MMDS寬帶無線通信技術概述

2019-11-03 09:12:51

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湖南邵陽電視臺鄧永紅

　　摘要：本文從MMDS的概念，MMDS技術可以提供的業務，MMDS的發射與接收，MMDS系統的技術要求，MMDS的特點，MMDS與LMDS的比較，MMDS的現狀與發展趨勢等方面，詳細地介紹了MMDS寬帶無線通信技術。

　　關鍵詞：MMDS。

　　MMDS(Multichannel Microwave Distribution System )多路微波分配系統，也稱無線/有線電視系統，80年代初使用于美國，90年代初傳入中國。已成為有線電視系統的重要組成部分，MMDS是以傳送電視節目為目的，模擬MMDS只能傳8套節目，隨著數字圖像/聲音技術和對高速數據的社會需求的出現，模擬MMDS正在向數字MMDS過渡。美國的數字MMDS由于有31個頻點，可以傳送MPEG-2壓縮的上百套電視節目和聲音廣播節目。它還可以在此基礎上增加單向或雙向的高速英特網業務。

一、MMDS的概念

　　MMDS技術其實也是一種無線通信技術，這種技術的英文全名為Multichannel Microwave Distribution System，中文含義叫無多路微波分配系統。這種技術是最近才發展起來的通過無線微波傳送有線電視信號的一種新型傳送技術，這種技術不但方便安裝調試，而且由這種技術組成的系統重量輕、體積小、占地面積少，很適合中小城市或郊區有線電視覆蓋不到的地方。這種技術是一種通過視距傳輸為基礎的圖像分配傳輸技術，它的正常工作頻段一般為2.5GHz——3.5GHz，這種技術不需要安裝太多的屋頂設備就能覆蓋一大片區域，因此利用這種技術人們可以在反射天線周圍50公里范圍內將100多路數字電視信號直接傳送至用戶。一個發射塔的服務區就可以覆蓋一座中型城市，同時控制上行和下行的數據流?，F在MMDS使用了傳統的調制技術，但是未來的技術將是基于VOFDM（Vector Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的，接收端與反射的信號相結合，生成一個更強的信號。這種技術成本低廉，常用于遠離服務中心的小型企業接入網，它有時被稱為WDSL或通稱為寬帶無線技術。

　　MMDS是一種新的寬帶數據接入業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線寬帶接入服務。在系統的更新換代方面，MMDS技術將會比其他通信技術更容易升級。MMDS最顯著的特點就是各個降頻器本振點可以不同，可由用戶自選頻點，即多點本振，所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標準頻道的VHFI、Ⅲ頻段；增補的A、B頻段；UHF的13~45CH（頻段），這對于用戶避開當地的開路無線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。早期MMDS主要是一種單向非分配型圖像業務傳輸系統?，F在已可以比T-1更快的速率發送和接收數據信號。MMDS不需要與本地的電話和有線電信服務公司打太多的交道，這些公司一般都不愿意合作，不想開放自己的網絡。在MMDS系統中，通常是用以太網與無線Modem連接。

二、MMDS技術可以提供的業務

　　MMDS技術可以為用戶提供多種業務功能，這包括點對點面向連接的數據業務、點對多點業務、點對點無連接型網絡業務。

（1）點對點面向連接的數據業務是為兩個用戶或者多個用戶之間發送多分組的業務，該業務要求有建立連接、數據傳送以及連接釋放等工作程序。

（2）點對多點業務可以根據某個業務請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶，該業務又可以分為點對多點多信道廣播業務、點對多點群呼業務等。

（3）點對點無連接型網絡業務中的各個數據分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護。

　　除了提供點對點、點對多點的數據業務外，MMDS還能支持用戶終端業務、補充業務、GSM短消息業務和各種GPRS電信業務。

三、MMDS的發射與接收

　　MMDS的傳輸發射方式分單頻點發射機和寬帶發射機兩種：

1．單頻點發射機特點

(1)可靠性比較高。如某一路發射機發生故障中斷了發射，不會影響其他路信號的傳輸。

(2)傳輸距離較大。覆蓋范圍最大可達50公里以上。通常傳輸12路電視信號的農村有線電視網要覆蓋30公里以上距離都使用此類發射機。

(3)由于它采用獨立發射機，成本造價較高。

(4)發射機置于室內，維護方便。

2．寬帶發射機特點

(1)結構簡單，使用方便。

(2)覆蓋范圍較小，一般在30公里半徑以內。

(3)成本低，很受經濟不太發達地區用戶的歡迎。

(4)可置于室外天線后部，免去建機房及購買饋管和波導的費用。

　　由于MMDS系統是將前端的電視信號通過無線電波向空中發射，在覆蓋范圍內，用戶借助廉價接收設備便可接收，如何杜絕非法用戶就成了一個困擾人的問題。但也并不是沒有解決辦法,就這種問題有以下幾種解決方案：

1．在前端加上可尋址加擾系統，對信號進行加擾及對用戶進行授權。在接收端通過解擾器將信號還原為可收看信號，這樣即使盜接信號者有解擾器，由于其未被授權，也只能收到加擾后被擾亂的信號。

2．在MMDS發射前端加擾(編碼)，接收用戶可向加擾單位購買解碼器，安裝在接收端的前端就可收到信號。目前加擾有三種方法：1、視頻加擾　2、音頻加擾　3、音視頻全部加擾　　

3．在前端增添一套加擾設備對發送的信號進行加擾?，F行的加擾方案有射頻加擾和視頻基帶加擾兩種。

四、MMDS系統的技術要求

　　按照國際通信標準，MMDS頻道配置應該與國際接軌，在2503-2687MHz頻段內，以每頻道8MHz帶寬鄰頻道間隔排列23個電視信道。并在2684-2700MHz專用頻段內，用于數據及話音通訊傳輸及雙向傳輸的上行回傳。在200MHz帶寬內，以梳狀方式分成兩個獨立組，A組采用奇數頻道號，B組采用偶數頻道號，以隔頻道排列。

　　MMDS系統作為一級供電發射系統，應有兩個獨立電源或自備發電機，并備有交流穩壓電源。輸出電壓電力供給要沒有短暫的脈沖電壓，或采用鐵磁穩壓器，可抑制各種浪涌電壓和雷擊時從電源進入的感應電壓。

　　MMDS系統微波站必須可靠接地，按國際通信標準要求：收發天線系統接地電阻不應大于4Ω；技術用房接地電阻不應大于4Ω；設備系統接地電阻應小于4Ω；設置在鐵塔（或高層建筑）上的設備接地電阻應小于4Ω；MMDS系統的工作接地系統、保護接地系統和防雷接地系統應分設接地體，再將三個接地體匯接成一個總接地系統。

　　MMDS系統必須有良好的防雷設施，供電線路和通訊線路也必須有防雷措施；雷擊放電時產生巨大的能量，除直接通到地面外，還可通過長傳輸線產生感應電進入電子設備。所以MMDS系統的發射機房主發射天線的傳輸線要每隔1~2米安裝不銹鋼接地夾子。上、下端應與鐵塔金屬結構連接，然后在塔底接至接地系統。

　　MMDS系統的發射機與頻道合成器之間的傳輸線應盡量短，頻道合成器波導輸出口距離墻面至少0.6米。為保護發射機系統正常運行（尤其是大功率發射機），應保證機房內通風和室溫的條件，機房的溫度應保證在0~45°C之間。有條件的最好采用空調設備，以保持機房內的溫度為+20°C~ +27°C的理想溫度。因為頻道合成器及波導元件的尺寸直接影響發射頻率穩定度及發射機的可靠性。發射機內部過熱會自動保護而暫時停機，直到溫度恢復為止。另外，低溫會引起設備內部的冷凝，會影響電氣性能。此外MMDS系統的房屋與天線鐵塔應盡量靠近，MMDS機房最好設在樓頂上，以縮短饋線長度；拐彎要少，并要有饋線架。MMDS系統的機房通往室外的走線溝槽、孔洞及穿墻處，應加以密封，防止雨水、風、雪、霜、霧進入系統機房。

　　在使用MMDS系統來接受信號時，大家需要注意的是接收點的選擇，面對發射臺方向不能有遮擋，要避開通訊、雷達等干擾源。在對MMDS信號接受系統調試時，只要使用場強儀，用連接線與下變頻器、饋電器連接起來。先把場強儀或電視機調到欲收的頻道上，然后調節天線的方向角與仰角找到主信號后再微調場強儀的頻率，反復調整使信號最強；MMDS系統的接收天線高度盡量安裝在高層建筑物頂上?？紤]到周圍樹木的影響在冬天安裝時，信號電平調整得高些，留有余量，因為夏季由于森林樹木影響信號電平要弱些。MMDS系統的下變頻器輸出，可對個體信號進行接收，也能集體接收進入CATV（有線電視）分配網；倘若要集體接收信號時，有的系統直接進CATV分配網，有的系統在MMDS接收后，再與本地衛星接收信號及地面電視廣播信號在CATV分前端中混合進入分配網。另外在混合接受信號時，一定要注意考慮頻道的分配、交互調干擾、電平均衡等問題。

五、MMDS的特點

　　隨著通信人數的不增增長以及人們通信能力要求的不斷提高，全世界上的通信需求量幾乎以每年20%-30%的速度不斷遞增著，而且迄今沒有減緩的跡象，用戶側終端的速率也在突飛猛進，個人用戶和單位用戶的無線接入正向寬帶快速匯聚。顯然，接入網的寬帶化將成為未來接入網發展的主要技術趨向。而MMDS技術作為一種新興的寬帶技術，正以其自身的特點成為人們一種切實可行的寬帶選擇：

(1)MMDS技術使用了最新的傳送數字信號的信源編碼與信道編碼技術，同時在MMDS系統中人們還引入了最新的調制技術，這樣會使得數字信號的頻譜壓縮，從而能大大提高了頻道利用率，最終可以提高通信功率與頻譜的綜合利用。

(2)與傳統的AML、FM微波傳輸方式工作頻段相比，MMDS工作頻段要稍微低一點，而與地面電視廣播VHF、UHF頻段相比，MMDS其繞射能力要弱一點，各種樓層建筑物對其吸收大，反射波弱，不會產生重影；此外組建MMDS技術系統需要的設備價格費用很低，特別是MMDS下變頻器更是小型化、集成化、大批量生產，更顯示其性能/價格比優的獨特魅力；所以MMDS技術很適用于大、中城市個人用戶或單位用戶接收，不需敷設光纜耗費大量的財力物力，而且操作簡單方便。

(3)MMDS無線傳輸網與有線電視光纖網一樣，可采用加/解擾技術，實現可尋址收費系統，計算機用戶管理系統。MMDS無線傳輸網與光纖網一樣，可實現雙向傳送話務和數據信息，視頻點播、電視會議等。數字壓縮技術最終解決MMDS頻道容量少的缺陷?？蓪?~10路電視節目壓縮在一個模擬的8MHz通道中傳輸。

(4)由于MMDS通信技術采用數字濾波與數字存儲方式，因此人們可用很簡單的方法就能消除伴隨圖象傳輸的噪聲，來高效改善圖像傳輸的信噪比；此外，MMDS技術采用的數字濾波與數字存儲方式也很容易實現自適應的二維、三維亮度分離，徹底消除亮度干擾；及其他提高圖像質量的措施，這樣通過MMDS系統來傳輸數字電視信號的圖像質量要比通過普通方式傳遞的信號質量高得多。

(5)MMDS通信系統采用數字壓縮發射機來大大減少模擬發射機的數量，而且從建設的成本來考慮，采用數字傳輸系統要比采用相應的模擬發射機的成本低好幾倍，這種方式甚至比通信光纜的鋪設更能節省投資。而圖像質量等同于光纜傳輸質量，大大優于模擬傳輸質量，其可靠性大大高于光纜傳輸。如果省、市級已采用了MPEG－2數字壓縮傳輸，那么縣、鄉級不用自行解決壓縮設備。

六、MMDS與LMDS的比較

　　MMDS的頻率是2.5～2.7GHz。它的優點是：雨衰可以忽略不計；器件成熟；設備成本低。它的不足是帶寬有限，僅200MHz。許多通信公司看中用LMDS技術來作為數據、話音和視頻的雙向無線高速接入網。但由于MMDS的成本遠低于LMDS，技術也更成熟，因而通信公司愿意從MMDS入手。它們正在通過數字MMDS開展無線雙向高速數據業務，主要是雙向無線高速英特網業務。

　　與點對多點的LMDS相比，MMDS適于用戶相對分散、容量較小的地區，從成本上來講，MMDS低于LMDS。MMDS所能提供的數據帶寬同樣與可利用的頻段、采用的調制方式（QPSK、16QAM或64QAM）和扇區數量有關。粗略估算，能夠提供的容量大約為所占頻率帶寬的3～4倍，即100MHz的頻率帶寬能提供300Mbit/s～400Mbit/s的數據帶寬，供一個基站覆蓋范圍內的用戶共享。從對產品的提供情況來看，MMDS比LMDS要弱一些，但目前已經有一些廠家。MMDS同樣能夠作為IP、TDM和幀中繼等接入骨干網絡的寬帶無線接入解決方案。用戶通過它可以實現Internet接入、本地用戶大容量數據交換、話音、VoIP、VOD、數據廣播和標準清晰度或高清晰度電視信號等多種業務。

七、MMDS的現狀與發展趨勢

　　在未來的一段時間內，美國的WorldCom公司將把MMDS服務拓展到美國8個新的市場，該服務可以將固定無線的連接速度從384kbps提高到1Mbps，每月服務費也由200美元漲到600美元。盡管MMDS服務的價格極具有市場競爭力，不過在美國地區依然只有一小部分用戶能購買到這些服務，美國的通信營運商WorldCom公司、Sprint公司和Nucentrix公司幾乎掌握了美國所有的MMDS使用許可；據不完全統計，到目前為止，選擇美國MMDS服務的個人用戶數量和家庭用戶數量已經超過10萬戶，其中3.2萬戶是美國WorldCom公司的用戶。WorldCom公司目前除了向各位用戶提供384kbps的對稱MMDS服務外，還提供每月收費400美元的服務，此服務為用戶提供768kbps的下載速度及512kbps的上傳速度服務；每月收費600美元的服務，則為用戶提供了512kbps的上傳服務和1Mbps的下載服務。服務供應商對于每一個MMDS產品的一次性安裝費用為1萬美元?，F在最新推出的MMDS技術裝置并沒有視行需求，可以在大型的建筑也有可能在厚重的木質結構建筑中使用；現在購買MMDS服務不是一件容易的事，因為許多通信服務供應商正在等待新一代的設備投放到市場上。

　　最近，我國有的大城市已經成功地建成了數字MMDS系統，并且已經投入使用。不僅傳送多套電視節目，同時還將傳送高速數據，成為我國數字MMDS應用的先驅。數字MMDS不應該單純為了多傳電視節目，而應該充分發揮數字系統的功能，同時傳送高速數據，開展增值業務。高速數據業務能促進地區經濟的發展，同時也為MMDS經營者帶來更大的經濟效益。因為數據業務的收入遠高于電視業務的收入。

摘自　賽迪網

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