無(wú)線接入網(wǎng)LMDS技術(shù)及應(yīng)用

德 昌
一、無(wú)線接入網(wǎng)的主要技術(shù)

       
無(wú)線接入網(wǎng)技術(shù)是指接入網(wǎng)的某一部分或全部使用無(wú)線傳輸媒質(zhì)，向用戶提供固定和移動(dòng)接入服務(wù)的技術(shù)。作為有線接入網(wǎng)的有效補(bǔ)充，它有系統(tǒng)容量大、話音質(zhì)量與有線一樣、覆蓋范圍廣、系統(tǒng)規(guī)劃簡(jiǎn)單、擴(kuò)容方便、可加密碼或用碼分多址(CDMA)增強(qiáng)保密性等特點(diǎn)技術(shù)，是當(dāng)前發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，比較廣泛地應(yīng)用于農(nóng)村、邊遠(yuǎn)城鎮(zhèn)，在水利、電力、工礦等專業(yè)網(wǎng)中也得到一定程度的應(yīng)用。

       
一般來(lái)說(shuō)，無(wú)線接入方式分類方法很多。根據(jù)用戶是否移動(dòng)可分為固定無(wú)線接入和支持用戶低速移動(dòng)無(wú)線接入技術(shù)兩種；根據(jù)所使用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可分為集群系統(tǒng)通信技術(shù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)字微波通信技術(shù)、數(shù)字無(wú)繩電話技術(shù)、蜂窩系統(tǒng)通信技術(shù)和衛(wèi)星通信技術(shù)(廣域通信技術(shù))等接入方式。這里首先介紹常用的接入網(wǎng)技術(shù)：

1�奔�群系統(tǒng)通信技術(shù)

       
集群通信系統(tǒng)采用控制中心的集群技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)地分配無(wú)線信道。它比常規(guī)移動(dòng)通信系統(tǒng)(固定分配無(wú)線信道)的頻率利用率要高得多，從而可以極大增加系統(tǒng)用戶容量、降低阻塞率，同時(shí)也可增強(qiáng)通信保密性。這個(gè)高效使用頻率的特點(diǎn)，對(duì)發(fā)展現(xiàn)代移動(dòng)通信諸業(yè)務(wù)有著十分重要意義，因此在國(guó)內(nèi)外都得到迅速而廣泛的發(fā)展。集群系統(tǒng)一般使用150MHz、400MHz、800MHz頻段，優(yōu)點(diǎn)是管理比較容易，操作非常簡(jiǎn)便，擴(kuò)容也靈活，且能提供集群通信特有的組呼、群呼以及調(diào)度等功能。缺點(diǎn)是話務(wù)能力有限，不適合支持過(guò)多的雙向通信的固定用戶。

2�秉c(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)字微波通信技術(shù)

        該技術(shù)一般使用1.9GHz至2.4GHz頻段，主要應(yīng)用于地勢(shì)平坦、無(wú)遮擋物的地方。它的系統(tǒng)主要由一個(gè)中心站和不同方向的若干個(gè)外圍站組成。站與站之間距離無(wú)中繼時(shí)一般在5至50Km之內(nèi)，有終局時(shí)可以達(dá)到幾百公里，能提供電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，系統(tǒng)的容量96至512個(gè)用戶。若有120個(gè)可用話音信道時(shí)，則能支持2000個(gè)用戶。每個(gè)用戶的成本約在萬(wàn)元之上，適用于農(nóng)村、山區(qū)、海島等架設(shè)有線困難、用戶分散、人口稀少的邊遠(yuǎn)地區(qū)。

3�睌�(shù)字無(wú)繩電話技術(shù)(微蜂窩技術(shù))

       
第二代無(wú)繩電話系統(tǒng)把有線通信與無(wú)線通信結(jié)合起來(lái)，把無(wú)線尋呼、公用電話亭、移動(dòng)電話、市話技術(shù)考慮在一起。既能在辦公室使用，又能在住宅打電話，更可以攜帶在街上或公共場(chǎng)所使用。雖然費(fèi)用略高于市話，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大哥大移動(dòng)電話，使它成為價(jià)廉物美、使用方便的通信工具。數(shù)字無(wú)繩電話技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種微蜂窩無(wú)線電技術(shù)，一般使用1.8/1.9GHz頻段。特別是覆蓋范圍小，系統(tǒng)容量大，適合于高密度用戶區(qū)使用，采用動(dòng)態(tài)的信道選擇方式，因而頻率規(guī)劃容易，語(yǔ)音質(zhì)量好，非常適用于城市。

4�狈涓C式移動(dòng)電話系統(tǒng)技術(shù)

       
該系統(tǒng)基本特點(diǎn)是采用小區(qū)制的蜂窩式移動(dòng)電話，每個(gè)小區(qū)設(shè)有一個(gè)基站。在理想情況下，如果基站用的是全向天線，那么它的覆蓋區(qū)應(yīng)是一個(gè)圓。以理論證明，若用圓的內(nèi)接正六邊形來(lái)近似，對(duì)通信組網(wǎng)最有利。由許多正六邊形拼接而成的覆蓋區(qū)，類似于“蜂窩”，因此采用小區(qū)制的移動(dòng)通信系統(tǒng)也叫作蜂窩移動(dòng)電話系統(tǒng)。該系統(tǒng)服務(wù)區(qū)內(nèi)既有許多小區(qū)，還有許多基站。蜂窩技術(shù)主要分為模擬蜂窩技術(shù)和數(shù)字蜂窩技術(shù)�；�于模擬蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線接入網(wǎng)主要特點(diǎn)是覆蓋范圍比較大，單基站可達(dá)30至50公里，技術(shù)比較成熟，但抗干擾性和保密性很差，頻率利用低，容量小，而且不支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)，系統(tǒng)較復(fù)雜，成本也比較高�；�于數(shù)字蜂窩的無(wú)線接入網(wǎng)使用800/900MHz和1.8/1.9GHz頻段，主要特點(diǎn)是容量大，數(shù)據(jù)傳輸速率高，保密性能好，能夠支持ISDN，并提供一定的數(shù)據(jù)及圖像業(yè)務(wù)；缺點(diǎn)是系統(tǒng)組成復(fù)雜，相對(duì)來(lái)說(shuō)成本也較高。

5.衛(wèi)星通信技術(shù)(廣域通信技術(shù))

       
數(shù)字衛(wèi)星通信利用位于地球同步軌道的通信衛(wèi)星將高速?gòu)V播數(shù)據(jù)送到用戶的接收天線，也稱為高軌衛(wèi)星通信。特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，費(fèi)用與距離無(wú)關(guān)，覆蓋面積大且不受地理?xiàng)l件限制，頻帶容量寬大，適用于多業(yè)務(wù)傳輸，可為全球用戶提供大跨度、大范圍、遠(yuǎn)距離漫游和機(jī)動(dòng)靈活的移動(dòng)通信服務(wù)等。利用衛(wèi)星作為中繼站的接入技術(shù)幾乎是邊疆和沙漠等地區(qū)接入通信網(wǎng)的最佳手段。但是，作為無(wú)線接入手段來(lái)說(shuō)，它的缺點(diǎn)是通信費(fèi)用昂貴，傳輸時(shí)延比較大，因而應(yīng)用較少。其優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面廣，容量很大，通信不受地理環(huán)境、氣候、時(shí)尚條件的限制，在無(wú)線接入中具有不可替代的地位。

二、本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)無(wú)線接入網(wǎng)

       
本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)又稱為本地多路分配業(yè)務(wù)(Local Multipoint Distribution
Services,縮寫成LMDS)是一種新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)。它利用無(wú)線信道代替有線電纜，以無(wú)線通信方式解決從數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)、本地交換機(jī)到用戶之間的接入問(wèn)題。它利用地面轉(zhuǎn)接站而不是衛(wèi)星來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，基于微波技術(shù)提供業(yè)務(wù)，工作在28GHz附近頻段，采用一種類似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干個(gè)服務(wù)區(qū)域，每個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)立基站，基站設(shè)備經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)無(wú)線鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶端通信。每個(gè)服務(wù)區(qū)覆蓋范圍為幾公里甚至到十幾公里，并且可以相互重疊。它的優(yōu)點(diǎn)有：

1�鼻捌谕顿Y較少，投資回收快

       
本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)的投資包括中心基站設(shè)備、用戶端設(shè)備、網(wǎng)管系統(tǒng)和其它一些附加費(fèi)。通常，LMDS設(shè)備廠商提供服務(wù)區(qū)中的設(shè)備，包括基站系統(tǒng)和用戶端設(shè)備，以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心的軟件，而骨干網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)設(shè)施，是由電信服務(wù)商建設(shè)。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。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心用于管理服務(wù)區(qū)中的設(shè)備。由于本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)是一種利用基站無(wú)線覆蓋用戶端設(shè)備的方式，所以在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，只需很少投資建立一個(gè)配置較簡(jiǎn)單的基站，覆蓋若干用戶即可開始運(yùn)營(yíng)。隨著用戶數(shù)量的增加，再提高基站配置，增加用戶端設(shè)備，逐步擴(kuò)容逐步追加投資，所以投資回收很快。

2.建設(shè)項(xiàng)目啟動(dòng)快，工程周期短

        LMDS基站系統(tǒng)分為室內(nèi)單元、室外單元、天線和連接這些單元的中頻電纜四部分，負(fù)責(zé)對(duì)用戶端進(jìn)行覆蓋，提供與骨干網(wǎng)絡(luò)的接口，射頻調(diào)制方式可極大地提高頻道利用率，增加基站的通信容量。無(wú)線接入系統(tǒng)和有線系統(tǒng)相比，很大的優(yōu)勢(shì)在于工程建設(shè)項(xiàng)目啟動(dòng)與實(shí)施非常迅速，工程周期短。尤其在大城市，有線工程因?yàn)閷?duì)道路、綠地等環(huán)境破壞性較大，往往要經(jīng)過(guò)市政等部門審批，并且施工量很大，要受到多種多樣因素的制約。

3.擴(kuò)充容量可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行

       
一般在網(wǎng)絡(luò)正式投入運(yùn)營(yíng)之前，往往很難準(zhǔn)確地推算用戶的業(yè)務(wù)需求發(fā)展情況。采用傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)，用戶對(duì)帶寬和新業(yè)務(wù)的需求不斷變化往往使服務(wù)商深感頭疼。而LMDS系統(tǒng)采用基站無(wú)線覆蓋，用戶端設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)，使容量擴(kuò)充和新業(yè)務(wù)提供都很容易，服務(wù)商可以隨時(shí)根據(jù)用戶要求，添加所需的設(shè)備，提供新的服務(wù)。用戶端設(shè)備包括室外安裝的微波發(fā)射和接收裝置及室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口單元。后者為各種用戶業(yè)務(wù)提供接口，并完成復(fù)用/解復(fù)用功能。如P-COM公司的LMDS系統(tǒng)可提供多種類型用戶接口，包括電話、交換機(jī)、圖像、幀中繼、以太網(wǎng)等，目前常見(jiàn)的業(yè)務(wù)都可以直接接入�；�站每扇區(qū)能容納5個(gè)載波，這樣當(dāng)用戶數(shù)量增多，一個(gè)載波無(wú)法容納時(shí)而僅靠增加載波數(shù)量，就可以提高系統(tǒng)容量�；�站系統(tǒng)最少可劃分4個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)覆蓋90度范圍內(nèi)的用戶。如果采用角度更小的扇區(qū)天線，如15度天線就能劃分為24個(gè)扇區(qū)，系統(tǒng)容量得到大幅度提高。

4.網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)低，業(yè)務(wù)多

       
這些優(yōu)點(diǎn)是無(wú)線接入系統(tǒng)自身固有優(yōu)勢(shì)。它能提供的業(yè)務(wù)包括高質(zhì)量的話音服務(wù)，而且沒(méi)有時(shí)延。能夠提供低速、中速和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，可支持1.2Kbit/s至155Mbit/s數(shù)據(jù)速率，并支持多種協(xié)議，如幀中繼、ATM、TCP/IP。還可支持模擬和數(shù)字圖像業(yè)務(wù)，系統(tǒng)的信號(hào)可以來(lái)自衛(wèi)星，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以不加密。在遠(yuǎn)端站，普通電話用戶通過(guò)多路復(fù)用設(shè)備，接入遠(yuǎn)端與基站扇區(qū)進(jìn)行通信。LMDS系統(tǒng)提供的接入模塊，能夠非常簡(jiǎn)單、快捷地將用戶電話或單位總機(jī)，經(jīng)過(guò)無(wú)線鏈路接入IP電話網(wǎng)，話音質(zhì)量清晰無(wú)雜音。對(duì)因特網(wǎng)及VOD點(diǎn)播視頻業(yè)務(wù)的接入性能好，在每個(gè)扇區(qū)傳輸交互式的數(shù)字信號(hào)，到用戶室外單元將28GHz信道轉(zhuǎn)換成中頻595MHz帶寬，用同軸電纜將視頻信號(hào)送至機(jī)頂盒。遠(yuǎn)端局域網(wǎng)可進(jìn)行VOD視頻點(diǎn)播，畫面非常清晰。遠(yuǎn)端局域網(wǎng)還可以訪問(wèn)WWW.165.
net。

       
在巨大的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，全世界各電信廠商都積極進(jìn)行LMDS技術(shù)的深入研究和開發(fā)，比較突出的廠商包括美國(guó)P-COM公司、休斯公司、朗訊公司，法國(guó)阿爾卡特公司、加拿大新橋網(wǎng)絡(luò)公司、北電網(wǎng)絡(luò)公司等�，F(xiàn)在，LMDS技術(shù)已經(jīng)逐步走向商用，被許多國(guó)家和地區(qū)電信運(yùn)營(yíng)商家所采用，僅在亞洲就有日本、韓國(guó)、菲律賓、泰國(guó)和香港使用LMDS技術(shù)為用戶提供寬帶的接入服務(wù)。特別是北美國(guó)家對(duì)LMDS的興趣濃厚，在美國(guó)的華盛頓、洛杉磯等大城進(jìn)行LMDS系統(tǒng)建設(shè)。中國(guó)的首個(gè)LMDS試驗(yàn)網(wǎng)是在廣州市開通，該套由P-COM公司為聯(lián)通公司建立的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志著我國(guó)接入網(wǎng)發(fā)展進(jìn)入新階段。

       
由中國(guó)聯(lián)通廣東分公司委托，信息產(chǎn)業(yè)部通信計(jì)量中心所屬北京電話交換設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)這個(gè)試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證它是否符合我國(guó)電信網(wǎng)的技術(shù)要求，以及其運(yùn)行的可靠性，為聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)接入方案的確定提供依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：LMDS無(wú)線設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單、靈活。室外射頻單元及天線尺寸小巧，安裝和調(diào)整校正非常簡(jiǎn)便。具有較高的發(fā)射功率，增加了基站的覆蓋范圍。遠(yuǎn)端站直接支持ATM協(xié)議，通過(guò)使用無(wú)線ATM協(xié)議，使鏈路效率得到提高。它具有自動(dòng)發(fā)射功率控制、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信道等級(jí)的功能，并能實(shí)時(shí)調(diào)整每個(gè)遠(yuǎn)端站發(fā)射電平，可以很好地抵抗惡劣天氣，減少網(wǎng)絡(luò)干擾，增加頻率復(fù)用率，提高系統(tǒng)性能。LMDS系統(tǒng)與ATM骨干網(wǎng)交換機(jī)接口各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合我國(guó)電信網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。LMDS系統(tǒng)提供的接入模塊，能夠簡(jiǎn)單、快捷地將用戶電話或單位總機(jī)，通過(guò)無(wú)線鏈路接入IP電話網(wǎng)，話音質(zhì)量清晰無(wú)雜音。并且能夠承載大容量的幀中繼接入業(yè)務(wù)和IP業(yè)務(wù)，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)管理系統(tǒng)，用戶可在中心站查看整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)配置進(jìn)行瀏覽、修改，網(wǎng)絡(luò)故障的定位很簡(jiǎn)單。另外，系統(tǒng)告警可按時(shí)間進(jìn)行標(biāo)記并被記錄在文件中，可以瀏覽、打印或軟盤存儲(chǔ)，軟件包還可以根據(jù)用戶需求設(shè)定參數(shù)。操作與維護(hù)管理系統(tǒng)功能齊全，人機(jī)界面友好，操控方便。該系統(tǒng)主要功能部件均有冗余備份并能夠自動(dòng)切換，保障了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。結(jié)果可以證明：LMDS將是新的電信運(yùn)營(yíng)商增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，快速占領(lǐng)用戶市場(chǎng)的一種有效接入手段。��

摘自《通信市場(chǎng)》