無線接入網(wǎng)業(yè)務(wù)的先鋒——LMDS

無線接入網(wǎng)業(yè)務(wù)的先鋒——LMDS（奚寧）
摘要：介紹了LMDS（本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)）的定義及其所承載的業(yè)務(wù)，討論了LMDS系
統(tǒng)的優(yōu)勢和局限，LMDS的網(wǎng)絡(luò)組成，LMDS設(shè)備以及LMDS在中國的發(fā)展情況。
關(guān)鍵詞：無線接入網(wǎng)  LMDS  網(wǎng)絡(luò)  設(shè)備
1  LMDS系統(tǒng)概述
    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А?br />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)，無線接入分為移動無線接入和固定無線接入。移動無線接入就例如我們熟悉的
移動電話接人等，用戶是可移動的，而固定無線接入與此正好相反，用戶基本是固
定不動的。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
的要求，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（HFC）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450MHz、800MHz等，針對低速的話
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，如下：
    （1）話音業(yè)務(wù)
    LMDS系統(tǒng)可提供高質(zhì)量的話盲服務(wù)，而且沒有時(shí)延。系統(tǒng)可提供標(biāo)準(zhǔn)接口，如
RJ－11。
    （2）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1.2kbit／S－155Mhit／S，并支持多種協(xié)議，包括幀中繼、ATM、TCP／
IP等。
    （3）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。
2 LMDS系統(tǒng)的優(yōu)勢與局限
    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
啟動快，建設(shè)周期短，維護(hù)費(fèi)用低等。
    （1）項(xiàng)目啟動快，工程完成快
    無線系統(tǒng)與有線系統(tǒng)相比，很大的優(yōu)勢在于工程的啟動與實(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Φ缆�。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)正式投入運(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。
    LMDS系統(tǒng)的局限性主要有以下三點(diǎn)：
    （1）服務(wù)區(qū)覆蓋范圍較小，不適合遠(yuǎn)程用戶使用。
    （2）基站設(shè)備相對比較復(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)或其他人日比較稠密的地區(qū)。
    （3）由于工作頻率高，通信質(zhì)量受雨、雪等天氣影響較大。
3LMDS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)。
4 LMDS設(shè)備
    目前市場上，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LMDS設(shè)備的深入研究，主要是由于北美國家對LM
DS的濃厚的興趣，尤其是1998年3月FCC對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LMDS許可證的Wins
tar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)。
    P－COM公司是業(yè)界知名的，專業(yè)的微波設(shè)備廠商，產(chǎn)品線非常豐富，包括中小
容量、長距離擴(kuò)頻數(shù)字微波設(shè)備，中容量數(shù)字微波設(shè)備，大容量SDH微波設(shè)備，寬
帶系統(tǒng)等。P－COM公司一直在致力于點(diǎn)對多點(diǎn)微波的開發(fā)研制工作，利用與朗訊、
西門子、北電的戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上的LMDS系統(tǒng)的研制更是輕車熟路，P
－COM是最早可以提供LMDS系統(tǒng)的廠商之一。P－COM公司與美國本土，歐洲及亞洲
的電信服務(wù)商有深厚的合作關(guān)系，在歐洲和美國本土的PDH微波市場占60％以上的
份額，與Winstar公司也有長期的合作，包括提供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
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，
P－COM與Winstar公司緊密攜手，在美國本土以及國際市場，大規(guī)模開展LMDS業(yè)務(wù)。
    下面將以P－COM公司的LMDS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。
   （1）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、Inter
net、Frame Relay、ATM、ISDN等。
    P－COM公司的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15°、22.5°
、30°、45°、60°、90°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－CO
M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、無線和連接室內(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)含冤余電源，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P－COM公司特有的圓柱型結(jié)構(gòu)，體積小，重量
輕。無線接口使用P－COM公司的專利，可直接與天線相接，無需波導(dǎo)，減小損耗，
安裝簡單。
   （2）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，包括：電話、交換機(jī)、圖像、幀中繼、以太網(wǎng)等等，速率也
非常全：ISDN。N×64khit／S、2Mbit／S。N×2Mhit／S等，基本上目前常見的業(yè)務(wù)
都可直接接入。
   （3）冗余配置
    作為點(diǎn)對多點(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)，P－COM
公司的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
檢測鏈路情況。誤碼水平等判據(jù)，一已達(dá)到門限，則進(jìn)行切換。
    除這種完全的1＋1備份之外，P－COM公司的 LMDS系統(tǒng)還支持按比例知余配置，
即若干塊某一類板卡，增加一塊作為備份。
    （4）容量擴(kuò)充
    LMDS系統(tǒng)的一大優(yōu)勢是可根據(jù)用戶情況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充，P-COM的LMDS系統(tǒng)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5信系統(tǒng)容量。
    將扇區(qū)細(xì)劃
    利用P－COM公司的基站系統(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－C
OM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)200Mhit／S。
    更高的基站容量：可達(dá)4.8Gb／S。
    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。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。
5 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)勢引起了我國業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。
    1999年7月，我國的第一套LMDS實(shí)驗(yàn)網(wǎng)在廣東省的廣州市開通，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)志著我國接入網(wǎng)發(fā)展的新起點(diǎn)。目前，中國
聯(lián)通公司的LMDS實(shí)驗(yàn)網(wǎng)正在測試和調(diào)制階段，如果實(shí)驗(yàn)成功，LMDS也許會在中國掀
起一次通信技術(shù)革命的高潮。