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摘 要：本文介紹了3.5GHz頻段寬帶固定無線接入系統(tǒng)在國內(nèi)的技術發(fā)展現(xiàn)狀、所能承載的業(yè)務、寬帶無線接入系統(tǒng)在我國的應用模式以及廣闊的應用前景。
關鍵詞：寬帶固定無線接入、OFDM、 NGN、分組交換。
1 3.5GHz寬帶無線接入技術發(fā)展
隨著固定無線接入尤其是3.5GHz寬帶固定無線接入網(wǎng)建設的持續(xù)升溫以及各種新的技術不斷被引入，固定無線接入系統(tǒng)已經(jīng)從最初基于電話接入方式的窄帶系統(tǒng)演變成為面向高速數(shù)據(jù)業(yè)務為主的寬帶綜合業(yè)務接入系統(tǒng)。經(jīng)過近幾年的實踐和創(chuàng)新，3.5GHz寬帶固定無線接入技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在多址方式演變、調制方式、雙工方式選擇、對OFDM技術的支持、對電路交換與分組交換支持、動態(tài)帶寬分配以及業(yè)務接入能力和系統(tǒng)完善的網(wǎng)絡管理幾方面。
1.1 多址方式的演變
目前在3．5GHz頻段固定無線接入領域中有三種主要的多址方式--FDMA、TDMA、CDMA。
�、� FDMA--頻分多址 采用FDMA尋址方式時，系統(tǒng)中心站具有N個信道，每個信道對應一個中心載頻；所有的遠端站（TS）可以共享中心站的信道資源，即在中心站的控制下，TS可工作在任一載頻信道上；FDMA的特點是技術成熟、穩(wěn)定、容易實現(xiàn)且成本較低，缺點是頻譜利用率較低，每個用戶（遠端站）都要占用一定的頻帶，尤其在空中帶寬資源有限的情況下，F(xiàn)DMA系統(tǒng)組織多扇區(qū)基站會遇到困難。所以很少采用。
�、� TDMA--時分多址 TDMA也是非常成熟的通信技術，所謂TDMA就是一個信道由連續(xù)的周期性時隙構成，不同信號被分配到不同的時隙里，系統(tǒng)中心站將用戶數(shù)據(jù)按時分復用（TDM）廣播發(fā)送，所有的TS都可接收到，根據(jù)地址信息取出送給自己的數(shù)據(jù)，下行發(fā)送使用一個載頻；所有TS共享另一個上行載頻，在中心站控制下，按分配給自己的時隙將數(shù)據(jù)突發(fā)到中心站。 由于TDMA的頻譜利用率相對FDMA要高，在目前的寬帶無線接入領域中已被廣泛采用。
�、� CDMA--碼分多址 所謂CDMA就是每一個信號被分配一個偽隨機二進制序列碼進行擴頻，不同信號的能量被分配到不同的偽隨機序列里，中心站使用正交的PN碼做為信道標志，與不同TS通信使用同一頻率，但采用不同的PN碼來實現(xiàn)擴頻；每個TS都可以同時收到中心站發(fā)給所有TS的信號，中心站要同時接收來自各個TS的同一頻率的不同PN碼的信號；CDMA系統(tǒng)為保證良好的通信質量必須做到：PN碼之間正交特性良好；PN碼要有足夠長度，以提高擴頻增益，即干擾容限。提高擴頻處理增益與支持寬帶業(yè)務接入是一對矛盾，在3.5GHz頻段頻率資源有限情況下，采用碼分多址技術的無線接入系統(tǒng)以窄帶業(yè)務為主。具有更高的頻譜利用率。
1.2 采用靈活多樣的調制方式
目前，3.5GHz頻段寬帶無線接入產(chǎn)品中主要選擇以下幾種調制方式：QPSK、16QAM以及64QAM，分別適應不同帶寬及覆蓋范圍的需求。其中QPSK是目前中小容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)中廣泛采用的調制方式，對相移鍵控（PSK）這樣的簡單系統(tǒng)，因為數(shù)據(jù)速率低，在PSK調制中信號波形的幅度和頻率都不發(fā)生變化，只是相位有變化，它具有較好的抗干擾性能。而多進制正交幅度調制（MQAM）是在中、大容量數(shù)字微波通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種載波調制方式，這種方式具有很高的頻譜效率，在調制進制數(shù)較高時，信號矢量集的分布也比較合理，同時實現(xiàn)起來也較方便。當然隨著QAM的密度越高，頻譜利用能力也越高，而為了保證所需的誤碼率必須維持的信噪比也越高。從而相應能夠達到的覆蓋范圍也受到限制。如能采用性能優(yōu)良的糾錯編碼技術，可以在高頻譜利用率及可獲得優(yōu)良信噪比性能之間進行折中設計，同樣可以獲得總體性能的優(yōu)化，大唐電信R2000 AIRsun產(chǎn)品就是一個成功的案例。
1.3選擇TDD or FDD的雙工方式
寬帶無線接入系統(tǒng)是一個雙向傳輸?shù)碾p工通信系統(tǒng)。根據(jù)設備組成原理的不同其雙工方式有TDD和FDD兩種。 采用TDD方式的無線通信系統(tǒng)中接收和發(fā)送是在同一頻率信道（載波）的不同時隙，用保護時間來分離發(fā)送與接收信道（或上/下行鏈路）；而采用FDD模式的無線通信系統(tǒng)的發(fā)送和接收是在分離的兩個對稱頻率信道上，用保護頻段來分離上行信道和下行信道。采用不同雙工方式的無線通信系統(tǒng)的特點和通信效率是不同的。目前除即將開放的5.8GHz頻段中寬帶無線接入系統(tǒng)外，國家無線電管理局規(guī)劃的3.5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)和26GHz LMDS系統(tǒng)均采用FDD的雙工方式工作。
1.4 采用OFDM技術
正交頻分復用（OFDM）技術在寬帶無線接入領域的應用正在逐漸成為一種發(fā)展趨勢， 因為OFDM解決符號間干擾的辦法是將一個無線信道分解成多個副載波，而且通過副載波同時傳輸數(shù)據(jù)。每個副載波的數(shù)據(jù)率比總的數(shù)據(jù)率低很多，但是到達終點的總數(shù)據(jù)率與信道分解前的數(shù)據(jù)率完全相同，正由于每個副載波數(shù)據(jù)率比總的數(shù)據(jù)率低，可使每個傳輸符號變得更長些，從而消除了時延變化的影響。所以OFDM具有良好的選頻衰落和抗多徑干擾能力，使得無線接入系統(tǒng)對于視距傳輸?shù)沫h(huán)境要求降低，特別適用于日趨復雜的城市傳播環(huán)境，此外它還具有較高的頻譜效率，大唐無線通信公司的R2000 ACCESS OFDM系統(tǒng)已采用了OFDM技術，隨著無線通信技術的發(fā)展和OFDM技術的成熟，可以預計OFDM將成為未來寬帶無線通信系統(tǒng)關鍵技術之一。
1.5分組交換必將是未來通信技術發(fā)展的方向
電路交換技術盡管有其不可磨滅的歷史功勛和內(nèi)在的高質量嚴管理優(yōu)勢，但對于未來以突發(fā)性數(shù)據(jù)為主的業(yè)務而言，如將仍沿用電路交換方式，則會造成網(wǎng)絡效率低，傳輸和交換成本高，網(wǎng)絡資源浪費以及必須采用復雜的信令、計費方式和網(wǎng)管的弊端。特別是對一些新型的運營商來說，本身并沒有電路交換的基礎，他們構思的未來網(wǎng)絡藍圖往往是可持續(xù)發(fā)展的一體化網(wǎng)絡。因為分組網(wǎng)有著傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)所無法具備的優(yōu)勢，經(jīng)證明下一代的網(wǎng)絡(NGN)將以IP為基礎，通過軟交換可實現(xiàn)真正意義上的按需分配，同時支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等綜合業(yè)務。目前，這場深刻的變革已經(jīng)開始影響通信行業(yè)的每個角落：從核心交換機到傳輸網(wǎng)絡直至寬帶無線接入，比較先進的寬帶無線接入系統(tǒng)都可以支持基于IP的分組業(yè)務。 從我國具體國情看，電話普及率仍落后于發(fā)達國家達到的水平(40％)。因此可以肯定，在中近期內(nèi)滿足基本電話業(yè)務需求仍將是我國電信發(fā)展的主要任務，電話業(yè)務在我國電信業(yè)務中的主體地位將會持續(xù)相當長的時間。因此在未來5～10年內(nèi)，電信公司的主要任務仍要同時支持電路交換和分組交換兩種網(wǎng)絡，特別是在接入網(wǎng)這一層，市場對租用線業(yè)務的接入設備仍有大量需求。例如在解決大客戶接入、移動基站傳輸?shù)阮I域，E1鏈路的市場需求仍非常巨大。為了滿足這種市場需求，基于TDM+IP方式的R2000 AIRsun點對多點寬帶無線多業(yè)務系統(tǒng)，它可以為用戶提供大容量的語音、數(shù)據(jù)以及IP業(yè)務。
1.6 實現(xiàn)動態(tài)分配帶寬
無線接入系統(tǒng)要解決對分組業(yè)務帶寬及實時需求不同的支持，必須采用的關鍵技術是對帶寬的動態(tài)分配。比如R2000AIRsun固定無線接入產(chǎn)品，采用了一些獨特的專利技術如PATENT PENDING AIR協(xié)議，通過從64Kbit/s到2xE1（4xE1供選擇）基帶，并以64Kbit/s為間隔，任一單獨用戶均可以使用靈活的基帶帶寬。該動態(tài)帶寬分配協(xié)議還允許在電路交換和分組交換的語音及數(shù)據(jù)的多種業(yè)務集中分配，這種集中的業(yè)務是通過將已經(jīng)激活的無線通道調整到實際的繁忙通道來完成的。帶寬預定允許對高敏感和高優(yōu)先的話務進行預先分配，通過制定每個業(yè)務的最大和最小的帶寬數(shù)據(jù)，運營商可保證并能限制分配到業(yè)務的用戶帶寬，這樣可以在不干擾其他用戶的情況下保證每個業(yè)務的服務質量。
1.7 滿足多種需求的業(yè)務接口
網(wǎng)絡是用來承載業(yè)務的，不同的網(wǎng)絡結構往往適于傳送不同的業(yè)務內(nèi)容，特別是在接入網(wǎng)這一側，隨著國家政策的開放，誰經(jīng)營的業(yè)務內(nèi)容越豐富，誰經(jīng)營的業(yè)務類型越先進，誰就能在這場接入網(wǎng)的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。因此，各個運營商都對業(yè)務接口提出了非常高的要求，而設備供應商提供的產(chǎn)品業(yè)務接口越豐富，也就越受運營商的青睞。目前根據(jù)應用領域的不同，3.5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)在中心站至少能提供V5、ATM、E1、以太網(wǎng)10BASE-T/100BASE-X接口中任一種，在終端站至少能向各個用戶所需選擇的ISDN、POTS、以太網(wǎng)10BASE-T以及E1接口中的任意組合。
2 3.5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)的應用
2.1 接入系統(tǒng)應用分類
按照其業(yè)務承載能力和應用領域，我們可以將3．5GHz寬帶無線接入產(chǎn)品分成四類：面向分組數(shù)據(jù)接入的產(chǎn)品--該類系統(tǒng)支持空中分組數(shù)據(jù)傳輸，其用戶接口主要是10BaseT，系統(tǒng)主要用于中、小企業(yè)的數(shù)據(jù)連接業(yè)務。此類產(chǎn)品的空中協(xié)議主要是802．11系列或DOCSIS協(xié)議；面向語音數(shù)據(jù)一體化的產(chǎn)品--該系統(tǒng)支持空中信道的語音和數(shù)據(jù)接入，其用戶接口包括RJ11、10BaseT和V．35，該產(chǎn)品針對電路型語音和低速率的數(shù)據(jù)接入需求，產(chǎn)品的空中協(xié)議多為內(nèi)部協(xié)議；面向高速專線數(shù)據(jù)接入的產(chǎn)品--該系統(tǒng)屬于高速專線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其用戶接口包括N×64kbit／s、E1，系統(tǒng)主要用于對高速專線數(shù)據(jù)接入有需求的用戶，也可以替代部分有線傳輸設備。此類產(chǎn)品的空中協(xié)議多為內(nèi)部協(xié)議；面向綜合業(yè)務技術的產(chǎn)品--此類系統(tǒng)一般具有靈活帶寬分配技術，其用戶接口包括N×64kbit／s、10BaseT、E1，系統(tǒng)主要用于面向多種類型用戶的業(yè)務需求。此類系統(tǒng)一般可以根據(jù)運營商所服務的用戶類型靈活地配置帶寬分配方式，即確定分組方式和電路方式所占帶寬的比例關系，這能極大地提高帶寬利用率和服務質量，為運營商實現(xiàn)靈活的組網(wǎng)和提供高質量業(yè)務、降低設備運行維護成本提供了良好的手段。此類產(chǎn)品空中協(xié)議多為ATM協(xié)議或內(nèi)部私有協(xié)議。 現(xiàn)階段，寬帶無線接入系統(tǒng)主要用于解決用戶的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務接入， 3．5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)可以承載如下業(yè)務：語音業(yè)務、因特網(wǎng)接入、DDN業(yè)務、幀中繼業(yè)務、IP電話業(yè)務、虛擬專網(wǎng)（VPN）業(yè)務、ISDN接入業(yè)務、電視會議業(yè)務、ATM接入業(yè)務、移動基站互連以及應急通信預案等。
�、� 租用線業(yè)務 3．5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)可為租用線業(yè)務用戶提供用戶終端至網(wǎng)絡的E1或部分E1（N×64kbit／s）、幀中繼（FR）連接等。主要應用于PBX連接及基于專線的廣域網(wǎng)連接應用等。
�、谕话l(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務 3．5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)可提供的業(yè)務應用包括Internet、Intranet以及局域網(wǎng)互連等，主要面向企業(yè)、SOHO以及居民用戶等。
�、� 語音業(yè)務 3．5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)可提供傳統(tǒng)的話音和ISDN通信提供接入，網(wǎng)絡接口可以是V5．2或其他符合標準的接口。
�、� 數(shù)字視頻業(yè)務 3．5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)可為用戶提供包括VOD、數(shù)字標準清晰度或高清晰度廣播業(yè)務等：
2.2 寬帶無線接入的實際應用
3.5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)可以為企業(yè)的信息化提供虛擬專用網(wǎng)絡、為企業(yè)客戶提供租用線業(yè)務，可以快速為大客戶提供綜合業(yè)務接入、為運營商提供新的業(yè)務增長點，可以延伸城域網(wǎng)接入范圍，增加網(wǎng)絡吸引力。系統(tǒng)可用于政府行政機構、金融機構、大中型企業(yè)、辦公/商住樓房、智能化小區(qū)、移動通信運營商等領域。
① 城域網(wǎng)接入應用
對于缺乏有線資源的新的運營商，在線路資源嚴重不足的情況下，能夠利用少量的資金投入，快速獲得一個較大的網(wǎng)絡用戶覆蓋，并對覆蓋區(qū)內(nèi)的用戶接入具有快捷的響應能力，無線接入手段無疑是這些新興運營商現(xiàn)階段的一個最佳選擇。在網(wǎng)絡建設早期，采用無線接入方式完全可以為包括中國電信北方電信事業(yè)部以及中國網(wǎng)通南方拓展部在內(nèi)的新的運營商提供一個全部由無線設備組成的城域網(wǎng)覆蓋方案。當然，即使在以光纖接入手段為主的傳統(tǒng)電信運營商（如中國移動、中國聯(lián)通等公司），無線接入仍然是一種有效的備用和應急手段，而它的靈活性和可移動性，又將使寬帶無線接入系統(tǒng)在解決新開發(fā)的城市區(qū)域和其他區(qū)間通信問題時發(fā)揮關鍵的作用。
�、� 社區(qū)寬帶接入網(wǎng)
社區(qū)寬帶接入網(wǎng)也是當前一個非常熱門的話題，越來越多的家庭要求實現(xiàn)高速的Internet接入服務刺激了這一領域的增長。以無線局域網(wǎng)代替樓內(nèi)綜合布線，以3.5GHz寬帶無線接入完成樓宇到小區(qū)網(wǎng)絡中心的接入。使無線系統(tǒng)投資不會產(chǎn)生積淀，可以根據(jù)用戶的需要隨時提供服務，不必象綜合布線那樣為所有的用戶都預留線路資源。而對于那些舊的小區(qū)，綜合布線往往難以實施，而且還有可能面臨小區(qū)拆除重建、造成投資浪費的危險。同時，無線接入方式的應用也有助于打破壟斷，因為小區(qū)沒有必要同時存在兩個以上的有線網(wǎng)絡提供者，而寬帶無線接入系統(tǒng)的引入則打破了這個限制。
�、� 政府機關、中小企事業(yè)用戶專線接入
在大多數(shù)情況下，政府機關、中小企事業(yè)用戶既希望提供寬帶服務，又希望通信的費用要低。寬帶無線接入系統(tǒng)的引入可以滿足這些用戶的需要。如單位（企事業(yè)）內(nèi)部的互連，通過寬帶無線接入系統(tǒng)或無線局域網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)無線辦公，或是政府機關、中小企事業(yè)用戶實現(xiàn)至城域骨干網(wǎng)的連接。至于那些對通信穩(wěn)定性、可靠性等有更高要求的特殊用戶比如證券公司、銀行、稅務機關等用戶，可采用有線接入和無線接入互為補充方式或采用無線方式作為應急備份系統(tǒng)來保障用戶的通信安全的需要。
3 3.5G寬帶無線接入應用前景看好
3.1 全國進行3.5G競標建設試點；
為了鼓勵竟爭，優(yōu)化配置無線電頻率資源，2001年信息產(chǎn)業(yè)部決定采用評選(招標)方式，在南京、廈門、青島、武漢、重慶5個城市進行了3.5GHz地面固定無線接入系統(tǒng)頻率使用權的分配試點工作，將3.5GHz 頻段2×31.5MHz頻帶資源通過評選(招標)方式給各個運營商進行分配，每個城市有3個品目，帶寬分別是3×3.5MHz、 2×3.5MHz、4×3.5MHz，各品目之間沒有安排保護帶。從此，在國內(nèi)正式開展應用試點工作。 為了適應我國電信市場發(fā)展需要，信息產(chǎn)業(yè)部決定在充分總結第一批試點招標經(jīng)驗的基礎上，繼續(xù)推進3.5GHz頻段地面固定無線接入系統(tǒng)頻率使用權的評選試點工作，試點范圍由第一批的5個城市擴大到了北京等32個城市內(nèi)。第二批頻率使用權分配試點工作采用邀請招標的方式，并向包括中國聯(lián)通、中國網(wǎng)通、中國移動、中國電信、中電華通、中國鐵通、中國衛(wèi)通在內(nèi)的十一家電信運營企業(yè)發(fā)出了評選(招標)的邀請。本次招標除青島是一個4×3.5MHz品目外，其它31個城市每個城市有3個3×3.5MHz品目，各品目之間仍然沒有安排保護帶。 目前3.5GHz頻段地面固定無線接入系統(tǒng)使用頻率擴大試點評選(招標)評標結果（第二批）已經(jīng)公布如表1所示：其結果如下：中國電信中標9個城市、中國網(wǎng)通中標17個城市、中國移動中標10個城市、中國聯(lián)通中標23個城市、中國衛(wèi)通中標3個城市、中國鐵通中標5個城市、中電華通中標25個城市、中信網(wǎng)絡和金橋網(wǎng)絡各中標1個城市，獲得了相應城市固定無線接入頻率的使用權。
3.2 寬帶無線接入市場巨大，前景廣闊
目前無線通信領域其市場需求和技術發(fā)展空前活躍，一些設備制造商如：大唐電信、阿爾卡特、NATRO等公司根據(jù)市場需要紛紛推出自己的 3.5GHz頻段無線接入產(chǎn)品。作為國內(nèi)最早引入寬帶無線接入概念的廠家，大唐電信無線通信公司從2000年就開始針對中國市場的特點和頻率規(guī)劃的要求，積極開發(fā) 3.5GHz頻段寬帶多業(yè)務無線接入系統(tǒng)系列產(chǎn)品，先后開發(fā)出R2000 AIRsun 寬帶多業(yè)務無線接入系統(tǒng)和R2000 ACCESS OFDM寬帶無線IP接入系統(tǒng)。
大唐電信R2000 AIRsun系統(tǒng)可工作于3.5GHz/10.5GHz/26GHz三個頻段，系統(tǒng)采用多扇區(qū)覆蓋、每個扇區(qū)子系統(tǒng)采用多載波TDMA技術、64QAM調制解調技術、2/3卷積編碼和前向糾錯技術、ATPC技術以及數(shù)字滾降濾波技術，以其極高的頻譜效率、最優(yōu)的抗同頻/鄰頻干擾能力、豐富的業(yè)務接口、具有同時支持面向連接業(yè)務（包括N×64K或E1語音/數(shù)字電路承載業(yè)務、ISDN業(yè)務等）和無連接業(yè)務（包括IP業(yè)務、因特網(wǎng)接入、局域網(wǎng)互連、虛擬專用網(wǎng)VPN等）的多業(yè)務接入能力。在第一批五個中標城市運營商設備招標中，獨家中標廈門移動、南京移動、重慶移動和武漢三江等運營商，大唐電信R2000AIRsun成功地應用于其中四個城市另外，大唐電信R2000 AIRsun還成功的應用于中國聯(lián)通、中國網(wǎng)通等運營商，在中國市場上已有30個基站系統(tǒng)（120余個扇區(qū)子系統(tǒng)），400余個遠端站設備投入使用，市場占有率超過80%，是目前在通信網(wǎng)上應用最多,品質最好的產(chǎn)品之一。大唐電信R2000AIRsun最典型的綜合業(yè)務應用如圖3所示：
隨著接入網(wǎng)建設的持續(xù)升溫以及各種新的技術不斷被引入，在通信運營商和無線設備供應商的共同努力下，3.5GHz寬帶固定無線接入在中國將有廣闊的市場，其發(fā)展前景不可限量。
作者簡介：副總工、高級工程師，87年畢業(yè)于北京理工大學電磁場與微波技術專業(yè)，ITU-R第三研究組國內(nèi)對口組專家成員，曾參加"450MHz FDMA無線接入系統(tǒng)要求和測量方法"、"STM-0微波通信系統(tǒng)總技術要求"、"接入網(wǎng)技術要求――3.5GHz無線接入系統(tǒng)"、"接入網(wǎng)技術要求――本地多點分配系統(tǒng)LMDS"等標準的討論和審查工作，是"移動通信移頻中繼機技術要求和測量方法"標準的主要起草人之一。現(xiàn)任職于大唐電信無線通信公司，從事無線通信系統(tǒng)及網(wǎng)絡的研究工作。
----《西部通信》
