無線接入技術(shù)的原理、應(yīng)用及發(fā)展

2019-11-05 02:15:12

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供稿：網(wǎng)友

　　一、前言　　信息社會中，信息瞬息萬變，信息量大得驚人，傳統(tǒng)的信息方式和傳統(tǒng)的通信設(shè)備，顯得有些力不從心。在我國，以電話業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)的電話網(wǎng)經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，已經(jīng)具有較大規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的程控化、數(shù)字化比例已超過了一些發(fā)達(dá)國家。但是，城市建設(shè)中的地下線管問題影響了其發(fā)展，并且過去鋪設(shè)的用戶線（纜）不能提供和解決寬帶業(yè)務(wù)的需求。所以，接入網(wǎng)的技術(shù)及其發(fā)展受到了各地較大的關(guān)注，非凡是大城市接入網(wǎng)的建設(shè)已經(jīng)在積極著手預(yù)備之中。
　　
　　接入網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)方法分為兩種――無線接入和有線接入。在有線通信不斷發(fā)展的同時，無線通信技術(shù)以其靈活方便的功能特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電信網(wǎng)的各個鄰域。
　　
　　二、無線接入技術(shù)的原理
　　無線接入技術(shù)（Wireless access Technology）也稱無線接續(xù)技術(shù)，或稱無線本地環(huán)路（Wireless Local Loop），主要功能是以無線技術(shù)（大部分是移動通信技術(shù)）為傳輸媒介向用戶提供固定的或移動的終端用戶。無線用戶環(huán)路的宗旨和目標(biāo)是提供與有線接入網(wǎng)相同的業(yè)務(wù)種類和更廣泛的服務(wù)范圍，無線用戶環(huán)路由于具有應(yīng)用靈活，安裝快捷等特點(diǎn)，目前已成為接入技術(shù)中最熱門的話題，受到各國尤其是電信業(yè)務(wù)急需普及的發(fā)展中國家的重視。
　　
　　在無線網(wǎng)絡(luò)的參考體系中，反向通道一般通過有線網(wǎng)的傳輸，或在LMDS情況下，通過無線網(wǎng)傳輸。內(nèi)容提供者通過核心網(wǎng)向無線接入節(jié)點(diǎn)發(fā)送內(nèi)容，為滿足衛(wèi)星及地面微波傳輸，在這個接入節(jié)點(diǎn)重組數(shù)據(jù)并對它進(jìn)行調(diào)制。在反向通道里，用戶使用與前向傳輸同樣的網(wǎng)絡(luò)或者接入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)用DBS或MMDS業(yè)務(wù)時，需要接入網(wǎng)絡(luò)，它是一個單向網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　作為現(xiàn)今大力發(fā)展的無線接入技術(shù)，大體上可分為移動式接入和無線方式的固定接入兩大類。
　　
　　1．移動式接入技術(shù)：
　　
　　此類技術(shù)主要指用戶終端在較大范圍內(nèi)移動的通信系統(tǒng)的接入技術(shù)。這類通信系統(tǒng)主要包括以下幾種：
　　
　　集群移動無線電話系統(tǒng)：它是專用調(diào)度指揮無線電通信系統(tǒng)，它在我國得到了較為廣泛的應(yīng)用。集群系統(tǒng)是從一對一的對講機(jī)發(fā)展而來的，從單一信道一呼百應(yīng)的群呼系統(tǒng)，到后來具有選呼功能的系統(tǒng)，現(xiàn)在已是多信道基站多用戶自動撥號系統(tǒng)，它們可以與市話網(wǎng)相連，并于該系統(tǒng)外的市話用戶通話。
　　
　　蜂窩移動電話系統(tǒng)：70年代初由美國貝爾實(shí)驗室提出的，在給出蜂窩系統(tǒng)的覆蓋小區(qū)的概念和相關(guān)理論之后，該系統(tǒng)得到迅速的發(fā)展。其中第一代蜂窩移動電話系統(tǒng)：指陸上模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)，主要特征是用無線信道傳輸模擬信號。第二代則指數(shù)字蜂窩移動電話系統(tǒng)，它以直接傳輸和處理數(shù)字信息為主要特征，因此具有一切數(shù)字系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)，代表性的是泛歐蜂窩移動通信系統(tǒng)GSM。
　　
　　衛(wèi)星通信系統(tǒng)：采用低軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)個人通信的重要圖途徑之一，現(xiàn)在有美國Motorola公司的“銥星”計劃，日本NTT計劃，歐洲RACE計劃，整個系統(tǒng)由三個部分構(gòu)成：系統(tǒng)的主要部分是衛(wèi)星及地面控制設(shè)備，關(guān)口站，終端。
　　
　　2．固定式無線技術(shù)：
　　
　　其英文各為Fixed Wireless Access ，簡稱FWA ，它是指能把從有線方式傳來的信息（語音、數(shù)據(jù)、圖象）用無線方式傳送到固定用戶終端或是實(shí)現(xiàn)相反傳輸?shù)囊环N通信系統(tǒng)，也有人用FRA，（Fixed Radio　Access）一詞，還有人習(xí)慣與有線本地環(huán)路相反應(yīng)，采用無線本地環(huán)路（Wireless Local Loop――WLL）的各字。按上述定義，它應(yīng)該包括了所有來自公共電話網(wǎng)的業(yè)務(wù)并用無線作傳輸方式送到固定用戶終端的系統(tǒng)，與移動通信相比，固定無線接入系統(tǒng)的用戶終端是固定的，或者是在極小范圍內(nèi)。
　　
　　由于FMA主要是解決用戶環(huán)路部分，所以國內(nèi)外各大公司的系統(tǒng)方案各不相同。從覆蓋區(qū)看，其覆蓋面積的半徑從50M至50公里不等。從頻率角度看，從幾十赫到幾千赫不等；從尋址方式看，有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA），也有碼分多址（CDMA）等。
　　
　　雖然各種FWA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不完全一樣，但假如按照服務(wù)對象和覆蓋面積的不同，則可以歸成三大類。
　　
　　第一種情況是中心局到用戶端機(jī)之間全部用無線電傳輸取代有線連接的方式。這樣做在某些場合從經(jīng)濟(jì)上是十分合算的，安裝也是很方便；但由于這種系統(tǒng)覆蓋區(qū)太大，所以在同一頻率和同一多址復(fù)用技術(shù)下其用戶數(shù)量太少。就是前面的宏區(qū)（Macro cell）。
　　
　　第二種情況是采用FWA系統(tǒng)多使用較低功率的系統(tǒng)，以解決中等范圍的通信。這種情況下的用戶容量可比第一種情況多20倍以上，但仍不到微微區(qū)容量的1/5。它相當(dāng)于前面的微區(qū)（MC）。
　　
　　第三種情況是只用FWA系統(tǒng)。這種情況下使用低功率系統(tǒng)，覆蓋區(qū)為微微區(qū)，用戶區(qū)只在一個很小的范圍內(nèi)。這種系統(tǒng)采用的是CT2，CT2+，PACS，DECT，PJS等技術(shù)，因此研制費(fèi)用低，而用戶容量是三種情況中最大的。
　　
　　根據(jù)有關(guān)調(diào)查結(jié)果看，我國的城市，農(nóng)村，山區(qū)，沙漠，沿海地區(qū)和島嶼等十分需要FWA系統(tǒng)，價格便宜，質(zhì)量可靠。1995年我國安裝程控交換機(jī)達(dá)1800萬門，有關(guān)專家們預(yù)計新世紀(jì)的門數(shù)將突破億門以上，在程控交換發(fā)展初期，其實(shí)施難度較大，故要求接入技術(shù)較高。作為發(fā)展中國家的中國，現(xiàn)已高度重視研發(fā)有關(guān)接入技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)，全面促進(jìn)我國的網(wǎng)絡(luò)接入建設(shè)，必定推動我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展！
　　
　　三、無線接入技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展
　　已經(jīng)趨于成熟的無線接入技術(shù)，在當(dāng)今的社會發(fā)揮著巨大的作用，使得人們感到科技的關(guān)懷。無線接入技術(shù)主要應(yīng)用于電話網(wǎng)，移動通信網(wǎng)，無繩通信系統(tǒng)，衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)，個人通信網(wǎng)等。
　　
　　1、無線本地環(huán)系統(tǒng)（WLL）
　　
　　又稱為固定無線接入（FRA）系統(tǒng)，是一種提供基本電話業(yè)務(wù)或數(shù)字無線接入系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)側(cè)有標(biāo)準(zhǔn)有線接入的2線模擬接口或2Mbit/s數(shù)字接口，可直接與公司電話網(wǎng)的本地交換機(jī)相連，用戶側(cè)與普通機(jī)相連，可直接進(jìn)行電話業(yè)務(wù)。目前，無線本地環(huán)系統(tǒng)尚無專用的國際標(biāo)準(zhǔn)使用頻段，因而其頻段可能占用任何現(xiàn)有無線設(shè)備的頻段，從450MHz一直到4GHz。對于1GHz以下的頻段已十分擁擠，且多為蜂窩移動通信所占用，包括（無線在內(nèi)），因而留下的頻段十分有限。對于1~4GHz的頻段，非凡是1.8GHz至4GHz頻段尚不算很擁擠，因而無線本地環(huán)路系統(tǒng)有較大的發(fā)展余地。總的來看，可用頻帶沒有保證可能是限制本地?zé)o線環(huán)系統(tǒng)發(fā)展的主要障礙。從另一方面看，由于無線本地環(huán)系統(tǒng)沒有漫游問題，各系統(tǒng)不必相互兼容，因而可以充分利用各個頻段的空閑頻段，見縫插針地發(fā)展，這也是其頑強(qiáng)生命力的表現(xiàn)。

　　
　　2．蜂窩移動通信系統(tǒng)
　　
　　移動通信區(qū)由一個一個的小區(qū)組成，每一個蜂窩區(qū)由一個蜂窩基站和一群用戶移動臺組成，移動臺是收發(fā)合一的。每個用戶移動臺與基站通信，基站負(fù)責(zé)射頻資源治理并經(jīng)電話線或微波通道與移動電話交換中心（MSC）相連。MSC控制呼叫信號和處理、協(xié)調(diào)不同蜂窩區(qū)間的越區(qū)切換。移動電話交換局再與被叫用戶相連。
　　
　　3．無線通信系統(tǒng)
　　
　　所謂無線通信系統(tǒng)也屬于移動通信的一種，但與蜂窩移動通信不同。無繩通信系統(tǒng)就是一種無線接入技術(shù)，而不涉及網(wǎng)絡(luò)。最早應(yīng)用至今仍然在發(fā)展的第一代無繩通信系統(tǒng)實(shí)際是家用無繩電話（稱為CT），之后一種基于數(shù)字技術(shù)，面向公司網(wǎng)應(yīng)用的第二代無繩通信系統(tǒng)（CT2）開始出現(xiàn)并形成了公共空中接口標(biāo)準(zhǔn)（CAI）。隨后又出現(xiàn)了一些改進(jìn)系統(tǒng)。如CT2P和CT3等，均因性價比不夠理想，未能獲得普及。一種新的歐洲數(shù)字無繩通信（DECT）于1992年誕生，著重規(guī)定了射頻和協(xié)議要求，因而可以應(yīng)用于各種不同業(yè)務(wù)和場合。最后DECT作為GSM網(wǎng)的無繩接入手段應(yīng)用，從而提供了一種低成本“蜂窩”系統(tǒng)。這種DECT系統(tǒng)的出現(xiàn)標(biāo)志著無繩通信進(jìn)入了一個嶄新的時代，即PCN的初級階段。
　　
　　4．衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)
　　
　　經(jīng)過傳統(tǒng)衛(wèi)星移動的發(fā)展，出現(xiàn)了一種慨念。低軌道衛(wèi)星（LEO）方案，即在地球上方500~2000km處設(shè)置一系列衛(wèi)星（20~70顆），其高度低于輻射帶，但遠(yuǎn)高于大氣層。目前已有很多衛(wèi)星移動通信方案，最聞名的是美國Motorola公司的全球數(shù)字移動個人通信衛(wèi)星系統(tǒng)和美國Loral Qual-Comm衛(wèi)星業(yè)務(wù)公司的全球星系統(tǒng)。
　　
　　5．個人通信和個人通信網(wǎng)
　　
　　一種無論任何人（whoever）在任何時候（whenever）和任何地方（whereever）都能與世界上任何其它人進(jìn)行無約束自由通信的理想服務(wù)，而提供這種服務(wù)的通信手段即為個人通信網(wǎng)（PCN），或稱個人通信系統(tǒng)（PCS）。作為個人通信的技術(shù)要害：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能網(wǎng)技術(shù)，多址接入技術(shù)，蜂窩結(jié)構(gòu)，傳播特性等需要突破，進(jìn)而才能進(jìn)一步的發(fā)展個人通信。
　　
　　當(dāng)今世界通信技術(shù)已成為發(fā)展最活躍的科技領(lǐng)域之一。非凡是今年來接入技術(shù)的迅猛發(fā)展，使郵電通信、信息交換、接口技術(shù)等相關(guān)技術(shù)也快速發(fā)展，給社會帶來全新的數(shù)字無線接入理念。

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