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[摘要]：本文比較詳盡的介紹了新興的寬帶無線接入技術LMDS 的概念，系統(tǒng)構成和技術特點，LMDS 提供的業(yè)務。
隨著社會發(fā)展對信息的需求越來越大，提供高速大容量的信息已成為通信技術中的重要課題，特別是因特網的高速發(fā)展，人們對寬帶業(yè)務的需求也越來越高。現(xiàn)今的技術已經解決了核心網絡部分的高速寬帶交換技術，對于用戶而言，提供高速寬帶業(yè)務的瓶頸存在于接入網部分，即所謂的“最后一公里”。窄帶的接入方式，已成為高速上網和寬帶業(yè)務發(fā)展的主要瓶頸。目前迫切需要為用戶接入部分提供高速寬帶接入技術，具有代表性的寬帶接入技術有xDSL（數字用戶環(huán)路），HFC（混合光纖同軸），Cable Modem（線纜調制解調器），F(xiàn)TTH
（光纖到家）和寬帶無線接入技術。
相對其他的接入技術而言，寬帶無線接入技術，具有初期投資少，網絡建設周期短，提供業(yè)務迅速，和資源可重復利用等方面的獨特優(yōu)勢和廣泛的應用前景。寬帶無線接入技術已成為當今通信網絡發(fā)展最快的領域之一。主要的寬帶無線接入技術有三類，即已經投入使用的MMDS（多路多點分配業(yè)務）和DBS（直播衛(wèi)星系統(tǒng)）以及正在興起LMDS（本地多點分配業(yè)務），而LMDS 又是這一領域中最熱門的技術。
LMDS 技術最初由美國的LMDS 之父Bernard Bossard 提出的，它是一點對多點的寬帶無線通信系統(tǒng)，工作在毫米波波段，20~40GHz 頻帶上，傳輸容量可達1G 可與光纖比擬，被稱為“無線光纖”�？商峁╇p向的語音，數據，Internet，視頻等服務。
LMDS 中各詞的涵義：
Local（本地）：指單個基站所能夠覆蓋的范圍，LMDS 因為受工作頻率電波傳播特性的限制，單個基站在城市環(huán)境中所覆蓋的半徑通常小于5 公里；
Multipoint（多點）：是指信號由基站到用戶端是以點對多點的廣播方式傳送的，而信號由用戶端到基站則是以點對點的方式傳送；
Distribution（分配）：是指基站將發(fā)出的信號（可能同時包括話音、數據及Internet、視頻業(yè)務）分別分配至各個用戶；
Service（業(yè)務）：是指系統(tǒng)運營商與用戶之間的業(yè)務提供與使用關系，即用戶從LMDS網絡所能得到的業(yè)務完全取決于運營商對業(yè)務的選擇。
2 、系統(tǒng)構成
LMDS 系統(tǒng)可以作為用戶與網絡之間的連接（網絡接入）應用。一個典型的LMDS 應用系統(tǒng)由四部分組成的：光纖骨干網絡、網絡運行中心（NOC）、服務區(qū)中的基站系統(tǒng)和服務區(qū)中的用戶端設備，如圖1 所示。各個基站的數據送入骨干網絡，完成話音交換、ATM交換、IP 交換等，并連入國際出口。為管理服務區(qū)的設備和用戶，系統(tǒng)往往設立網絡運行中心（NOC）。
圖1 LMDS 系統(tǒng)結構
網絡運營中心指網絡管理系統(tǒng)（ＮＭＳ）設備,它負責管理多個區(qū)域的用戶網絡,完成系統(tǒng)分配、系統(tǒng)性能分析、安全管理、計費等功能,多個NOC 可通過光纖網絡互聯(lián)。光纖骨干網指網絡的核心層,它不僅提供一個多業(yè)務的網絡平臺,同時也是各個基站之間互聯(lián)的物理通道。核心層網絡平臺可由ATM、IP、ATM+IP、SONET/SDH/WDM 等技術構成,負責與現(xiàn)有各種網絡之間的互聯(lián)互通,如與PSTN、FR、DDN、CATV、Internet 等
等,從而使LMDS 基站能夠提供幾乎所有現(xiàn)有網絡可提供的業(yè)務。
基站系統(tǒng)負責實現(xiàn)光纖骨干網與無線傳輸間的信號轉換�；驹O備包括光纖骨干網互聯(lián)的網絡接口、調制與解調功能模塊及放在樓頂的微波收發(fā)設備。在基站設計中,基站是否包含了本地的交換，是一個必須考慮到的重要問題。如果基站設計中包括本地交換,那么基站覆蓋區(qū)域內不同用戶之間的信息交換可在該基站內部完成,而不需到光纖骨干網中進行交換;如果基站設計中不包括本地交換,則其覆蓋區(qū)內所有用戶的信息交換必須都要到光纖骨干網中才能完成。
基站采用多扇區(qū)覆蓋技術,即在一定角度范圍內使用聚焦的喇叭天線來覆蓋用戶端設備。多扇區(qū)基站可有效地利用頻譜,擴大系統(tǒng)容量。根據采用天線的不同LMDS 可劃分為15°、22.5°、30°、45°、60°、90°的扇區(qū),最少4 個扇區(qū),最多24 個扇區(qū)。
調制方式可采用BPSK、DQPSK、QPSK 和4QAM、16QAM、64QAM。而采用16QAM和64QAM 可大大提高頻率的利用率,基站也可提供更高的扇區(qū)容量。
用戶端設備（CPE）包括室外單元（ODU）和室內單元（IDU）兩部分。室外單元含定向天線和微波收發(fā)設備;室內單元則含調制與解調模塊與用戶室內設備相連的網絡接口（NIU）模塊。用戶一般采用口徑很小的室外定向天線和單/多模光纖或銅纜連接至室內的網絡接口單元,提供多種業(yè)務接口,并完成各種業(yè)務信號的復用/解復用功能。
室內的網絡接口單元,通常提供E1、POTS、10Base-T、FR、ATM、ISDN、N×64kb/s等豐富的業(yè)務接口,因而可以支持多種應用。
3 、技術特點
3.1 工作頻段分配和頻率利用
LMDS 系統(tǒng)工作在毫米波波段，一般在10GHz～40GHz 頻段上，主要有10GHz、24GHz、26GHz、31GHz 和38GHz。目前世界上許多國家都規(guī)劃了LMDS 的應用頻段。美國聯(lián)邦通信委員會將LMDS 的頻段分為兩段：（27.5～28.35）GHz、（29.1～29.25）GHz 和（31.075～31.225）GHz 為A 段，共1150MHz；（31.225～31.3）GHz 為B 段，共150MHz。我國信息產業(yè)部也在2001 年8 月頒布了《關于發(fā)布26GHz 頻段FDD 方式本地多點分配業(yè)務(LMDS)頻率規(guī)劃(試行)的通知》，決定將24.45-27GHz 頻段的部分頻率作為FDD 方式本地多點分配業(yè)務(LMDS)的使用頻率(試行)。中心站發(fā)射頻段：24.507 - 25.515 GHz； 遠端站發(fā)射頻段：25.757 - 26.765 GHz；收發(fā)頻率間隔為1250 MHz。雖然LMDS 系統(tǒng)可用頻帶都在1GHz 以上，但是具體到每個使用它的運營商而言，其擁有的頻譜帶寬依然是有限的。LMDS 系統(tǒng)主要從兩個方面來實現(xiàn)頻率的重復利用。首先在同一中心站的不同扇區(qū)和不同中心站的相鄰扇區(qū)之間，通過使用同一載頻的正交極化隔離技術和隔離信道配置頻率復用技術來充分利用頻率資源。在一個中心站的覆蓋區(qū)內，扇區(qū)劃分的越多，同一頻率利用率越高，例如24 個扇區(qū)劃分的利用率就是4 個扇區(qū)劃分的6 倍。其次，LMDS 系統(tǒng)用在同一扇區(qū)內采用鄰頻多載波技術來大大提高網絡的容量。
3.2 無線傳輸方式
LMDS 系統(tǒng)可以在FDM（頻分復用）或TDM（時分復用）雙工通信模式下工作。從基站到用戶終端的下行無線鏈路為點到多點的方式，采用FDM 或者TDM 的復用方式。用戶終端與基站之間的無線上行鏈路采用點到點的方式來完成，接入多址方式采用FDMA(頻分多址)或者TDMA(時分多址)。
采用FDMA 方式還是TDMA 方式，要根據用戶業(yè)務需要來選擇。FDMA 將給定的頻譜按照一定的要求劃分為若干個等間隔的信道，每個用戶各占其中的一個信道。它的特點是開銷少，效率高，容量分配固定，適合于業(yè)務量大，穩(wěn)定，突發(fā)少的恒定比特業(yè)務；TDMA將連續(xù)的時間分割成若干個片段，稱為時隙，每個用戶在所分配的頻率段內占用規(guī)定的時隙收發(fā)信號。TDMA 為多個用戶共享同一載頻，需要同步和定時，效率較低(與FDMA 比)，需預先分配時隙，支持按需分配帶寬，適合于高突發(fā)性和低速率數據用戶業(yè)務。
3.3 調制方式
LMDS 系統(tǒng)的調制方式有PSK（相移鍵控）和QAM（正交幅度調制）兩類，主要有BPSK、DQPSK、QPSK、8PSK、4QAM、16QAM、64QAM 等調制方式。這些不同的調制選擇，對于FDMA 和TDMA 來說基本上可實現(xiàn)。
LMDS 系統(tǒng)中FDMA 可采用的調制方法，及估計用于2Mbps CBR（恒定比特率）連接時所需的頻帶寬度，它反映了頻帶寬度和傳輸速率之間的關系。
目前，LMDS 系統(tǒng)中，TDMA 訪問方法還不能采用64QAM 調制方法，除此之外，TDMA和FDMA 可采用相同的調制方法。在相同的調制方式下，80%的情況下TDMA 的數據傳送速率都比FDMA 低。而且，TDMA 系統(tǒng)中不能采用64QAM 調制，因此FDMA 系統(tǒng)中可獲得的最高速率，在TDMA 系統(tǒng)中就不可能達到。但實現(xiàn)64QAM 調制要求有較高的信號電平，而LMDS 系統(tǒng)中隨著傳送距離的增加，信號電平會衰減，因此在LMDS 系統(tǒng)中FDMA系統(tǒng)可采用的能達到最高數據傳送速率的64QAM 調制方式只能用于近距離傳送。因而所采用的調制方式越高級，基站的覆蓋半徑越小。在同樣的電磁環(huán)境下，經QPSK 調制后，傳輸距離可達10km，經16QAM 調制后為5km，而64QAM 調制后的傳輸距離僅為2.5km。
3.4 無線ATM
LMDS 系統(tǒng)的傳輸主要通過ATM 與無線技術的結合來實現(xiàn)的，采用ATM 信元作為基本的無線傳輸機制。這種方式使LMDS 網絡具有較大的通信容量，能對多種業(yè)務進行靈活、綜合的處理。它將無線的統(tǒng)計復用功能與ATM 的統(tǒng)計復用功能相結合，明顯提高了頻帶的利用率。這種實現(xiàn)方式有如下主要特性：可滿足各種用戶的接入需求，提供用戶動態(tài)帶寬分配功能；為不同的通信業(yè)務提供基于標準的QoS（服務質量）控制機制；可承載話音、數據、視頻等多種業(yè)務的多媒體無線平臺；為有線和無線用戶提供端到端的服務；可與現(xiàn)存的寬帶網絡互聯(lián)。
作為寬帶局域網和廣域網的承載系統(tǒng)，ATM 越來越得到大家的認可。在蜂窩無線網絡中，中心站可以作為ATM 的節(jié)點，與有線網絡進行無縫連接，提供無線寬帶業(yè)務。目前絕大部分LMDS 設備提供商都采用ATM 信元流的方式來進行LMDS 業(yè)務分配工作。與標準的ATM 信元相比，無線ATM 信元增加了信元序列號，用來判斷信元的連續(xù)性和重復性,并在信元的結尾處加入了CRC（循環(huán)冗余碼），用于無線鏈路的糾錯與校驗，如圖2 所示。在無線ATM 中，由于信道條件相對惡劣，采用FEC（前向糾錯編碼）和ARQ（自動重發(fā)請求）可以有效的改善信元丟失率。
圖2 典型的無線ATM 信元結構
在LMDS 系統(tǒng)中，由于采用了無線ATM 技術，使中心站可以提供豐富的網絡接口，例如ATM，TDM，F(xiàn)R，IP 和ADSL 等。同時通過對資源的分配，無線ATM 網絡技術可以提供不同的QoS 等級服務。結合無線ATM 技術和點對多點無線技術，LMDS 網絡可以經濟、靈活的提供各種滿足不同帶寬需求的解決方案。
3.5 無線傳播特性
由于LMDS 系統(tǒng)工作在10GHz～40GHz 的毫米波波段，極易受到雨、霧、雪和落葉的影響，造成信號的衰落和惡化。所以LMDS 系統(tǒng)只能在較短的視距內通信(基站覆蓋半徑通常為2～5km)，即要有LOS（視通性）。對于低頻的通信來講主要存在的是多徑衰落，而LMDS系統(tǒng)工作在10GHz 以上的頻段，多徑衰落對它的影響很小。
降雨衰減了接收到的信號電平，使LMDS 基站覆蓋半徑變小，原因是：雨水對于LMDS工作的微波頻段吸收和散射作用較強，使信號衰減較大；降雨使信號極化方向發(fā)生偏轉，使天線接收到的信號變小。信號極化的偏轉也會造成對相鄰扇區(qū)干擾隔離度下降。為了降低雨衰的影響，LMDS 系統(tǒng)普遍采用ATPC（動態(tài)自適應發(fā)信功率控制）和FEC(前向糾錯編碼)補償由于降雨等帶來的衰落。
4、提供的服務
由于LMDS 系統(tǒng)的工作頻段極寬，可以提供多種業(yè)務，主要面向商業(yè)用戶和集團用戶,適用于業(yè)務量集中、用戶群集中的地區(qū)。目前可提供的主要業(yè)務類型包括幾種。
(1)話音業(yè)務
LMDS 系統(tǒng)可提供高質量的話音服務,系統(tǒng)提供標準接口，可以配置接口模塊，實現(xiàn)與傳統(tǒng)的POTS(Plain Old Telephone Service)業(yè)務相連，提供PSTN 話音業(yè)務。
(2)數據業(yè)務
LMDS 系統(tǒng)的數據業(yè)務按其數據傳輸速率可以分為低、中和高速3 檔：低速數據業(yè)務：1.2~9.6kbit/s,能處理開放協(xié)議的數據,網絡允許從本地接入點接到增值業(yè)務網；
中速數據業(yè)務：9.6 kbit/s ~2Mbit/s,這樣的數據接口通常是增值網絡本地接點；
高速數據業(yè)務：2~155MBit/s, BER (比特差錯率)低于1×10-9,提供這樣的數據業(yè)務必須有以太網和光纖分布數據接口。
(3)視像業(yè)務
LMDS 能提供模擬和數字視頻業(yè)務,如遠程醫(yī)療、遠程教育、高速會議電視、電子商務和VOD 等。
----《移動通信在線》
