本地多点分配业务宽带无线接入技术分析

来源：作者：出处：巧巧读书 2006-08-25 进入讨论组

关键词：atm ddn os tcp/ip visio

　　一、概述
　　科技进步从来都是交通运输业发展的强大推动力，特别是自18世纪后半叶运输业应用蒸汽动力率先推动了英国工业革命开始，科技进步不断推动传统运输方式的升级和新运输方式的产生，极大地促进了交通运输业的进步和发展。

当今，新技术革命更是为交通运输业的发展带来了新的生机。
　　
　　随着社会的发展，对信息的需求越来越大，提供高速大容量的信息己成为通信技术的一个重要课题，特别是随着因特网的高速发展，人们对宽带业务的需求也越来越高。现今的技术已经解决了核心网络部分的高速宽带交换技术，对于用户而言，提供高速宽带业务的瓶颈存在于接入网部分，即所谓的“最后一公里”。窄带的接入方式，己成为高速上网和宽带业务发展的主要瓶颈。目前迫切需要为用户接入部分提供高速宽带接入技术。
　　
　　相对于其他的接入技术而言，宽带无线接入技术，具有初期投资少、网络建设周期短、提供业务迅速、资源可重复利用等独特优势和广泛的应用前景。宽带无线接入技术已成为当今通信网络发展最快的领域之一。主要的宽带无线接入技术有三类，即已经投入使用的MMDS（多路多点分配业务）和DBS（直播卫星系统）以及正在兴起的LMDS（本地多点分配业务），而LMDS又是这一领域中最热门的技术。
　　
　　LMDS是一种微波的宽带技术。由于该技术利用高容量点对多点微波传输，通过毫米波进行传输，它几乎可以提供任何种类的业务，支持双向话音、数据及视频图像业务，能够实现从64kbit/s到2Mbit/s，甚至高达155 Mbit/s的用户接入速率,具有很高的可靠性，被比喻为“无线光纤”技术,可在较近的距离实现双向传输话音、数据图像、视频、会议电视等宽带业务,并支持ATM、TCP/IP和MPEG-2。
　　
　　LMDS中各个词都有其自身的含义：local（本地）是指单个基站所能够覆盖的范围，LDMS因为受工作频率电波传播特性的限制,单个基站在城市环境中所覆盖的半径通常小于5km；multipoint（多点）是指信号由基站到用户端是以点对多点的广播方式传送的,而信号由用户端到基站则是以点对点的方式传送；distribution（分配）是指基站将发出的信号（可能同时包括话音、数据及Internet、视频业务）分别分配至各个用户；service（业务）是指系统运营者与用户之间的业务提供与使用关系，即用户从LMDS网络所能得到的业务完全取决于运营者对业务的选择。
　　
　　二、LMDS系统网络结构
　　一个完整的LMDS系统包括网络运行中心(NOC)、骨干网络、基站系统、远端站四大部分。
　　
　　（1）网络运行中心。网络运行中心以软件平台为基础，它负责管理多个区域的用户网络，完成包括故障诊断和告警、系统配置管理、计费管理、性能分析管理、安全管理等基本功能。大型的LMDS系统应有多个网络运行中心，分为中心管理和多个本地管理。
　　
　　（2）骨干网络。骨干网络可以由光纤传输网、ATM交换或IP交换架构成的核心交换平台以及与Internet、公用电话网等的互连模块组成。各个基站的信号送入骨干网络，完成各种业务交换等。
　　
　　（3）基站系统。基站是骨干网络与远端站的接口，它能实现骨干网络与远端站之间的信号传送和转换。基站可以设计成包含本地交换功能，也可以设计成不包括本地交换功能，可以是全向基站，也可以是多扇区基站。
　　
　　（4）远端站。远端站起承上（基站）启下（固定用户）的作用。基站系统到远端站是下行链路，采用时分复用(TDM）方式，远端站到基站系统是上行链路，采用时分多址（TDMA）方式或频分多址（FDMA）方式,TDMA适用于突发性或低速率数据的接入，FDMA适用于连续数据的接入。
　　
　　三、LMDS的技术特点
　　（1）LMDS在10GHz以上的频段上工作，这一频段的技术实现难度大，过去很少使用，频带较为宽松，可用频带至少1GHz，较适合宽带数据传输；目前，大部分国家的LMDS频谱分配一般集中在24 , 26,28,31和38 GHz等几个频段，其中27.5~29.5 GHz最为集中，差不多80%的国家都将木国的频谱分配在这一频段之内。
　　
　　（2）服务区内一般划分扇区，对射频进行再用，从而增加用户的可用带宽，通常采用正交极化的方式来减少相邻扇区之间的干扰。在服务区内部，远端站和基站之间以全双工的方式进行通信，其中远端站的上行链路可采用TDMA、FDMA或者CDMA方式，目前多数设备采用TDMA、FDMA，下行链路则采用TDM或CDM方式。多址方式的选择与系统运营商的业务状况、业务发展策略和目标市场有关。对于企业用户，业务流量不大时，可以使用FDMA方式；对于突发性较强的业务流量，则选择TDMA方式；
　　
　　（3）LMDS系统调制方式分为正交移相键控（QPSK）和正交幅度调制（QAM）两种，其中QAM主要采用4-QAM, 16-QAM,64-QAM等；上、下行的调制方式可根据具体情况选择QPSK,16QAM或64QAM。若采用16QAM，相同频段可以支持的容量是QPSK的2.3倍;如果采用64QAM则为3.5倍。但是调制技术越复杂，存相同条件下覆盖的范围越小，成本也会相应增加。
　　
　　（4）基站室外单元和远端站之间的空中接口一般采用10GHz 以上的频带，这决定了LMDS基站和远端站之间只能采用视距（LOS）传输，建筑物等各种环境因素对LDMS的影响较大。对于发展中的城市，新兴建筑物的出现有可能影响LDMS的无线传输，给运营和维护带来困难。
　　
　　四、LMDS系统的典型应用领域
　　（1）LMDS在数据通信网中的应用
　　
　　LMDS系统作为数据通信网的接入部分，起连接业务节点接口和用户网络接口的桥梁作用。此应用是传统电信运营商在已有网络的基础上，作为光纤接入的补充手段，短期内满足用户对宽带业务需求的有效方式。上海试验网以上海ATM宽带平台为基础，采用基于ATM信元复用的连续载波在基站和用户站间的传输数据。试验对视频点播、会议电视和INTERNET接入等业务进行了测试，结果表明LMDS系统可作为宽带ATM网一种灵活的接入方式，为宽带用户提供良好的服务。
　　
　　（2）LMDS在蜂窝业务中的应用
　　
　　许多蜂窝业务运营商希望能够不断扩大其业务范围，而且迫切地利用新商机。LMD系统能够真正在一个扇区内快速地动态分配功能，因此可以支持移动网的传输干线，而且同时可以为企业客户在其扇区范围内提供新型宽带业务。
　　
　　（3）LMDS构建本地信息环路
　　
　　以LMDS系统的骨干网为基础，采用合理的组网技术构建高速交换平台，通过自己建设、网站镜像或从外面引进信息等丰富本地信息业务，并租用电信部门出口线路实现本地环路与INTERNET的互连。考虑到本地信息交换平台需为用户提供多样化的服务，且未来网络中的主要业务将来自IP，所以采用IP核心网，同时外加ATM交换层，即实现了与LMDS系统空中ATM接口的一致性，又有效支持各种类型的业务（如DDN、FRN等）。该应用对新兴运营商可以实现一次性投入少、开通快、组网灵活和扩容方便等优势，LMDS系统的宽带性和廉价性也符合目前用户对宽带业务的需求。
　　
　　（4）LMDS在广播电视网中的应用
　　
　　Celluar Vision公司在纽约建成了一个28GHz的LMDS广播视像系统。该系统是目前世界上最成熟的LMDS系统，主要为用户提供多频道的电视节目，价格低于其竞争对手30%，到1997年底已拥有用户12000个。此系统能提供48Mbps的下行数据速率，由于开通较早，系统本身是单向的，用户需通过PSTN实现上行链路连接。现在利用LMDS系统构建本地交互式电视分配网在技术上已没有任何问题。
　　
　　（5）LMDS构建综合业务接入网
　　
　　建设集话音、数据和视像于一体的综合业务接入网，既符合“三网合一”的趋势，又可满足用户对多媒体业务的需求。通常认为实现接入网的全光化（FTTH）是构建综合业务接入网的最佳解决方案。但采用全光接入网在目前仍有很多困难，如光纤的建设和运营成本昂贵，光纤的铺设涉及市政、交通和环境等方面等。LMDS系统可支持的最高接入速率达155Mbps，能够满足用户对通信带宽日益增长的需求，而它启动资金少，开通速度快和扩容灵活等优点对不具备光纤接入能力的运营商来讲，无疑是和短期内拓展宽带业务，满足市场需求的有力手段。
　　
　　五、LMDS发展状况及前景展望
　　LMDS技术最初是由美国Cellular Vision公司开发的，1991年得到了该技术的试验许可证，现已在纽约建成运行一个LMDS网络，主要提供多频道电视服务。1999年1月7日，P-COM与Winstar公司共同宣布，世界上第一套商用LMDS系统投人正式运行，利用P-COM公司的LMDS系统，为用户提供高速Internet接人、会议电视、视频点播、LAN互连以及话音服务，取得了非常好的商业效果。目前，很多通信设备制造厂商已经推出或即将推出LMDS的产品，如阿尔卡特、爱立信等等。并且在世界各地也陆续建设了一些LMDS技术或商用试验系统。在国内，各电信运营商也都纷纷着手接人网的建设。1999年7月，由P-COM公司为中国联通建立了我国第一套LMDS实验网。此后，中国网通、中国移动等相继讲行了LMDS实验网的工作。
　　
　　由此看来，基于毫米波通信、图象处理、超大规模集成电路等技术的发展与应用，LMDS接入系统在具体的技术问题解决方面已经日趋成熟;毫无疑问，宽带无线接入系统是今后网络发展的热点，而在这一领域，LMDS是实现宽带通信的捷径，它在中国及全球已经得到了很大的重视，具有非常广阔的市场前景。