——接入網近年來被人們逐漸重視,解決網絡接入部分帶寬不足的瓶頸問題成為人們網絡建設的重點。ADSL,VDSL,ATM無源光,LMDS等寬帶接入手段是倍受關注的新興的接入網解決方案。在已閉幕的2000年中國接入網高級研討會上,LMDS技術成為了眾多廠商和電信部門的焦點。LMDS技術具有高帶寬高速率、網絡架設快、投入成本低、擴容遷移方便等特點,為眾多電信運營商提供了接入網建設方案的新途徑。
——LMDS是Local Multipoint Distribution Services的縮寫,中文譯作本地多點分配業(yè)務。這是一種微波的寬帶業(yè)務,工作在28GHz附近頻段,在較近的距離雙向傳輸話音、數據和圖像等信息。
——LMDS采用一種類似蜂窩的服務區(qū)結構,將一個需要提供業(yè)務的地區(qū)劃分為若干服務區(qū),每個服務區(qū)內設基站,基站設備經點到多點無線鏈路與服務區(qū)內的用戶端通信。每個服務區(qū)覆蓋范圍為幾公里至十幾公里,并可相互重疊。
——目前各國的核心網絡建設均初具規(guī)模,基本可滿足當前通信的需求。而突出的矛盾體現在接入網方面,即用戶與核心網絡的連接部分。這一問題是通信向寬帶、智能、個人化發(fā)展的關鍵,因此我國也把研究、發(fā)展和建設接入網列為重要任務。
——從技術上來說,按照使用的媒介不同,接入網可劃分為有線接入網和無線接入網,無線接入分為移動無線接入和固定無線接入。移動無線接入就例如我們熟悉的移動電話接入等,用戶是可移動的,而固定無線接入與此正好相反,用戶基本是固定不動的。按照這樣的分類標準,LMDS屬于無線固定接入手段,而它最大的特點在于寬帶特性,可用頻譜往往達1GHz以上。
——隨著Internet的高速普及與多媒體技術的飛速發(fā)展,用戶對帶寬的要求越來越高,有線接入手段無法跟上發(fā)展的速度:傳統(tǒng)的銅線、電纜,已完全不能滿足傳輸的要求,如果添加額外的調制和壓縮設備,成本又往往是用戶所不愿負擔的;全光纜網絡將是比較完美的解決方案,但對基礎網絡的要求過高,即使在發(fā)達國家也還需要一段時間才能實現;折衷的光纖電纜混合方案(HFC在很多國家并不適合,因為光纖與電纜往往掌握在不同的部門手中,由于法規(guī)的限制及各自利益的保護,混合使用難于實現。
——普通的無線接入系統(tǒng)均是窄帶系統(tǒng),工作在450M、800M等,針對低速的話音和數據業(yè)務。而LMDS的寬帶特性,決定它幾乎可以承載任何種類的業(yè)務,包括話音、數據和圖像等:
——*話音業(yè)務
——LMDS系統(tǒng)可提供高質量的話音服務,而且沒有時延。系統(tǒng)可提供標準接口,如RJ-11。
——*數據業(yè)務
——LMDS的數據業(yè)務包括低速數據業(yè)務、中速數據業(yè)務和高速數據業(yè)務。具體數據速率可支持1.2K-155Mbit/s,并支持多種協議,包括幀中繼、ATM、TCP/IP等。
——*圖像業(yè)務
——LMDS可支持模擬和數字圖像業(yè)務,可提供的圖像信道包括150條遠程節(jié)目、10條本地節(jié)目,還可提供最少10條PPV節(jié)目信道。系統(tǒng)的信號可以從衛(wèi)星來,也可以是本地制作的;可以是加密的,也可以未加密。
LMDS系統(tǒng)的優(yōu)勢與局限
——除了上述寬帶特性,LMDS還具有無線系統(tǒng)所固有的優(yōu)點,如建設成本低,項目啟動快,建設周期短,維護費用低等:
——1.項目啟動快,工程完成快
——無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)相比,很大的優(yōu)勢在于工程的啟動與實施非常迅速。尤其在大城市,有線工程往往要經過市政等部門的審批,因為對道路、綠地等環(huán)境破壞較大,而且施工量大,要受到多種因素的制約。
——2.前期投資比例較小,后期擴容能力強,投資回收快
——LMDS系統(tǒng)的投資包括中心基站設備,用戶端設備,網管系統(tǒng)和其它附加費用。由于LMDS是一種利用基站覆蓋用戶端設備的體制,所以在網絡初期,只需小部分投資建立一個配置較簡單的基站,覆蓋若干用戶即可開始運營。隨著用戶數量的增加,可提高基站的配置,增加用戶端設備,
逐步擴容,逐步追加投資。所以投資回收也很快。
——3.可以根據用戶需要進行建設
——在網絡正是投入運營之前,往往很難準確推算用戶的業(yè)務需求發(fā)展情況,傳統(tǒng)接入網絡中,用戶對帶寬和新業(yè)務的不斷的需求往往使服務商深感頭疼。而LMDS系統(tǒng)的基站、扇區(qū)覆蓋體制,用戶端設備的模塊化結構,使容量擴充和新業(yè)務提供都很容易,服務商可以隨時根據用戶要求,
添加所需的設備,提供新的服務。
——4.網絡運行、維護費用比較低
——這是無線系統(tǒng)自身固有的優(yōu)勢。
——LMDS系統(tǒng)的局限性有:
——*服務區(qū)覆蓋范圍較小,不適合遠程用戶使用。
——*基站設備相對比較復雜,價格較貴,所以用戶少時,平均每用戶成本較高。LMDS自身的特點,決定它更適合于大城市的城區(qū)或其它人口比較稠密的地區(qū)。
——3.由于工作頻率高,通信質量受雨、雪等天氣影響較大。
LMDS網絡組成
——一個完善的LMDS網絡是由四部分組成的:
——*骨干網絡
——*網絡運行中心(NOC)
——*服務區(qū)中的基站系統(tǒng)
——*服務區(qū)中的用戶端設備
——各個基站的數據送入骨干網絡,完成話音交換、 ATM交換、IP交換等,并連入國際出口,如Internet出口等。為管理服務區(qū)的設備和用戶,往往設立網絡運行中心(NOC)。
——通常,LMDS設備廠商提供服務區(qū)的設備,包括基站系統(tǒng)和用戶端設備,及網絡運行中心的軟件,而骨干網絡,作為基礎設施,由電信服務商建設。
——目前市場上,研制和生產LMDS設備的廠商多集中于北美,如P-COM公司、北方電訊,新橋網絡等。設備廠商們對LMDS設備的深入研究,主要是由于北美國家對LMDS的濃厚的興趣,尤其是1998年3月FCC對頻率許可證的公開拍賣更掀起了LMDS熱潮。許可證拍賣后,中標公司開始著手建網工作,其中擁有多個市場LMDS許可證的Winstar公司從1998年年中開始,在美國的華盛頓特區(qū)、洛杉磯等大城市進行了LMDS系統(tǒng)安裝。在這些項目的建設中,Winstar公司采用的都是美國P-COM公司的LMDS系統(tǒng)。
——1999年1月7日,P-COM與Winstar公司共同宣布,世界上第一套商用LMDS系統(tǒng)投入正式運行,利用P-COM公司的LMDS系統(tǒng),為用戶提供高速Internet接入,會議電視,視頻點播,LAN互連以及話音服務,取得了非常好的商業(yè)效果。自此以后,兩公司緊密攜手,在美國本土以及國際市場,大規(guī)模開展LMDS業(yè)務。
——下面將以P-COM的LMDS系統(tǒng)為例,介紹LMDS設備P-COM公司的LMDS系統(tǒng)包括基站系統(tǒng)和用戶端設備兩部分。
基站系統(tǒng)
——基站系統(tǒng)負責進行用戶端的覆蓋,并提供骨干網絡的接口,包括PSTN、Internet、Frame Relay、ATM、ISDN等。
——P-COM的LMDS系統(tǒng)的基站系統(tǒng)采用扇區(qū)覆蓋,即使用在一定角度范圍內聚焦的喇叭天線,覆蓋用戶端設備。根據采用的天線的不同,可劃分為150、22.50、300、450、600、900扇區(qū),即最少4個扇區(qū),最多24個扇區(qū)。
——由基站至用戶端的下行鏈路采用TDMA模式,射頻調制方式可選QPSK、16QAM和64QAM,多元調
制方式,特別是64QAM,可大大提高頻道利用率,目前也只有P-COM公司的設備可以提供64QAM這種調制方式。
——基站設備可分為室內單元、室外單元、天線和連接室內單元與室外單元的中頻電纜四部分。室內單元是標準19英寸機箱,機箱內含冗余電源,機箱內共有21個插槽,可插入各種板卡。室外單元采用特有的圓柱型結構,體積小,重量輕。天線接口使用P-COM公司的專利,可直接與天線相
接,無需波導,減小損耗,安裝簡單。
用戶端設備
——用戶端設備包括室外安裝的微波發(fā)射和接收裝置和室內的網絡接口單元(NIU),NIU為各種用戶業(yè)務提供接口,并完成復用/解復用功能。P-COM的LMDS系統(tǒng)可提供多種類型的用戶接口,包括:電話、交換機、圖像、幀中繼、以大網等等,速率也非常全:ISDN、N×64K、2M、N×2M等,基本上目前常見的業(yè)務都可直接接入。
冗余配置
——作為點對多點的網絡結構,中心站的穩(wěn)定性至關重要。為保證這一點,LMDS基站系統(tǒng)支持冗余配置,即使用兩套設備互為熱備份,由控制系統(tǒng)自動檢測鏈路情況、誤碼水平等判據,一旦達到門限,則進行切換。
——除這種完全的1+1備份之外,LMDS系統(tǒng)還支持按比例冗余配置,即若干塊某一類板卡,增加一塊作為備份。
容量擴充
——LMDS系統(tǒng)的一大優(yōu)勢是可根據用戶情況進行網絡擴充,為網絡容量的擴充提供了多種方法:
——*增加每扇區(qū)的載波數量
——P-COM的LMDS基站每扇區(qū)可容納5個載波,這樣當用戶數量增多,一個載波無法容納時,僅靠增加載波數量,就可提高五倍系統(tǒng)容量。
——*將扇區(qū)細劃
——基站扇區(qū)系統(tǒng)最少可劃分4個扇區(qū),每個扇區(qū)覆蓋90度范圍內的用戶。如果采用角度更小的扇區(qū)天線,如15度的天線,劃分為24個扇區(qū),即使每個扇區(qū)用戶數量不變,系統(tǒng)總容量也大幅度提高。
——*兩種方法混合使用
——綜合使用上述兩種方法,將取得最佳擴容效果。
——與其他公司的LMDS系統(tǒng)相比,P-COM公司LMDS系統(tǒng)具有:
——*更高的發(fā)射功率:增加基站的覆蓋范圍。
——*更高的調制階數:其他公司的LMDS系統(tǒng)只使用QPSK和16-QAM調制方式。P-COM公司的LMDS系
統(tǒng)使用64-QAM調制方式,可以增加基站的通信容量。
——*更高的扇區(qū)容量:每扇區(qū)可達200Mpbs。
——*更高的基站容量:可達4.8Gbps。
——*在遠端站直接支持ATM協議(無線ATM):通過使用無線ATM協議,可以使鏈路效率得到提高。
——*在同一系統(tǒng)中同時提供FDMA和TDMA接入方式:可以充分利用這兩種接入方式的優(yōu)勢。TDMA接入方式提供按需分配帶寬,FDMA接入方式適用于租用線服務。
——*提供自動發(fā)射功率控制(ATPC):減少網絡干擾,增加頻率復用率,提高網絡容量。
——*容量擴充容易
LMDS在中國
——目前,我國大型電信部門的數據網絡骨干網的建設正在轟轟烈烈地進行,一些地區(qū)已經初具規(guī)模,各電信運營商已開始著手接入網的建設。LMDS以其大容量,多業(yè)務,易建設、見效快等明顯優(yōu)勢引起了我國業(yè)內人士的廣泛關注。
——1999年5月起,中國聯通公司廣東分公司與P-COM公司共同簽定了建立LMDS試驗網的合作協議,開始LMDS在中國的首次試驗。此次中國聯通廣東LMDS寬帶無線接入試驗是為了配合中國聯通數據網工程而進行的重要的技術準備,目的是采用LMDS技術作為接入手段實現寬帶多媒體(話音、數據、視頻等)業(yè)務的商用性,對其性能指標、承載能力及商用前景作綜合評估,為中國聯通數據網工程接入方案的確定提供依據。試驗地點定在降雨量較大的廣州市,在國家無線電管理局的關心和指示下,實驗頻段定在38-39GHz,市內設立兩個扇區(qū),三個遠端站,組成試驗網,開通話音、數據和視頻業(yè)務,建立起基本的測試驗收環(huán)境。整階段試驗歷時10個月,今年2月17日,受中國聯通廣東分公司委托,信息產業(yè)部通信計量中心所屬信息產業(yè)部北京電話交換設備質量監(jiān)督檢驗中心對該試驗網進行驗收測試,驗證該網是否符合我國電信網的技術要求,以及其運行的可靠性,為聯通數據網工程接入方案提供依據。測試內容分7大部分49項,包括系統(tǒng)基站與ATM交換機接口物理層測試、基站ATM信元結構測試、系統(tǒng)傳輸ATM信元QoS參數測試、CES模塊2M接口參數測試、網管及業(yè)務開通能力等,測試結果為49個項目全部合格。
——廣東LMDS試驗網的成功充分體現出了P-COM的寬帶無線接入系統(tǒng)的優(yōu)勢,同時也標志著我國第一套LMDS接入網絡的成功開通,為中國聯通數據網城域接入問題的解決提供了有效可行的途徑,為今后大范圍選用LMDS系統(tǒng)提供了可靠的依據。通過對LMDS系統(tǒng)的技術性能與業(yè)務功能的全面的認識和了解,我國的電信運營部門將利用LMDS技術把我國的通信產業(yè)推向一個新的高峰。