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ＬＭＤＳ技术发展及应用前景 [复制链接]

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电梯直达

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发表于 2004-12-10 12:39:00 |只看该作者 |倒序浏览

无线接入技术在过去的几年中得到了迅猛的发展，而随着网络业务多媒体化趋势的进一步显现，因接入网带宽不足而出现的网络瓶颈问题也显得越发突出。开发和使用宽带无线接入系统已成为众多设备制造商和网络业务商的迫切要求。

本地多点分配业务系统（ＬｏｃａｌＭｕｌｔｉｐｏｉｎｔＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＳｅｒｖｉｃｅ－ＬＭＤＳ）是宽带无线接入系统的代表。因其能为运营商提供经济、快捷和有效的网络服务，近几年发展很快。ＬＭＤＳ以点对多点的广播信号传送方式为电信运营商提供高速率、大容量、点对多点的高可靠性全双工的宽带接入手段。运用ＬＭＤＳ的目的就是实现用户远端到骨干网的宽带无线接入，包括语音、数据、图象的传输，也可作为Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的接入网。

ＬＭＤＳ是一种微波宽带系统，它工作在微波频率的高端?２０－４０ＧＨｚ频率　，组网灵活方便、使用成本低，是一种非常有前途的宽带固定无线接入解决方案。它可以在较近的距离３－１０Ｋｍ　点对多点双向传输话音、视频和图象信号等多种宽带交互式数据及多媒体业务，支持ＡＴＭ、ＴＣＰ／ＩＰ、ＭＰＥＧ２等标准。

一、ＬＭＤＳ的发展历史

ＬＭＤＳ本是一种利用无线电超高频波段在市内发送电视节目的业务。最初是用于那些敷设有线电视设施费用昂贵的地区，用于小区范围内配送电视节目，所以被称为是“本地多点分配服务”。

这种技术使用的频率极高，接近微波的毫米波波段，频段的宽度很宽，达１ＧＨｚ以上，按每路电视需用２０ＭＨｚ来算，可传送４９路电视信号。

二、ＬＭＤＳ产品的技术特点

可提供极高的通信带宽。ＬＭＤＳ工作在２８ＧＨｚ微波频段附近，可用频带为１ＧＨｚ以上，比ＤＢＳ（５００Ｈｚ）宽得多。

蜂窝式的结构配置可覆盖整个城域范围。ＬＭＤＳ属于无线访问的一种新形式，典型的ＬＭＤＳ系统利用地理上分散的类似蜂窝的配置。

ＬＭＤＳ可提供多种业务。它在理论上可以提供所有业务，并可支持所有的语音和数据传输标准。

ＬＭＤＳ能提供模拟和数字视频业务，如远程医疗、高速会议电视、远程教育、商业及用户电视等。

ＬＭＤＳ一般有完善的网管系统支持，发展较成熟的ＬＭＤＳ设备具有自动功率控制、本地和远端软件下载、自动故障汇报、远程管理、自动性能测试等功能，这些功能可方便用户对网络的本地和远程进行监控，另一方面又可以降低系统维护费用。

三、典型的ＬＭＤＳ系统构成和主要技术

目前市场上，研制和生产ＬＭＤＳ设备的厂商多集中于北美和以色列。各个厂家系统实现的思路和法上有所不同，但大同小异。

通常来讲，一个完善的ＬＭＤＳ网络是由骨干网络、网络运行中心（ＮＯＣ）、服务区中的基站系统和服务区中的用户端设备四大部分组成的。骨干网络即ＰＳＴＮ、ＩＳＤＮ、ＡＴＭ、ＦｒａｍｅＲｅｌａｙ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ等支撑网络。各个基站的数据送入骨干网络，完成话音交换、ＡＴＭ交换、ＩＰ交换等，并连入国际出口，如Ｉｎｔｅｒｎｅｔ出口等。为管理服务区的设备和用户，往往设立网络运行中心（ＮＯＣ）。通常，ＬＭＤＳ设备厂商提供服务区的设备，包括基站系统和用户端设备，及网络运行中心的软件，而骨干网络，作为基础设施，由电信服务商建设。

典型、完整的ＬＭＤＳ系统由基站系统、用户端设备、电源和网络管理软件构成：

１．基站系统

基站系统负责进行用户端的覆盖，并提供骨干网络的接口，包括ＰＳＴＮ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、ＦｒａｍｅＲｅｌａｙ、ＡＴＭ、ＩＳＤＮ等。

基站系统采用扇区覆盖，即使用在一定角度范围内聚焦的喇叭天线，覆盖用户端设备。根据采用的天线的不同，可划分为１５０、２２．５０、３００、４５０、６００、９００扇区，即最少４个扇区，最多２４个扇区。

一般由基站至用户端的下行链路采用ＴＤＭＡ模式，射频调制方式可选ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ和６４ＱＡＭ，多元调制方式，特别是６４ＱＡＭ，可提高频道利用率。

基站设备可分为室内单元、室外单元、天线和连接室内单元与室外单元的中频电缆四部分。

室内单元是标准１９英寸机箱，机箱内含冗余电源，机箱内共有２１个插槽，可插入各种板卡。室外单元采用特有的圆柱型结构，体积小，重量轻。天线接口使用Ｐ－ＣＯＭ公司的专利，可直接与天线相接，无需波导，减小损耗，安装简单。

２．用户端设备

用户端设备包括室外安装的微波发射和接收装置和室内的网络接口单元（ＮＩＵ），ＮＩＵ为各种用户业务提供接口，并完成复用／解复用功能。用户端设备一般提供多种类型的用户接口，包括电话、交换机、图像、帧中继、以太网等等；提供各种速率，包括ＩＳＤＮ、Ｎ×６４Ｋ、２Ｍ、Ｎ×２Ｍ等，目前常见的业务都可直接接入。

３．电源

为基站提供相应的标准电源；用户端的电源则采用单相２２０Ｖ、５０Ｈｚ供电。

４．网络运行中心的软件

以网络管理软件为基础，包含故障管理、配置管理、计费管理、性能管理和安全管理等基本功能，并要求有标准互联接口。

为了提高系统的稳定性，系统的基站部分一般还支持冗余配置。因为作为点对多点的网络结构，中心站的稳定性至关重要。为保证这一点，ＬＭＤＳ基站系统支持冗余配置，即使用两套设备互为热备份，由控制系统自动检测链路情况、误码水平等判据，一旦达到门限，则进行切换。除这种完全的１＋１备份之外，一些ＬＭＤＳ系统还支持按比例冗余配置，即若干块某一类板卡，增加一块作为备份。

因为ＬＭＤＳ系统为点到多点通信系统。在设备的运行中常遇到需要增加用户，或对原有的链路容量进行扩充。这都需要对用户的容量扩充。一般设备的厂商会提供多种手段增加每扇区的载波数量。ＬＭＤＳ基站一般每扇区可容纳多个载波，这样当用户数量增多，一个载波无法容纳时，仅靠增加载波数量，就可提高几倍系统容量。

也可将两种方法混合使用。综合使用上述两种方法，将取得最佳扩容效果。

四、ＬＭＤＳ支持的业务种类

目前各国的核心网络建设均初具规模，基本可满足当前通信的需求。而突出的矛盾体现在接入网方面，即用户与核心网络的连接部分。这一问题是通信向宽带、智能、个人化发展的关键。

随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的高速普及与多媒体技术的飞速发展，用户对带宽的要求越来越高，有线接入手段无法跟上发展的速度：传统的铜线、电缆，已完全不能满足传输的要求，如果添加额外的调制和压缩设备，成本又往往是用户所不愿负担的。全光缆网络将是比较完美的解决方案，但对基础网络的要求过高，即使在发达国家也还需要一段时间才能实现折衷的光纤电缆混合方案（ＨＦＯ在很多国家并不适合，因为光纤与电缆往往掌握在不同的部门手中，由于法规的限制及各自利益的保护，混合使用难于实现）。

普通的无线接入系统均是窄带系统，工作在４５０Ｍ、８００Ｍ等，针对低速的话音和数据业务。而ＬＭＤＳ的宽带特性，决定它几乎可以承载任何种类的业务，包括话音、数据和图像等：

１．话音业务ＬＭＤＳ系统可提供高质量的话音服务，而且没有时延。系统可提供标准接口，如ＲＪ－１１。

２．数据业务ＬＭＤＳ的数据业务包括低速数据业务、中速数据业务和高速数据业务。具体数据速率可支持１．２Ｋ－１５５Ｍｂｉｔ／ｓ，并支持多种协议，包括帧中继、ＡＴＭ、ＴＣＰ／ＩＰ等。

３．图像业务ＬＭＤＳ可支持模拟和数字图像业务，可提供的图像信道包括１５０条远程节目、１０条本地节目，还可提供最少１０条ＰＰＶ节目信道。系统的信号可以从卫星来，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以未加密。

五、ＬＭＤＳ的优势与局限

除了在上面一节中所述的宽带特性外，ＬＭＤＳ还具有无线系统所固有的优点：

１．项目启动快，工程完成快。无线系统与有线系统相比，很大的优势在于工程的启动与实施非常迅速。尤其在大城市，有线工程往往要经过市政等部门的审批，因为对道路、绿地等环境破坏较大，而且施工量大，要受到多种因素的制约。

２．前期投资比例较小，后期扩容能力强，投资回收快。ＬＭＤＳ系统的投资包括中心基站设备，用户端设备，网管系统和其它附加费用。由于ＬＭＤＳ是一种利用基站覆盖用户端设备的体制，所以在网络初期，只需小部分投资建立一个配置较简单的基站，覆盖若干用户即可开始运营。随着用户数量的增加，可提高基站的配置，增加用户端设备，逐步扩容，逐步追加投资。所以投资回收也很快。

３．可以根据用户需要进行建设。在网络正式投入运营之前，往往很难准确推算用户的业务需求发展情况，传统接入网络中，用户对带宽和新业务的不断的需求往往使服务商深感头疼。而ＬＭＤＳ系统的基站、扇区覆盖体制、用户端设备的模块化结构，使容量扩充和新业务提供都很容易，服务商可以随时根据用户要求，添加所需的设备，提供新的服务。

４．网络运行、维护费用比较低。这是无线系统自身固有的优势。

ＬＭＤＳ系统的局限性有：

１．服务区覆盖范围较小，不适合远程用户使用。

２．基站设备相对比较复杂，价格较贵，所以用户少时，平均每用户成本较高。ＬＭＤＳ自身的特点，决定它更适合于大城市的城区或其它人口比较稠密的地区。

３．由于工作频率高，通信质量受雨、雪等天气影响较大。

六、ＬＭＤＳ的应用前景

由于ＬＭＤＳ具有许多突出的优点，许多电信服务商纷纷提出申请要求开办ＬＭＤＳ业务。１９９８年，美国联邦通信委员会ＦＣＣ正式批准了这个频段的运营，ＬＭＤＳ立即成为当年美国最为热门的的电信技术之一。批准运营的频段可以使许多无线电服务运营商向企事业单位和居民住宅提供大量的带宽，下行速率可达１．５－２．０Ｇｂｉｔ／ｓ上行的速率也可以高达２００Ｍｂｉｔ／ｓ。可以把视频图象、高速传真以及电话业务都综合在一起提供服务。有的电信公司打算把上行、下行频带都用于通信业务。并且对现有的铜线用户线也不放弃，打算把它用做控制信道。许多本地用户环路提供者，打算用ＬＭＤＳ进入市内交换市场，与现有的市内电信公司竞争接入用户的“最后一公里”，开办无线接入业务。１９９９年是ＬＭＤＳ开始起飞的一年。根据先锋顾问公司?ＰｉｏｎｅｅｒＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇ　产业分析报告，到２００７年，ＬＭＤＳ市场规模将达到１１０亿美元。

七、发展ＬＭＤＳ宽带接入技术的建议

对于各设备制造商而言，应注意：

１．ＬＭＤＳ目前正处于现场实验阶段，能否发展在很大程度上取决于能否开发出低成本的高频段收发机。

２．必须迅速掌握１６ＱＡＭ乃至６４ＱＡＭ这一关键技术。

３．引进和跟踪ＯＦＤＭ技术，如能顺利消化，尽快将其应用于ＬＭＤＳ系统中。

而国内各相关管理部门注意：

１．加紧制定ＬＭＤＳ统一的行业标准，以引导ＬＭＤＳ产业的健康发展。

２．作为“最后一公里”的经济和理想的解决方案，国家应在战略高度加以重视。

３．我国的标准化部门应尽快对ＬＭＤＳ的协议和接口等一系列标准进行研究，尽快推出该技术的国家标准，争取主动使我国公司在与国外制造商的竞争中占据有利的位置。

大唐电信、中兴通讯和华为公司等在无线接入产品的研究、开发、生产等方面在全国处于领先地位，若政府在开发中给予支持，我国完全有能力在宽带无线接入产品上实现新的突破。

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