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发表于 2010-12-6 16:30:12 |只看该作者 |倒序浏览

一、LMDS:高速无线“光纤”

    LMDS是无线宽带固定接入网络中的一种,中文名称为本地多点分配业务。这是一种固定终端的无线宽带接入系统,用于综合视频、话音和高速数据业务,包括:互联网高速数据接入、交互式视频、视频会议、视频点播、实时多媒体文件传输、局域网的远程接入、电话。

其特点是通信容量大,最多可为8万用户提供数据和话音业务,总的速码率达5Gb\s左右,有人称之为“无线光纤”,意即容量像光纤那么大,但它工作于无线方式。这个容量大是与其工作于很高的毫米波段有关(25-32GHz)的。在一定Q值下,带宽与其工作频率成正比。LMDS系统的带宽可达1.3GHz,如采用16QAM调制(频谱利用系数为4bit/s|Hz0,则码率可达1.3×4=5.2Gb/s。它具有以下优势:

·由于工作于无线方式,因而架设周期短,起始成本低,投资回报快,网络运行和维护费用省。
·由于工作于毫米波段,以视距传送,方向性好,外界干扰少,通信质量好。此外,因为工作于毫米波段,基站与用户终端设备都很小而轻,安装方便。
·由于基站和用户终端都采用模块化设计,因而设备配置灵活,具有良好的扩展性,容易扩充和增加新业务。
但LMDS也有其不足之处:
·毫米波只能工作于视距范围,传输距离一般5公里之内。
·毫米波通信质量受降雨和树叶衰减影响较大,这主要通过增大发射功率、提高天线高度来补偿。
    LMDS的系统由基站、用户终端、网管系统和骨干网四部分组成。基站与各用户终端之间利用毫米波实现点到多点之间的无线通信。由于各用户终端是固定的,因此这是一种无线固定接入网。实际运用中,往往采取和移动通信类似的多个蜂窝小区似的配置方式,即将通信服务范围划分成多个蜂窝式小区,每个小区由一个基站和若干个用户终端组成。由于毫米波的方向性很强,一个小区又可分成多个扇区(如24个扇区),每个扇区可根据用户要求提供不同的业务,其容量达200Mb/s,每个小区的半径为3-10公里。

基站设备由多个扇区构成,每个扇区设备由室外单元(ODU)和室内单无(IDU)两部分组成。ODU包括天线、毫米波收发模块;IDU包括调制解调模块、网络接口模块,后者提供与骨干网之间的接口,包括IP\ATM\FR\PSTN等。


用户终端可以是住宅小区用户或家庭用户,它也由ODU和IDU组成。ODU包括天线毫米波收发模块;IDU包括调制解调模块、用户接收模块,后者向用户提供各种网络接口,从而进一步通过机顶盒连接用户的计算机、电视机、话机、摄像机等。网管系统是LMDS的监控中心,用来实现监控管理和计费。


二、3~5GHz接入:利用优选频段


无线宽带接入有两个频段:一个是25-32GHz频段,即所谓的LMDS;另一个是3-5GHz频段,即所谓的低频段无线固定接入。一般来说,频段越低,可传输的信息速率越低。以3.5GHz频段为例,按国家通信行业标准“接入网技术要求-3.5GHz固定无线接入”的规定,上传频段码3400-3430MHz;下传频段码3500-3530MHz。以频道带宽3.5MHz来比较,若采用QPSK调制方式,每个频道最低可传送4Mb|s;若采用16QAM调制,最低可传8Mb|s;若采用64QAM调制,则每个频道最低可传12Mb|s。但另一方面,调制方式越复杂,成本越昂贵,接收灵敏度越低,误码率越高,抗干扰能力越低,要保持一定的传输距离则需更大的发射功率。从性能价格比折衷地分析,在3.5GHz频段,一般选用3.5MHz频道带宽,传输码率则为4mb|s,可见其容量是较小的,但仍属于宽带。


如果一方面考虑传输带宽、传输容量,另一方面考虑传输距离、传输质量、投资成本。从两方面折衷考虑,在目前技术条件下,5GHz频段应属于固定无线接入中性能价格比最高的优选频段。

    5GHz宽带无线接入系统由一个基站(BS)和若干个用户远端结(RS)组成,BS和RS各包括一个室外单元(ODU)和一个室内单元(IDU),这两个单元的接口处于中频(IF)。BS根据MAC,为每个RS分配一个不同的射频频道。上行信道中时间通常被划分成若干时隙,提供时分多址接入(TDMA);下行信道则采用连续的时分复用(TDM)。每个RS利用公共接口可传送话音和数据,诸如电话、以太网数据、视频和T1|E1。按客户需求,远端结可到10|100BaseT的局域网数据接X和IP话音接入,到小型企业的LAN高达8个POTS业务;接到中小企业用的小交换机以提供LAN和E1|T1信道。
    BS提供与骨干网(IP或ATM)的连接,或与STM-1|OC-3(155Mb|s)高容量光纤传输设备相连接,ATM网络接口连接到SNMP的网络管理系统。

小型和中型企业需要数据、话音分组业务快速和动态的容量分配,这种TDMA接入方案可用于频分双工(FDD)或时分双工(TDD),视其不同应用而定。在对称的双向数据业务上,FDD允许连续的下行和上行业务,而且对容量分配可动态地灵活设置。


三、WLAN与蓝牙技术


当无线终端可移动时,即无线宽带移动接入系统,就会用到无线局域网。WLAN可支持相当高的数据速率,但网络漫游协议不完善,只能支持局部范围的移动,而且移动速度也不高。到目前为止,WLAN技术有两大体系:一种是IEEE802.11协议标准体系,工作于2.4GHz;另一种是CEPT制定低HiperLAN的标准体系,可提供数10Mb/s的高质量的无线接入。

    iperLAN的特点是:高速传输、面向连接、支持QoS、自动频率配置、支持小区切换、安全保密、网络与应用无关。系统构成主要是移动终端MT通过接入点AP接入固定通信网络。
    1999年8月,美国电气和电子工程师学会(IEEE)发布了IEEE802.11b和IEEE802.11a无线互连协议以来,无线局域网(WLAN)产品和业务获得了蓬勃发展。右表为WLAN技术指标及协议标准。

而蓝牙是一种短距离无线连接技术,用于提供一个低成本的短距离无线连接解决方案。家庭信息网络由于距离短,可以利用蓝牙技术。


蓝牙采用2.4GHz的ISM(工业、科研和医疗)频段,可免受各国频率分配不统一的影响;采用FM调制方式,降低了设备成本;采用快速跳频、正向纠错(FEC)和短分组技术,可减少同频干扰和随机噪声,使无线通信质量有所提高。蓝牙的传输速率为1Mb/s,传输距离约10米,加大功率后可达100米。


四、无线ATM:保证多媒体业务QoS


如何在无线环境下尤其是移动环境下向用户提供多媒体通信业务,已成为人们对通信的新需求,ATM技术和无线技术的结合,即无线ATM(WATM)可支持多媒体业务在无线环境下对QoS的要求。无线LAN是建立在随机存取机制上的,对实时业务难以保证。相对而言,发展WATM系统就很必要,它已被广泛应用于WLAN中。

    ATM应用有二种。第一种应用:终端是非移动的。这时终端可以是一台工作站、PC机或其它宽带终端。当用无线接入到ATM网络时,高质量图像传输、多媒体会议等成为无线ATM的一种业务。第二种应用:终端是移动的。这时终端一般是便携或手持式的移动小型设备。这时,无线ATM技术作为有线主干网络的无线接入手段,无线ATM网络可看成是有线网络的无线扩展部分。

无线ATM网络结构主要由无线ATM交换机、基站(BS)和移动终端(MT)组成。无线ATM网络可分成两大部分:一是空中接口,负责移动用户的无线接入;另一是移动性管理部分,主要功能是完成越区切换、位置更新和呼叫控制等。


无线ATM网络与有线ATM不同:一是其信道误码率高,可达0.1%,对纠错要求高;另一是无线信道为多个移动终端所共享,即要考虑多址接入问题。


在ATM网络层和无线物理层之间,插入逻辑链路控制子层(LLC)和媒体接入控制子层(MAC),其中LLC子层完成相应逻辑链路的差错控制,而MAC子层用于协调多个移动终端对无线媒体的共享。

 
 

  在通信新技术浪潮不断掀起的今天,各种通信手段多管齐下,以微波、扩频、卫星等为代表的无线通信技术在运营市场中占有一席之地。电信运营商对于通信传输的速度、距离、通信质量以及初期建设成本的要求日益提高。在这种情况下,市场上就需要有一种高速率、大容量、高可靠性、低投入的全新的通信手段为我国的电信市场服务。
  本地多点分配系统(LMDS)是一种新兴的宽带无线接入技术,它具有更高带宽和双向数据传输的特点,可提供多种宽带交互式数据及多媒体业务,而且其成本还在进一步降低。目前,无论在国际还是国内,LMDS宽带无线接入系统都属于刚刚起步的阶段,但鉴于LMDS的大容量、高通信质量等优点,电信业普遍看好LMDS的前景,认为它将成为今后无线接入技术的主流。
  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,进行包括话音、数据、图像的传输,也可作为因特网的接入网。LMDS工作在28GHz波段附近,可用带宽达到1GHz以上,通过若干个类蜂窝的服务区提供业务,每个服务区建立一个基站,用户远端通过基站接入骨干网。一般来讲,每个基站划分成若干个扇区子系统,每个扇区覆盖一定范围的扇形区域,扇区天线可覆盖周围360度范围,覆盖半径视地理环境而定,一般在5公里以内,有的可达到10公里。基站服务区和子扇区系统的划分视用户远端的地理分布及容量要求而定,不同公司的单个基站的接入容量有所不同,最高可达4.8Gbit/s,单个扇区子系统的接入容量可达200Mbit/s。LMDS天线的极化特性能用来降低同一个地点不同扇区以及不同地点相邻扇区的干扰,即假如一个扇区利用垂直极化方式,那么相邻扇区能使用水平极化方式,这样理论上能够保证在同一地区使用同一个频率。
  LMDS一般有完善的网管系统支持,发展较成熟的LMDS设备都具有自动功率控制、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,另一方面又可降低系统维护费用。
  与传统的光纤接入、以太网接入和无线点对点接入方式相比,本地多点分配业务有许多优势。首先,LMDS的用户能根据自身的市场需求和建网条件等对系统设计进行选择,并且LMDS有多种调制方式和频段设备可选,上行链路可选择TDMA或FDMA方式。因此,LMDS的网络配置非常灵活。其次,这种无线宽带接入方式配备多种中心站接口(如N×E1、E3、155Mbps等)和外围站接口(如E1、帧中继、ISDN、ATM、10兆以太网等)。再次,LMDS的高速率和高可靠性,以及它便于安装的小体积低功耗外围站设备,使得这种技术极适合于市区使用。此外,LMDS还有建网投入少、成本收回速度快、系统容量大等优点,尤其适用于数据接入网、电信公用网、各种专用网、广域网、城域网、有线电视网、会议电视网及高速因特网的接入。
  目前,世界上几家实力雄厚的无线通信公司正在研制和完善LMDS,并逐步将其推向市场,例如美国最大的专业微波厂商P-COM公司,甚至包括一些以电信交换为专长的公司,如北电网络公司、加拿大的新桥公司等也开始尝试涉足这一领域,其中美国的P-COM公司已经成功地实现了为美国电信运营商WINSTAR通信公司用点对多点无线接入解决方案来提供本地多点分配业务,并在美国华盛顿特区提供商业服务。WINSTAR公司计划于2000年在美国50个城市将LMDS全面铺开。在我国,LMDS同样受到了业界人士的普遍重视。中国联通广东分公司已经建起了我国第一套LMDS宽带无线接入网的实验网,实验成功后,联通公司将广泛使用这项新技术。
  本地多点分配业务LMDS代表了未来的宽带接入方式,它具有建设快、投入低、高速率、大容量、易维护等一系列有线和窄带接入不可比拟的强大优势,不但可作为有线接入的有力补充,而且可在一定范围内替代有线的接入方式,是今后电信网、数据网、专网及因特网接入的重要手段,所以LMDS还享有“无线光纤”的美誉。在光纤到户短期内无法实现的情况下,接入技术不可避免地走向多元化,这为LMDS这类新兴的宽带接入手段提供了良好的市场空间。

[ 本帖最后由 sogocn 于 2010-12-7 10:00 编辑 ]

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