無線接入網(wǎng)LMDS技術(shù)及應(yīng)用

德 昌
一、無線接入網(wǎng)的主要技術(shù)

       
無線接入網(wǎng)技術(shù)是指接入網(wǎng)的某一部分或全部使用無線傳輸媒質(zhì)，向用戶提供固定和移動接入服務(wù)的技術(shù)。作為有線接入網(wǎng)的有效補(bǔ)充，它有系統(tǒng)容量大、話音質(zhì)量與有線一樣、覆蓋范圍廣、系統(tǒng)規(guī)劃簡單、擴(kuò)容方便、可加密碼或用碼分多址(CDMA)增強(qiáng)保密性等特點技術(shù)，是當(dāng)前發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，比較廣泛地應(yīng)用于農(nóng)村、邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)，在水利、電力、工礦等專業(yè)網(wǎng)中也得到一定程度的應(yīng)用。

       
一般來說，無線接入方式分類方法很多。根據(jù)用戶是否移動可分為固定無線接入和支持用戶低速移動無線接入技術(shù)兩種；根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分為集群系統(tǒng)通信技術(shù)、點對多點數(shù)字微波通信技術(shù)、數(shù)字無繩電話技術(shù)、蜂窩系統(tǒng)通信技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)(廣域通信技術(shù))等接入方式。這里首先介紹常用的接入網(wǎng)技術(shù)：

1�奔�群系統(tǒng)通信技術(shù)

       
集群通信系統(tǒng)采用控制中心的集群技術(shù)，可以動態(tài)地分配無線信道。它比常規(guī)移動通信系統(tǒng)(固定分配無線信道)的頻率利用率要高得多，從而可以極大增加系統(tǒng)用戶容量、降低阻塞率，同時也可增強(qiáng)通信保密性。這個高效使用頻率的特點，對發(fā)展現(xiàn)代移動通信諸業(yè)務(wù)有著十分重要意義，因此在國內(nèi)外都得到迅速而廣泛的發(fā)展。集群系統(tǒng)一般使用150MHz、400MHz、800MHz頻段，優(yōu)點是管理比較容易，操作非常簡便，擴(kuò)容也靈活，且能提供集群通信特有的組呼、群呼以及調(diào)度等功能。缺點是話務(wù)能力有限，不適合支持過多的雙向通信的固定用戶。

2�秉c對多點數(shù)字微波通信技術(shù)

        該技術(shù)一般使用1.9GHz至2.4GHz頻段，主要應(yīng)用于地勢平坦、無遮擋物的地方。它的系統(tǒng)主要由一個中心站和不同方向的若干個外圍站組成。站與站之間距離無中繼時一般在5至50Km之內(nèi)，有終局時可以達(dá)到幾百公里，能提供電話、電報、數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，系統(tǒng)的容量96至512個用戶。若有120個可用話音信道時，則能支持2000個用戶。每個用戶的成本約在萬元之上，適用于農(nóng)村、山區(qū)、海島等架設(shè)有線困難、用戶分散、人口稀少的邊遠(yuǎn)地區(qū)。

3�睌�(shù)字無繩電話技術(shù)(微蜂窩技術(shù))

       
第二代無繩電話系統(tǒng)把有線通信與無線通信結(jié)合起來，把無線尋呼、公用電話亭、移動電話、市話技術(shù)考慮在一起。既能在辦公室使用，又能在住宅打電話，更可以攜帶在街上或公共場所使用。雖然費(fèi)用略高于市話，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大哥大移動電話，使它成為價廉物美、使用方便的通信工具。數(shù)字無繩電話技術(shù)實質(zhì)上是一種微蜂窩無線電技術(shù)，一般使用1.8/1.9GHz頻段。特別是覆蓋范圍小，系統(tǒng)容量大，適合于高密度用戶區(qū)使用，采用動態(tài)的信道選擇方式，因而頻率規(guī)劃容易，語音質(zhì)量好，非常適用于城市。

4�狈涓C式移動電話系統(tǒng)技術(shù)

       
該系統(tǒng)基本特點是采用小區(qū)制的蜂窩式移動電話，每個小區(qū)設(shè)有一個基站。在理想情況下，如果基站用的是全向天線，那么它的覆蓋區(qū)應(yīng)是一個圓。以理論證明，若用圓的內(nèi)接正六邊形來近似，對通信組網(wǎng)最有利。由許多正六邊形拼接而成的覆蓋區(qū)，類似于“蜂窩”，因此采用小區(qū)制的移動通信系統(tǒng)也叫作蜂窩移動電話系統(tǒng)。該系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)既有許多小區(qū)，還有許多基站。蜂窩技術(shù)主要分為模擬蜂窩技術(shù)和數(shù)字蜂窩技術(shù)。基于模擬蜂窩系統(tǒng)的無線接入網(wǎng)主要特點是覆蓋范圍比較大，單基站可達(dá)30至50公里，技術(shù)比較成熟，但抗干擾性和保密性很差，頻率利用低，容量小，而且不支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，系統(tǒng)較復(fù)雜，成本也比較高�；�于數(shù)字蜂窩的無線接入網(wǎng)使用800/900MHz和1.8/1.9GHz頻段，主要特點是容量大，數(shù)據(jù)傳輸速率高，保密性能好，能夠支持ISDN，并提供一定的數(shù)據(jù)及圖像業(yè)務(wù)；缺點是系統(tǒng)組成復(fù)雜，相對來說成本也較高。

5.衛(wèi)星通信技術(shù)(廣域通信技術(shù))

       
數(shù)字衛(wèi)星通信利用位于地球同步軌道的通信衛(wèi)星將高速廣播數(shù)據(jù)送到用戶的接收天線，也稱為高軌衛(wèi)星通信。特點是通信距離遠(yuǎn)，費(fèi)用與距離無關(guān)，覆蓋面積大且不受地理條件限制，頻帶容量寬大，適用于多業(yè)務(wù)傳輸，可為全球用戶提供大跨度、大范圍、遠(yuǎn)距離漫游和機(jī)動靈活的移動通信服務(wù)等。利用衛(wèi)星作為中繼站的接入技術(shù)幾乎是邊疆和沙漠等地區(qū)接入通信網(wǎng)的最佳手段。但是，作為無線接入手段來說，它的缺點是通信費(fèi)用昂貴，傳輸時延比較大，因而應(yīng)用較少。其優(yōu)點是覆蓋面廣，容量很大，通信不受地理環(huán)境、氣候、時尚條件的限制，在無線接入中具有不可替代的地位。

二、本地多點分布業(yè)務(wù)無線接入網(wǎng)

       
本地多點分布業(yè)務(wù)又稱為本地多路分配業(yè)務(wù)(Local Multipoint Distribution
Services,縮寫成LMDS)是一種新興的寬帶無線接入技術(shù)。它利用無線信道代替有線電纜，以無線通信方式解決從數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)、本地交換機(jī)到用戶之間的接入問題。它利用地面轉(zhuǎn)接站而不是衛(wèi)星來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，基于微波技術(shù)提供業(yè)務(wù)，工作在28GHz附近頻段，采用一種類似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干個服務(wù)區(qū)域，每個服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)立基站，基站設(shè)備經(jīng)點到多點無線鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶端通信。每個服務(wù)區(qū)覆蓋范圍為幾公里甚至到十幾公里，并且可以相互重疊。它的優(yōu)點有：

1�鼻捌谕顿Y較少，投資回收快

       
本地多點分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)的投資包括中心基站設(shè)備、用戶端設(shè)備、網(wǎng)管系統(tǒng)和其它一些附加費(fèi)。通常，LMDS設(shè)備廠商提供服務(wù)區(qū)中的設(shè)備，包括基站系統(tǒng)和用戶端設(shè)備，以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心的軟件，而骨干網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)設(shè)施，是由電信服務(wù)商建設(shè)。各個基站的數(shù)據(jù)送入骨干網(wǎng)絡(luò)，完成話音交換、ATM交換、IP交換等。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心用于管理服務(wù)區(qū)中的設(shè)備。由于本地多點分布業(yè)務(wù)是一種利用基站無線覆蓋用戶端設(shè)備的方式，所以在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，只需很少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(yùn)營。隨著用戶數(shù)量的增加，再提高基站配置，增加用戶端設(shè)備，逐步擴(kuò)容逐步追加投資，所以投資回收很快。

2.建設(shè)項目啟動快，工程周期短

        LMDS基站系統(tǒng)分為室內(nèi)單元、室外單元、天線和連接這些單元的中頻電纜四部分，負(fù)責(zé)對用戶端進(jìn)行覆蓋，提供與骨干網(wǎng)絡(luò)的接口，射頻調(diào)制方式可極大地提高頻道利用率，增加基站的通信容量。無線接入系統(tǒng)和有線系統(tǒng)相比，很大的優(yōu)勢在于工程建設(shè)項目啟動與實施非常迅速，工程周期短。尤其在大城市，有線工程因為對道路、綠地等環(huán)境破壞性較大，往往要經(jīng)過市政等部門審批，并且施工量很大，要受到多種多樣因素的制約。

3.擴(kuò)充容量可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行

       
一般在網(wǎng)絡(luò)正式投入運(yùn)營之前，往往很難準(zhǔn)確地推算用戶的業(yè)務(wù)需求發(fā)展情況。采用傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)，用戶對帶寬和新業(yè)務(wù)的需求不斷變化往往使服務(wù)商深感頭疼。而LMDS系統(tǒng)采用基站無線覆蓋，用戶端設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，使容量擴(kuò)充和新業(yè)務(wù)提供都很容易，服務(wù)商可以隨時根據(jù)用戶要求，添加所需的設(shè)備，提供新的服務(wù)。用戶端設(shè)備包括室外安裝的微波發(fā)射和接收裝置及室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口單元。后者為各種用戶業(yè)務(wù)提供接口，并完成復(fù)用/解復(fù)用功能。如P-COM公司的LMDS系統(tǒng)可提供多種類型用戶接口，包括電話、交換機(jī)、圖像、幀中繼、以太網(wǎng)等，目前常見的業(yè)務(wù)都可以直接接入。基站每扇區(qū)能容納5個載波，這樣當(dāng)用戶數(shù)量增多，一個載波無法容納時而僅靠增加載波數(shù)量，就可以提高系統(tǒng)容量。基站系統(tǒng)最少可劃分4個扇區(qū)，每個扇區(qū)覆蓋90度范圍內(nèi)的用戶。如果采用角度更小的扇區(qū)天線，如15度天線就能劃分為24個扇區(qū)，系統(tǒng)容量得到大幅度提高。

4.網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低，業(yè)務(wù)多

       
這些優(yōu)點是無線接入系統(tǒng)自身固有優(yōu)勢。它能提供的業(yè)務(wù)包括高質(zhì)量的話音服務(wù)，而且沒有時延。能夠提供低速、中速和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可支持1.2Kbit/s至155Mbit/s數(shù)據(jù)速率，并支持多種協(xié)議，如幀中繼、ATM、TCP/IP。還可支持模擬和數(shù)字圖像業(yè)務(wù)，系統(tǒng)的信號可以來自衛(wèi)星，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以不加密。在遠(yuǎn)端站，普通電話用戶通過多路復(fù)用設(shè)備，接入遠(yuǎn)端與基站扇區(qū)進(jìn)行通信。LMDS系統(tǒng)提供的接入模塊，能夠非常簡單、快捷地將用戶電話或單位總機(jī)，經(jīng)過無線鏈路接入IP電話網(wǎng)，話音質(zhì)量清晰無雜音。對因特網(wǎng)及VOD點播視頻業(yè)務(wù)的接入性能好，在每個扇區(qū)傳輸交互式的數(shù)字信號，到用戶室外單元將28GHz信道轉(zhuǎn)換成中頻595MHz帶寬，用同軸電纜將視頻信號送至機(jī)頂盒。遠(yuǎn)端局域網(wǎng)可進(jìn)行VOD視頻點播，畫面非常清晰。遠(yuǎn)端局域網(wǎng)還可以訪問WWW.165.
net。

       
在巨大的市場驅(qū)動下，全世界各電信廠商都積極進(jìn)行LMDS技術(shù)的深入研究和開發(fā)，比較突出的廠商包括美國P-COM公司、休斯公司、朗訊公司，法國阿爾卡特公司、加拿大新橋網(wǎng)絡(luò)公司、北電網(wǎng)絡(luò)公司等�，F(xiàn)在，LMDS技術(shù)已經(jīng)逐步走向商用，被許多國家和地區(qū)電信運(yùn)營商家所采用，僅在亞洲就有日本、韓國、菲律賓、泰國和香港使用LMDS技術(shù)為用戶提供寬帶的接入服務(wù)。特別是北美國家對LMDS的興趣濃厚，在美國的華盛頓、洛杉磯等大城進(jìn)行LMDS系統(tǒng)建設(shè)。中國的首個LMDS試驗網(wǎng)是在廣州市開通，該套由P-COM公司為聯(lián)通公司建立的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志著我國接入網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入新階段。

       
由中國聯(lián)通廣東分公司委托，信息產(chǎn)業(yè)部通信計量中心所屬北京電話交換設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心對這個試驗網(wǎng)進(jìn)行了測試，驗證它是否符合我國電信網(wǎng)的技術(shù)要求，以及其運(yùn)行的可靠性，為聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)接入方案的確定提供依據(jù)。試驗結(jié)果表明：LMDS無線設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，系統(tǒng)配置簡單、靈活。室外射頻單元及天線尺寸小巧，安裝和調(diào)整校正非常簡便。具有較高的發(fā)射功率，增加了基站的覆蓋范圍。遠(yuǎn)端站直接支持ATM協(xié)議，通過使用無線ATM協(xié)議，使鏈路效率得到提高。它具有自動發(fā)射功率控制、實時監(jiān)測信道等級的功能，并能實時調(diào)整每個遠(yuǎn)端站發(fā)射電平，可以很好地抵抗惡劣天氣，減少網(wǎng)絡(luò)干擾，增加頻率復(fù)用率，提高系統(tǒng)性能。LMDS系統(tǒng)與ATM骨干網(wǎng)交換機(jī)接口各項性能指標(biāo)均符合我國電信網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。LMDS系統(tǒng)提供的接入模塊，能夠簡單、快捷地將用戶電話或單位總機(jī)，通過無線鏈路接入IP電話網(wǎng)，話音質(zhì)量清晰無雜音。并且能夠承載大容量的幀中繼接入業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)，各項性能指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通過管理系統(tǒng)，用戶可在中心站查看整個網(wǎng)絡(luò)，可以對整個系統(tǒng)配置進(jìn)行瀏覽、修改，網(wǎng)絡(luò)故障的定位很簡單。另外，系統(tǒng)告警可按時間進(jìn)行標(biāo)記并被記錄在文件中，可以瀏覽、打印或軟盤存儲，軟件包還可以根據(jù)用戶需求設(shè)定參數(shù)。操作與維護(hù)管理系統(tǒng)功能齊全，人機(jī)界面友好，操控方便。該系統(tǒng)主要功能部件均有冗余備份并能夠自動切換，保障了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。結(jié)果可以證明：LMDS將是新的電信運(yùn)營商增強(qiáng)市場競爭力，快速占領(lǐng)用戶市場的一種有效接入手段。��

摘自《通信市場》