寬帶無線接入LMDS技術(shù)

寬帶無線接入LMDS技術(shù)

　　接入網(wǎng)近年來被人們逐漸重視，解決網(wǎng)絡(luò)接入部分帶寬不足的瓶頸問題成為人們網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重
點(diǎn)。ADSL，VDSL，ATM無源光，LMDS等寬帶接入手段是倍受關(guān)注的新興的接入網(wǎng)解決方案。在已閉
幕的2000年中國接入網(wǎng)高級(jí)研討會(huì)上，LMDS技術(shù)成為了眾多廠商和電信部門的焦點(diǎn)。LMDS技術(shù)具
有高帶寬高速率、網(wǎng)絡(luò)架設(shè)快、投入成本低、擴(kuò)容遷移方便等特點(diǎn)，為眾多電信運(yùn)營商提供了接入
網(wǎng)建設(shè)方案的新途徑。



LMDS是Local Multipoint Distribution Services的縮寫，中文譯作本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)。這是
一種微波的寬帶業(yè)務(wù)，工作在28GHz附近頻段，在較近的距離雙向傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像等信息。




LMDS采用一種類似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將一個(gè)需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)
區(qū)內(nèi)設(shè)基站，基站設(shè)備經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)無線鏈路與服務(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
里至十幾公里，并可相互重疊。



目前各國的核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)均初具規(guī)模，基本可滿足當(dāng)前通信的需求。而突出的矛盾體現(xiàn)在接入網(wǎng)方
面，即用戶與核心網(wǎng)絡(luò)的連接部分。這一問題是通信向?qū)拵�、智能、個(gè)人化發(fā)展的關(guān)鍵，因此我國
也把研究、發(fā)展和建設(shè)接入網(wǎng)列為重要任務(wù)。



從技術(shù)上來說，按照使用的媒介不同，接入網(wǎng)可劃分為有線接入網(wǎng)和無線接入網(wǎng)，無線接入分為移
動(dòng)無線接入和固定無線接入。移動(dòng)無線接入就例如我們熟悉的移動(dòng)電話接入等，用戶是可移動(dòng)的，
而固定無線接入與此正好相反，用戶基本是固定不動(dòng)的。按照這樣的分類標(biāo)準(zhǔn)，LMDS屬于無線固
定接入手段，而它最大的特點(diǎn)在于寬帶特性，可用頻譜往往達(dá)1GHz以上。



隨著Internet的高速普及與多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶對(duì)帶寬的要求越來越高，有線接入手段
無法跟上發(fā)展的速度：傳統(tǒng)的銅線、電纜，已完全不能滿足傳輸?shù)囊�求，如果添加額外的調(diào)制和壓
縮設(shè)備，成本又往往是用戶所不愿負(fù)擔(dān)的全光纜網(wǎng)絡(luò)將是比較完美的解決方案，但對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的要
求過高，即使在發(fā)達(dá)國家也還需要一段時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)折衷的光纖電纜混合方案（HFO在很多國家并
不適合，因?yàn)楣饫w與電纜往往掌握在不同的部門手中，由于法規(guī)的限制及各自利益的保護(hù)，混合使
用難于實(shí)現(xiàn)。



普通的無線接入系統(tǒng)均是窄帶系統(tǒng)，工作在450M、800M等，針對(duì)低速的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。而LMDS
的寬帶特性，決定它幾乎可以承載任何種類的業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)和圖像等：



*話音業(yè)務(wù)



LMDS系統(tǒng)可提供高質(zhì)量的話音服務(wù)，而且沒有時(shí)延。系統(tǒng)可提供標(biāo)準(zhǔn)接口，如RJ-11。



*數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)



LMDS的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、中速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。具體數(shù)據(jù)速率可支持1.2K-
155Mbit／s，并支持多種協(xié)議，包括幀中繼、ATM、TCP／IP等。



*圖像業(yè)務(wù)



LMDS可支持模擬和數(shù)字圖像業(yè)務(wù)，可提供的圖像信道包括150條遠(yuǎn)程節(jié)目、10條本地節(jié)目，還可提
供最少10條PPV節(jié)目信道。系統(tǒng)的信號(hào)可以從衛(wèi)星來，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可
以未加密。



LMDS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與局限



除了上述寬帶特性，LMDS還具有無線系統(tǒng)所固有的優(yōu)點(diǎn)，如建設(shè)成本低，項(xiàng)目啟動(dòng)快，建設(shè)周期
短，維護(hù)費(fèi)用低等：



1.項(xiàng)目啟動(dòng)快，工程完成快



無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)相比，很大的優(yōu)勢(shì)在于工程的啟動(dòng)與實(shí)施非常迅速。尤其在大城市，有線工程
往往要經(jīng)過市政等部門的審批，因?yàn)閷?duì)道路、綠地等環(huán)境破壞較大，而且施工量大，要受到多種因
素的制約。



2.前期投資比例較小，后期擴(kuò)容能力強(qiáng)，投資回收快



LMDS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)和其它附加費(fèi)用。由于LMDS是一種利
用基站覆蓋用戶端設(shè)備的體制，所以在網(wǎng)絡(luò)初期，只需小部分投資建立一個(gè)配置較簡(jiǎn)單的基站，覆
蓋若干用戶即可開始運(yùn)營。隨著用戶數(shù)量的增加，可提高基站的配置，增加用戶端設(shè)備，

逐步擴(kuò)容，逐步追加投資。所以投資回收也很快。



3.可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行建設(shè)



在網(wǎng)絡(luò)正是投入運(yùn)營之前，往往很難準(zhǔn)確推算用戶的業(yè)務(wù)需求發(fā)展情況，傳統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)中，用戶對(duì)
帶寬和新業(yè)務(wù)的不斷的需求往往使服務(wù)商深感頭疼。而LMDS系統(tǒng)的基站、扇區(qū)覆蓋體制，用戶端
設(shè)備的模塊化結(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)。



4.網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用比較低



這是無線系統(tǒng)自身固有的優(yōu)勢(shì)。



LMDS系統(tǒng)的局限性有：



*服務(wù)區(qū)覆蓋范圍較小，不適合遠(yuǎn)程用戶使用。



*基站設(shè)備相對(duì)比較復(fù)雜，價(jià)格較貴，所以用戶少時(shí)，平均每用戶成本較高。LMDS自身的特點(diǎn)，決
定它更適合于大城市的城區(qū)或其它人口比較稠密的地區(qū)。



3.由于工作頻率高，通信質(zhì)量受雨、雪等天氣影響較大。



LMDS網(wǎng)絡(luò)組成



一個(gè)完善的LMDS網(wǎng)絡(luò)是由四部分組成的：



*骨干網(wǎng)絡(luò)



*網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心（NOC）



*服務(wù)區(qū)中的基站系統(tǒng)



*服務(wù)區(qū)中的用戶端設(shè)備



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，并連入國際出口，如
Internet出口等。為管理服務(wù)區(qū)的設(shè)備和用戶，往往設(shè)立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中心（NOC）。



通常，LMDS設(shè)備廠商提供服務(wù)區(qū)的設(shè)備，包括基站系統(tǒng)和用戶端設(shè)備，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，由電信服務(wù)商建設(shè)。



目前市場(chǎng)上，研制和生產(chǎn)LMDS設(shè)備的廠商多集中于北美，如P-COM公司、北方電訊，新橋網(wǎng)絡(luò)等。
設(shè)備廠商們對(duì)LMDS設(shè)備的深入研究，主要是由于北美國家對(duì)LMDS的濃厚的興趣，尤其是1998年3月
FCC對(duì)頻率許可證的公開拍賣更掀起了LMDS熱潮。許可證拍賣后，中標(biāo)公司開始著手建網(wǎng)工作，其
中擁有多個(gè)市場(chǎng)LMDS許可證的Winstar公司從1998年年中開始，在美國的華盛頓特區(qū)、洛杉磯等大
城市進(jìn)行了LMDS系統(tǒng)安裝。在這些項(xiàng)目的建設(shè)中，Winstar公司采用的都是美國P-COM公司的LMDS
系統(tǒng)。



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)投入正式運(yùn)行，利用
P-COM公司的LMDS系統(tǒng)，為用戶提供高速Internet接入，會(huì)議電視，視頻點(diǎn)播，LAN互連以及話音
服務(wù)，取得了非常好的商業(yè)效果。自此以后，兩公司緊密攜手，在美國本土以及國際市場(chǎng)，大規(guī)模
開展LMDS業(yè)務(wù)。



下面將以P-COM的LMDS系統(tǒng)的基站系統(tǒng)為例，介紹LMDS設(shè)備P-COM公司的LMDS系統(tǒng)包括基站系統(tǒng)和
用戶端設(shè)備兩部分。



基站系統(tǒng)



基站系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)行用戶端的覆蓋，并提供骨干網(wǎng)絡(luò)的接口，包括PSTN、Internet、Frame
Relay、ATM、ISDN等。



P-COM的LMDS系統(tǒng)的基站系統(tǒng)采用扇區(qū)覆蓋，即使用在一定角度范圍內(nèi)聚焦的喇叭天線，覆蓋用戶
端設(shè)備。根據(jù)采用的天線的不同，可劃分為150、22.50、300、450、600、900扇區(qū)，即最少4個(gè)
扇區(qū)，最多24個(gè)扇區(qū)。



由基站至用戶端的下行鏈路采用TDMA模式，射頻調(diào)制方式可選QPSK、16QAM和64QAM，多元調(diào)

制方式，特別是64QAM，可大大提高頻道利用率，目前也只有P-COM公司的設(shè)備可以提供64QAM這種
調(diào)制方式。



基站設(shè)備可分為室內(nèi)單元、室外單元、天線和連接室內(nèi)單元與室外單元的中頻電纜四部分。室內(nèi)單
元是標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)箱，機(jī)箱內(nèi)含冗余電源，機(jī)箱內(nèi)共有21個(gè)插槽，可插入各種板卡。室外單元采
用特有的圓柱型結(jié)構(gòu)，體積小，重量輕。天線接口使用P-COM公司的專利，可直接與天線相

接，無需波導(dǎo)，減小損耗，安裝簡(jiǎn)單。



用戶端設(shè)備



用戶端設(shè)備包括室外安裝的微波發(fā)射和接收裝置和室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU），NIU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。P-COM的LMDS系統(tǒng)可提供多種類型的用戶接口，包插電
話、交換機(jī)、圖像、幀中繼、以大網(wǎng)等等，速率也非常全：ISDN、N×64K、2M、N×2M等，基本上
目前常見的業(yè)務(wù)都可直接接入。



冗余配置



作為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，中心站的穩(wěn)定性至關(guān)重要。為保證這一點(diǎn)，LMDS基站系統(tǒng)支持冗余配
置，即使用兩套設(shè)備互為熱備份，由控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)鏈路情況、誤碼水平等判據(jù)，一旦達(dá)到門
限，則進(jìn)行切換。



除這種完全的1＋1備份之外，LMDS系統(tǒng)還支持按比例冗余配置，即若干塊某一類板卡，增加一塊
作為備份。



容量擴(kuò)充



LMDS系統(tǒng)的一大優(yōu)勢(shì)是可根據(jù)用戶情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充，為網(wǎng)絡(luò)容量的擴(kuò)充提供了多種方法：



*增加每扇區(qū)的載波數(shù)量



P-COM的LMDS基站每扇區(qū)可容納5個(gè)載波，這樣當(dāng)用戶數(shù)量增多，一個(gè)載波無法容納時(shí)，僅靠增加
載波數(shù)量，就可提高五倍系統(tǒng)容量。



*將扇區(qū)細(xì)劃



基站扇區(qū)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度的天線，劃分為24個(gè)扇區(qū)，即使每個(gè)扇區(qū)用戶數(shù)量不變，系統(tǒng)總?cè)萘恳泊蠓�度提高�?br />



*兩種方法混合使用



綜合使用上述兩種方法，將取得最佳擴(kuò)容效果。



與其他公司的LMDS系統(tǒng)相比，P-COM公司LMDS系統(tǒng)具有：



*更高的發(fā)射功率增加基站的覆蓋范圍。



*更高的調(diào)制階數(shù)：其他公司的LMDS系統(tǒng)只使用QPSK和16-QAM調(diào)制方式。P-COM公司的LMDS系

統(tǒng)使用64-QAM調(diào)制方式，可以增加基站的通信容量。



*更高的扇區(qū)容量：每扇區(qū)可達(dá)200Mpbs。



*更高的基站容量：可達(dá)4.8Gbps。



*在遠(yuǎn)端站直接支持ATM協(xié)議（無線ATM）：通過使用無線ATM協(xié)議，可以使鏈路效率得到提高。




*在同一的系統(tǒng)同時(shí)提供FDMA和TDMA接入方式可以充分利用這兩種接入方式的優(yōu)勢(shì)。TDMA接入方式
提供按需分配帶寬，F(xiàn)DMA接入方式適用于租用線服務(wù)。



*提供自動(dòng)發(fā)射功率控制（ATPC）：減少網(wǎng)絡(luò)干擾，增加頻率復(fù)用率，提高網(wǎng)絡(luò)容量。



*容量擴(kuò)充容易



LMDS在中國



目前，我國大型電信部門的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)的建設(shè)正在轟轟烈烈地進(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以其大容量，多業(yè)務(wù)，易建設(shè)、見效快等明顯優(yōu)勢(shì)
引起了我國業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。



1999年5月起，中國聯(lián)通公司廣東分公司與P-COM公司共同簽定了建立LMDS試驗(yàn)網(wǎng)的合作協(xié)議，開
始LMDS在中國的首次試驗(yàn)。此次中國聯(lián)通廣東LMDS寬帶無線接入試驗(yàn)是為了配合中國聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)
工程而進(jìn)行的重要的技術(shù)準(zhǔn)備，目的是采用LMDS技術(shù)作為接入手段實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體（話音、數(shù)
據(jù)、視頻等）業(yè)務(wù)的商用性，對(duì)其性能指標(biāo)、承載能力及商用前景作綜合評(píng)估，為中國聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)
工程接入方案的確定提供依據(jù)。試驗(yàn)地點(diǎn)定在降雨量較大的廣州市，在國家無線電管理局的關(guān)心和
指示下，實(shí)驗(yàn)頻段定在38-39GHz，市內(nèi)設(shè)立兩個(gè)扇區(qū)，三個(gè)遠(yuǎn)端站，組成試驗(yàn)網(wǎng)，開通話音、數(shù)
據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，建立起基本的測(cè)試驗(yàn)收環(huán)境。整階段試驗(yàn)歷時(shí)10個(gè)月，今年2月17日，受中國聯(lián)通
廣東分公司委托，信息產(chǎn)業(yè)部通信計(jì)量中心所屬信息產(chǎn)業(yè)部北京電話交換設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)
該試驗(yàn)網(wǎng)進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試，驗(yàn)證該網(wǎng)是否符合我國電信網(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)工程接入方案提供依據(jù)。測(cè)試內(nèi)容分7大部分49項(xiàng)，包括系統(tǒng)基站與ATM交換機(jī)接口物理層
測(cè)試、基站ATM信元結(jié)構(gòu)測(cè)試、系統(tǒng)傳輸ATM信元QoS參數(shù)測(cè)試、CES模塊2M接口參數(shù)測(cè)試、網(wǎng)管及
業(yè)務(wù)開通能力等，測(cè)試結(jié)果為49個(gè)項(xiàng)目全部合格。



廣東LMDS試驗(yàn)網(wǎng)的成功充分體現(xiàn)出了P-COM的寬帶無線接入系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也標(biāo)志著我國第一套
LMDS接入網(wǎng)絡(luò)的成功開通，為中國聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng)城域接入問題的解決提供了有效可行的途徑，為今
后大范圍選用LMDS系統(tǒng)提供了可靠的依據(jù)。通過對(duì)LMDS系統(tǒng)的技術(shù)性能與業(yè)務(wù)功能的全面的認(rèn)識(shí)
和了解，我國的電信運(yùn)營部門將利用LMDS技術(shù)把我國的通信產(chǎn)業(yè)推向一個(gè)新的高峰。