本地多點分配業(yè)務寬帶無線接入技術分析

2019-11-05 02:39:34

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　　一、概述
　　科技進步從來都是交通運輸業(yè)發(fā)展的強大推動力，非凡是自18世紀后半葉運輸業(yè)應用蒸汽動力率先推動了英國工業(yè)革命開始，科技進步不斷推動傳統(tǒng)運輸方式的升級和新運輸方式的產生，極大地促進了交通運輸業(yè)的進步和發(fā)展。當今，新技術革命更是為交通運輸業(yè)的發(fā)展帶來了新的生氣。
　　
　　隨著社會的發(fā)展，對信息的需求越來越大，提供高速大容量的信息己成為通信技術的一個重要課題，非凡是隨著因特網的高速發(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，己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。
　　
　　相對于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、資源可重復利用等獨特優(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)）以及正在興起的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是一種微波的寬帶技術。由于該技術利用高容量點對多點微波傳輸，通過毫米波進行傳輸，它幾乎可以提供任何種類的業(yè)務，支持雙向話音、數(shù)據及視頻圖像業(yè)務，能夠實現(xiàn)從64kbit/s到2Mbit/s，甚至高達155 Mbit/s的用戶接入速率,具有很高的可靠性，被比喻為“無線光纖”技術,可在較近的距離實現(xiàn)雙向傳輸話音、數(shù)據圖像、視頻、會議電視等寬帶業(yè)務,并支持ATM、TCP/ip和MPEG-2。
　　
　　LMDS中各個詞都有其自身的含義：local（本地）是指單個基站所能夠覆蓋的范圍，LDMS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5km；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(shù)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)運營者與用戶之間的業(yè)務提供與使用關系，即用戶從LMDS網絡所能得到的業(yè)務完全取決于運營者對業(yè)務的選擇。
　　
　　二、LMDS系統(tǒng)網絡結構
　　一個完整的LMDS系統(tǒng)包括網絡運行中心(NOC)、骨干網絡、基站系統(tǒng)、遠端站四大部分。
　　
　　（1）網絡運行中心。網絡運行中心以軟件平臺為基礎，它負責治理多個區(qū)域的用戶網絡，完成包括故障診斷和告警、系統(tǒng)配置治理、計費治理、性能分析治理、安全治理等基本功能。大型的LMDS系統(tǒng)應有多個網絡運行中心，分為中心治理和多個本地治理。
　　
　　（2）骨干網絡。骨干網絡可以由光纖傳輸網、ATM交換或IP交換架構成的核心交換平臺以及與Internet、公用電話網等的互連模塊組成。各個基站的信號送入骨干網絡，完成各種業(yè)務交換等。
　　
　　（3）基站系統(tǒng)。基站是骨干網絡與遠端站的接口，它能實現(xiàn)骨干網絡與遠端站之間的信號傳送和轉換。基站可以設計成包含本地交換功能，也可以設計成不包括本地交換功能，可以是全向基站，也可以是多扇區(qū)基站。
　　
　　（4）遠端站。遠端站起承上（基站）啟下（固定用戶）的作用。基站系統(tǒng)到遠端站是下行鏈路，采用時分復用(TDM）方式，遠端站到基站系統(tǒng)是上行鏈路，采用時分多址（TDMA）方式或頻分多址（FDMA）方式,TDMA適用于突發(fā)性或低速率數(shù)據的接入，F(xiàn)DMA適用于連續(xù)數(shù)據的接入。
　　
　　三、LMDS的技術特點
　　（1）LMDS在10GHz以上的頻段上工作，這一頻段的技術實現(xiàn)難度大，過去很少使用，頻帶較為寬松，可用頻帶至少1GHz，較適合寬帶數(shù)據傳輸；目前，大部分國家的LMDS頻譜分配一般集中在24 , 26,28,31和38 GHz等幾個頻段，其中27.5~29.5 GHz最為集中，差不多80%的國家都將木國的頻譜分配在這一頻段之內。
　　
　　（2）服務區(qū)內一般劃分扇區(qū)，對射頻進行再用，從而增加用戶的可用帶寬，通常采用正交極化的方式來減少相鄰扇區(qū)之間的干擾。在服務區(qū)內部，遠端站和基站之間以全雙工的方式進行通信，其中遠端站的上行鏈路可采用TDMA、FDMA或者CDMA方式，目前多數(shù)設備采用TDMA、FDMA，下行鏈路則采用TDM或CDM方式。多址方式的選擇與系統(tǒng)運營商的業(yè)務狀況、業(yè)務發(fā)展策略和目標市場有關。對于企業(yè)用戶，業(yè)務流量不大時，可以使用FDMA方式；對于突發(fā)性較強的業(yè)務流量，則選擇TDMA方式；
　　
　　（3）LMDS系統(tǒng)調制方式分為正交移相鍵控（QPSK）和正交幅度調制（QAM）兩種，其中QAM主要采用4-QAM, 16-QAM,64-QAM等；上、下行的調制方式可根據具體情況選擇QPSK,16QAM或64QAM。若采用16QAM，相同頻段可以支持的容量是QPSK的2.3倍;假如采用64QAM則為3.5倍。但是調制技術越復雜，存相同條件下覆蓋的范圍越小，成本也會相應增加。
　　
　　（4）基站室外單元和遠端站之間的空中接口一般采用10GHz 以上的頻帶，這決定了LMDS基站和遠端站之間只能采用視距（LOS）傳輸，建筑物等各種環(huán)境因素對LDMS的影響較大。對于發(fā)展中的城市，新興建筑物的出現(xiàn)有可能影響LDMS的無線傳輸，給運營和維護帶來困難。
　　
　　四、LMDS系統(tǒng)的典型應用領域
　　（1）LMDS在數(shù)據通信網中的應用
　　
　　LMDS系統(tǒng)作為數(shù)據通信網的接入部分，起連接業(yè)務節(jié)點接口和用戶網絡接口的橋梁作用。此應用是傳統(tǒng)電信運營商在已有網絡的基礎上，作為光纖接入的補充手段，短期內滿足用戶對寬帶業(yè)務需求的有效方式。上海試驗網以上海ATM寬帶平臺為基礎，采用基于ATM信元復用的連續(xù)載波在基站和用戶站間的傳輸數(shù)據。試驗對視頻點播、會議電視和INTERNET接入等業(yè)務進行了測試，結果表明LMDS系統(tǒng)可作為寬帶ATM網一種靈活的接入方式，為寬帶用戶提供良好的服務。
　　
　　（2）LMDS在蜂窩業(yè)務中的應用
　　
　　許多蜂窩業(yè)務運營商希望能夠不斷擴大其業(yè)務范圍，而且迫切地利用新商機。LMD系統(tǒng)能夠真正在一個扇區(qū)內快速地動態(tài)分配功能，因此可以支持移動網的傳輸干線，而且同時可以為企業(yè)客戶在其扇區(qū)范圍內提供新型寬帶業(yè)務。
　　
　　（3）LMDS構建本地信息環(huán)路
　　
　　以LMDS系統(tǒng)的骨干網為基礎，采用合理的組網技術構建高速交換平臺，通過自己建設、網站鏡像或從外面引進信息等豐富本地信息業(yè)務，并租用電信部門出口線路實現(xiàn)本地環(huán)路與INTERNET的互連。考慮到本地信息交換平臺需為用戶提供多樣化的服務，且未來網絡中的主要業(yè)務將來自IP，所以采用IP核心網，同時外加ATM交換層，即實現(xiàn)了與LMDS系統(tǒng)空中ATM接口的一致性，又有效支持各種類型的業(yè)務（如DDN、FRN等）。該應用對新興運營商可以實現(xiàn)一次性投入少、開通快、組網靈活和擴容方便等優(yōu)勢，LMDS系統(tǒng)的寬帶性和廉價性也符合目前用戶對寬帶業(yè)務的需求。
　　
　　（4）LMDS在廣播電視網中的應用
　　
　　Celluar Vision公司在紐約建成了一個28GHz的LMDS廣播視像系統(tǒng)。該系統(tǒng)是目前世界上最成熟的LMDS系統(tǒng)，主要為用戶提供多頻道的電視節(jié)目，價格低于其競爭對手30%，到1997年底已擁有用戶12000個。此系統(tǒng)能提供48Mbps的下行數(shù)據速率，由于開通較早，系統(tǒng)本身是單向的，用戶需通過PSTN實現(xiàn)上行鏈路連接。現(xiàn)在利用LMDS系統(tǒng)構建本地交互式電視分配網在技術上已沒有任何問題。
　　
　　（5）LMDS構建綜合業(yè)務接入網
　　
　　建設集話音、數(shù)據和視像于一體的綜合業(yè)務接入網，既符合“三網合一”的趨勢，又可滿足用戶對多媒體業(yè)務的需求。通常認為實現(xiàn)接入網的全光化（FTTH）是構建綜合業(yè)務接入網的最佳解決方案。但采用全光接入網在目前仍有很多困難，如光纖的建設和運營成本昂貴，光纖的鋪設涉及市政、交通和環(huán)境等方面等。LMDS系統(tǒng)可支持的最高接入速率達155Mbps，能夠滿足用戶對通信帶寬日益增長的需求，而它啟動資金少，開通速度快和擴容靈活等優(yōu)點對不具備光纖接入能力的運營商來講，無疑是和短期內拓展寬帶業(yè)務，滿足市場需求的有力手段。
　　
　　五、LMDS發(fā)展狀況及前景展望
　　LMDS技術最初是由美國Cellular Vision公司開發(fā)的，1991年得到了該技術的試驗許可證，現(xiàn)已在紐約建成運行一個LMDS網絡，主要提供多頻道電視服務。1999年1月7日，P-COM與Winstar公司共同公布，世界上第一套商用LMDS系統(tǒng)投人正式運行，利用P-COM公司的LMDS系統(tǒng)，為用戶提供高速Internet接人、會議電視、視頻點播、LAN互連以及話音服務，取得了非常好的商業(yè)效果。目前，很多通信設備制造廠商已經推出或即將推出LMDS的產品，如阿爾卡特、愛立信等等。并且在世界各地也陸續(xù)建設了一些LMDS技術或商用試驗系統(tǒng)。在國內，各電信運營商也都紛紛著手接人網的建設。1999年7月，由P-COM公司為中國聯(lián)通建立了我國第一套LMDS實驗網。此后，中國網通、中國移動等相繼講行了LMDS實驗網的工作。
　　
　　由此看來，基于毫米波通信、圖象處理、超大規(guī)模集成電路等技術的發(fā)展與應用，LMDS接入系統(tǒng)在具體的技術問題解決方面已經日趨成熟;毫無疑問，寬帶無線接入系統(tǒng)是今后網絡發(fā)展的熱點，而在這一領域，LMDS是實現(xiàn)寬帶通信的捷徑，它在中國及全球已經得到了很大的重視，具有非常廣闊的市場前景。

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