詳解無線微波通信技術(shù)——MMDS

2019-11-05 02:26:07

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供稿：網(wǎng)友

　　一、什么是MMDS
　　現(xiàn)在的無線接入技術(shù)如雨后春筍一樣種類繁多，什么GPRS技術(shù)啦，CDMA技術(shù)啦，DS-CDMA技術(shù)啦，EDGE技術(shù)啦，LMDS技術(shù)啦等等，這些技術(shù)都能為用戶提供高速無線通信服務(wù)。除了上面介紹的這些通信技術(shù)外，現(xiàn)在向大家介紹的MMDS技術(shù)其實也是一種無線通信技術(shù)，這種技術(shù)的英文全名為Microwave Multipoint Distribution Systems，中文含義叫無線微波多點分布式系統(tǒng)技術(shù)。這種技術(shù)是最近才發(fā)展起來的通過無線微波傳送有線電視信號的一種新型傳送技術(shù)，這種技術(shù)不但方便安裝調(diào)試，而且由這種技術(shù)組成的系統(tǒng)重量輕、體積小、占地面積少，很適合中小城市或郊區(qū)有線電視覆蓋不到的地方。這種技術(shù)是一種通過視距傳輸為基礎(chǔ)的圖像分配傳輸技術(shù)，它的正常工作頻段一般為2.5GHz――3.5GHz，這種技術(shù)不需要安裝太多的屋頂設(shè)備就能覆蓋一大片區(qū)域，因此利用這種技術(shù)人們可以在反射天線四周50公里范圍內(nèi)可以將100多路數(shù)字電視信號直接傳送至用戶。一個發(fā)射塔的服務(wù)區(qū)就可以覆蓋一座中型城市，同時控制上行和下行的數(shù)據(jù)流。現(xiàn)在MMDS使用了傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)，但是未來的技術(shù)將是基于VOFDM（Vector Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的，接收端與反射的信號相結(jié)合，生成一個更強的信號。這種技術(shù)成本低廉，常用于遠(yuǎn)離服務(wù)中心的小型企業(yè)接入網(wǎng)，它有時被稱為WDSL或通稱為寬帶無線技術(shù)。
　　
　　MMDS是一種新的寬帶數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線寬帶接入服務(wù)。在系統(tǒng)的更新?lián)Q代方面，MMDS技術(shù)將會比其他通信技術(shù)更輕易升級。MMDS最顯著的特點就是各個降頻器本振點可以不同，可由用戶自選頻點，即多點本振，所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標(biāo)準(zhǔn)頻道的VHFI、Ⅲ頻段；增補的A、B頻段；UHF的13~45CH（頻段），這對于用戶避開當(dāng)?shù)氐拈_路無線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。早期MMDS主要是一種單向非分配型圖像業(yè)務(wù)傳輸系統(tǒng)。現(xiàn)在已可以比T-1更快的速率發(fā)送和接收數(shù)據(jù)信號。MMDS不需要與本地的電話和有線電信服務(wù)公司打太多的交道，這些公司一般都不愿意合作，不想開放自己的網(wǎng)絡(luò)。在MMDS系統(tǒng)中，通常是用以太網(wǎng)與無線Modem連接。
　　
　　MMDS技術(shù)可以為用戶提供多種業(yè)務(wù)功能，這包括點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、點對多點業(yè)務(wù)、點對點無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，其中點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是為兩個用戶或者多個用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序；點對多點業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個業(yè)務(wù)請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶，該業(yè)務(wù)又可以分為點對多點多信道廣播業(yè)務(wù)、點對多點群呼業(yè)務(wù)等；點對點無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護(hù)。除了提供點對點、點對多點的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，MMDS還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、GSM短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。當(dāng)然MMDS也有不足的地方，這種技術(shù)在通信時有阻塞問題且信號質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠?qū)挘疃嗖怀^200MHz。MMDS在市場上仍有立腳之處，因為無論是DSL還是Cable Modem都無法向所有的用戶提供服務(wù)。不過，目前購買MMDS服務(wù)不是一件輕易的事，因為服務(wù)供給商正在等待新一代的設(shè)備投放到市場上，許多包括ADC公司、Cisco公司和Vyyo公司等生產(chǎn)新一代MMDS裝置的廠家，正在致力于消除現(xiàn)行MMDS的視行限制，到那時MMDS技術(shù)就更加成熟了。盡管現(xiàn)在有許多地方已用光纜／電纜混合網(wǎng)覆蓋大、中規(guī)模的城市，但對廣大鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、村，尤其是地形復(fù)雜的山區(qū)及邊遠(yuǎn)貧困地區(qū)，采用光纜／電纜混合網(wǎng)是不現(xiàn)實的，而MMDS系統(tǒng)可以很方便地實現(xiàn)有線電視的聯(lián)網(wǎng)，所以MMDS技術(shù)的出現(xiàn)是勢在必行的。
　　
　　二、MMDS有什么特點
　　隨著通信人數(shù)的不增增長以及人們通信能力要求的不斷提高，全世界上的通信需求量幾乎以每年20%-30%的速度不斷遞增著，而且迄今沒有減緩的跡象，用戶側(cè)終端的速率也在突飛猛進(jìn)，個人用戶和單位用戶的無線接入正向?qū)拵Э焖賲R聚。顯然，接入網(wǎng)的寬帶化將成為未來接入網(wǎng)發(fā)展的主要技術(shù)趨向。而MMDS技術(shù)作為一種新興的寬帶技術(shù)，正以其自身的特點成為人們一種切實可行的寬帶選擇：
　　
　　1、MMDS技術(shù)使用了最新的傳送數(shù)字信號的信源編碼與信道編碼技術(shù)，同時在MMDS系統(tǒng)中人們還引入了最新的調(diào)制技術(shù)，這樣會使得數(shù)字信號的頻譜壓縮，從而能大大提高了頻道利用率，最終可以提高通信功率與頻譜的綜合利用；
　　
　　2、與傳統(tǒng)的AML、FM微波傳輸方式工作頻段相比，MMDS工作頻段要稍微低一點，而與地面電視廣播VHF、UHF頻段相比，MMDS其繞射能力要弱一點，各種樓層建筑物對其吸收大，反射波弱，不會產(chǎn)生重影；此外組建MMDS技術(shù)系統(tǒng)需要的設(shè)備價格費用很低，非凡是MMDS下變頻器更是小型化、集成化、大批量生產(chǎn)，更顯示其性能/價格比優(yōu)的獨特魅力；所以MMDS技術(shù)很適用于大、中城市個人用戶或單位用戶接收，不需敷設(shè)光纜耗費大量的財力物力，而且操作簡單方便；
　　
　　3、MMDS無線傳輸網(wǎng)與有線電視光纖網(wǎng)一樣，可采用加/解擾技術(shù)，實現(xiàn)可尋址收費系統(tǒng)，計算機用戶治理系統(tǒng)。MMDS無線傳輸網(wǎng)與光纖網(wǎng)一樣，可實現(xiàn)雙向傳送話務(wù)和數(shù)據(jù)信息，視頻點播、電視會議等。數(shù)字壓縮技術(shù)最終解決MMDS頻道容量少的缺陷。可將4~10路電視節(jié)目壓縮在一個模擬的8MHz通道中傳輸。
　　
　　4、由于MMDS通信技術(shù)采用數(shù)字濾波與數(shù)字存儲方式，因此人們可用很簡單的方法就能消除伴隨圖象傳輸?shù)脑肼暎瑏砀咝Ц纳茍D像傳輸?shù)男旁氡龋淮送猓琈MDS技術(shù)采用的數(shù)字濾波與數(shù)字存儲方式也很輕易實現(xiàn)自適應(yīng)的二維、三維亮度分離，徹底消除亮度干擾；及其他提高圖像質(zhì)量的措施，這樣通過MMDS系統(tǒng)來傳輸數(shù)字電視信號的圖像質(zhì)量要比通過普通方式傳遞的信號質(zhì)量高得多；
　　
　　5、MMDS通信系統(tǒng)采用數(shù)字壓縮發(fā)射機來大大減少模擬發(fā)射機的數(shù)量，而且從建設(shè)的成本來考慮，采用數(shù)字傳輸系統(tǒng)要比采用相應(yīng)的模擬發(fā)射機的成本低好幾倍，這種方式甚至比通信光纜的鋪設(shè)更能節(jié)省投資。而圖像質(zhì)量等同于光纜傳輸質(zhì)量，大大優(yōu)于模擬傳輸質(zhì)量，其可靠性大大高于光纜傳輸。假如省、市級已采用了MPEG－2數(shù)字壓縮傳輸，那么縣、鄉(xiāng)級不用自行解決壓縮設(shè)備；
　　
　　三、MMDS系統(tǒng)組成
　　按照國際通信標(biāo)準(zhǔn)，MMDS頻道配置應(yīng)該與國際接軌，在2503-2687MHz頻段內(nèi)，以每頻道8MHz帶寬鄰頻道間隔排列23個電視信道。并在2684-2700MHz專用頻段內(nèi)，用于數(shù)據(jù)及話音通訊傳輸及雙向傳輸?shù)纳闲谢貍鳌Ｔ?00MHz帶寬內(nèi)，以梳狀方式分成兩個獨立組，A組采用奇數(shù)頻道號，B組采用偶數(shù)頻道號，以隔頻道排列。MMDS系統(tǒng)作為一級供電發(fā)射系統(tǒng)，應(yīng)有兩個獨立電源或自備發(fā)電機，并備有交流穩(wěn)壓電源。輸出電壓電力供給要沒有短暫的脈沖電壓，或采用鐵磁穩(wěn)壓器，可抑制各種浪涌電壓和雷擊時從電源進(jìn)入的感應(yīng)電壓。MMDS系統(tǒng)微波站必須可靠接地，按國際通信標(biāo)準(zhǔn)要求：收發(fā)天線系統(tǒng)接地電阻不應(yīng)大于4Ω；技術(shù)用房接地電阻不應(yīng)大于4Ω；設(shè)備系統(tǒng)接地電阻應(yīng)小于4Ω；設(shè)置在鐵塔（或高層建筑）上的設(shè)備接地電阻應(yīng)小于4Ω；MMDS系統(tǒng)的工作接地系統(tǒng)、保護(hù)接地系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)應(yīng)分設(shè)接地體，再將三個接地體匯接成一個總接地系統(tǒng)；MMDS系統(tǒng)必須有良好的防雷設(shè)施，供電線路和通訊線路也必須有防雷措施；雷擊放電時產(chǎn)生巨大的能量，除直接通到地面外，還可通過長傳輸線產(chǎn)生感應(yīng)電進(jìn)入電子設(shè)備。所以MMDS系統(tǒng)的發(fā)射機房主發(fā)射天線的傳輸線要每隔1~2米安裝不銹鋼接地夾子；上、下端應(yīng)與鐵塔金屬結(jié)構(gòu)連接，然后在塔底接至接地系統(tǒng)。MMDS系統(tǒng)的發(fā)射機與頻道合成器之間的傳輸線應(yīng)盡量短，頻道合成器波導(dǎo)輸出口距離墻面至少0.6米。為保護(hù)發(fā)射機系統(tǒng)正常運行（尤其是大功率發(fā)射機），應(yīng)保證機房內(nèi)通風(fēng)和室溫的條件，機房的溫度應(yīng)保證在0~45°C之間。有條件的最好采用空調(diào)設(shè)備，以保持機房內(nèi)的溫度為+20°C~ +27°C的理想溫度。因為頻道合成器及波導(dǎo)元件的尺寸直接影響發(fā)射頻率穩(wěn)定度及發(fā)射機的可靠性。發(fā)射機內(nèi)部過熱會自動保護(hù)而暫時停機，直到溫度恢復(fù)為止。另外，低溫會引起設(shè)備內(nèi)部的冷凝，會影響電氣性能。此外MMDS系統(tǒng)的房屋與天線鐵塔應(yīng)盡量靠近，MMDS機房最好設(shè)在樓頂上，以縮短饋線長度；拐彎要少，并要有饋線架。MMDS系統(tǒng)的機房通往室外的走線溝槽、孔洞及穿墻處，應(yīng)加以密封，防止雨水、風(fēng)、雪、霜、霧進(jìn)入系統(tǒng)機房。在使用MMDS系統(tǒng)來接受信號時，大家需要注重的是接收點的選擇，面對發(fā)射臺方向不能有遮擋，要避開通訊、雷達(dá)等干擾源。在對MMDS信號接受系統(tǒng)調(diào)試時，只要使用場強儀，用連接線與下變頻器、饋電器連接起來。先把場強儀或電視機調(diào)到欲收的頻道上，然后調(diào)節(jié)天線的方向角與仰角找到主信號后再微調(diào)場強儀的頻率，反復(fù)調(diào)整使信號最強；MMDS系統(tǒng)的接收天線高度盡量安裝在高層建筑物頂上。考慮到四周樹木的影響在冬天安裝時，信號電平調(diào)整得高些，留有余量，因為夏季由于森林樹木影響信號電平要弱些。MMDS系統(tǒng)的下變頻器輸出，可對個體信號進(jìn)行接收，也能集體接收進(jìn)入CATV分配網(wǎng)；倘若要集體接收信號時，有的系統(tǒng)直接進(jìn)CATV分配網(wǎng)，有的系統(tǒng)在MMDS接收后，再與本地衛(wèi)星接收信號及地面電視廣播信號在CATV分前端中混合進(jìn)入分配網(wǎng)。另外在混合接受信號時，一定要注重考慮頻道的分配、交互調(diào)干擾、電平均衡等問題。
　　
　　四、MMDS的現(xiàn)狀與發(fā)展
　　在未來的幾個月時間內(nèi)，美國的WorldCom公司將把MMDS服務(wù)拓展到美國8個新的市場，該服務(wù)可以將固定無線的連接速度從384kbps提高到1Mbps，每月服務(wù)費也由200美元漲到600美元。盡管MMDS服務(wù)的價格極具有市場競爭力，不過在美國地區(qū)依然只有一小部分用戶能購買到這些服務(wù)，美國的通信營運商WorldCom公司、Sprint公司和NUCentrix公司幾乎把握了美國所有的MMDS使用許可；據(jù)不完全統(tǒng)計，到目前為止，選擇美國MMDS服務(wù)的個人用戶數(shù)量和家庭用戶數(shù)量

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