詳解無線接入技術(shù)

畢厚杰

　　第一講


　　LMDS：高速無線“光纖”



　　LMDS是無線寬帶固定接入網(wǎng)絡(luò)中的一種，中文名稱為本地多點分配業(yè)務(wù)。這是一種固定終端的無線寬帶接入系統(tǒng)，用于綜合視頻、話音和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，包括：互聯(lián)網(wǎng)高速數(shù)據(jù)接入、交互式視頻、視頻會議、視頻點播、實時多媒體文件傳輸、局域網(wǎng)的遠程接入、電話。


　　其特點是通信容量大，最多可為8萬用戶提供數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)，總的速碼率達5Gb\s左右，有人稱之為“無線光纖”，意即容量像光纖那么大，但它工作于無線方式。這個容量大是與其工作于很高的毫米波段有關(guān)(25-32GHz)的。在一定Q值下，帶寬與其工作頻率成正比。LMDS系統(tǒng)的帶寬可達1.3GHz，如采用16QAM調(diào)制(頻譜利用系數(shù)為4bit/s|Hz0，則碼率可達1.3×4=5.2Gb/s。它具有以下優(yōu)勢：


　　·由于工作于無線方式，因而架設(shè)周期短，起始成本低，投資回報快，網(wǎng)絡(luò)運行和維護費用省。

　　·由于工作于毫米波段，以視距傳送，方向性好，外界干擾少，通信質(zhì)量好。此外，因為工作于毫米波段，基站與用戶終端設(shè)備都很小而輕，安裝方便。

　　·由于基站和用戶終端都采用模塊化設(shè)計，因而設(shè)備配置靈活，具有良好的擴展性，容易擴充和增加新業(yè)務(wù)。

　　但LMDS也有其不足之處：

　　·毫米波只能工作于視距范圍，傳輸距離一般5公里之內(nèi)。

　　·毫米波通信質(zhì)量受降雨和樹葉衰減影響較大，這主要通過增大發(fā)射功率、提高天線高度來補償。

　　LMDS的系統(tǒng)由基站、用戶終端、網(wǎng)管系統(tǒng)和骨干網(wǎng)四部分組成�；�站與各用戶終端之間利用毫米波實現(xiàn)點到多點之間的無線通信。由于各用戶終端是固定的，因此這是一種無線固定接入網(wǎng)。實際運用中，往往采取和移動通信類似的多個蜂窩小區(qū)似的配置方式，即將通信服務(wù)范圍劃分成多個蜂窩式小區(qū)，每個小區(qū)由一個基站和若干個用戶終端組成。由于毫米波的方向性很強，一個小區(qū)又可分成多個扇區(qū)(如24個扇區(qū))，每個扇區(qū)可根據(jù)用戶要求提供不同的業(yè)務(wù)，其容量達200Mb/s，每個小區(qū)的半徑為3-10公里。

　　基站設(shè)備由多個扇區(qū)構(gòu)成，每個扇區(qū)設(shè)備由室外單元(ODU)和室內(nèi)單無(IDU)兩部分組成。ODU包括天線、毫米波收發(fā)模塊；IDU包括調(diào)制解調(diào)模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊，后者提供與骨干網(wǎng)之間的接口，包括IP\ATM\FR\PSTN等。

　　用戶終端可以是住宅小區(qū)用戶或家庭用戶，它也由ODU和IDU組成。ODU包括天線毫米波收發(fā)模塊；IDU包括調(diào)制解調(diào)模塊、用戶接收模塊，后者向用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)接口，從而進一步通過機頂盒連接用戶的計算機、電視機、話機、攝像機等。網(wǎng)管系統(tǒng)是LMDS的監(jiān)控中心，用來實現(xiàn)監(jiān)控管理和計費。

　　第二講

　　3～5GHz接入：利用優(yōu)選頻段

　　無線寬帶接入有兩個頻段：一個是25-32GHz頻段，即所謂的LMDS；另一個是3-5GHz頻段，即所謂的低頻段無線固定接入。一般來說，頻段越低，可傳輸?shù)男畔⑺俾试降�。�?.5GHz頻段為例，按國家通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“接入網(wǎng)技術(shù)要求--3.5GHz固定無線接入”的規(guī)定，上傳頻段碼3400-3430MHz；下傳頻段碼3500-3530MHz。以頻道帶寬3.5MHz來比較，若采用QPSK調(diào)制方式，每個頻道最低可傳送4Mb|s;若采用16QAM調(diào)制，最低可傳8Mb|s;若采用64QAM調(diào)制，則每個頻道最低可傳12Mb|s。但另一方面，調(diào)制方式越復(fù)雜，成本越昂貴，接收靈敏度越低，誤碼率越高，抗干擾能力越低，要保持一定的傳輸距離則需更大的發(fā)射功率。從性能價格比折衷地分析，在3.5GHz頻段，一般選用3.5MHz頻道帶寬，傳輸碼率則為4mb|s，可見其容量是較小的，但仍屬于寬帶。

　　如果一方面考慮傳輸帶寬、傳輸容量，另一方面考慮傳輸距離、傳輸質(zhì)量、投資成本。從兩方面折衷考慮，在目前技術(shù)條件下，5GHz頻段應(yīng)屬于固定無線接入中性能價格比最高的優(yōu)選頻段。

　　5GHz寬帶無線接入系統(tǒng)由一個基站(BS)和若干個用戶遠端結(jié)(RS)組成，BS和RS各包括一個室外單元(ODU)和一個室內(nèi)單元(IDU)，這兩個單元的接口處于中頻(IF)。BS根據(jù)MAC，為每個RS分配一個不同的射頻頻道。上行信道中時間通常被劃分成若干時隙，提供時分多址接入(TDMA)；下行信道則采用連續(xù)的時分復(fù)用(TDM)。每個RS利用公共接口可傳送話音和數(shù)據(jù)，諸如電話、以太網(wǎng)數(shù)據(jù)、視頻和T1|E1。按客戶需求，遠端結(jié)可到10|100BaseT的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)接X和IP話音接入，到小型企業(yè)的LAN高達8個POTS業(yè)務(wù)；接到中小企業(yè)用的小交換機以提供LAN和E1|T1信道。

　　BS提供與骨干網(wǎng)(IP或ATM)的連接，或與STM-1|OC-3(155Mb|s)高容量光纖傳輸設(shè)備相連接，ATM網(wǎng)絡(luò)接口連接到SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

　　小型和中型企業(yè)需要數(shù)據(jù)、話音分組業(yè)務(wù)快速和動態(tài)的容量分配，這種TDMA接入方案可用于頻分雙工(FDD)或時分雙工(TDD)，視其不同應(yīng)用而定。在對稱的雙向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，F(xiàn)DD允許連續(xù)的下行和上行業(yè)務(wù)，而且對容量分配可動態(tài)地靈活設(shè)置。

　　第三講

　　WLAN與藍牙技術(shù)

　　當(dāng)無線終端可移動時，即無線寬帶移動接入系統(tǒng)，就會用到無線局域網(wǎng)。WLAN可支持相當(dāng)高的數(shù)據(jù)速率，但網(wǎng)絡(luò)漫游協(xié)議不完善，只能支持局部范圍的移動，而且移動速度也不高。到目前為止，WLAN技術(shù)有兩大體系：一種是IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)體系，工作于2.4GHz；另一種是CEPT制定低HiperLAN的標(biāo)準(zhǔn)體系，可提供數(shù)10Mb/s的高質(zhì)量的無線接入。

　　iperLAN的特點是：高速傳輸、面向連接、支持QoS、自動頻率配置、支持小區(qū)切換、安全保密、網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用無關(guān)。系統(tǒng)構(gòu)成主要是移動終端MT通過接入點AP接入固定通信網(wǎng)絡(luò)。


　　1999年8月，美國電氣和電子工程師學(xué)會(IEEE)發(fā)布了IEEE802.11b和IEEE802.11a無線互連協(xié)議以來，無線局域網(wǎng)(WLAN)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)獲得了蓬勃發(fā)展。右表為WLAN技術(shù)指標(biāo)及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

　　而藍牙是一種短距離無線連接技術(shù)，用于提供一個低成本的短距離無線連接解決方案。家庭信息網(wǎng)絡(luò)由于距離短，可以利用藍牙技術(shù)。

　　藍牙采用2.4GHz的ISM(工業(yè)、科研和醫(yī)療)頻段，可免受各國頻率分配不統(tǒng)一的影響；采用FM調(diào)制方式，降低了設(shè)備成本；采用快速跳頻、正向糾錯(FEC)和短分組技術(shù)，可減少同頻干擾和隨機噪聲，使無線通信質(zhì)量有所提高。藍牙的傳輸速率為1Mb/s，傳輸距離約10米，加大功率后可達100米。

　　第四講

　　無線ATM：保證多媒體業(yè)務(wù)QoS

　　如何在無線環(huán)境下尤其是移動環(huán)境下向用戶提供多媒體通信業(yè)務(wù)，已成為人們對通信的新需求，ATM技術(shù)和無線技術(shù)的結(jié)合，即無線ATM(WATM)可支持多媒體業(yè)務(wù)在無線環(huán)境下對QoS的要求。無線LAN是建立在隨機存取機制上的，對實時業(yè)務(wù)難以保證。相對而言，發(fā)展WATM系統(tǒng)就很必要，它已被廣泛應(yīng)用于WLAN中。

　　ATM應(yīng)用有二種。第一種應(yīng)用：終端是非移動的。這時終端可以是一臺工作站、PC機或其它寬帶終端。當(dāng)用無線接入到ATM網(wǎng)絡(luò)時，高質(zhì)量圖像傳輸、多媒體會議等成為無線ATM的一種業(yè)務(wù)。第二種應(yīng)用：終端是移動的。這時終端一般是便攜或手持式的移動小型設(shè)備。這時，無線ATM技術(shù)作為有線主干網(wǎng)絡(luò)的無線接入手段，無線ATM網(wǎng)絡(luò)可看成是有線網(wǎng)絡(luò)的無線擴展部分。

　　無線ATM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由無線ATM交換機、基站(BS)和移動終端(MT)組成。無線ATM網(wǎng)絡(luò)可分成兩大部分：一是空中接口，負責(zé)移動用戶的無線接入；另一是移動性管理部分，主要功能是完成越區(qū)切換、位置更新和呼叫控制等。

　　無線ATM網(wǎng)絡(luò)與有線ATM不同：一是其信道誤碼率高，可達0.1%，對糾錯要求高；另一是無線信道為多個移動終端所共享，即要考慮多址接入問題。

　　在ATM網(wǎng)絡(luò)層和無線物理層之間，插入邏輯鏈路控制子層(LLC)和媒體接入控制子層(MAC)，其中LLC子層完成相應(yīng)邏輯鏈路的差錯控制，而MAC子層用于協(xié)調(diào)多個移動終端對無線媒體的共享。


摘自《通信產(chǎn)業(yè)報》2003.2.19