寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展前景七大趨勢

2019-11-05 02:52:54

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供稿：網(wǎng)友

　　全球通信發(fā)展的寬帶化、無線化、個(gè)人化、分組化是大勢所趨。同有線接入系統(tǒng)一樣，無線接入系統(tǒng)經(jīng)歷了由窄帶到寬帶，由面向話音業(yè)務(wù)到面向數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)變。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在電信總業(yè)務(wù)中的比例不斷擴(kuò)大，非凡是隨著Ｉｎｔｅｒｎｅｔ技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)有的有線接入系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的寬帶業(yè)務(wù)需求；另一方面隨著電信市場的不斷開放，新運(yùn)營商不斷加入，形成了多方競爭的局面。運(yùn)營商面臨的問題是，采用何種技術(shù)才能快速而低成本地向用戶快速、廉價(jià)地提供高質(zhì)量的寬帶電信業(yè)務(wù)。在這種背景下，寬帶無線接入應(yīng)運(yùn)而生。
　　
　　寬帶無線接入技術(shù)亮點(diǎn)紛呈
　　當(dāng)前寬帶無線接入有以下幾大技術(shù)：LMDS（LocalMultipointDistributeSystem本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)）、MMDS（MultipointMultichannelDistributionSystem多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)）、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙及其他（如紅外等）。
　　
　　LMDS，（高頻寬帶、24／26GHz～38GHz）頻譜資源比較多，可以傳輸較高的速率，但是由于工作于毫米波，受氣候影響大，抗雨衰性能差，降低了在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)的可用度。目前通常所說的LMDS為第二代數(shù)字系統(tǒng)，主要使用無線ATM傳送協(xié)議，具有標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口和網(wǎng)管協(xié)議。LMDS具有更高帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，可以提供多種寬帶交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)及話音和圖像業(yè)務(wù)，因此人們逐漸將眼光投入帶寬達(dá)到1GHz，幾乎可以提供任何種類的業(yè)務(wù)。我國已完成頻率規(guī)劃，頻段為24．507GHz～25．515GHz和25．757GHz～26．765GHz，但尚未分配。
　　
　　MMDS，（中頻中寬帶、2GHz～5GHz）該頻段傳輸性能好、覆蓋范圍廣、技術(shù)成熟、良好的抗雨衰性能、擴(kuò)容性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活且成本具有競爭力，是較為理想的無線接入手段。由于該頻段資源比較緊張，能分給MMDS的頻段窄，信道數(shù)少，需用新技術(shù)來提高頻譜利用率。中國（3．4GHz～3．43GHz和3．5GHz～3．53GHz）已經(jīng)分配試用。因?yàn)轭l段相對(duì)緊張，所以格外激發(fā)高效利用頻率的新技術(shù)大量涌現(xiàn)。
　　
　　無線局域網(wǎng)的主要技術(shù)有IEEE802．11b、IEEE802．11a、IEEE802．11g、HiperLAN等。當(dāng)前最具代表性的當(dāng)數(shù)IEEE802．11b。1999年9月通過的IEEE802．11b工作在2．4GHz～2．483GHz頻段。802．11b數(shù)據(jù)速率可以為11Mbit／s、5．5Mbit／s、2Mbit／s、1Mbit／s或更低，根據(jù)噪音狀況自動(dòng)調(diào)整。目前802．11b已經(jīng)成為WLAN市場上的主流技術(shù)。隨著技術(shù)的成熟和產(chǎn)品的降價(jià)，無線局域網(wǎng)開始大顯身手（如世界杯、大運(yùn)會(huì)）在機(jī)場、寫字樓中廣泛使用。甚至有人斷言，隨著3G的延遲，無線局域網(wǎng)趁勢推廣與普及，高端移動(dòng)數(shù)據(jù)用戶被不斷分流，未來無線局域網(wǎng)與3G存在一定的互補(bǔ)與競爭關(guān)系，愛立信等移動(dòng)通信設(shè)備廠家已將無線局域網(wǎng)作為未來3G的一部分。
　　
　　藍(lán)牙也是一種使用2．4GHz～2．483GHz的無線頻帶（ISM頻帶）的通用無線接口技術(shù)，提供不同設(shè)備間的雙向短程通信。藍(lán)牙的目標(biāo)是最高數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbit／s（有效傳輸速率為721kbit／s）、最大傳輸距離為10cm～10m（增加發(fā)射功率可達(dá)100m）。藍(lán)牙的優(yōu)勢是設(shè)備成本低、體積小。而且，搭配“藍(lán)牙”構(gòu)造一個(gè)整體網(wǎng)路的成本要比鋪設(shè)線纜低。相對(duì)802．11x系列和HiperLAN家族，藍(lán)牙的作用不是為了競爭而是相互補(bǔ)充。
　　
　　寬帶無線接入技術(shù)七大趨勢
　　寬帶固定無線接入技術(shù)的發(fā)展極為迅速，各種微波、無線通信領(lǐng)域的先進(jìn)手段和方法不斷引入，使用頻段從2．4GHz開始向上直至38GHz仍在不斷擴(kuò)展。一方面這些技術(shù)充分利用過去未被開發(fā)，或者應(yīng)用不是很多的頻率資源（從2．4GHz到3．5GHz到5．7GHz再到26GHz、28GHz甚至到30GHz、60GHz等等），另一方面它們?nèi)诤狭嗽谄渌ㄐ蓬I(lǐng)域成功應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)如64QAM、ATM、OFDM等，以實(shí)現(xiàn)更大的頻譜利用率、更豐富的業(yè)務(wù)接入能力、更靈活的帶寬分配方法。總之，固定無線接入系統(tǒng)已經(jīng)從最初基于電話接入方式的窄帶系統(tǒng)演變?yōu)槊嫦驅(qū)拵?shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主的寬帶固定無線接入系統(tǒng)。而且隨著接入網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)升溫以及各種新的技術(shù)不斷被引入，寬帶固定無線接入系統(tǒng)仍是未來幾年內(nèi)通信市場發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。按有關(guān)機(jī)構(gòu)保守估算，在2005年后，全世界寬帶無線接入設(shè)備市場每年至少有50億美元。
　　
　　通過對(duì)當(dāng)今最聞名的無線設(shè)備廠商的產(chǎn)品進(jìn)行深入的研究和對(duì)比之后，可以看出寬帶無線接入技術(shù)的一些最新技術(shù)亮點(diǎn)：寬帶OFDM技術(shù)、3．5GHz頻段的24扇區(qū)天線技術(shù)、軟件定義的無線電技術(shù)的應(yīng)用、調(diào)制階數(shù)和覆蓋面大小可變的自適應(yīng)技術(shù)、高效率頻譜成型技術(shù)、自適應(yīng)動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配技術(shù)、自適應(yīng)信道估值與碼間干擾對(duì)抗技術(shù)、自適應(yīng)帶寬分配及流量分級(jí)治理技術(shù)、中頻與射頻集成組裝的緊湊型的戶外單元技術(shù)和高級(jí)編碼調(diào)制與收信檢測技術(shù)等。
　　
　　從以上技術(shù)亮點(diǎn)中我們可以總結(jié)出寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展的七大趨勢：OFDM技術(shù)開始興起、多址方式不斷充實(shí)、調(diào)制方式向多狀態(tài)化發(fā)展、雙工方式都可選擇、同時(shí)支持電路交換與分組交換、帶寬動(dòng)態(tài)分配、業(yè)務(wù)接口日趨豐富。OFDM技術(shù)開始興起
　　
　　OFDM（正交頻分復(fù)用）的新型信號(hào)調(diào)制復(fù)用方法在寬帶無線接入領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐漸成為一個(gè)發(fā)展趨勢，它是從以前的歐洲數(shù)字音頻廣播DAVIC標(biāo)準(zhǔn)中和ADSL中引入的一種技術(shù)。由于OFDM具有抗多徑傳播能力較強(qiáng)、頻譜利用率較高的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)隨著該技術(shù)的不斷普及，其設(shè)備復(fù)雜、信號(hào)處理時(shí)間較長、發(fā)射功率較大、對(duì)非線性極其敏感等缺點(diǎn)將逐漸被克服，目前已有廠家宣稱在2000年已使OFDM芯片產(chǎn)品化。除了在無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中（IEEE802．11a、HiperLAN2等）的應(yīng)用外，有一些廠家在此基礎(chǔ)上發(fā)展出一些專利技術(shù)如Cisco在無線路由器中采用的V－OFDM，以及瑞瀾公司3．5GHz無線接入中的W－OFDM等。而且現(xiàn)在已經(jīng)明確OFDM將會(huì)成為未來數(shù)據(jù)移動(dòng)系統(tǒng)中的要害技術(shù)之一，因此它越來越成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　
　　多址方式不斷充實(shí)
　　多址方式可以被認(rèn)為是一個(gè)濾波問題，許多用戶同時(shí)使用同一頻譜，然后采用不同的濾波器和處理技術(shù)使不同用戶的信號(hào)互不干擾并分別被接收。現(xiàn)在在寬帶無線接入領(lǐng)域中三種主要的多址方式―――FDMA、TDMA、CDMA都有成功的應(yīng)用，目前以TDMA＋FDMA方式為主流。以LMDS為例，大部分廠商如北電、阿爾卡特等基本都是采用FDMA＋TDMA方式。在3．5GHz接入設(shè)備中，已有部分廠家開始采用CDMA方式，由于CDMA技術(shù)具有更高的頻譜效率、更強(qiáng)的抗干擾和保密性等優(yōu)點(diǎn)，隨著CDMA技術(shù)的不斷成熟及成本的降低，相信它將會(huì)成為寬帶無線接入多址方式的重要組成部分。
　　
　　調(diào)制方式向多狀態(tài)化發(fā)展
　　與微波設(shè)備中常用的調(diào)制解調(diào)方式相似，各種寬帶無線接入設(shè)備中主要選擇的幾種調(diào)制方法是QPSK、16QAM以及64QAM，分別適應(yīng)不同帶寬及覆蓋范圍的需求。目前在LMDS系統(tǒng)中，包括P－Com、北電、阿爾卡特等在內(nèi)的各廠家的設(shè)備都能同時(shí)提供對(duì)這三種調(diào)制方式的支持。在3．5GHz接入以及無線局域網(wǎng)等低頻段領(lǐng)域，目前能支持64QAM的還不多，但正在逐漸成為一種發(fā)展趨勢。如歐洲的HiperLAN2標(biāo)準(zhǔn)中便提出包括64QAM在內(nèi)的多種調(diào)制方案，大唐電信推出的3．5GHzAIRsun設(shè)備是目前市場上為數(shù)不多的支持這種高效率調(diào)制方式的設(shè)備。
　　
　　雙工方式都可選擇
　　FDD這種雙工方式在無線通信領(lǐng)域中長期占據(jù)統(tǒng)治地位，但是隨著頻率資源的日漸寶貴，這種給頻譜劃分造成很大困難的雙工方式正受到TDD方式的挑戰(zhàn)，TD－SCDMA成為3G的標(biāo)準(zhǔn)之一便是一個(gè)有力的佐證。除了具有頻譜利用率高、功率控制要求低、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)之外，TDD方式的一個(gè)很大優(yōu)勢還在于可以方便地實(shí)現(xiàn)上下行帶寬間的動(dòng)態(tài)分配。當(dāng)然目前無線電治理局規(guī)劃的包括3．5GHz、26GHz等在內(nèi)的大部分寬帶無線接入系統(tǒng)中均采用FDD的雙工方式，而答應(yīng)采用TDD工作方式的只有1．9GHz上采用PHS或DECT等少數(shù)窄帶微蜂窩系統(tǒng)，但不排除TDD將來會(huì)成為一種發(fā)展趨勢。
　　
　　同時(shí)支持電路與分組交換
　　現(xiàn)代通信發(fā)展的大趨勢之一無疑是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分組化，這場深刻的變革已經(jīng)開始影響通信的每個(gè)角落，從核心交換到傳輸再到寬帶無線接入，目前所有寬帶無線接入系統(tǒng)都選擇了可以對(duì)分組業(yè)務(wù)的支持，幾乎所有的LMDS設(shè)備都是以ATM平臺(tái)為基礎(chǔ)的，而其他的一些較低端的設(shè)備如BreezeCom（現(xiàn)已被奧維通收購）的3．5GHz接入、無線局域網(wǎng)設(shè)備等選擇了以IP為基礎(chǔ)的接入平臺(tái)。需要指出的是，在未來10～15年內(nèi)，電信公司的主要任務(wù)仍是同時(shí)支持電路交換和分組交換兩種網(wǎng)絡(luò)，非凡是在接入網(wǎng)這一層，市場對(duì)基于電路交換方式的接入設(shè)備仍有大量需求。這也是為什么一些基于電路交換方式的3．5GHz寬帶無線接入設(shè)備推出后能受到市場歡迎。當(dāng)然以IP為基礎(chǔ)的QoS改進(jìn)正積極進(jìn)行，無線接入朝分組交換方向演進(jìn)的大趨勢是不容置疑的。動(dòng)態(tài)帶寬分配
　　
　　目前所有生產(chǎn)寬帶無線接入設(shè)備的廠家都宣稱能提供對(duì)帶寬動(dòng)態(tài)分配的支持，以大唐電信推出的3．5GHzAIRsun固定無線接入設(shè)備為例，采用一些獨(dú)特的專利技術(shù)，任一單獨(dú)的用戶都可以使用靈活的基帶帶寬，而且和目前很多流行的系統(tǒng)一樣，可以支持不對(duì)稱方案分配。當(dāng)然由于大部分系統(tǒng)是以FDD方式工作的，只能在上行或下行一個(gè)方向的總帶寬中對(duì)各個(gè)用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，是無法實(shí)現(xiàn)上下行帶寬間分配的。目前航天科技推出的一種工作在5GHz頻段的稱為CB－access系統(tǒng)采用TDD方式工作，可以實(shí)現(xiàn)在上、下行信道間的動(dòng)態(tài)帶寬分配。
　　
　　業(yè)務(wù)接口日趨豐富
　　在接入網(wǎng)這一側(cè)，隨著國家政策的放開，誰經(jīng)營的業(yè)務(wù)種類越豐富，誰經(jīng)營的業(yè)務(wù)類型越先進(jìn)，誰就能在這場接入網(wǎng)的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。因此各個(gè)運(yùn)營商都對(duì)業(yè)務(wù)接口提出了非常高的要求，而設(shè)備供給商提供的產(chǎn)品業(yè)務(wù)接口越豐富，也就越受運(yùn)營商的青睞。顯然，業(yè)務(wù)接口的不斷豐富成為廠家日益追求的目標(biāo)。
　　
　　寬帶無線接入在中
　　國內(nèi)最初將目光放到寬帶無線接入市場的當(dāng)屬中國聯(lián)通。1999年初，中國聯(lián)通便和美國P－Com公司簽署了共同進(jìn)行LMDS系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)協(xié)議，這意味著P－C

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