MMDS寬帶無線通信技術(shù)概述

湖南邵陽電視臺 鄧永紅



　　摘要：本文從MMDS的概念，MMDS技術(shù)可以提供的業(yè)務，MMDS的發(fā)射與接收，MMDS系統(tǒng)的技術(shù)要求，MMDS的特點，MMDS與LMDS的比較，MMDS的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等方面，詳細地介紹了MMDS寬帶無線通信技術(shù)。



　　關鍵詞：MMDS。



　　MMDS(Multichannel Microwave Distribution System )多路微波分配系統(tǒng)，也稱無線/有線電視系統(tǒng)，80年代初使用于美國，90年代初傳入中國。已成為有線電視系統(tǒng)的重要組成部分，MMDS是以傳送電視節(jié)目為目的，模擬MMDS只能傳8套節(jié)目，隨著數(shù)字圖像/聲音技術(shù)和對高速數(shù)據(jù)的社會需求的出現(xiàn)，模擬MMDS正在向數(shù)字MMDS過渡。美國的數(shù)字MMDS由于有31個頻點，可以傳送MPEG-2壓縮的上百套電視節(jié)目和聲音廣播節(jié)目。它還可以在此基礎上增加單向或雙向的高速英特網(wǎng)業(yè)務。



一、MMDS的概念



　　MMDS技術(shù)其實也是一種無線通信技術(shù)，這種技術(shù)的英文全名為Multichannel Microwave Distribution System，中文含義叫無多路微波分配系統(tǒng)。這種技術(shù)是最近才發(fā)展起來的通過無線微波傳送有線電視信號的一種新型傳送技術(shù)，這種技術(shù)不但方便安裝調(diào)試，而且由這種技術(shù)組成的系統(tǒng)重量輕、體積小、占地面積少，很適合中小城市或郊區(qū)有線電視覆蓋不到的地方。這種技術(shù)是一種通過視距傳輸為基礎的圖像分配傳輸技術(shù)，它的正常工作頻段一般為2.5GHz——3.5GHz，這種技術(shù)不需要安裝太多的屋頂設備就能覆蓋一大片區(qū)域，因此利用這種技術(shù)人們可以在反射天線周圍50公里范圍內(nèi)將100多路數(shù)字電視信號直接傳送至用戶。一個發(fā)射塔的服務區(qū)就可以覆蓋一座中型城市，同時控制上行和下行的數(shù)據(jù)流。現(xiàn)在MMDS使用了傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)，但是未來的技術(shù)將是基于VOFDM（Vector Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的，接收端與反射的信號相結(jié)合，生成一個更強的信號。這種技術(shù)成本低廉，常用于遠離服務中心的小型企業(yè)接入網(wǎng)，它有時被稱為WDSL或通稱為寬帶無線技術(shù)。



　　MMDS是一種新的寬帶數(shù)據(jù)接入業(yè)務，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線寬帶接入服務。在系統(tǒng)的更新?lián)Q代方面，MMDS技術(shù)將會比其他通信技術(shù)更容易升級。MMDS最顯著的特點就是各個降頻器本振點可以不同，可由用戶自選頻點，即多點本振，所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標準頻道的VHFI、Ⅲ頻段；增補的A、B頻段；UHF的13~45CH（頻段），這對于用戶避開當?shù)氐拈_路無線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。早期MMDS主要是一種單向非分配型圖像業(yè)務傳輸系統(tǒng)�，F(xiàn)在已可以比T-1更快的速率發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號。MMDS不需要與本地的電話和有線電信服務公司打太多的交道，這些公司一般都不愿意合作，不想開放自己的網(wǎng)絡。在MMDS系統(tǒng)中，通常是用以太網(wǎng)與無線Modem連接。



二、MMDS技術(shù)可以提供的業(yè)務



　　MMDS技術(shù)可以為用戶提供多種業(yè)務功能，這包括點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務、點對多點業(yè)務、點對點無連接型網(wǎng)絡業(yè)務。



（1）點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務是為兩個用戶或者多個用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務，該業(yè)務要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。



（2）點對多點業(yè)務可以根據(jù)某個業(yè)務請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶，該業(yè)務又可以分為點對多點多信道廣播業(yè)務、點對多點群呼業(yè)務等。



（3）點對點無連接型網(wǎng)絡業(yè)務中的各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護。



　　除了提供點對點、點對多點的數(shù)據(jù)業(yè)務外，MMDS還能支持用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務、GSM短消息業(yè)務和各種GPRS電信業(yè)務。


三、MMDS的發(fā)射與接收



　　MMDS的傳輸發(fā)射方式分單頻點發(fā)射機和寬帶發(fā)射機兩種：



1．單頻點發(fā)射機特點



(1)可靠性比較高。如某一路發(fā)射機發(fā)生故障中斷了發(fā)射，不會影響其他路信號的傳輸。



(2)傳輸距離較大。覆蓋范圍最大可達50公里以上。通常傳輸12路電視信號的農(nóng)村有線電視網(wǎng)要覆蓋30公里以上距離都使用此類發(fā)射機。



(3)由于它采用獨立發(fā)射機，成本造價較高。



(4)發(fā)射機置于室內(nèi)，維護方便。



2．寬帶發(fā)射機特點



(1)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。



(2)覆蓋范圍較小，一般在30公里半徑以內(nèi)。



(3)成本低，很受經(jīng)濟不太發(fā)達地區(qū)用戶的歡迎。


(4)可置于室外天線后部，免去建機房及購買饋管和波導的費用。



　　由于MMDS系統(tǒng)是將前端的電視信號通過無線電波向空中發(fā)射，在覆蓋范圍內(nèi)，用戶借助廉價接收設備便可接收，如何杜絕非法用戶就成了一個困擾人的問題。但也并不是沒有解決辦法,就這種問題有以下幾種解決方案：



1．在前端加上可尋址加擾系統(tǒng)，對信號進行加擾及對用戶進行授權(quán)。在接收端通過解擾器將信號還原為可收看信號，這樣即使盜接信號者有解擾器，由于其未被授權(quán)，也只能收到加擾后被擾亂的信號。



2．在MMDS發(fā)射前端加擾(編碼)，接收用戶可向加擾單位購買解碼器，安裝在接收端的前端就可收到信號。

目前加擾有三種方法：1、視頻加擾　2、音頻加擾　3、音視頻全部加擾 　　



3．在前端增添一套加擾設備對發(fā)送的信號進行加擾�，F(xiàn)行的加擾方案有射頻加擾和視頻基帶加擾兩種。



四、MMDS系統(tǒng)的技術(shù)要求



　　按照國際通信標準，MMDS頻道配置應該與國際接軌，在2503-2687MHz頻段內(nèi)，以每頻道8MHz帶寬鄰頻道間隔排列23個電視信道。并在2684-2700MHz專用頻段內(nèi)，用于數(shù)據(jù)及話音通訊傳輸及雙向傳輸?shù)纳闲谢貍�。�?00MHz帶寬內(nèi)，以梳狀方式分成兩個獨立組，A組采用奇數(shù)頻道號，B組采用偶數(shù)頻道號，以隔頻道排列。



　　MMDS系統(tǒng)作為一級供電發(fā)射系統(tǒng)，應有兩個獨立電源或自備發(fā)電機，并備有交流穩(wěn)壓電源。輸出電壓電力供給要沒有短暫的脈沖電壓，或采用鐵磁穩(wěn)壓器，可抑制各種浪涌電壓和雷擊時從電源進入的感應電壓。



　　MMDS系統(tǒng)微波站必須可靠接地，按國際通信標準要求：收發(fā)天線系統(tǒng)接地電阻不應大于4Ω；技術(shù)用房接地電阻不應大于4Ω；設備系統(tǒng)接地電阻應小于4Ω；設置在鐵塔（或高層建筑）上的設備接地電阻應小于4Ω；MMDS系統(tǒng)的工作接地系統(tǒng)、保護接地系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)應分設接地體，再將三個接地體匯接成一個總接地系統(tǒng)。



　　MMDS系統(tǒng)必須有良好的防雷設施，供電線路和通訊線路也必須有防雷措施；雷擊放電時產(chǎn)生巨大的能量，除直接通到地面外，還可通過長傳輸線產(chǎn)生感應電進入電子設備。所以MMDS系統(tǒng)的發(fā)射機房主發(fā)射天線的傳輸線要每隔1~2米安裝不銹鋼接地夾子。上、下端應與鐵塔金屬結(jié)構(gòu)連接，然后在塔底接至接地系統(tǒng)。



　　MMDS系統(tǒng)的發(fā)射機與頻道合成器之間的傳輸線應盡量短，頻道合成器波導輸出口距離墻面至少0.6米。為保護發(fā)射機系統(tǒng)正常運行（尤其是大功率發(fā)射機），應保證機房內(nèi)通風和室溫的條件，機房的溫度應保證在0~45°C之間。有條件的最好采用空調(diào)設備，以保持機房內(nèi)的溫度為+20°C~ +27°C的理想溫度。因為頻道合成器及波導元件的尺寸直接影響發(fā)射頻率穩(wěn)定度及發(fā)射機的可靠性。發(fā)射機內(nèi)部過熱會自動保護而暫時停機，直到溫度恢復為止。另外，低溫會引起設備內(nèi)部的冷凝，會影響電氣性能。此外MMDS系統(tǒng)的房屋與天線鐵塔應盡量靠近，MMDS機房最好設在樓頂上，以縮短饋線長度；拐彎要少，并要有饋線架。MMDS系統(tǒng)的機房通往室外的走線溝槽、孔洞及穿墻處，應加以密封，防止雨水、風、雪、霜、霧進入系統(tǒng)機房。



　　在使用MMDS系統(tǒng)來接受信號時，大家需要注意的是接收點的選擇，面對發(fā)射臺方向不能有遮擋，要避開通訊、雷達等干擾源。在對MMDS信號接受系統(tǒng)調(diào)試時，只要使用場強儀，用連接線與下變頻器、饋電器連接起來。先把場強儀或電視機調(diào)到欲收的頻道上，然后調(diào)節(jié)天線的方向角與仰角找到主信號后再微調(diào)場強儀的頻率，反復調(diào)整使信號最強；MMDS系統(tǒng)的接收天線高度盡量安裝在高層建筑物頂上�？紤]到周圍樹木的影響在冬天安裝時，信號電平調(diào)整得高些，留有余量，因為夏季由于森林樹木影響信號電平要弱些。MMDS系統(tǒng)的下變頻器輸出，可對個體信號進行接收，也能集體接收進入CATV（有線電視）分配網(wǎng)；倘若要集體接收信號時，有的系統(tǒng)直接進CATV分配網(wǎng)，有的系統(tǒng)在MMDS接收后，再與本地衛(wèi)星接收信號及地面電視廣播信號在CATV分前端中混合進入分配網(wǎng)。另外在混合接受信號時，一定要注意考慮頻道的分配、交互調(diào)干擾、電平均衡等問題。



五、MMDS的特點



　　隨著通信人數(shù)的不增增長以及人們通信能力要求的不斷提高，全世界上的通信需求量幾乎以每年20%-30%的速度不斷遞增著，而且迄今沒有減緩的跡象，用戶側(cè)終端的速率也在突飛猛進，個人用戶和單位用戶的無線接入正向?qū)拵Э焖賲R聚。顯然，接入網(wǎng)的寬帶化將成為未來接入網(wǎng)發(fā)展的主要技術(shù)趨向。而MMDS技術(shù)作為一種新興的寬帶技術(shù)，正以其自身的特點成為人們一種切實可行的寬帶選擇：



(1)MMDS技術(shù)使用了最新的傳送數(shù)字信號的信源編碼與信道編碼技術(shù)，同時在MMDS系統(tǒng)中人們還引入了最新的調(diào)制技術(shù)，這樣會使得數(shù)字信號的頻譜壓縮，從而能大大提高了頻道利用率，最終可以提高通信功率與頻譜的綜合利用。



(2)與傳統(tǒng)的AML、FM微波傳輸方式工作頻段相比，MMDS工作頻段要稍微低一點，而與地面電視廣播VHF、UHF頻段相比，MMDS其繞射能力要弱一點，各種樓層建筑物對其吸收大，反射波弱，不會產(chǎn)生重影；此外組建MMDS技術(shù)系統(tǒng)需要的設備價格費用很低，特別是MMDS下變頻器更是小型化、集成化、大批量生產(chǎn)，更顯示其性能/價格比優(yōu)的獨特魅力；所以MMDS技術(shù)很適用于大、中城市個人用戶或單位用戶接收，不需敷設光纜耗費大量的財力物力，而且操作簡單方便。


(3)MMDS無線傳輸網(wǎng)與有線電視光纖網(wǎng)一樣，可采用加/解擾技術(shù)，實現(xiàn)可尋址收費系統(tǒng)，計算機用戶管理系統(tǒng)。MMDS無線傳輸網(wǎng)與光纖網(wǎng)一樣，可實現(xiàn)雙向傳送話務和數(shù)據(jù)信息，視頻點播、電視會議等。數(shù)字壓縮技術(shù)最終解決MMDS頻道容量少的缺陷�？蓪�4~10路電視節(jié)目壓縮在一個模擬的8MHz通道中傳輸。



(4)由于MMDS通信技術(shù)采用數(shù)字濾波與數(shù)字存儲方式，因此人們可用很簡單的方法就能消除伴隨圖象傳輸?shù)脑肼�，來高效改善圖像傳輸?shù)男旁氡�；此外，MMDS技術(shù)采用的數(shù)字濾波與數(shù)字存儲方式也很容易實現(xiàn)自適應的二維、三維亮度分離，徹底消除亮度干擾；及其他提高圖像質(zhì)量的措施，這樣通過MMDS系統(tǒng)來傳輸數(shù)字電視信號的圖像質(zhì)量要比通過普通方式傳遞的信號質(zhì)量高得多。



(5)MMDS通信系統(tǒng)采用數(shù)字壓縮發(fā)射機來大大減少模擬發(fā)射機的數(shù)量，而且從建設的成本來考慮，采用數(shù)字傳輸系統(tǒng)要比采用相應的模擬發(fā)射機的成本低好幾倍，這種方式甚至比通信光纜的鋪設更能節(jié)省投資。而圖像質(zhì)量等同于光纜傳輸質(zhì)量，大大優(yōu)于模擬傳輸質(zhì)量，其可靠性大大高于光纜傳輸。如果省、市級已采用了MPEG－2數(shù)字壓縮傳輸，那么縣、鄉(xiāng)級不用自行解決壓縮設備。



六、MMDS與LMDS的比較



　　MMDS的頻率是2.5～2.7GHz。它的優(yōu)點是：雨衰可以忽略不計；器件成熟；設備成本低。它的不足是帶寬有限，僅200MHz。許多通信公司看中用LMDS技術(shù)來作為數(shù)據(jù)、話音和視頻的雙向無線高速接入網(wǎng)。但由于MMDS的成本遠低于LMDS，技術(shù)也更成熟，因而通信公司愿意從MMDS入手。它們正在通過數(shù)字MMDS開展無線雙向高速數(shù)據(jù)業(yè)務，主要是雙向無線高速英特網(wǎng)業(yè)務。



　　與點對多點的LMDS相比，MMDS適于用戶相對分散、容量較小的地區(qū)，從成本上來講，MMDS低于LMDS。MMDS所能提供的數(shù)據(jù)帶寬同樣與可利用的頻段、采用的調(diào)制方式（QPSK、16QAM或64QAM）和扇區(qū)數(shù)量有關。粗略估算，能夠提供的容量大約為所占頻率帶寬的3～4倍，即100MHz的頻率帶寬能提供300Mbit/s～400Mbit/s的數(shù)據(jù)帶寬，供一個基站覆蓋范圍內(nèi)的用戶共享。從對產(chǎn)品的提供情況來看，MMDS比LMDS要弱一些，但目前已經(jīng)有一些廠家。MMDS同樣能夠作為IP、TDM和幀中繼等接入骨干網(wǎng)絡的寬帶無線接入解決方案。用戶通過它可以實現(xiàn)In�瞭ernet接入、本地用戶大容量數(shù)據(jù)交換、話音、VoIP、VOD、數(shù)據(jù)廣播和標準清晰度或高清晰度電視信號等多種業(yè)務。



七、MMDS的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢



　　在未來的一段時間內(nèi)，美國的WorldCom公司將把MMDS服務拓展到美國8個新的市場，該服務可以將固定無線的連接速度從384kbps提高到1Mbps，每月服務費也由200美元漲到600美元。盡管MMDS服務的價格極具有市場競爭力，不過在美國地區(qū)依然只有一小部分用戶能購買到這些服務，美國的通信營運商WorldCom公司、Sprint公司和Nucentrix公司幾乎掌握了美國所有的MMDS使用許可；據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前為止，選擇美國MMDS服務的個人用戶數(shù)量和家庭用戶數(shù)量已經(jīng)超過10萬戶，其中3.2萬戶是美國WorldCom公司的用戶。WorldCom公司目前 除了向各位用戶提供384kbps的對稱MMDS服務外，還提供每月收費400美元的服務，此服務為用戶提供768kbps的下載速度及512kbps的上傳速度服務；每月收費600美元的服務，則為用戶提供了512kbps的上傳服務和1Mbps的下載服務。服務供應商對于每一個MMDS產(chǎn)品的一次性安裝費用為1萬美元�，F(xiàn)在最新推出的MMDS技術(shù)裝置并沒有視行需求，可以在大型的建筑也有可能在厚重的木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑中使用；現(xiàn)在購買MMDS服務不是一件容易的事，因為許多通信服務供應商正在等待新一代的設備投放到市場上。



　　最近，我國有的大城市已經(jīng)成功地建成了數(shù)字MMDS系統(tǒng)，并且已經(jīng)投入使用。不僅傳送多套電視節(jié)目，同時還將傳送高速數(shù)據(jù)，成為我國數(shù)字MMDS應用的先驅(qū)。數(shù)字MMDS不應該單純?yōu)榱硕鄠麟娨暪?jié)目，而應該充分發(fā)揮數(shù)字系統(tǒng)的功能，同時傳送高速數(shù)據(jù)，開展增值業(yè)務。高速數(shù)據(jù)業(yè)務能促進地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，同時也為MMDS經(jīng)營者帶來更大的經(jīng)濟效益。因為數(shù)據(jù)業(yè)務的收入遠高于電視業(yè)務的收入。




摘自　賽迪網(wǎng)