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(中國網(wǎng)絡通信集團公司技術部,北京 100031)
1 3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)技術特性
1.1 概述
3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)是一種點對多點、提供寬帶業(yè)務的無線技術。它適用于中小企業(yè)用戶和集團用戶。可透明傳輸業(yè)務，在基站端與網(wǎng)絡的接口為T1/E1、100Base-T、OC-3或V5接口與骨干網(wǎng)相連，在用戶端的接口為E1、FR、N×64 kbit/s、POTS、10Base-T、ISDN接口等，可以為用戶提供Internet的接入、本地用戶的數(shù)據(jù)交換、語音業(yè)務和VOD視頻點播業(yè)務�？蛇x擇基于電路方式、IP方式或ATM方式的設備。3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)可用帶寬為2×31.5 MHz，需要準視距傳播，支持多扇區(qū)組網(wǎng)，支持QPSK、16QAM、64QAM調(diào)制方式。
1.2 3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)技術特點
3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的空中接口標準，因此技術特點也因各種設備的不同而不同。由于系統(tǒng)設備和用戶站的位置是固定的，不存在漫游等問題，接口的不兼容基本不影響設備的使用。系統(tǒng)提供的業(yè)務能力和射頻指標等，應該符合我國的標準。
1.2.1 系統(tǒng)組成
3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)主要由三部分組成，包括基站，終端用戶站和網(wǎng)管系統(tǒng)，如圖1所示。
圖1 3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)組成
基站，又稱為中心站，主要匯聚中心射頻站的業(yè)務和信令數(shù)據(jù)，并提供至網(wǎng)絡側的接口。中心站主要負責對遠端站進行覆蓋，并提供至中心控制站的接口。
終端用戶站位于用戶所在地，可服務于一個或多個用戶終端設備，其射頻收發(fā)設備可以分立實現(xiàn)，也可以集成實現(xiàn)，一般包括室內(nèi)單元，和室外單元。通常采用口徑較小的室外定向天線，用戶端業(yè)務接口為各種用戶業(yè)務提供接口，并完成復用/解復用功能。
網(wǎng)管系統(tǒng)主要與中心站、終端站通過帶內(nèi)、帶外、串口等幾種方式完成中心站和遠端站的配置、性能、故障、安全管理、以及計費功能。目前的3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)產(chǎn)品的網(wǎng)管系統(tǒng)，基本上采用SNMP協(xié)議。一般來說各廠家的設備都可以提供下面的網(wǎng)絡管理功能，但不同設備網(wǎng)管系統(tǒng)間互相不兼容。
雖然目前的3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)的網(wǎng)管系統(tǒng)功能還不全面，例如計費的功能還不完善、在兼容性方面還存在一定問題，但不影響設備的正常使用和目前業(yè)務的開展。
1.2.2 無線特性
根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局《接入網(wǎng)技術要求-3.5 GHz固定無線接入》的規(guī)定，F(xiàn)DD方式固定無線接入系統(tǒng)工作頻段如下：
● 終端站發(fā)射頻段：3 399.5MHz～3 431.0MHz；
●中心站發(fā)射頻段：3 499.5MHz～3 531.0MHz；
● 收發(fā)載頻間隔100 MHz。
可采用的波道配置方案有4種，信道間隔分別為：1.75 MHz、3.5 MHz、7 MHz和14 MHz。可采用FDMA、TDMA、CDMA多址方式。調(diào)制方式有BPSK、QPSK、4QAM、16QAM、64QAM等，基站覆蓋范圍典型值為10 km，最大可達到20多公里，基站和用戶站之間需要視距傳輸，可利用頻分和極化方式的不同，分為1～24扇區(qū)。
采用蜂窩式覆蓋時，可用頻率越多越便于蜂窩式網(wǎng)絡規(guī)劃。
3.5 G無線接入系統(tǒng)一般都具備簡單的功率控制功能，調(diào)節(jié)基站和終端站的發(fā)射功率，不同的廠家機制不同。也具備簡單的無線鏈路加密功能，不同廠家的加密方式不同，可滿足普通用戶和一般企業(yè)的需求。
容量以Mbit/s/扇區(qū)/載頻來計，目前的設備中最大可達到8 Mbit/s/扇區(qū)/3.5 MHz載頻，最小1.3 Mbit/s/扇區(qū)/載頻。
每個基站的總容量=Mbit/s/扇區(qū)/載頻×扇區(qū)數(shù)/基站×載頻數(shù)/扇區(qū)。
典型的有4扇區(qū)、8扇區(qū)等，最大可達到24扇區(qū)。扇區(qū)數(shù)越多，每個基站可提供的容量也就越大。如果采用8扇區(qū)則每個基站每個載頻可提供的容量最大可以達到：8×8=64 Mbit/s。由于提供的帶寬有限，每扇區(qū)可支持的用戶站有限，根據(jù)業(yè)務不同，每扇區(qū)支持的用戶站數(shù)量不同，一般都在兩三個到10個左右。因此，在用戶數(shù)量較多的情況，就需要采用較多的扇區(qū)。
頻譜利用率是以扇區(qū)、每赫茲頻率提供的凈載荷來計，單位是bit/s/Hz。頻譜利用率和系統(tǒng)的調(diào)制方式以及編碼方式相關，不同設備有差異。
1.2.3 性價比的考慮因素
在考慮性能價格比時主要應考慮的因素有：系統(tǒng)提供的容量，覆蓋范圍，單扇區(qū)設備的價格，終端站的價格，還可考慮其他調(diào)節(jié)因素，例如：終端站價格，設備的可靠性，安裝維護的方便性，服務等。
由于3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)目前在國內(nèi)還沒有大規(guī)模商用，價格還存在不確定的因素，目前基站設備的價格大約在每扇區(qū)每載頻25萬元左右，每個用戶站的價格大約在2萬元左右。
1.3 3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)業(yè)務特點
1.3.1 業(yè)務種類
3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)可以提供的業(yè)務包括面向連接的語音/數(shù)據(jù)業(yè)務和面向無連接的各種IP業(yè)務。
其中面向連接的業(yè)務有：
●ISDN 2B+D或30B+D；
●低于E1的電路承載業(yè)務，如64 kbit/s，N×64 kbit/s等無線DDN；
●E1或高于E1的數(shù)字電路承載業(yè)務。
面向無連接的業(yè)務有：
●基于IP方式的實時業(yè)務，如IP電話；
●因特網(wǎng)接入（WWW瀏覽、E-mail、高速文件傳輸?shù)龋?br>
●局域網(wǎng)互連；
●VPN。
各種廠家設備提供的網(wǎng)絡側接口有E1, V.35/X.21, ATM, ETH10/100等，用戶站提供的接口有E1，100Base-T、10Base-T，ATM，ISDN，幀中繼等。
1.3.2 業(yè)務應用
3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)主要可用于中小企業(yè)和居民小區(qū)包括：寫字樓、工廠、商場、商店、銀行分行、個體企業(yè)、公寓、學校以及具備一定個人需求的智能住宅小區(qū)的接入。
特別提出的是3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)的站間傳播距離較大，鏈路受雨衰的影響較小，比較適合PHS以及移動通信系統(tǒng)的基站控制器和基站之間的站間傳輸。尤其在公司傳輸資源缺乏的地區(qū)，是提供移動通信系統(tǒng)傳輸?shù)慕?jīng)濟手段。
2 本地多點分配接入系統(tǒng)（LMDS） 技術特性
2.1 概述
LMDS（Local Multipoint Distribute Service）——本地多點分配接入系統(tǒng)是一種嶄新的寬帶無線接入技術，1998年被美國電信界評選為十大新興通信技術之一。由于該技術利用高容量點對多點微波傳輸，可以提供雙向話音、數(shù)據(jù)及視頻圖像業(yè)務，能夠實現(xiàn)從N×64 kbit/s到2 Mbit/s，甚至高達155 Mbbi/s的用戶接入速率，具有很高的可靠性，號稱是一種“無線光纖”技術。
LMDS系統(tǒng)工作在20～40 GHz頻段，當前應用最廣的是在24/26/28 GHz、38 GHz。目前世界上尚無統(tǒng)一的LMDS技術標準，各國的運營商都根據(jù)自己的情況，采用各自的技術體制。
信息產(chǎn)業(yè)部無線電管理局于2001年11月向各省、自治區(qū)、直轄市無線電管理機構和全軍無委辦公室下發(fā)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２４．４５ＧＨｚ～２７ＧＨｚ頻段的部分頻率作為ＦＤＤ方式ＬＭＤＳ使用頻率（試行）。
我國FDD雙工方式的LMDS系統(tǒng)目前的工作頻段率范圍為:24 450～27 000 MHz,其中已分配頻段如下：
●中心站發(fā)射頻段:24 507～25 515 MHz；
●終端站發(fā)射頻段:25 757～26 765 MHz；
●同一波道收發(fā)頻段間隔為1 250 MHz。
LMDS在該頻段上可采用的波道配置方案有4種，基本信道間隔為：3.5 MHz、7 MHz、14 MHz和28 MHz。可根據(jù)具體業(yè)務需求將基本信道合并使用。
2.2 LMDS系統(tǒng)特點
2.2.1 LMDS系統(tǒng)組成
LMDS一般基于無線ATM技術，直接與ATM骨干網(wǎng)實現(xiàn)無縫融合。LMDS系統(tǒng)通常由3部分組成：基站（也稱中心站）、用戶端設備(也稱遠端站)和網(wǎng)管系統(tǒng)見圖2。
圖 2 LMDS系統(tǒng)結構框圖
LMDS系統(tǒng)通過基站的接口模塊連接到基礎骨干網(wǎng)。基礎骨干網(wǎng)由光纖或微波傳輸網(wǎng)實現(xiàn)，包括ATM交換或IP交換或IP+ATM的核心交換平臺以及與Internet、PSTN的互連模塊等組成。
基站設備包括與基礎骨干網(wǎng)絡相連的接口模塊、調(diào)制解調(diào)模塊（IDU,室內(nèi)單元）和微波收發(fā)模塊（ODU，室外單元）。基站可支持全向天線和扇區(qū)天線。微波收發(fā)模塊通常安裝在樓頂或塔頂。目前基站與基礎骨干網(wǎng)絡的常用接口是STM-1、E1等。
用戶端設備包括室外單元（ODU,含定向天線、微波收發(fā)設備）和室內(nèi)單元（IDU,含調(diào)制解調(diào)模塊和網(wǎng)絡接口模塊），室外定向天線類似于用來接收衛(wèi)星直播信號的單波束拋物面微波反射器。用戶端設備的目前常用接口包括POTS、10Base-T、幀中繼、E1等，可支持多種應用。
網(wǎng)管系統(tǒng)完成告警、故障診斷、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)性能分析和安全管理等功能。但目前各廠家網(wǎng)管標準不統(tǒng)一，給運行維護帶來問題。
2.2.2 LMDS系統(tǒng)設備情況
LMDS系統(tǒng)采用的雙工方式可以是FDD方式或TDD方式。兩種方式各有優(yōu)缺點，由于標準不統(tǒng)一，各個設備廠商考慮的不一樣。從基本上來說，TDD使用一個共享的總帶寬用于上行和下行通信，發(fā)送和接收在不同的時間進行，分配給每個方向的帶寬是靈活可變的。在需要時甚至可以將全部的帶寬用于發(fā)送或接收；而FDD則將總帶寬分成上行頻帶和下行頻帶兩個相對固定的部分，上下行之間有一個保護帶寬，上下行的容量是固定的。
對于用戶來說，選擇LMDS主要為傳送數(shù)據(jù)業(yè)務和高速接入Internet；系統(tǒng)上下行的數(shù)據(jù)流量是隨著時間變化的，用戶只在特定的時候需要較寬的帶寬。從效率上說，采用TDD方式比采用FDD方式具有更高的頻帶利用率。但是從技術上來說，采用FDD方式由于帶寬分配是固定的，對設備以及網(wǎng)絡規(guī)劃的要求相對簡單一些。從業(yè)務上看，F(xiàn)DD這種相對固定的帶寬分配比較適合于語音傳輸，而當數(shù)據(jù)業(yè)務量比較大時，則是TDD占優(yōu)勢。而目前從網(wǎng)上的業(yè)務量分析，數(shù)據(jù)業(yè)務量增加的速度比語音業(yè)務要快得多，未來的LMDS業(yè)務主要是數(shù)據(jù)業(yè)務，因此總地來說,采用TDD方式是未來的發(fā)展方向。但目前FDD方式的設備較多，也較成熟，目前無線電管理局分配給LMDS使用的也是FDD的頻段。
在LMDS系統(tǒng)中，主要采用FDMA或TDMA多址方式。這兩種方式各有特點，要視業(yè)務特性、服務策略、市場情況而定。FDMA比較適合于業(yè)務量大、持續(xù)使用時間長的用戶；而TDMA則適用于業(yè)務突發(fā)性強的用戶。
LMDS系統(tǒng)采用的調(diào)制方式也有很多種，一般可以分為相移鍵控（PSK）和正交調(diào)幅（QAM）兩大類。
目前，在LMDS系統(tǒng)中，TDMA多址方式多采用QPSK調(diào)制方式，還不能采用64QAM調(diào)制方法。而FDMA系統(tǒng)中則可以采用64QAM調(diào)制方式，所以FDMA系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)速率。但由于64QAM調(diào)制方式要求有較高的信號電平，而LMDS系統(tǒng)中隨著傳輸距離的增加，信號電平會衰減，因而在LMDS系統(tǒng)中可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送的64QAM調(diào)制方式只適合于近距離的傳送。
某主流廠家設備在不同調(diào)制方式下的數(shù)據(jù)帶寬提供能力見表1。
表1 不同調(diào)制方式下的數(shù)據(jù)帶寬提供能力
| . | 調(diào)制方式 | |||
| QPSK(注) | 16QAM | 64QAM | ||
載波 | 3.5MHz | 2.6Mbit/s | 8.1Mbit/s | 12.2Mbit/s |
帶寬 | 7MHz | 8.1Mbit/s | 10.2Mbit/s | 24.5Mbit/s |
LMDS系統(tǒng)能夠把多協(xié)議流集合到一個方便的“無線光纖”中，使用嵌入式ATM協(xié)議。這樣就能建立獨立的“虛電路”連接，LMDS根據(jù)特定時間的電路使用按需分配帶寬，將時延減小到最低。
LMDS系統(tǒng)要求視距傳輸，基站覆蓋半徑根據(jù)環(huán)境（主要是降雨）、頻段以及用戶要求的可用度不同而不同，一般覆蓋半徑在3～5 km，LMDS系統(tǒng)都具有自動功率控制功能。目前LMDS一般采用90o扇區(qū)。
2.2.3 LMDS技術的特點
LMDS系統(tǒng)工作在Ka波段，可提供很寬的數(shù)據(jù)帶寬，另外它具有無線接入所固有的優(yōu)點，如組網(wǎng)靈活、建設周期短、維護費用低，隨著設備價格降低，建設成本會比較低等。但是，高頻段的特性也帶來了一些缺點。具體來說，LMDS的技術特點如下所述。
系統(tǒng)容量大，LMDS有“無線光纖”之稱，可以滿足寬帶接入的帶寬需要�？沙休d語音、數(shù)據(jù)、會議電視、視頻點播業(yè)務。一般設備都可以支持所有語音和數(shù)據(jù)傳輸標準，如ATM/IP等。
接口滿足不同場合的需要�，F(xiàn)有廠家的LMDS設備可以提供一系列的網(wǎng)絡接口比如E1、FR、10Base-T、ATM等.
進入市場的成本較低。初期資金投入少，無線網(wǎng)的大塊成本是用戶站設備成本，這部分成本只有在安裝用戶駐地設備時才發(fā)生，這樣網(wǎng)絡業(yè)務提供者可以測定投資方案，與新用戶的簽約保持一致，這意味著運營者只在能帶來收益的用戶簽約時才進行投資，避免了系統(tǒng)運營者一開始就需要花巨額資金在基礎設施上。另外LMDS的建設無需管道建設方面的投入，也避免了昂貴費時的市政工作，為競爭業(yè)務提供者提供了直接向用戶提供業(yè)務的方案。
較低的拓展成本,業(yè)務和覆蓋可以容易地隨用戶需求的增加而擴展，系統(tǒng)運營者能根據(jù)用戶的需求靈活提供特定業(yè)務。蜂窩之間可以重疊覆蓋，由于每個峰窩的覆蓋區(qū)可以劃分成多個扇區(qū)，故可以根據(jù)用戶需要在相鄰小區(qū)范圍內(nèi)提供特定業(yè)務，較好地適應用戶業(yè)務量的增長，根據(jù)最終用戶的需求而決定設備成本的增長。
較低的網(wǎng)絡維護、管理和運營成本，設備量較少，沒有有線接入的大規(guī)模的管線，相對來說運維更為方便。
高頻段的傳輸特性要求視距傳輸，這為組網(wǎng)帶來不便和難度。特別是目前市政建設發(fā)展快，城市的建筑群體變化大，原來規(guī)劃的路徑出現(xiàn)高樓阻擋，需要重新調(diào)整網(wǎng)絡布局。
雨衰的影響。雨衰帶來傳輸距離減小和可用度的下降。在組網(wǎng)規(guī)劃時，需要綜合考慮用戶的業(yè)務對可用度的要求、傳輸距離、投資成本，不同地區(qū)、系統(tǒng)使用不同的頻段（26 GHz、38 GHz）以及用戶要求的可用度不同，LMDS的覆蓋范圍有較大的不同。
2.3 LMDS系統(tǒng)的業(yè)務特點
2.3.1 業(yè)務種類
LMDS系統(tǒng)的寬帶特性以及接口類型多樣化（必須有相應的附加設備），決定它幾乎可以承載任何種類的業(yè)務，LMDS系統(tǒng)可同時向用戶提供語音、數(shù)據(jù)及視頻綜合業(yè)務，還可以提供承載業(yè)務，如蜂窩系統(tǒng)或PCS/PCN基站之間的傳輸?shù)�。主要業(yè)務類別包括：
基本語音、電話業(yè)務（POTS）。LMDS系統(tǒng)可以提供高質量的語音服務，系統(tǒng)可以提供標準接口，如RJ-11。
數(shù)據(jù)業(yè)務。包括低速數(shù)據(jù)業(yè)務、中速數(shù)據(jù)業(yè)務和高速數(shù)據(jù)業(yè)務，具體表現(xiàn)為：
——租用數(shù)據(jù)線業(yè)務；
——Internet接入/LAN互連業(yè)務；
——高速數(shù)據(jù)廣播業(yè)務；
——圖像業(yè)務：LMDS可支持高速數(shù)字圖像業(yè)務。
2.3.2 業(yè)務應用
LMDS主要應用于：
——商業(yè)/小區(qū)接入；
——移動通信基站傳輸。
3 綜合比較
3.5 GHz固定無線接入系統(tǒng)和LMDS系統(tǒng)都是固定無線接入系統(tǒng)，表2列出了二者的比較。
表2 兩種固定無線接入系統(tǒng)的比較
| . | 3.5GH2 | LMDS |
| 可用帶寬 | 31.5MHz×2 | 1008MHz×2 |
| 覆蓋半徑 | 10~15km | 3~5km |
| 系統(tǒng)容量 | 低 | 高 |
| 業(yè)務 | 主要提供中低速數(shù)據(jù)業(yè)務 | 主要提供中高速數(shù)據(jù)業(yè)務 |
| 雨衰影響 | 不明顯 | 嚴重 |
| 技術難度和技術成本 | 低 | 高 |
| 視距傳輸要求 | 準視距 | 絕對視距 |
| 適用對象 | 寬范圍,一般覆蓋 | 寬帶業(yè)務需求高,用戶密集 |
| 的熱點覆蓋 |
作者簡介：
竇 笠 1989年畢業(yè)于北京郵電大學，獲學士學位。1989年起在郵電部設計院無線處工作,歷任工程師、高級工程師、室主任；2000年起在中國電信集團公司工作,任技術部無線移動處副處長；2002年到中國網(wǎng)絡通信集團公司工作,任技術部無線技術處處長。
李松林 1991年畢業(yè)于華中理工大學，獲學士學位，1999年畢業(yè)于北京航空航天大學電子工程系，獲碩士學位。曾在電子部4057廠及信息產(chǎn)業(yè)部電信規(guī)劃研究院工作，現(xiàn)供職于中國網(wǎng)通集團技術部無線處。
王靖宇 1992年畢業(yè)于南開大學計算機系,獲學士學位,1995年于郵電部電信科學技術研究院獲通信與電子工程碩士學位。曾在大唐電信集團從事IS-95 CDMA交換子系統(tǒng)、基站子系統(tǒng)研究開發(fā)及TD-SCDMA標準研究開發(fā)工作，現(xiàn)供職于中國網(wǎng)通集團技術部無線處。
摘自 電信建設
