LMDS寬帶無線接入技術(shù)分析

母天石 王原麗


　�。ㄎ錆h理工大學(xué)信息工程學(xué)院 武漢430070）



　　摘 要 提供高速大容量的信息己成為通信技術(shù)的一個重要課題，特別是隨著因特網(wǎng)的高速發(fā)展，人們對寬帶業(yè)務(wù)的需求也越來越高。本地多點分配業(yè)務(wù)（LMDS）是一種寬帶無線接入技術(shù),文章首先介紹LMDS的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點、同時著重闡述了LMDS支持的業(yè)務(wù)種類及其發(fā)展?fàn)顩r。


　　關(guān)鍵詞 LMDS 無線接入網(wǎng) 寬帶接入



　　一、概述



　　科技進(jìn)步從來都是交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大推動力，特別是自18世紀(jì)后半葉運(yùn)輸業(yè)應(yīng)用蒸汽動力率先推動了英國工業(yè)革命開始，科技進(jìn)步不斷推動傳統(tǒng)運(yùn)輸方式的升級和新運(yùn)輸方式的產(chǎn)生，極大地促進(jìn)了交通運(yùn)輸業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)今，新技術(shù)革命更是為交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展帶來了新的生機(jī)。


　　隨著社會的發(fā)展，對信息的需求越來越大，提供高速大容量的信息己成為通信技術(shù)的一個重要課題，特別是隨著因特網(wǎng)的高速發(fā)展，人們對寬帶業(yè)務(wù)的需求也越來越高�，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，己成為高速上網(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)。


　　相對于其他的接入技術(shù)而言，寬帶無線接入技術(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、資源可重復(fù)利用等獨(dú)特優(yōu)勢和廣泛的應(yīng)用前景。寬帶無線接入技術(shù)已成為當(dāng)今通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。主要的寬帶無線接入技術(shù)有三類，即已經(jīng)投入使用的MMDS（多路多點分配業(yè)務(wù)）和DBS（直播衛(wèi)星系統(tǒng)）以及正在興起的LMDS（本地多點分配業(yè)務(wù)），而LMDS又是這一領(lǐng)域中最熱門的技術(shù)。


　　LMDS是一種微波的寬帶技術(shù)。由于該技術(shù)利用高容量點對多點微波傳輸，通過毫米波進(jìn)行傳輸，它幾乎可以提供任何種類的業(yè)務(wù)，支持雙向話音、數(shù)據(jù)及視頻圖像業(yè)務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)從64kbit/s到2Mbit/s，甚至高達(dá)155 Mbit/s的用戶接入速率,具有很高的可靠性，被比喻為“無線光纖”技術(shù),可在較近的距離實現(xiàn)雙向傳輸話音、數(shù)據(jù)圖像、視頻、會議電視等寬帶業(yè)務(wù),并支持ATM、TCP/IP和MPEG-2。


　　LMDS中各個詞都有其自身的含義：local（本地）是指單個基站所能夠覆蓋的范圍，LDMS因為受工作頻率電波傳播特性的限制,單個基站在城市環(huán)境中所覆蓋的半徑通常小于5km；multipoint（多點）是指信號由基站到用戶端是以點對多點的廣播方式傳送的,而信號由用戶端到基站則是以點對點的方式傳送；distribution（分配）是指基站將發(fā)出的信號（可能同時包括話音、數(shù)據(jù)及Internet、視頻業(yè)務(wù)）分別分配至各個用戶；service（業(yè)務(wù)）是指系統(tǒng)運(yùn)營者與用戶之間的業(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)營者對業(yè)務(wù)的選擇。


　　二、LMDS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)



　　一個完整的LMDS系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心(NOC)、骨干網(wǎng)絡(luò)、基站系統(tǒng)、遠(yuǎn)端站四大部分。


　　（1）網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心以軟件平臺為基礎(chǔ)，它負(fù)責(zé)管理多個區(qū)域的用戶網(wǎng)絡(luò)，完成包括故障診斷和告警、系統(tǒng)配置管理、計費(fèi)管理、性能分析管理、安全管理等基本功能。大型的LMDS系統(tǒng)應(yīng)有多個網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心，分為中心管理和多個本地管理。


　�。�2）骨干網(wǎng)絡(luò)。骨干網(wǎng)絡(luò)可以由光纖傳輸網(wǎng)、ATM交換或IP交換架構(gòu)成的核心交換平臺以及與Internet、公用電話網(wǎng)等的互連模塊組成。各個基站的信號送入骨干網(wǎng)絡(luò)，完成各種業(yè)務(wù)交換等。


　�。�3）基站系統(tǒng)�；�站是骨干網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端站的接口，它能實現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端站之間的信號傳送和轉(zhuǎn)換�；�站可以設(shè)計成包含本地交換功能，也可以設(shè)計成不包括本地交換功能，可以是全向基站，也可以是多扇區(qū)基站。


　�。�4）遠(yuǎn)端站。遠(yuǎn)端站起承上（基站）啟下（固定用戶）的作用�；�站系統(tǒng)到遠(yuǎn)端站是下行鏈路，采用時分復(fù)用(TDM）方式，遠(yuǎn)端站到基站系統(tǒng)是上行鏈路，采用時分多址（TDMA）方式或頻分多址（FDMA）方式,TDMA適用于突發(fā)性或低速率數(shù)據(jù)的接入，F(xiàn)DMA適用于連續(xù)數(shù)據(jù)的接入。



　　三、LMDS的技術(shù)特點



　�。�1）LMDS在10GHz以上的頻段上工作，這一頻段的技術(shù)實現(xiàn)難度大，過去很少使用，頻帶較為寬松，可用頻帶至少1GHz，較適合寬帶數(shù)據(jù)傳輸；目前，大部分國家的LMDS頻譜分配一般集中在24 , 26,28,31和38 GHz等幾個頻段，其中27.5~29.5 GHz最為集中，差不多80%的國家都將木國的頻譜分配在這一頻段之內(nèi)。


　　（2）服務(wù)區(qū)內(nèi)一般劃分扇區(qū)，對射頻進(jìn)行再用，從而增加用戶的可用帶寬，通常采用正交極化的方式來減少相鄰扇區(qū)之間的干擾。在服務(wù)區(qū)內(nèi)部，遠(yuǎn)端站和基站之間以全雙工的方式進(jìn)行通信，其中遠(yuǎn)端站的上行鏈路可采用TDMA、FDMA或者CDMA方式，目前多數(shù)設(shè)備采用TDMA、FDMA，下行鏈路則采用TDM或CDM方式。多址方式的選擇與系統(tǒng)運(yùn)營商的業(yè)務(wù)狀況、業(yè)務(wù)發(fā)展策略和目標(biāo)市場有關(guān)。對于企業(yè)用戶，業(yè)務(wù)流量不大時，可以使用FDMA方式；對于突發(fā)性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)流量，則選擇TDMA方式；

　　

　　


　�。�3）LMDS系統(tǒng)調(diào)制方式分為正交移相鍵控（QPSK）和正交幅度調(diào)制（QAM）兩種，其中QAM主要采用4-QAM, 16-QAM,64-QAM等；上、下行的調(diào)制方式可根據(jù)具體情況選擇QPSK,16QAM或64QAM。若采用16QAM，相同頻段可以支持的容量是QPSK的2.3倍;如果采用64QAM則為3.5倍。但是調(diào)制技術(shù)越復(fù)雜，存相同條件下覆蓋的范圍越小，成本也會相應(yīng)增加。


　　（4）基站室外單元和遠(yuǎn)端站之間的空中接口一般采用10GHz 以上的頻帶，這決定了LMDS基站和遠(yuǎn)端站之間只能采用視距（LOS）傳輸，建筑物等各種環(huán)境因素對LDMS的影響較大。對于發(fā)展中的城市，新興建筑物的出現(xiàn)有可能影響LDMS的無線傳輸，給運(yùn)營和維護(hù)帶來困難。



　　四、LMDS系統(tǒng)的典型應(yīng)用領(lǐng)域



　　 （1）LMDS在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中的應(yīng)用


　　LMDS系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的接入部分，起連接業(yè)務(wù)節(jié)點接口和用戶網(wǎng)絡(luò)接口的橋梁作用。此應(yīng)用是傳統(tǒng)電信運(yùn)營商在已有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，作為光纖接入的補(bǔ)充手段，短期內(nèi)滿足用戶對寬帶業(yè)務(wù)需求的有效方式。上海試驗網(wǎng)以上海ATM寬帶平臺為基礎(chǔ)，采用基于ATM信元復(fù)用的連續(xù)載波在基站和用戶站間的傳輸數(shù)據(jù)。試驗對視頻點播、會議電視和INTERNET接入等業(yè)務(wù)進(jìn)行了測試，結(jié)果表明LMDS系統(tǒng)可作為寬帶ATM網(wǎng)一種靈活的接入方式，為寬帶用戶提供良好的服務(wù)。


　�。�2）LMDS在蜂窩業(yè)務(wù)中的應(yīng)用


　　許多蜂窩業(yè)務(wù)運(yùn)營商希望能夠不斷擴(kuò)大其業(yè)務(wù)范圍，而且迫切地利用新商機(jī)。LMD系統(tǒng)能夠真正在一個扇區(qū)內(nèi)快速地動態(tài)分配功能，因此可以支持移動網(wǎng)的傳輸干線，而且同時可以為企業(yè)客戶在其扇區(qū)范圍內(nèi)提供新型寬帶業(yè)務(wù)。


　　（3）LMDS構(gòu)建本地信息環(huán)路


　　以LMDS系統(tǒng)的骨干網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用合理的組網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建高速交換平臺，通過自己建設(shè)、網(wǎng)站鏡像或從外面引進(jìn)信息等豐富本地信息業(yè)務(wù)，并租用電信部門出口線路實現(xiàn)本地環(huán)路與INTERNET的互連�？紤]到本地信息交換平臺需為用戶提供多樣化的服務(wù)，且未來網(wǎng)絡(luò)中的主要業(yè)務(wù)將來自IP，所以采用IP核心網(wǎng)，同時外加ATM交換層，即實現(xiàn)了與LMDS系統(tǒng)空中ATM接口的一致性，又有效支持各種類型的業(yè)務(wù)（如DDN、FRN等）。該應(yīng)用對新興運(yùn)營商可以實現(xiàn)一次性投入少、開通快、組網(wǎng)靈活和擴(kuò)容方便等優(yōu)勢，LMDS系統(tǒng)的寬帶性和廉價性也符合目前用戶對寬帶業(yè)務(wù)的需求。


　�。�4）LMDS在廣播電視網(wǎng)中的應(yīng)用


　　Celluar Vision公司在紐約建成了一個28GHz的LMDS廣播視像系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前世界上最成熟的LMDS系統(tǒng)，主要為用戶提供多頻道的電視節(jié)目，價格低于其競爭對手30%，到1997年底已擁有用戶12000個。此系統(tǒng)能提供48Mbps的下行數(shù)據(jù)速率，由于開通較早，系統(tǒng)本身是單向的，用戶需通過PSTN實現(xiàn)上行鏈路連接。現(xiàn)在利用LMDS系統(tǒng)構(gòu)建本地交互式電視分配網(wǎng)在技術(shù)上已沒有任何問題。


　�。�5）LMDS構(gòu)建綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)


　　建設(shè)集話音、數(shù)據(jù)和視像于一體的綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，既符合“三網(wǎng)合一”的趨勢，又可滿足用戶對多媒體業(yè)務(wù)的需求。通常認(rèn)為實現(xiàn)接入網(wǎng)的全光化（FTTH）是構(gòu)建綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)的最佳解決方案。但采用全光接入網(wǎng)在目前仍有很多困難，如光纖的建設(shè)和運(yùn)營成本昂貴，光纖的鋪設(shè)涉及市政、交通和環(huán)境等方面等。LMDS系統(tǒng)可支持的最高接入速率達(dá)155Mbps，能夠滿足用戶對通信帶寬日益增長的需求，而它啟動資金少，開通速度快和擴(kuò)容靈活等優(yōu)點對不具備光纖接入能力的運(yùn)營商來講，無疑是和短期內(nèi)拓展寬帶業(yè)務(wù)，滿足市場需求的有力手段。



　　五、LMDS發(fā)展?fàn)顩r及前景展望



　　LMDS技術(shù)最初是由美國Cellular Vision公司開發(fā)的，1991年得到了該技術(shù)的試驗許可證，現(xiàn)已在紐約建成運(yùn)行一個LMDS網(wǎng)絡(luò)，主要提供多頻道電視服務(wù)。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)投人正式運(yùn)行，利用P-COM公司的LMDS系統(tǒng)，為用戶提供高速Internet接人、會議電視、視頻點播、LAN互連以及話音服務(wù)，取得了非常好的商業(yè)效果。目前，很多通信設(shè)備制造廠商已經(jīng)推出或即將推出LMDS的產(chǎn)品，如阿爾卡特、愛立信等等。并且在世界各地也陸續(xù)建設(shè)了一些LMDS技術(shù)或商用試驗系統(tǒng)。在國內(nèi)，各電信運(yùn)營商也都紛紛著手接人網(wǎng)的建設(shè)。1999年7月，由P-COM公司為中國聯(lián)通建立了我國第一套LMDS實驗網(wǎng)。此后，中國網(wǎng)通、中國移動等相繼講行了LMDS實驗網(wǎng)的工作。


　　由此看來，基于毫米波通信、圖象處理、超大規(guī)模集成電路等技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，LMDS接入系統(tǒng)在具體的技術(shù)問題解決方面已經(jīng)日趨成熟;毫無疑問，寬帶無線接入系統(tǒng)是今后網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的熱點，而在這一領(lǐng)域，LMDS是實現(xiàn)寬帶通信的捷徑，它在中國及全球已經(jīng)得到了很大的重視，具有非常廣闊的市場前景。



----《中國數(shù)據(jù)通信》