寬帶無線接入技術(shù)　

　　周菁華　中國聯(lián)合通信有限公司吉安分公司

　　戴美泰　廣東移動(dòng)通信有限責(zé)任公司

　　王世順　南京郵電學(xué)院
摘要：寬帶無線接入具有工作頻帶寬，啟動(dòng)資金小，提供服務(wù)快，頻率利用率高，系統(tǒng)容量大，運(yùn)營維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，故近來相繼涌現(xiàn)了LMDS、LMCS、MMDS、MVDS等多種寬帶無線接入系統(tǒng)。本文在介紹這些系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，著重介紹了備受關(guān)注的LMDS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、應(yīng)用和存在的問題。


　　隨著電信業(yè)開放和競爭的日趨加劇，國際和國內(nèi)電信業(yè)都進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。國際上，許多我家在接入網(wǎng)上引入競爭，并在多個(gè)頻段，如歐盟建議各成員國在3.5GHz和26GHz頻段開放點(diǎn)對多點(diǎn)接入許可證，其中26GHz主要用于本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)LMDS。在國內(nèi)，在電話普及到家庭的同時(shí)，人們和社會(huì)對通信的要求、已從傳統(tǒng)的窄帶電話、傳真、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)逐漸向高速數(shù)據(jù)、可視電話、視頻點(diǎn)播（vod）等寬帶業(yè)務(wù)領(lǐng)域延伸，尤其是隨著新運(yùn)營商的加入和對最后1公里網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和重視，以及人們對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)越來越多的關(guān)注，目前無線接入市場上呈現(xiàn)了旺盛的需求，上述這些動(dòng)向都為提供寬帶業(yè)務(wù)的寬帶無線接入方式（寬帶接入網(wǎng)）創(chuàng)造了極好時(shí)機(jī)。


　　一、寬帶無線接入系統(tǒng)和寬帶無線接入技術(shù)


　　目前，較為一致的看法是，寬帶無線接入系統(tǒng)可分為4類：第1類系統(tǒng)能提供的數(shù)據(jù)速率為2Mb/s，典型產(chǎn)品有愛立信的Airline系統(tǒng)。第2類有本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)（LMDS），本地多點(diǎn)通信系統(tǒng)（LMCS）,微波多路分配系統(tǒng)（MMDS）和多點(diǎn)電視分配系統(tǒng)（MVDS）4種。而MVDS則是寬帶無線接入的新應(yīng)用。但是，最引起人們重視的是LMDS，它應(yīng)用最多，呼聲最高。第3類是寬帶無線本地局域網(wǎng)B-LAN。第4類是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率制定的HIPEX Access標(biāo)準(zhǔn)研制生產(chǎn)的設(shè)備，此標(biāo)準(zhǔn)提出的系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率可達(dá)25Mb/s。


　　其中，第2類的MMDS和LMDS是在成熟的微波的傳輸技術(shù)下發(fā)展起來的，所采用的調(diào)制方式與微波傳輸相似，主要為相移鍵控PSK和正交幅度調(diào)制QAM。不同之處是MMDS和LMDS均采用一點(diǎn)多址方式，微波傳輸則常采用點(diǎn)對點(diǎn)方式。


　　1.MMDS


　　MMDS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈點(diǎn)對多點(diǎn)分布，并能提供寬帶業(yè)務(wù)的一種無線系統(tǒng)。它適用于中小企業(yè)和集團(tuán)用戶。MMDS可透明傳輸IP業(yè)務(wù)，在基站與網(wǎng)絡(luò)之間的接口可采用T1/E1、100Base-T和OC-3等標(biāo)準(zhǔn)，在用戶端的接口可采用E2和10Base-T等，該系統(tǒng)在業(yè)務(wù)上可為用戶提供Internet的接入，本地用戶的數(shù)據(jù)交換、話音業(yè)務(wù)和VOD視頻點(diǎn)播等業(yè)務(wù)。


　　MMDS最初用于傳輸單向電視和網(wǎng)絡(luò)廣播，1970年FCC在2.5GHz頻段上劃分出200MHz給無線電信運(yùn)營商。該頻段可劃分出31個(gè)信道，每信道帶寬6MHz。雖然MMDS的技術(shù)不斷改革，但是，還是最近1公里高速數(shù)據(jù)接入技術(shù)的進(jìn)步促進(jìn)了MMDS的發(fā)展。1998年9月，F(xiàn)CC批準(zhǔn)運(yùn)營商可以采用雙向的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，允許更加靈活地使用分配給它的頻譜。同時(shí)MMDS的數(shù)字化發(fā)展也使得它更具競爭力，MMDS適用于用戶分布很分散的情況----范圍可達(dá)40公里。但是，由于信道數(shù)的限制，對運(yùn)營商而言，用開發(fā)更高調(diào)制技術(shù)的方式來提高應(yīng)用頻譜是一個(gè)冒險(xiǎn)，這是限制該系統(tǒng)在大型商業(yè)區(qū)應(yīng)用的最重要的因素。而且，大的覆蓋范圍也容易引起該系統(tǒng)小區(qū)之間的干擾。隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些生產(chǎn)廠商已開始對原有MMDS系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)、使之能夠?qū)崿F(xiàn)雙向點(diǎn)到多點(diǎn)的寬帶傳輸。


　　與點(diǎn)對多點(diǎn)的LMDS相比，MMDS更適用于用戶相對分散，容量較小的地區(qū)。從成本上來講，MMDS低于LMDS。目前，作為無線式電纜電視的微波傳輸所使用的單向MMDS在全球的應(yīng)用已較廣泛，估計(jì)到今年，全球用戶數(shù)可達(dá)1000-1300萬。新發(fā)展的寬帶雙向MMDS業(yè)已在一些地區(qū)建立了試驗(yàn)網(wǎng)，適合為用戶較分散的地區(qū)提供寬帶接入。


　　2.LMDS　


　　LMDS是首先由美國開發(fā)的一種寬帶無線接入系統(tǒng)。該系統(tǒng)不支持移動(dòng)業(yè)務(wù)。與MMDS系統(tǒng)相比，LMDS具有更高帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可以提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及話音和圖像業(yè)務(wù)。因此人們逐漸將眼光投入帶寬達(dá)到1GHz，幾乎可以提供任何種類的業(yè)務(wù)。該系統(tǒng)采用小區(qū)制技術(shù)，根據(jù)各國使用頻率的不同，其服務(wù)范圍約為1-3英里。又由于融合了電話和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因而具有很大的市場潛力。運(yùn)營商利用這種技術(shù)只需購買所需的網(wǎng)元就可以向用戶提供無線寬帶服務(wù)。LMDS是面對用戶服務(wù)的系統(tǒng)，特別適用于突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和高速Internet接入。


　�。�1）LMDS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


　　LMDS網(wǎng)絡(luò)主要由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心（NOC）、光纖基礎(chǔ)設(shè)施、基站和用戶站設(shè)備組成。NOC包括網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)備，它管理著用戶網(wǎng)的大部分領(lǐng)域，多個(gè)NOC可以互連。


　　光纖基礎(chǔ)設(shè)施一般包括SONETOC-3和DS-3鏈路、中心局（CO）設(shè)備，ATM和IP交換機(jī)系統(tǒng)，與Intenret及PSTN的互連。


　　基站是進(jìn)行光纖基礎(chǔ)設(shè)施向無線基礎(chǔ)設(shè)施的轉(zhuǎn)換，基站設(shè)備包括與光纖終端的網(wǎng)絡(luò)端口、調(diào)制解調(diào)功能、微波傳輸和接收設(shè)備�？刹缓�本地交換機(jī)。如果含有本地交換機(jī)，則連到基站的用戶無需進(jìn)入光纖基礎(chǔ)設(shè)施即可與另一個(gè)用戶通信，這就表示計(jì)費(fèi)、信道接入管理、登記和認(rèn)證等是在基站內(nèi)進(jìn)行的。另一種基站結(jié)構(gòu)只提供與光纖基礎(chǔ)設(shè)施的簡單連接。此時(shí)所有業(yè)務(wù)都接向光纖基礎(chǔ)設(shè)施中的ATM交換機(jī)或CO設(shè)備。如果連接到同一基站的兩個(gè)用戶希望建立通信，那么通信在中心地點(diǎn)完成，計(jì)費(fèi)、認(rèn)證、登記和業(yè)務(wù)管理功能都在中心地點(diǎn)完成。


　　用戶站設(shè)備因供貨廠商不同而相差甚遠(yuǎn)，但一般都包括安裝在戶外的微波設(shè)備和安裝在戶內(nèi)的提供調(diào)制解調(diào)器、控制、用戶站接口功能的數(shù)字設(shè)備。用戶站接口功能的數(shù)字設(shè)備。用戶站設(shè)備可以通過TDMA、FDMA、CDMA方式接入網(wǎng)絡(luò)。不同用戶站地點(diǎn)要求不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)。


　　（2）LMDS的應(yīng)用


　　目前，許多廠商（如新橋網(wǎng)絡(luò)、北電網(wǎng)絡(luò)和博世、朗訊、惠普、休斯等）已相繼推出了LMDS產(chǎn)品。世界許多地方也陸續(xù)建立了它的商用網(wǎng)。世界上很多國家對本國LMDS頻段進(jìn)行了分配，同時(shí)出臺(tái)了運(yùn)營LMDS的管理辦法和技術(shù)要求。不少國家采取了拍賣頻譜、制定有利于運(yùn)營商的政策、法規(guī)，使其通過運(yùn)營LMDS而進(jìn)入電信市場，進(jìn)網(wǎng)促進(jìn)競爭。目前，我國數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的建設(shè)正加速進(jìn)行，一些地區(qū)已經(jīng)初具規(guī)模，各電信運(yùn)營商已開始著手接入網(wǎng)的建設(shè)。LMDS以前述諸特點(diǎn)引起了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。


　　1999年7月，中國的第一套LMDS實(shí)驗(yàn)網(wǎng)在廣州市開通。這套由P-COM公司為中國聯(lián)通公司建立的LMDS網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志著中國接入網(wǎng)發(fā)展的新起點(diǎn)。現(xiàn)在，中國聯(lián)通LMDS試驗(yàn)網(wǎng)正處在測試階段，如果試驗(yàn)成功，LMDS也許會(huì)在中國掀起一次通信技術(shù)發(fā)展的高潮。最近，江蘇省郵政局也在論證利用LMDS構(gòu)成全省郵政數(shù)據(jù)網(wǎng)的可能。上海電信已在進(jìn)行建立寬帶無線接入試驗(yàn)網(wǎng)的準(zhǔn)備。


　　基于LMDS服務(wù)范圍能達(dá)到1-3英里，能為用戶提供最高速率達(dá)155Mb/s的高速接入業(yè)務(wù)，很多人認(rèn)為使用LMDS技術(shù)比使用DSL技術(shù)能更快，成本更低。這一觀點(diǎn)使得歐洲各國網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商紛紛申請寬帶接入許可證，但也有人認(rèn)為開寬帶無線接入業(yè)務(wù)，要考慮的問題很多，除技術(shù)外，還有市場需求、產(chǎn)品性能、價(jià)格標(biāo)準(zhǔn)等很多因素。例如美國FCC在1998年就發(fā)放了LMDS許可證，至今在此系統(tǒng)覆蓋下的企業(yè)還不足5％。據(jù)預(yù)測，到2003年才可能達(dá)到20％。


　　盡管寬帶無線接入系統(tǒng)發(fā)展形勢不錯(cuò)，但是基于文中提到它們的種種不足，我們建議，放慢這一系統(tǒng)的發(fā)展速度，或者僅作有計(jì)劃的技術(shù)跟蹤。


　　更何況，基于IMT-2000、UMTS、UPT的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)和光無線通信技術(shù)也可提供寬帶無線接入業(yè)務(wù)。北電網(wǎng)絡(luò)的INAS-智能多業(yè)務(wù)接入系統(tǒng)是從智能化程度高而獲得的新一代寬帶無線接入系統(tǒng)。該系統(tǒng)能提供世界上最高速率的端口和千兆比特的ATM帶寬，從而為DSL接入平臺(tái)確定了新標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)消除了普通DSL接入多路復(fù)用器（DSLAM）的諸多限制。因此，目前我們宜在信息產(chǎn)業(yè)部的規(guī)劃下，少量試點(diǎn)，作技術(shù)跟蹤性建網(wǎng)。不能被眼前火熱的市場需求鼓動(dòng)。要多考慮點(diǎn)問題，要等待一下。


　　三、寬帶無線接入網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)


　　1.與傳統(tǒng)的有線接入方式相比，寬帶無線接入具有如下優(yōu)點(diǎn)：


　�。�1）工作頻帶寬，可提供通信信號(hào)的寬帶接入，尤其是本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)LMDS。因?yàn)�，它可支持高達(dá)155Mb/s的用戶數(shù)據(jù)接入。


　�。�2）啟動(dòng)資金小。不需要進(jìn)行大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，初期投資少，僅在增加用戶時(shí)才需要增加資金投入。因此，即使在用戶數(shù)較少的運(yùn)營初期，運(yùn)營商也能維系發(fā)展，因而在最大程度上降低了投資建網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。


　　（3）提供服務(wù)快。無線接入系統(tǒng)安裝，調(diào)試容易。較之有線寬帶接入系統(tǒng)，其建設(shè)周期大大縮短，并可迅速為用戶提供服務(wù)。


　　（4）頻率復(fù)用率高，系統(tǒng)容量大。尤其是LMDS基站的容量很可能超過其覆蓋區(qū)內(nèi)可能的用戶總量，特別適合在高密度用戶地區(qū)（如繁華的城市商貿(mào)區(qū)，技術(shù)開發(fā)區(qū)、寫字樓群等）使用，而不用重新布線。


　　（5）具有良好的可擴(kuò)容性。寬帶無線接入可根據(jù)用戶需求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)或動(dòng)態(tài)分配系統(tǒng)資源，而不會(huì)造成資金或設(shè)備的浪費(fèi)，且在發(fā)展方面極具靈活性。


　�。�6）能提供優(yōu)質(zhì)、低廉的，諸如話音、數(shù)據(jù)、視頻等綜合業(yè)務(wù)。


　　（7）運(yùn)維成本低。相對“有線”接入而言，可省去大量的線路維護(hù)人員，降低了運(yùn)維成本。


　　2.寬帶無線接入存在的缺點(diǎn)：


　�。�1）由于LMDS等工作于毫米波段，基站天線與用戶天線之間必須保持視通，才能保證可靠通信。


　　（2）由于毫米波的雨衰效應(yīng)嚴(yán)重，故在多雨地區(qū)使用這些接入系統(tǒng)尚需測試和驗(yàn)證。這些測試和驗(yàn)證結(jié)果將直接影響基站選址、覆蓋和基站數(shù)量以及系統(tǒng)可靠性。


　�。�3）這些系統(tǒng)的設(shè)備性能尚不理想，供應(yīng)量不足。以LMDS為例，該系統(tǒng)設(shè)備最大難點(diǎn)在于高頻無線器件的開發(fā)和生產(chǎn)。


　�。�4）國際上還沒有一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，例如各國使用的LMDS頻段就不一致，雙工方式也不相同，從而導(dǎo)致產(chǎn)品不能相互通用。


　�。�5）設(shè)備價(jià)格也較高。這些都直接影響了它們的推廣。


　　值得欣慰的是，歐洲和IEEE均表示要開展這方面的研究，以形成一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。一些大的設(shè)備生產(chǎn)商，如Nortel、西門子等公司正積極研制有關(guān)設(shè)備，也許不久的將來，能提供質(zhì)優(yōu)、低廉的新產(chǎn)品。



摘自《郵電商情》2001.11