LMDS—宽带接入前沿技术

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一、什么是宽带无线接入LMDS？
     
     LMDS——本地多点业务分配系统，又称点对多点（PMP）。工作在10GHz-40GHz频段上，作用于3 至5公里范围内，系统覆盖范围为360度，其距离远近决定于具体采用的频率和所在地大气条件。工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信号调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，该过程实现数据双向对称高带宽无线传输，而无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆。可提供的业务有：语音，IP和帧中继等。
     
     二、应运而生的技术，高速接入的发展方向
     
     网络的快速膨胀以及高速光纤主干线和用户办公设备的发展，新一代的服务供应商正与本地垄断者展开竞争。另外，由于Internet，本地访问已从语音为中心的电路变换转移到以IP为中心的包交换，数据服务形成了一个巨大的市场，特别是在美国和欧洲，掀起了接入技术的热潮。这在中小型设备层（都市接入市场）最为明显，80%的商家是他们。快速引入经济可行的宽带接入技术是电信通讯和数据通讯供应商们共同面临的机遇，以此来应对超载而又服务不足的市场状况。
     
     可行的宽带解决方案必须满足三个方面的要求：灵活的带宽，可靠的服务集成及经济安全。有几种潜在可行的技术能满足这些要求，如数字用户线路（DSL），缆线调制解调器和光纤线路，但在城市接入市场，没有哪一个对新运营商说来是理想的。
     
     作为一个刚刚进入市场的后来者，他们没有任何铜缆基础设施。这些新的服务供应商要与那些拥有分支铜缆设施，有时是大城市缆线的垄断者进行竞争。对他们来说，存在几种选择：一个是安装自己的铜缆设施，这样做价格昂贵，耗时长久，并需获得铺设许可；二是从他们的竞争对手中租用线路，然后他们再卖给用户使用，这一选择使他们依赖垄断者而通常别无出路；三是注册无线频道，用它和宽带无线设备来支持高速数据服务。
     
     在这种情况下，适应这一市场多方需求的可行的技术是LMDS宽带无线接入系统。使用无线频谱作为电缆或光缆的替代品，在空中传递高速数据和语音。
     
     随着市场需求的增加，LMDS面临着不断的挑战。从早先的FDMA到现在的TDMA，从FDD到TDD，目前在市场上共存着多种多样的技术和产品。但从其发展趋势来看，更高的带宽、更高效率的频谱利用、更丰富的用户接口以及更低的成本是所有厂商和运营商共同的发展目标。
     
     三、国外应用情况
     
     国外LMDS技术研发和应用主要分布在全球经济发达的地区，美洲、欧洲和亚洲部分国家。
     
     1996年的电信公约在美国为这一法规打开了大门。在欧洲方面两年后，官方接收了这一法规，或者叫自由化指令。不过，在欧洲内部，英国和北欧地区要早于1998年。
     
     从历史上看，签约的市场出现有类似的情况：竞争的运营商和ISPs是采用租赁方式替换战略，或者叫运营商以运营生意模式进入美国市场的。其目的是抢占低挂的果实。并大力着眼于商品的薄利多销。竞争的服务供应商，如今正使他们的生意模式发展为一个综合的最终的解决方案——一个有大赚头和日益增加的附加值服务的集成服务供应商。晚签约的那些欧洲国家，只是现在才开始看到这新起的电信市场的影响力。不过，许多欧洲的竞争服务供应商依然着力于租赁方式替换。
     
     频谱授权一般适用于竞争，也适用于那些市场的新成员，特别是作为宽带服务方法的无线技术的出现更是为此。在美国和欧洲，宽带授权一般是LOGHz或者更高：这是因为比此更低的频率已经分配他用，而且，对服务供应商来说，为了保证他们的长期投资利益及避免空中干扰这也是深谋远虑的。
     
     美国现在的授权频段是在24、28到31（LMDS）和39 GHz范围。Teligent，一个新的竞争运营商，独家使用24GHz频段。39GHz段用于ART、WinStar及AT&A的地区服务（先前的电信管道）更多的频段，年内将被拍卖。
     
     为了促进竞争，LMDS频段于1998年拍卖，不过，随着Next LINKs WNP的接收，30个最大的服务区域的95%被一家运营商所拥有。与此相比，在欧洲比美国出现了一个更大的市场潜势，24.5至 29.5GHz正在开发，并迅速变为一个授权频谱标准。不过，这并不意味着这一频段适用于整个欧洲，由于不统一的状况，在英国就授权使用LOGHz。
     
     美国频谱执照持有者们，特别是LMDS频段，并不能像欧洲国家那样，预先保证频谱的最佳效果。这主要因为大得多的频谱块已经分配给了美国服务供应商。例如，LMDS频谱作为两个频块卖出，最大的是每个执照1150 MHz。相对而言：欧洲的运营商，平均只有28MHz或者56MHz，来建立网络，而且每个都市范围内可能有4至6个竞争者。这些区别影响着设备的设计和运营商的布置目标。
     
     与美国市场在一个大范围只有根少几家厂家的情况不同，欧洲市场因为每个国家已经授权或很快将授权多个新的市场成员，而有许多厂家。另一个不同的，美国的大无线运营商和ISPs，如WinStar 和ART有着全球的打算，他们已经宣布了国际战略。某些这种服务供应商甚至正在美国之外布置 PMP网络，其步伐比在美国国内还要快。欧洲的竞争服务供应商并未显示在全球拓展的相同追求，但他们却通过联盟来获取一个泛欧网络的商务模式。
     
     另外，美国和欧洲的LMDS之间的差别还在于部署了无线技术的每个地区的舒适程度。欧洲国家容易接收无线技术（他们已经拥有点对点BWA好几年了），并且已经建立了更为严格的点对多点无线标准。因为许多坚强有力的决定已经为服务供应商而做出，这使得欧洲适合于部署宽带无线技术。
     
     在美国，FCC给了运营商在决定使用什么设备和为何使用作出推测等方面以极大的自由度。然而，欧洲则由于无线技术的大量部署，而用很大的注意力去减少干扰。每个欧洲国家有它自己的管理机构，为了使其标准化，这些管理者都参照欧洲电信通信标准所（ETSI）规范，该标准严格规定了如何使用频谱和设备。
     
     随着世界上许多国家正面临着LMDS部署的转变阶段，很难想象，全球范围的使用已经接近，但它确实如此。网络的扩展继续推动着都市接入市场网络解决方案的出台，由于市场促进着传统电信更好、更快、更便宜，美国将抓住无线宽带这一机会并使之标准化，欧洲将超越法规，并且增值宽带服务将成为国际标准。
     
     四、Netro产品技术特点及应用前景
     
     1.技术简介及特点
     
     Netro公司的LMDS注册产品名称为AirSiar，其系列产品支持高速、灵活带宽的数据服务和高质量保证的语音服务，AirStar是一个点对多点的按需无线宽带系统，是一个完整的解决方案，包括集成器和用户所需的室内外全部设备，空中界面以及SNMP网络管理软件，它是专为10GHz、26GHz、 28GHz和39GHz频道的授权服务供应商而设计。AirStar拥有专利CellMAC媒体访问层，这是一种在 TDMA上传输ATM信元的专利方法，以数据包为基础，通过按要求分配所需带宽从而最好地利用频道资源并使所需设备最少。带宽是实时分配的，对突发流量而言，分配增量以一个信元大小为单位。采用CelIMAC，峰值速率和平均速率并不一样，对用户来说会有更好的服务，并且极大地提高了有效传输量。
     
     2.AirStar系统包括：
     
     （1）基站（Hub连网设备）
     
     基站由基站基础和集成模块组成，包括基站模块（BMM）和基站扇区控制器（BSC）。基站是网络传输和管理设备，包括：ATM流量多路复用和集中设备；连接ATM网的网关（E3、DS3、STM-1、 OC-3）；网络管理路由；内置SNMP代理，支持SNMP远程管理；冗余支持和交换；在一个段内支持多路复用和交换；基站扇区控制器利用CellMAC管理接口，允许统计多路复用，ATM Over-the- air、突发流量和服务质量；通过基站模块实现高速QAM模块。
     
     （2）用户接入系统
     
     提供用户接口；软件可配置多用户接口；将语音和数据转换成ATM-TDMA CellMAC格式；Hub内突发流量协调；远程监视用户无线单元；高速突发Modem；接口：E1／T1，Fractional E1／T1， 10／100BaseT和V.35／X.21。
     
     （3）AirStar基站和用户无线单元
     
     由于很高的系统增益，无线信号可靠性好；体积小、重量轻；易于安装和安排；无频道干扰；集成 RF传输和接收；即插即用安装，自动频率调整。
     
     （4）空中接口CellMAC
     
     通过接信元为单位的真正的动态分配带宽，CellMAC提供统计多路复用，根据配置和VBR流量的不同，效率提高5至10倍，这是第一个商用无线电接口协议，能提供最佳的无线ATM访问和最大地利用带宽。
     
     CellMAC是Netro的业界领先的技术，有先进的网络结构体系，杰出的RF和软件能力，为宽带无线网访问制定了标准，AirStar提供以下出色特性：
     
     有效性、可靠性和服务质量管理；支持多种流量（IP、帧中继、语音和数据）；先进的网络管理；协议独立性，能支持目前和以后的服务；最佳的报文包交换，低延迟（VBR和CBR）；扩展集中和对网络边缘的多路复用优势，降低向回发射的成本。
     
     （5）CellMAC和TDMA
     
     按需访问系统，实时分配带宽，允许超预订使用；比FDMA或固定时分TDMA需要的无线频道和Modem 更少；突发流量适应更佳；在一个频道内多种服务的统计复用，需要时可以扩展支持高速连接。
     
     CellMAC以ATM信元为增量单位安排每个用户的传输，允许用户为高峰数据服务从基站请求更多的带宽，根据服务水平协议来满足请求。CellMAC通过调整分配足够的容量或时间来保证每一次传输，从而允许统计多路复用并有更高的传输效率，（如果每次传输采用固定时间，峰值和平均吞吐量相等，就浪费了频道和设备）。CellMAC的Air接口通过安排CBR流量来满足端中继（end- delay）和信元中继（cell-delay）不同的服务质量（QOS），通过安排VBR流量来满足高峰和持续情况下的服务质量，从而保证了服务质量。VBR服务仅在传输和接收时才需要频道，CBR服务是预先指定的。
     
     （6）AirView网络管理系统
     
     AirView是一个AirStar的综合性基于标准的管理系统，为管理员提供图型用户界面，可配置并监视AirStar SNMP代理，AirView提供与第三方网络管理系统的接口，提供端对端服务和差错管理。
     
     配置管理
     
     所有单元均可从一个中心位置配置；内置安全特性的多用户平台；提供SAS端口，可远程配置；所有无线电参数均可软件配置；可配置用户端口、流量类型、吞吐量和流量控制策略；自动系统配置恢复。
     
     性能管理
     
     系统运行参数监视；收集连接错误位率、信元丢失和帧丢失统计信息。
     
     差错管理
     
     完全的诊断和控制；完全的警告和事件报告。
     
     AirView Link Explorer For Windows是一个低价的单用户管理系统，可以运行在Windows 95／NT平台上来管理AirStar网络。
     
     （7）应用前景
     
     解决中国城市的宽带接入瓶颈AirStar提出了城域网最后一公里接入的最佳解决方案，它所面向的市场是中、小型企业。解决的是对带宽要求日益增长的客户与空前快速扩展的主干网之间的瓶颈问题。在高速城市主干网处于最后一英里的企业内部网络之间，用AirStar宽带无线网作为补充是最为理想的。除了能提供比铜缆或光纤／同轴电缆网更好的吞吐量和质量外，AirStar网还能提供高速的语音同步／异步服务，而且AirStar的配置费用能随需求而改变。
     
     包括中国在内的新一代运营商都希望打破这最后一公里的瓶颈，希望降低开销，而用可扩充的模块化硬件来发展市场，希望采用能快速安装的智能化网络支持目前和今后的服务，在突发流量中以低廉的价格获得带宽的最佳利用，运营商还希望能随市场变化而灵活应付，控制成本投资。Netro的 AirStar设备使运营商能达到以上全部要求，并能以合理的价格为用户提供最佳服务。