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[摘要]：本文比較詳盡的介紹了新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)LMDS 的概念，系統(tǒng)構(gòu)成和技術(shù)特點(diǎn)，LMDS 提供的業(yè)務(wù)。
隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)信息的需求越來(lái)越大，提供高速大容量的信息已成為通信技術(shù)中的重要課題，特別是因特網(wǎng)的高速發(fā)展，人們對(duì)寬帶業(yè)務(wù)的需求也越來(lái)越高�，F(xiàn)今的技術(shù)已經(jīng)解決了核心網(wǎng)絡(luò)部分的高速寬帶交換技術(shù)，對(duì)于用戶而言，提供高速寬帶業(yè)務(wù)的瓶頸存在于接入網(wǎng)部分，即所謂的“最后一公里”。窄帶的接入方式，已成為高速上網(wǎng)和寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的主要瓶頸。目前迫切需要為用戶接入部分提供高速寬帶接入技術(shù)，具有代表性的寬帶接入技術(shù)有xDSL（數(shù)字用戶環(huán)路），HFC（混合光纖同軸），Cable Modem（線纜調(diào)制解調(diào)器），F(xiàn)TTH
（光纖到家）和寬帶無(wú)線接入技術(shù)。
相對(duì)其他的接入技術(shù)而言，寬帶無(wú)線接入技術(shù)，具有初期投資少，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)周期短，提供業(yè)務(wù)迅速，和資源可重復(fù)利用等方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景。寬帶無(wú)線接入技術(shù)已成為當(dāng)今通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。主要的寬帶無(wú)線接入技術(shù)有三類，即已經(jīng)投入使用的MMDS（多路多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)）和DBS（直播衛(wèi)星系統(tǒng)）以及正在興起LMDS（本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)），而LMDS 又是這一領(lǐng)域中最熱門的技術(shù)。
LMDS 技術(shù)最初由美國(guó)的LMDS 之父Bernard Bossard 提出的，它是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)，工作在毫米波波段，20~40GHz 頻帶上，傳輸容量可達(dá)1G 可與光纖比擬，被稱為“無(wú)線光纖”。可提供雙向的語(yǔ)音，數(shù)據(jù)，Internet，視頻等服務(wù)。
LMDS 中各詞的涵義：
Local（本地）：指單個(gè)基站所能夠覆蓋的范圍，LMDS 因?yàn)槭芄ぷ黝l率電波傳播特性的限制，單個(gè)基站在城市環(huán)境中所覆蓋的半徑通常小于5 公里；
Multipoint（多點(diǎn)）：是指信號(hào)由基站到用戶端是以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的廣播方式傳送的，而信號(hào)由用戶端到基站則是以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式傳送；
Distribution（分配）：是指基站將發(fā)出的信號(hào)（可能同時(shí)包括話音、數(shù)據(jù)及Internet、視頻業(yè)務(wù)）分別分配至各個(gè)用戶；
Service（業(yè)務(wù)）：是指系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商與用戶之間的業(yè)務(wù)提供與使用關(guān)系，即用戶從LMDS網(wǎng)絡(luò)所能得到的業(yè)務(wù)完全取決于運(yùn)營(yíng)商對(duì)業(yè)務(wù)的選擇。
2 、系統(tǒng)構(gòu)成
LMDS 系統(tǒng)可以作為用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的連接（網(wǎng)絡(luò)接入）應(yīng)用。一個(gè)典型的LMDS 應(yīng)用系統(tǒng)由四部分組成的：光纖骨干網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心（NOC）、服務(wù)區(qū)中的基站系統(tǒng)和服務(wù)區(qū)中的用戶端設(shè)備，如圖1 所示。各個(gè)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，并連入國(guó)際出口。為管理服務(wù)區(qū)的設(shè)備和用戶，系統(tǒng)往往設(shè)立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心（NOC）。
圖1 LMDS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心指網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)（ＮＭＳ）設(shè)備,它負(fù)責(zé)管理多個(gè)區(qū)域的用戶網(wǎng)絡(luò),完成系統(tǒng)分配、系統(tǒng)性能分析、安全管理、計(jì)費(fèi)等功能,多個(gè)NOC 可通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。光纖骨干網(wǎng)指網(wǎng)絡(luò)的核心層,它不僅提供一個(gè)多業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),同時(shí)也是各個(gè)基站之間互聯(lián)的物理通道。核心層網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可由ATM、IP、ATM+IP、SONET/SDH/WDM 等技術(shù)構(gòu)成,負(fù)責(zé)與現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通,如與PSTN、FR、DDN、CATV、Internet 等
等,從而使LMDS 基站能夠提供幾乎所有現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)可提供的業(yè)務(wù)。
基站系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)光纖骨干網(wǎng)與無(wú)線傳輸間的信號(hào)轉(zhuǎn)換�；驹O(shè)備包括光纖骨干網(wǎng)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)接口、調(diào)制與解調(diào)功能模塊及放在樓頂?shù)奈⒉ㄊ瞻l(fā)設(shè)備。在基站設(shè)計(jì)中,基站是否包含了本地的交換，是一個(gè)必須考慮到的重要問(wèn)題。如果基站設(shè)計(jì)中包括本地交換,那么基站覆蓋區(qū)域內(nèi)不同用戶之間的信息交換可在該基站內(nèi)部完成,而不需到光纖骨干網(wǎng)中進(jìn)行交換;如果基站設(shè)計(jì)中不包括本地交換,則其覆蓋區(qū)內(nèi)所有用戶的信息交換必須都要到光纖骨干網(wǎng)中才能完成。
基站采用多扇區(qū)覆蓋技術(shù),即在一定角度范圍內(nèi)使用聚焦的喇叭天線來(lái)覆蓋用戶端設(shè)備。多扇區(qū)基站可有效地利用頻譜,擴(kuò)大系統(tǒng)容量。根據(jù)采用天線的不同LMDS 可劃分為15°、22.5°、30°、45°、60°、90°的扇區(qū),最少4 個(gè)扇區(qū),最多24 個(gè)扇區(qū)。
調(diào)制方式可采用BPSK、DQPSK、QPSK 和4QAM、16QAM、64QAM。而采用16QAM和64QAM 可大大提高頻率的利用率,基站也可提供更高的扇區(qū)容量。
用戶端設(shè)備（CPE）包括室外單元（ODU）和室內(nèi)單元（IDU）兩部分。室外單元含定向天線和微波收發(fā)設(shè)備;室內(nèi)單元?jiǎng)t含調(diào)制與解調(diào)模塊與用戶室內(nèi)設(shè)備相連的網(wǎng)絡(luò)接口（NIU）模塊。用戶一般采用口徑很小的室外定向天線和單/多模光纖或銅纜連接至室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口單元,提供多種業(yè)務(wù)接口,并完成各種業(yè)務(wù)信號(hào)的復(fù)用/解復(fù)用功能。
室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口單元,通常提供E1、POTS、10Base-T、FR、ATM、ISDN、N×64kb/s等豐富的業(yè)務(wù)接口,因而可以支持多種應(yīng)用。
3 、技術(shù)特點(diǎn)
3.1 工作頻段分配和頻率利用
LMDS 系統(tǒng)工作在毫米波波段，一般在10GHz～40GHz 頻段上，主要有10GHz、24GHz、26GHz、31GHz 和38GHz。目前世界上許多國(guó)家都規(guī)劃了LMDS 的應(yīng)用頻段。美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)將LMDS 的頻段分為兩段：（27.5～28.35）GHz、（29.1～29.25）GHz 和（31.075～31.225）GHz 為A 段，共1150MHz；（31.225～31.3）GHz 為B 段，共150MHz。我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部也在2001 年8 月頒布了《關(guān)于發(fā)布26GHz 頻段FDD 方式本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)頻率規(guī)劃(試行)的通知》，決定將24.45-27GHz 頻段的部分頻率作為FDD 方式本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)的使用頻率(試行)。中心站發(fā)射頻段：24.507 - 25.515 GHz； 遠(yuǎn)端站發(fā)射頻段：25.757 - 26.765 GHz；收發(fā)頻率間隔為1250 MHz。雖然LMDS 系統(tǒng)可用頻帶都在1GHz 以上，但是具體到每個(gè)使用它的運(yùn)營(yíng)商而言，其擁有的頻譜帶寬依然是有限的。LMDS 系統(tǒng)主要從兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的重復(fù)利用。首先在同一中心站的不同扇區(qū)和不同中心站的相鄰扇區(qū)之間，通過(guò)使用同一載頻的正交極化隔離技術(shù)和隔離信道配置頻率復(fù)用技術(shù)來(lái)充分利用頻率資源。在一個(gè)中心站的覆蓋區(qū)內(nèi)，扇區(qū)劃分的越多，同一頻率利用率越高，例如24 個(gè)扇區(qū)劃分的利用率就是4 個(gè)扇區(qū)劃分的6 倍。其次，LMDS 系統(tǒng)用在同一扇區(qū)內(nèi)采用鄰頻多載波技術(shù)來(lái)大大提高網(wǎng)絡(luò)的容量。
3.2 無(wú)線傳輸方式
LMDS 系統(tǒng)可以在FDM（頻分復(fù)用）或TDM（時(shí)分復(fù)用）雙工通信模式下工作。從基站到用戶終端的下行無(wú)線鏈路為點(diǎn)到多點(diǎn)的方式，采用FDM 或者TDM 的復(fù)用方式。用戶終端與基站之間的無(wú)線上行鏈路采用點(diǎn)到點(diǎn)的方式來(lái)完成，接入多址方式采用FDMA(頻分多址)或者TDMA(時(shí)分多址)。
采用FDMA 方式還是TDMA 方式，要根據(jù)用戶業(yè)務(wù)需要來(lái)選擇。FDMA 將給定的頻譜按照一定的要求劃分為若干個(gè)等間隔的信道，每個(gè)用戶各占其中的一個(gè)信道。它的特點(diǎn)是開(kāi)銷少，效率高，容量分配固定，適合于業(yè)務(wù)量大，穩(wěn)定，突發(fā)少的恒定比特業(yè)務(wù)；TDMA將連續(xù)的時(shí)間分割成若干個(gè)片段，稱為時(shí)隙，每個(gè)用戶在所分配的頻率段內(nèi)占用規(guī)定的時(shí)隙收發(fā)信號(hào)。TDMA 為多個(gè)用戶共享同一載頻，需要同步和定時(shí)，效率較低(與FDMA 比)，需預(yù)先分配時(shí)隙，支持按需分配帶寬，適合于高突發(fā)性和低速率數(shù)據(jù)用戶業(yè)務(wù)。
3.3 調(diào)制方式
LMDS 系統(tǒng)的調(diào)制方式有PSK（相移鍵控）和QAM（正交幅度調(diào)制）兩類，主要有BPSK、DQPSK、QPSK、8PSK、4QAM、16QAM、64QAM 等調(diào)制方式。這些不同的調(diào)制選擇，對(duì)于FDMA 和TDMA 來(lái)說(shuō)基本上可實(shí)現(xiàn)。
LMDS 系統(tǒng)中FDMA 可采用的調(diào)制方法，及估計(jì)用于2Mbps CBR（恒定比特率）連接時(shí)所需的頻帶寬度，它反映了頻帶寬度和傳輸速率之間的關(guān)系。
目前，LMDS 系統(tǒng)中，TDMA 訪問(wèn)方法還不能采用64QAM 調(diào)制方法，除此之外，TDMA和FDMA 可采用相同的調(diào)制方法。在相同的調(diào)制方式下，80%的情況下TDMA 的數(shù)據(jù)傳送速率都比FDMA 低。而且，TDMA 系統(tǒng)中不能采用64QAM 調(diào)制，因此FDMA 系統(tǒng)中可獲得的最高速率，在TDMA 系統(tǒng)中就不可能達(dá)到。但實(shí)現(xiàn)64QAM 調(diào)制要求有較高的信號(hào)電平，而LMDS 系統(tǒng)中隨著傳送距離的增加，信號(hào)電平會(huì)衰減，因此在LMDS 系統(tǒng)中FDMA系統(tǒng)可采用的能達(dá)到最高數(shù)據(jù)傳送速率的64QAM 調(diào)制方式只能用于近距離傳送。因而所采用的調(diào)制方式越高級(jí)，基站的覆蓋半徑越小。在同樣的電磁環(huán)境下，經(jīng)QPSK 調(diào)制后，傳輸距離可達(dá)10km，經(jīng)16QAM 調(diào)制后為5km，而64QAM 調(diào)制后的傳輸距離僅為2.5km。
3.4 無(wú)線ATM
LMDS 系統(tǒng)的傳輸主要通過(guò)ATM 與無(wú)線技術(shù)的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的，采用ATM 信元作為基本的無(wú)線傳輸機(jī)制。這種方式使LMDS 網(wǎng)絡(luò)具有較大的通信容量，能對(duì)多種業(yè)務(wù)進(jìn)行靈活、綜合的處理。它將無(wú)線的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能與ATM 的統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能相結(jié)合，明顯提高了頻帶的利用率。這種實(shí)現(xiàn)方式有如下主要特性：可滿足各種用戶的接入需求，提供用戶動(dòng)態(tài)帶寬分配功能；為不同的通信業(yè)務(wù)提供基于標(biāo)準(zhǔn)的QoS（服務(wù)質(zhì)量）控制機(jī)制；可承載話音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)的多媒體無(wú)線平臺(tái)；為有線和無(wú)線用戶提供端到端的服務(wù)；可與現(xiàn)存的寬帶網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。
作為寬帶局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的承載系統(tǒng)，ATM 越來(lái)越得到大家的認(rèn)可。在蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，中心站可以作為ATM 的節(jié)點(diǎn)，與有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫連接，提供無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)。目前絕大部分LMDS 設(shè)備提供商都采用ATM 信元流的方式來(lái)進(jìn)行LMDS 業(yè)務(wù)分配工作。與標(biāo)準(zhǔn)的ATM 信元相比，無(wú)線ATM 信元增加了信元序列號(hào)，用來(lái)判斷信元的連續(xù)性和重復(fù)性,并在信元的結(jié)尾處加入了CRC（循環(huán)冗余碼），用于無(wú)線鏈路的糾錯(cuò)與校驗(yàn)，如圖2 所示。在無(wú)線ATM 中，由于信道條件相對(duì)惡劣，采用FEC（前向糾錯(cuò)編碼）和ARQ（自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求）可以有效的改善信元丟失率。
圖2 典型的無(wú)線ATM 信元結(jié)構(gòu)
在LMDS 系統(tǒng)中，由于采用了無(wú)線ATM 技術(shù)，使中心站可以提供豐富的網(wǎng)絡(luò)接口，例如ATM，TDM，F(xiàn)R，IP 和ADSL 等。同時(shí)通過(guò)對(duì)資源的分配，無(wú)線ATM 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以提供不同的QoS 等級(jí)服務(wù)。結(jié)合無(wú)線ATM 技術(shù)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線技術(shù)，LMDS 網(wǎng)絡(luò)可以經(jīng)濟(jì)、靈活的提供各種滿足不同帶寬需求的解決方案。
3.5 無(wú)線傳播特性
由于LMDS 系統(tǒng)工作在10GHz～40GHz 的毫米波波段，極易受到雨、霧、雪和落葉的影響，造成信號(hào)的衰落和惡化。所以LMDS 系統(tǒng)只能在較短的視距內(nèi)通信(基站覆蓋半徑通常為2～5km)，即要有LOS（視通性）。對(duì)于低頻的通信來(lái)講主要存在的是多徑衰落，而LMDS系統(tǒng)工作在10GHz 以上的頻段，多徑衰落對(duì)它的影響很小。
降雨衰減了接收到的信號(hào)電平，使LMDS 基站覆蓋半徑變小，原因是：雨水對(duì)于LMDS工作的微波頻段吸收和散射作用較強(qiáng)，使信號(hào)衰減較大；降雨使信號(hào)極化方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使天線接收到的信號(hào)變小。信號(hào)極化的偏轉(zhuǎn)也會(huì)造成對(duì)相鄰扇區(qū)干擾隔離度下降。為了降低雨衰的影響，LMDS 系統(tǒng)普遍采用ATPC（動(dòng)態(tài)自適應(yīng)發(fā)信功率控制）和FEC(前向糾錯(cuò)編碼)補(bǔ)償由于降雨等帶來(lái)的衰落。
4、提供的服務(wù)
由于LMDS 系統(tǒng)的工作頻段極寬，可以提供多種業(yè)務(wù)，主要面向商業(yè)用戶和集團(tuán)用戶,適用于業(yè)務(wù)量集中、用戶群集中的地區(qū)。目前可提供的主要業(yè)務(wù)類型包括幾種。
(1)話音業(yè)務(wù)
LMDS 系統(tǒng)可提供高質(zhì)量的話音服務(wù),系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)接口，可以配置接口模塊，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)的POTS(Plain Old Telephone Service)業(yè)務(wù)相連，提供PSTN 話音業(yè)務(wù)。
(2)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)
LMDS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)按其數(shù)據(jù)傳輸速率可以分為低、中和高速3 檔：低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：1.2~9.6kbit/s,能處理開(kāi)放協(xié)議的數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)允許從本地接入點(diǎn)接到增值業(yè)務(wù)網(wǎng)；
中速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：9.6 kbit/s ~2Mbit/s,這樣的數(shù)據(jù)接口通常是增值網(wǎng)絡(luò)本地接點(diǎn)；
高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：2~155MBit/s, BER (比特差錯(cuò)率)低于1×10-9,提供這樣的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)必須有以太網(wǎng)和光纖分布數(shù)據(jù)接口。
(3)視像業(yè)務(wù)
LMDS 能提供模擬和數(shù)字視頻業(yè)務(wù),如遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、高速會(huì)議電視、電子商務(wù)和VOD 等。
----《移動(dòng)通信在線》
