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1 引言
在信息通信領域，發(fā)展速度最快、對人們影響最大的兩大技術就是寬帶網絡技術和無線移動通信技術，這兩大技術的結合，即為寬帶無線接入技術。寬帶無線接入技術指從用戶終端到業(yè)務交換點之間通信鏈路采用無線鏈路的寬帶接入技術。
寬帶無線接入技術從覆蓋范圍上可以分為局域寬帶無線接入，城域寬帶無線接入，廣域網寬帶無線接入技術這三類；從是否支持終端移動性上，寬帶無線接入技術可以分為移動寬帶無線接入技術和固定寬帶無線接入。移動寬帶無線接入技術主要是指第三代移動通信技術，如wcdma、cdma2000等。這類移動通信技術支持終端移動性，可以實現(xiàn)終端移動狀態(tài)下的寬帶無線接入，但是在不同的移動速度下，接入帶寬可能不同。固定無線接入技術主要有MMDS/LMDS、自由空間光通信FSO、IEEE固定無線接入技術（包括802.11/802.16/802.20）等。固定無線接入技術不支持終端移動性，因而沒有移動性管理功能，系統(tǒng)實現(xiàn)較為簡單。
下面我們對各種寬帶無線接入技術進行具體的介紹。
2 多信道多點分配系統(tǒng)MMDS和本地多點分配系統(tǒng)LMDS
MMDS和LMDS都屬于固定寬帶無線接入技術，與蜂窩移動通信系統(tǒng)相比，它們不支持終端移動性，無需移動性管理功能，因而系統(tǒng)實現(xiàn)較為簡單。MMDS和LMDS的系統(tǒng)構成相似，其基本系統(tǒng)構成主要包括基站，遠端站和網管系統(tǒng)。其中基站和遠端站都由室外單元和室內單元組成。室外單元主要完成基站和遠端站之間的無線射頻傳輸數(shù)據收發(fā)功能，一般安放在建筑物屋頂。室內單元則負責業(yè)務的適配、接入和匯聚功能。網管系統(tǒng)負責監(jiān)控管理服務區(qū)內的網絡設備，提供各種網管功能如系統(tǒng)配置、業(yè)務管理、故障自動告警和診斷、性能分析測試和管理等。
MMDS和LMDS都采用無線調制實現(xiàn)點到多點的無線接入功能。它們的主要不同在于工作頻段不同，MMDS一般工作于2GHz-5GHz頻段上，而LMDS的工作頻段一般都超過20GHz。這樣由于工作頻段的不同，無線信道特性、可用帶寬不同，MMDS與LMDS的技術特性便有較大差異。下面對這兩種固定無線接入技術做具體的介
2.1 MMDS/LMDS技術特性
MMDS最初由美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）引入，工作在2.5GHz-2.7GHz頻段，用于單向視頻電視信號傳送。1998年9月，F(xiàn)CC批準運營商采用雙向的數(shù)據業(yè)務傳輸，允許更加靈活地使用MMDS頻段用于數(shù)據接入業(yè)務。
工作頻率：目前ITU-T建議的作為固定無線接入MMDS傳輸頻段為3.5GHz頻段左右。我國國內標準給MMDS劃分的頻段為：上行鏈路頻段 3400～3430MHz ；下行鏈路頻段3500～3530MHz ，同一信道收發(fā)頻率間隔為100MHz�？刹捎玫男诺琅渲梅桨赣兴姆N，基本信道帶寬分別為1.75、3.5、7、14MHz，具體應用時可以將信道合并使用。在3.5GHz左右的無線信道傳輸性能較好，該頻段由于波長較長，采用準視距傳輸，抗雨衰能力強，無需考慮沙塵樹葉的影響，業(yè)務覆蓋半徑大（一般為5-10km）。
LMDS一般工作于20GHz以上頻段，如24GHz、26GHz、28GHz，31和38GHz等等。大多數(shù)國家把28GHz左右頻段分配給LMDS使用。目前，我國信產部規(guī)定得LMDS工作頻段為26GHz，其中下行鏈路基站到遠端站發(fā)射采用24.507-25.515GHz，上行鏈路遠端站到基站發(fā)射頻段為25.757-26.765GHz。收發(fā)頻率間隔為1250MHz�；拘诺缼挒�3.5、7、14、28MHz，具體應用時可以將信道合并使用。LMDS工作頻段頻率較高，波長短，采用視距傳輸，信道傳輸質量易受雨霧雪等天氣狀況影響，單個基站業(yè)務覆蓋半徑一般小于5km。
系統(tǒng)構成：MMDS/LMDS系統(tǒng)采用多扇區(qū)結構�；驹O置在服務區(qū)的中心位置，采用多根扇區(qū)天線，每根天線負責一個扇區(qū)�，F(xiàn)有扇區(qū)天線波束角一般有15º、22.5º、30º、45º、60º或90º等，相應將服務區(qū)劃分為24、16、12、8、6 或4 個扇區(qū)。遠端站射頻天線采用定向天線與基站相連，定向接收來自本扇區(qū)天線的信號。系統(tǒng)可以進行自動功率增益控制，在滿足一定的誤碼率和系統(tǒng)可用性的前提下，自動調整發(fā)射功率，使扇區(qū)之間干擾降到最低。每個扇區(qū)可以為一個或多個遠端站服務，基站室內單元將來自各個扇區(qū)不同用戶上行業(yè)務數(shù)據進行匯聚復用，提交不同的業(yè)務交換節(jié)點。并將來自不同業(yè)務交換節(jié)點的下行業(yè)務數(shù)據送至各個扇區(qū)的不同用戶。基站網絡側的業(yè)務接口一般有STM-1、10/100Base-T、E3/T3、n×E1等等。遠端站設置在用戶駐地，由室內單元連接用戶終端或用戶小交換機、路由器等用戶駐地網設備。可提供的接口類型包括10/100Base-T、E1、ISDN等。
當需要提供無線寬帶接入服務區(qū)域較大時，可以采用類似蜂窩的結構，劃分服務區(qū)，每個服務區(qū)中心設立一個基站，各基站通過骨干網絡與相應的運營商業(yè)務交換節(jié)點相連。同時可以建立集中的網絡運行中心（NOC），與各服務區(qū)基站相連，以便于進行網絡管理。
多址復用方式：MMDS/LMDS下行鏈路采用TDM或FDM復用，以點到多點的方式向相應扇區(qū)廣播信號，各扇區(qū)相應用戶在自己的頻段或時隙內接收信號。MMDS/LMDS一般采用上行多址接入方式為TDMA或FDMA，以點到點方式向基站發(fā)送信號。采用TDMA方式時，在同一頻段內的遠端站可以在不同時隙向基站發(fā)送信號，從而可以有效支持突發(fā)性強的數(shù)據業(yè)務，適于支持多個突發(fā)性或低速率數(shù)據用戶的接入。采用FMDA方式時，位于同一扇區(qū)的不同遠端站在不同頻段上向基站發(fā)送信號，彼此互不干擾。FDMA對干大量的連續(xù)非突發(fā)性數(shù)據接入較為合適。實際應用中，可以根據用戶業(yè)務的特點及分布來選取適合的多址方式。
調制方式：MMDS/LMDS可選的調制方式有QPSK、4QAM、16QAM、64QAM甚至OFDM等等。采用不同的調制方式時，頻譜效率也不同。一般而言，調制方式越復雜，頻譜效率越高，可提供的帶寬也越高，成本越高，對信道要求越高，覆蓋距離也越近。實際中，需要根據具體情況決定采用何種調制方式。
系統(tǒng)容量：理論上說，MMDS/LMDS系統(tǒng)容量與所采用的調制方式，可用帶寬有關。一般來說，視所采用的調制方式和信道帶寬不同，MMDS可提供的單扇區(qū)接入帶寬為幾Mbps到幾十Mbps之間。而LMDS由于系統(tǒng)可用帶寬大，可提供的單扇區(qū)接入帶寬則可達幾十Mbps至幾百Mbps，這就意味著LMDS具有提供各種寬帶業(yè)務的能力。
2.2 MMDS/LMDS的業(yè)務能力及其優(yōu)缺點
MMDS/LMDS固定無線接入系統(tǒng)所提供的業(yè)務包括：高速Internet接入、局域網互連、租用線、電話、傳真、視頻會議、企業(yè)VPN等各種業(yè)務，其中LMDS由于頻帶寬甚至可以部分替代光纖提供業(yè)務接入。
MMDS/LMDS具有無線系統(tǒng)所固有的技術優(yōu)點，如無需鋪設通信線纜、建設成本低，項目啟動快，建設周期短，網絡運行維護費用低等。同時MMDS/LMDS的方便靈活、可以快速部署、后期擴容能力強的特點便于新的電信運營商快速打入本地電信市場，提供寬帶接入服務。
MMDS的缺點在于帶寬受限，所能提供的寬帶接入能力有限。LMDS由于工作頻段高，其缺點在于需要保證視距傳輸，基站覆蓋范圍小不適于遠程用戶；同時通信質量易受雨霧雪沙塵等天氣狀況影響。另外，MMDS/LMDS沒有統(tǒng)一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。同時需要說明的是，目前IEEE已經制定的802.16標準，已經涵蓋了MMDS/LMDS的工作頻段，未來MMDS/LMDS的前景不容樂觀。802.16技術將在后文介紹，這里不再多述。
3 自由空間光通信系統(tǒng)
自由空間光通信（FSO）是光通信與無線通信的結合。它以激光(～THz) 為載波、大氣為傳輸介質實現(xiàn)大容量信息(155M～2. 5 G) 的傳遞，也稱無線光網(WON )系統(tǒng)或光無線系統(tǒng)。FSO 是一項視距傳輸技術，只要在收發(fā)兩個端機之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率，通信就可以進行。FSO系統(tǒng)一般采用紅外激光作為載波，這種紅外光不傷眼睛，其傳輸距離受氣候條件影響，從幾百米到幾公里不等。
3.1 FSO系統(tǒng)組成和技術特性
FSO系統(tǒng)主要由光收發(fā)天線和終端設備構成，傳播信道為大氣介質。當需要長距離傳輸時，需要添加相應的中繼設備。系統(tǒng)所用的基本技術是光電轉換。在點對點傳輸?shù)那闆r下，每一端都設有光發(fā)射機和光接收機，可以實現(xiàn)全雙工的通信。FSO系統(tǒng)中，光發(fā)射機的光源受到電信號的調制，并通過作為天線的光學望遠鏡，將光信號經過大氣信道傳送到接收端的望遠鏡。高靈敏度的光接收機，將望遠鏡收到的光信號再轉換成電信號。
FSO的光發(fā)射機光源主要采用半導體激光器。半導體激光器體積小、重量輕、可靠性好、效率高，是FSO系統(tǒng)理想的選擇。由于大氣對不同波長光信號的透過率有較大差別，激光FSO組織規(guī)定的FSO系統(tǒng)常用波長為850nm和1550nm波長。850nm的FSO設備價格相對較低，而1550nm的FSO系統(tǒng)價格較高。但是，1550nm的FSO系統(tǒng)傳輸距離更遠，對于霧有更強的穿透能力，而且對人眼更安全，具有更廣闊的使用前景。
FSO系統(tǒng)一般采用幅度或相位外調制方式，發(fā)射機端采用光功率放大器增強發(fā)射功率。接收機采用低噪聲前置放大器對接收到的微弱光信號進行預放大，并采用光窄帶濾波器濾除帶外噪聲。同時，接收機中還采用光A GC放大器提供可變的增益，以便在接收機的輸入光功率變化時，控制放大器的輸出電平保持恒定不變。
FSO系統(tǒng)中，一個關鍵的組成部分就是光學天線。光學天線根據光的反射、折射等原理設計, 發(fā)射點和接收點通常需要通過望遠鏡對準。由于FSO采用大氣介質作為信道，而大氣中存在湍流、灰塵等影響信道傳輸?shù)囊蛩�，發(fā)射端激光束發(fā)出時偏離一定角度時，到達接收器時就會形成一個很大的光錐。除了大氣信道傳輸特性隨機變化對FSO造成的不利影響外，F(xiàn)SO系統(tǒng)中建筑物的抖動也會影響光收發(fā)天線之間的對準和接收。可以說光學收、發(fā)天線之間的瞄準、接收和跟蹤技術是FSO技術的難點和關鍵。
3.2 FSO技術的優(yōu)缺點及發(fā)展展望
FSO系統(tǒng)的優(yōu)點有：
·方便靈活快速部署，無需挖溝埋設通信線纜。
·不需要頻率許可證，F(xiàn)SO系統(tǒng)工作頻段在THz以上，沒有信號間的相互干擾，故不需要頻率許可證。
·帶寬高，F(xiàn)SO系統(tǒng)采取點到點的組網方式時，F(xiàn)SO能支持155Mbps～10Gbps的傳輸速率，傳輸距離在2公里～4公里之間；當采取點到多點的組網方式時，F(xiàn)SO同樣能支持155Mbps～10Gbps的傳輸速率，但傳輸距離為1～2公里；當采取格形的組網方式時，F(xiàn)SO可支持622Mbps的傳輸速率，傳輸距離為200～400米。
·安全性能好。FSO波束窄，定向性好，非可視光，除非其通信鏈路被阻截，否則數(shù)據不會外泄，也難以竊聽。另外FSO通信系統(tǒng)本身也對數(shù)據鏈路進行加密，保證了通信的安全性。
·成本低，F(xiàn)SO系統(tǒng)省去了有線光纖通信中的光纖鋪設和維護，系統(tǒng)架設維護成本僅為有限光纖通信成本的幾分之一。
FSO系統(tǒng)的缺點及存在問題：
·FSO是一種視距寬帶通信技術，傳輸距離與信號質量相矛盾。盡管激光的定向性很好，但波束還是會隨傳輸距離的增加而變寬，超過一定距離后就難以被正確接收。測試表明，在1公里以下FSO系統(tǒng)才能獲得最佳的效率和質量，最遠只能達到4Km。另外，由于波束的傳輸不能受到阻擋，空中飛行物如飛鳥也會對FSO通信產生影響。FSO系統(tǒng)很難達到通信中99.999%的嚴格穩(wěn)定性要求。
·易受氣象條件的影響，F(xiàn)SO系統(tǒng)采用大氣作為傳輸介質，通信質量易受氣象條件的影響。雨霧雪天氣情況，以及風力氣溫都會對FSO系統(tǒng)通信質量產生相當?shù)挠绊憽?br />
·發(fā)射功率受限，為了防止激光對人眼造成傷害，F(xiàn)SO系統(tǒng)發(fā)射功率不能超過一定的限制范圍，這也影響了FSO系統(tǒng)通信質量的提高。
FSO系統(tǒng)實現(xiàn)技術原理比較簡單，目前其關鍵問題是如何提高通信的可靠性，以便盡量達到電信運營商高可靠性要求；在此基礎上，再考慮如何提高系統(tǒng)的傳輸速率和傳輸距離；同時研究FSO系統(tǒng)的網絡拓撲結構，提供諸如選路、鏈路備份和保護等功能，充分發(fā)揮系統(tǒng)的潛力。
FSO系統(tǒng)由于其自身方便靈活、快速部署、性價比高等特點，雖然易受氣象條件影響，可靠性不高，但在一定的環(huán)境下，仍可最大發(fā)揮自身優(yōu)勢，在最后一公里寬帶接入等領域有一定的競爭優(yōu)勢。
----《當代通信》
