无线接入技术

伴随着通信的飞速发展和电话普及率的日益提高，在人口密集的城市或位置偏远的山区安装电话，在铺设最后一段用户线的时候面临着一系列难以解决的问题：铜线和双绞线的长度在4－5公里的时候出现高环阻问题，通信质量难以保证：山区、岛屿以及城市用户密度较大而管线紧张的地区用户线架设困难而导致耗时、费力、成本居高不下。为了解决这个所谓的最后一英（公）里的问题，达到安装迅速、价格低廉的目的，作为接入网技术中的一个重要部分--无线接入技术便应运而生了。

结构及功能
　　
无线接入是指从交换节点到用户终端之间，部分或全部采用了无线手段。

典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。各部分所完成的功能如下。

1．控制器

1．LMDS的带宽可与光纤相比拟，实现无线光纤到大楼，可用频带至少1GHz。与其他接入技术相比，LMDS被认为是最后一公里光纤的灵活替代技术。

2．光纤的传输速率高达10Gpbs，而LMDS传输速率可达155Mpbs，稳居第二。

3．LMDS可支持所有主要的话音和数据传输标准，如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。

4．LMDS工作在毫米波波段，工作在20GHz～40GHz频率上，被许可的频率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz，其中以28GHz获得的许可较多，该频段具有较宽松的频谱范围，最有潜力提供多种业务

LMDS可以说是WATM（Wireless ATM）的第一个商用版本，无线接入利用10GHz或更高的微波解决，和WCDMA WLL相比LMDS的服务重点放在宽带数据业务上，传统的POST语音业务已经退居其次。网络的结构和WCDMA WLL等变化不大，控制中心完成多种业务的分离和协议转换，提供的SNI接口速率将从N×64kbit/s到2Mbit/s，甚至155Mbit/s，业务的多样性决定控制中心乃至基站使用ATM架构、IP或IP＋ATM架构，以支持多种业务的QOS分配和管理。

控制中心的ATM服务组至少也应包含AALI、AAL2和AAL5的服务。实际上控制中心是一个ATM／IP交换机或ATM接入交换机。控制中心至基站的传输也多以ATM直联或 ATM over SDH的方式实现，对用户端来说室内电元NIU的功能更为复杂一些，需要由其完成WATM信元到通用ATM信元的互换，并以此为基础提供更多的FR、E1等接口。为了提高单站频率利用率，LMDS多采用64／16QAM调制技术，并采用多扇区覆盖，多的可达20余个扇区，每扇区接入容量高达200Mbit／S。LMDS基站至NIU的下行链路多采用TDM方式，上行链路采用TDMA或FDMA。由于LMDS针对高速率固定数据用户提供服务，没有或很少考虑半固定、移动用户（尤其是使用WLL手机上网的中低速数据用户），即没有提及用户移动性管理；而且目前ATM架构处理语音业务的低效率问题还没有统一有效的解决，所以虽然LMDS可以通过蜂窝组网构建宽带WLL，它还是更适合中小单位（企业、学校、医院等）的集团使用，而对目前中国以经营POST语音接入为主的电信运营商来说， LMDS WLL就象一个多点ATM传输网，而不像-- 一个为广大散户服务的经济型用户网。

商业应用
　　
目前市场上，研制和生产LMDS设备的厂商多集中于北美，如P－COM公司、北方电讯，新桥网络等。设备厂商们对LMDS设备的深入研究，主要是由于北美国家对LMDS的浓厚的兴趣，尤其是1998年3月FCC对频率许可证的公开拍卖更掀起了LMDS热潮。许可证拍卖后，中标公司开始着手建网工作，其中拥有多个市场LMDS许可证的Winstar公司从1998年年中开始，在美国的华盛顿特区、洛杉矶等大城市进行了LMDS系统安装。在这些项目的建设中，Winstar公司采用的都是美国P－COM公司的LMDS系统。

　　
P－COM公司是业界知名的，专业的微波设备厂商，产品线非常丰富，包括中小容量、长距离扩频数字微波设备，中容量数字微波设备，大容量SDH微波设备，宽带系统等。P－COM公司一直在致力于点对多点微波的开发研制工作，利用与朗讯、西门子、北电的战略伙伴关系，在此基础之上的LMDS系统的研制更是轻车熟路，P－COM是最早可以提供LMDS系统的厂商之一。P－COM公司与美国本土，欧洲及亚洲的电信服务商有深厚的合作关系，在欧洲和美国本土的PDH微波市场占60％以上的份额，与Winstar公司也有长期的合作，包括提供LMDS系统。

1999年1月7日，P－COM与Winstar公司共同宣布，世界上第一套商用LMDS系统投入正式运行，利用P－COM公司的LMDS系统，为用户提供高速Internet接入、会议电视、视频点播。LAN互连以及话音服务，取得了非常好的商业效果。自此以后，P－COM与Winstar公司紧密携手，在美国本土以及国际市场，大规模开展LMDS业务。

LMDS在中国

目前，我国大型电信部门的数据网络骨干网的建设正在轰轰烈烈地进行，一些地区已经初具规模，各电信运营商已开始着手接入网的建设。LMDS以其大容量、多业务、易建设、见效快等明显优势引起了我国业内人士的广泛关注。

1999年7月，我国的第一套LMDS实验网在广东省的广州市开通，这套由P－COM公司为中国联通公司建立的LMDS网络标志着我国接入网发展的新起点。目前，中国联通公司的LMDS实验网正在测试和调制阶段，如果实验成功，LMDS也许会在中国掀起一次通信技术革命的高潮。

WATM/WIP
　　
伴随着多媒体高速数据网的飞速发展，用户对宽带接入的要求越来越高。为了满足有线无线的无缝连接，WATM／WIP接入网和APON－样提上了业内研究的日程。上述的LMDS已经是一种初期的WATM接入网，目前WATM还任重道远，主要是解决无线信道的性能低，误码率高、带宽有限等问题。技术难题包括5GHZ以上无线信道的高雨衰克服、无线信道共享（含纠错控制：ARQ还是FEC、接入方式是OFDM还是OQPSK、随机接入还是按需分配方式等等）、移动用户移动性管理，包括位置管理、切换管理等。相对第四代移动通信所要达到的WATM移动网，WATM接入网的移动性管理要简单许多，只需要支持无漫游的低速移动即可，但基站间切换、基站间QOS传递和切换再分配等问题仍然存在。此外诸如WATM信元格式、信元利用率，WATM协议和通用ATM协议间的转换都是亟待解决的问题，这些已经远远超出本文所讨论的范围。虽然困难重重，业内对WATM技术的探索却有兴旺的趋势，未来的WATM WLL可以预见是先于WATM移动网达到商用。

Q/W混合接入
　　
光纤接入至最终用户自从光纤通信发明以来一直是电信运营者为之努力的目标之一，但是受到时间、资金投入过大的种种限制，实现起来非常困难，尽管类似的FTTA、FTTR等变通方案极具吸引力。如果将光纤宽带特性等优点和无线接入的灵活、快捷两者有机的结合起来构建网络将是目前最有吸引力的接入网。基于这种思想，业内提出了FTTA的O／W混合接入的几种方案，典型的有1）CS（中心站）和BS基带光传输，BS到用户无线传输；2）中频传送--CS（中心站）和BS间IF先传输；3）射频传输--CS（中心站）和BS间RF光传输。方案1的基带传输要求BS完成最终一跳（BS至用户）的一系列无线传输所必备的功能，如编码、检错纠错、调制解调、上变频至中频IF及RF，过滤波大等等，复杂度和移动网的基站相当，所以不是首选。方案2和3主要是简化了基站的组成，相对方案2来说方案3主体工作在毫米光波段，直接的功率放大和低噪声放大对光电器件的要求较高，实施起来要依靠光器件的发展。相对来说方案2目前实现方便些，其中的基站只需要完成光信号的IF信号收发、上下IF和RF变换、下行链路的功率放大和上行链路的低噪声放大。其他的调制、控制功能如数字段的终结、复用／分插、无线信道共享、接入管理、路由寻址等等都可留到CS处理。也就是BS只负责放大、RF／IF变换、AGC和E／O变换等功能，复杂度大降，BS的成本随之剧降，甚至BS的安装维护也得以简化，体积缩小的室外型的BS可以简单地安装在天线柱杆上。
通常考虑最终一跳（BS至用户）时为了提供宽带业务，多用微波（MW）频段如10GHz实现，小区覆盖半径300m至2km（在城市区域接入段恰恰是这一距离难以解决）。上行链路时基站BS接收频分复用的MW信号，并调制成SCM（Sub－Carrier Multiplexed）的光信号，通过光缆传至CS，完成SCM信号至电信号的转换，完成解复用，指配信号到信道等功能。下行流程同理。这样如果每载波宽为20－150MHz，利用有较优频谱利用率的QPSK或22nQAM调制，系统也以支持155－622Mbit/s的宽带接入。

方案2不但简化了BS，而且因为众多BS的业务传至CS集中处理，易于在CS通过提高电路集成度降低成本，也提高了管理的综合性，所以实际上也简化了CS。此外方案2在BS和CS之间透明传输无线信号，为无线接口上提供了极大的灵活性，多种制式CDMA、DECT、WATM等的无线接口均能在此实现。这种FTTA方式可以有效利用普遍现存的闭路电视网和 HFC系统的部分终端设备和光缆，所以建网的成本可以一降再降，速度更快。目前这种O／W混合接入网和HFC等网络交融的研究在飞速发展中。

O／W混合接入网的方案 2优点众多，但也存在一定的局限性。首要表现在无线链路的恶劣条件导致的无线信号噪声和衰落，在BS的IF光放大和传输中，会进一步放大和恶化，并且和光器件的非线性失真、门限等负面作用相互叠加，导致到CS的信号不对用。而在BS没有纠错重发机制保证接入，进一步导致接入时延加长和其他一系列的性能问题。目前只能通过提高光电器件，包括光缆的性能来解决。可以预见光电电子技术的发展会使方案2、3更具有广阔的前景。

宽带无线接入
　　
过去十年，电信行业有大量革新。用户访问信息的要求不断增长，电信行业中的自由化和私有化以及业务使用从话音转向数据等几方面的情况正推动商业市场中宽带接入的增长。不仅有增加连接的需求还越来越要求接用更多的带宽。

为了满足需要已出现各种技术，诸如混合光缆同轴电缆、绞对数字用户线(xDSL)、电缆调制解调器、光缆、卫星和地面无线方案。其中点对多点(PMP)地面无线技术因利用需求增长机会和为经营商提供经济和有效的网络方案而处于有利地位。

点对多点的原理

点对多点系统在性质与蜂窝或宽带无线本地回路系统相似，它们采用覆盖一给定地理区域(对PMP最大直径为4英里)的无线小区，向小区内用户提供电信业务。

这些连接的比特率从64kbit/s一直到155Mbit/s，因此反映了PMP在本地接入网中可支持业务的灵活性。此外，PMP结构也显示了与公共承载网上其他系统不同的某些特殊性能。

鉴于PMP符合现代有线网结构的方法，按设计可支持异步传送模式(ATM)。目前ATM向宽带业务提供了具有业务质量(QoS)保证的最佳定义的协议。ATM小区结构也允许用ATM适配层(AAL)双向传输不同类业务(话音、数据和视频)，AAL用来使业务结构与ATM小区相匹配。AAL最常用的两种是用于话音的AAL1和用于数据的AAL5。

PMP方式合并多媒体内容并在指定小区站址内通过一或一个以上载波将内容从一个小区中枢向多个用户交送。然后每一用户向该中枢送回一独特传输并完成接入回路。

为完成此连接，时分复用(TDM)结构用于外出(下行)通道，在无线ATM帧中继结构中分组信息在该通路发送。ATM协议内，虚通道标志(VPI)和虚信道标志(VCI)具有地址信息，使每一分组能到达目的地。进入通路(上行信道)视所需性质使用频分多址(FDMA)或时分多址(TDMA)。

典型情况下基本(T1/E1)速率上的电路使用FDMA，提供常处于在线状态下的专用信道。TDMA基本上用于小于基本速率的数据速度，此时信道为一个以上的用户共用。这种情况下信道上的业务量可以固定比特率(CBR)或可变比特率(VBR)分配给用户。TDMA因频谱分配很小亦非常有用，然而不能有效地使用户拥有自己的上行信道。

对比之下，光纤的安装将花费每公尺90－600美元且要花几月或几年时间。PMP网可提供与它相等的容量，但部署价格低时间短。此外，提供宽带连接的无线方案在用户迁移时可再利用网络资产。光纤在另一租用者租用同一连接前只得闲置不用，但无线PMP链路可随用户迁移或用于网内其它地方。

点对多点系统在近年来已产生迅速而重要的影响。虽然该技术是电信行业中的新角色，但在日本、韩国、加拿大、欧洲以及最近在美国正在进行成功的试验。

在美国两个在本地交换方面竞争的运营商Teligent公司和WinStar公司已签署协议在24GHz和38GHz相应部署承载话音、数据和Internet业务的实验系统。两个公司都计划在本年度后期提供商业业务。

无论作为补充网或者竞争网，点对多点系统为满足商业市场不断增长的需求提供了成本有效的另一途径。

无线篇----接入网的未来
　　
近年来，无线移动通信和个人通信在全世界受到人们欢迎，移动用户数急剧增多，估计到2010年，无线移动用户数将与有线固定用户数一样多。移动通信主要依靠城市的蜂窝网和全球的卫星通信。移动通信的手机原来只是用于通电话，但近年便携计算机（膝上计算机）功能增多、尺寸缩小，移动个人用户需要利用它们进行数据通信、Internet上网。视频通信，甚至多媒体通信。城市的蜂窝网包含若干无线电基台和交换中心。位于某一蜂窝区的移动用户手机欲与该区基台联系，就必须利用无线接入。现在，移动个人用户需要使用数据通信等多种通信业务，因而这种无线接入也应是宽带接入。移动个人用户如需上网到Internet，则基台至用户的下行线路必须具备传送高速数据的能力，以便用户能从WWW
获取大量信息。原来的蜂窝网使用800MHZ～900MHZ频段，近年有倾向使用1800MHZ，2000年新一代蜂窝网IMT-2000将使用2000MHZ，即2GHZ。无线电频率越高，其传送信息的带宽能力越大。由于无线电频谱资源有限，人们正在向更高的频率发展，例如20GHZ～30GHZ。但是，这样高的无线电射频必将遇到传播衰耗和衰落等问题。

关于卫星通信，应该说是一种重要的现代无线通信。传统的同步卫星（GEO）对固定通信和移动通信都有继续发展应用的潜力，尤其要设法扩大其系统容量，缩小用户终端天线的尺寸，降低设备成本。同步卫星有可能运用较高的无线电射频（20GHZ～30GHZ）对用户提供从16kb／S至2.5Mb／S的数据速率。新开发的低轨道（LEO）卫星族有50～60颗卫星运行于500km～1500km高度；中轨道（MEO）卫星族则有10颗卫星运行于10000km～10500km高度。 Iridium、Globalstart和ICO等系统正在陆续开始运转，移动个人用户可能分布于全球范围。在现阶段，它们的无线接入只能对移动用户手机提供电话和低速数据业务，还不是宽带接入。据说低轨道还有Teledesic，由288颗小卫星组成，却能提供高达64Mb／S的数据速率，属于宽带接入。

近年来，国际上又有建议开发另一种天空无线通信计划，不是发放卫星，而是使气球或直升飞机上升130km～400km，处于比同温层（stratosphere，也称平流层）高的高空，又设法使它保持在对地面相对固定的位置，上面装有无线通信交换机设备，可对地面上直径约75km～700km的圆形覆盖区范围内的用户提供相互通信。在这种高空通信系统中，计划使用28GHZ射频，提供数据通信业务的速率可能高达25Mb／S，属于宽带接入。