蓋面也大，基于集群技術，可以構成固定接入網(wǎng)和移動接入網(wǎng)，用數(shù)字集群技術構成接入網(wǎng)更為人看好。



　　還有采用其他無線通信技術構成無線接入網(wǎng)。值得一提的是，1997年以前，市場上所有無線接入系統(tǒng)都是窄帶的，寬帶無線接入因發(fā)達國家的需求和業(yè)務的發(fā)展(如電視點播、網(wǎng)上瀏覽、LAN互聯(lián)等)，將會大有發(fā)展，限于篇幅，對寬帶接入系統(tǒng)不多談。



　　無線接入網(wǎng)采用接入方式不同，所用技術也是不同的，也就是說，所使用的多址技術、編碼調制技術、工作頻段、雙工方式、信道分配方式和接口標準都不相同。比方說，愛立信的RAS1000系統(tǒng)采用模擬蜂窩技術、多址方式為FDMA／FDD，Qualcomn的QCTel系統(tǒng)采用數(shù)字蜂窩技術、多址方式為CDMA／FDD。



　

5. 我國無線接入網(wǎng)概況　



　　我國幅員遼闊、地形復雜(山地33.33%，高原26.04%��)、農(nóng)村人口多(約為8.8億)，無線接入網(wǎng)很適用于我國，我國信息業(yè)發(fā)展快也需要大量的無線接入網(wǎng)，因此，我國很重視無線接入網(wǎng)的應用和科研生產(chǎn)。



　　原郵電部電信總局于1995年12月底開始在全國范圍內(nèi)進行了接入網(wǎng)試驗，共有17家中外廠商參加試驗，包括有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)試驗，試驗之后，各省、市、自治區(qū)建設無線接入網(wǎng)，上海等地已經(jīng)或正在建寬帶無線接入網(wǎng)。同時，我國制定了接入網(wǎng)的技術體制、標準、測試規(guī)范及中國電信有關技術要求和標準。



　　信息產(chǎn)業(yè)部已對使用1880-1900MHz／1960-1980MHz頻率作出新規(guī)定：中國電信在北京、天津、上海、廣州、深圳、福州、廈門七城市使用的1895-1980MHz建設接入網(wǎng)，中國聯(lián)通在天津、重慶、成都三城市使用1890-1895／1970-1975MHz建設無線接入網(wǎng)，頻率使用期限至2002年止，用1890-1900／1970-1980MHz建設無線接入網(wǎng)，頻率使用期限至2000年。同時在450μHz步段分配頻率供無線接入網(wǎng)用，并規(guī)劃新頻率(如3GHz頻段)用于無線接入網(wǎng)。



　　特別要指出的是，我國無線接入網(wǎng)產(chǎn)品多，大唐、巨龍、中興、華為等均可提供多種無線接入網(wǎng)產(chǎn)品，技術先進性與國際上的先進技術幾乎處于同一水平，甚至有當前國際上具有最高頻譜利用率、最低發(fā)射功率的SCDMA系統(tǒng)，該系統(tǒng)是大唐公司推出的，首次使用了智能天線(Smart Anterna)、同步CDMA(Synchronous CDMA)、軟無線電(Softwave Radio)等國際上最前沿通信技術。但是，總體上看，我國無線接入系統(tǒng)與國際上最先進的系統(tǒng)有差距，如CDMA的手機我國尚無商用產(chǎn)品，更別說具有無線應用協(xié)議WAP功能的手機了。聯(lián)合起來，研制新的高新技術的無線接入網(wǎng)是發(fā)展民族通信業(yè)的必經(jīng)之路。





摘自《移動通信在線》