LMDS——寬帶接入前沿技術

2019-11-03 18:45:23

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LMDS——寬帶接入前沿技術
一、什么是寬帶無線接入LMDS？

LMDS——本地多點業務分配系統，又稱點對多點（PMP）。工作在10GHz-40GHz頻段上，作用于3至5公里范圍內，系統覆蓋范圍為360度，其距離遠近決定于具體采用的頻率和所在地大氣條件。工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信號調制為射頻信號發射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，該過程實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸，而無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜?？商峁┑臉I務有：語音，ip和幀中繼等。

二、應運而生的技術，高速接入的發展方向

網絡的快速膨脹以及高速光纖主干線和用戶辦公設備的發展，新一代的服務供應商正與本地壟斷者展開競爭。另外，由于Internet，本地訪問已從語音為中心的電路變換轉移到以IP為中心的包交換，數據服務形成了一個巨大的市場，特別是在美國和歐洲，掀起了接入技術的熱潮。這在中小型設備層（都市接入市場）最為明顯，80％的商家是他們?？焖僖虢洕尚械膶拵Ы尤爰夹g是電信通訊和數據通訊供應商們共同面臨的機遇，以此來應對超載而又服務不足的市場狀況。

可行的寬帶解決方案必須滿足三個方面的要求：靈活的帶寬，可靠的服務集成及經濟安全。有幾種潛在可行的技術能滿足這些要求，如數字用戶線路（DSL），纜線調制解調器和光纖線路，但在城市接入市場，沒有哪一個對新運營商說來是理想的。

作為一個剛剛進入市場的后來者，他們沒有任何銅纜基礎設施。這些新的服務供應商要與那些擁有分支銅纜設施，有時是大城市纜線的壟斷者進行競爭。對他們來說，存在幾種選擇：一個是安裝自己的銅纜設施，這樣做價格昂貴，耗時長久，并需獲得鋪設許可；二是從他們的競爭對手中租用線路，然后他們再賣給用戶使用，這一選擇使他們大大依賴壟斷者而通常別無出路；三是注冊無線頻道，用它和寬帶無線設備來支持高速數據服務。

在這種情況下，適應這一市場多方需求的可行的技術是LMDS寬帶無線接入系統。使用無線頻譜作為電纜或光纜的替代品，在空中傳遞高速數據和語音。

隨著市場需求的增加，LMDS面臨著不斷的挑戰。從早先的FDMA到現在的TDMA，從FDD到TDD，目前在市場上共存著多種多樣的技術和產品。但從其發展趨勢來看，更高的帶寬、更高效率的頻譜利用、更豐富的用戶接口以及更低的成本是所有廠商和運營商共同的發展目標。

三、國外應用情況

國外LMDS技術研發和應用主要分布在全球經濟發達的地區，美洲、歐洲和亞洲部分國家。

1996年的電信公約在美國為這一法規打開了大門。在歐洲方面兩年后，官方接收了這一法規，或者叫自由化指令。不過，在歐洲內部，英國和北歐地區要早于1998年。

從歷史上看，簽約的市場出現有類似的情況：競爭的運營商和ISPs是采用租賃方式替換戰略，或者叫運營商以運營生意模式進入美國市場的。其目的是搶占低掛的果實。并大力著眼于商品的薄利多銷。競爭的服務供應商，如今正使他們的生意模式發展為一個綜合的最終的解決方案——一個有大賺頭和日益增加的附加值服務的集成服務供應商。晚簽約的那些歐洲國家，只是現在才開始看到這新起的電信市場的影響力。不過，許多歐洲的競爭服務供應商依然著力于租賃方式替換。

頻譜授權一般適用于競爭，也適用于那些市場的新成員，特別是作為寬帶服務方法的無線技術的出現更是為此。在美國和歐洲，寬帶授權一般是LOGHz或者更高：這是因為比此更低的頻率已經分配他用，而且，對服務供應商來說，為了保證他們的長期投資利益及避免空中干擾這也是深謀遠慮的。

美國現在的授權頻段是在24、28到31（LMDS）和39 GHz范圍。Teligent，一個新的競爭運營商，獨家使用24GHz頻段。39GHz段用于ART、WinStar及AT&A的地區服務（先前的電信管道）更多的頻段，年內將被拍賣。

為了促進競爭，LMDS頻段于1998年拍賣，不過，隨著Next LINKs WNP的接收，30個最大的服務區域的95％被一家運營商所擁有。與此相比，在歐洲比美國出現了一個更大的市場潛勢，24.5至29.5GHz正在開發，并迅速變為一個授權頻譜標準。不過，這并不意味著這一頻段適用于整個歐洲，由于不統一的狀況，在英國就授權使用LOGHz。

美國頻譜執照持有者們，特別是LMDS頻段，并不能像歐洲國家那樣，預先保證頻譜的最佳效果。這主要因為大得多的頻譜塊已經分配給了美國服務供應商。例如，LMDS頻譜作為兩個頻塊賣出，最大的是每個執照1150 MHz。相對而言：歐洲的運營商，平均只有28MHz或者56MHz，來建立網絡，而且每個都市范圍內可能有4至6個競爭者。這些區別影響著設備的設計和運營商的布置目標。

與美國市場在一個大范圍只有根少幾家廠家的情況不同，歐洲市場因為每個國家已經授權或很快將授權多個新的市場成員，而有許多廠家。另一個不同的，美國的大無線運營商和ISPs，如WinStar和ART有著全球的打算，他們已經宣布了國際戰略。某些這種服務供應商甚至正在美國之外布置PMP網絡，其步伐比在美國國內還要快。歐洲的競爭服務供應商并未顯示在全球拓展的相同追求，但他們卻通過聯盟來獲取一個泛歐網絡的商務模式。

另外，美國和歐洲的LMDS之間的差別還在于部署了無線技術的每個地區的舒適程度。歐洲國家容易接收無線技術（他們已經擁有點對點BWA好幾年了），并且已經建立了更為嚴格的點對多點無線標準。因為許多堅強有力的決定已經為服務供應商而做出，這使得歐洲適合于部署寬帶無線技術。

在美國，FCC給了運營商在決定使用什么設備和為何使用作出推測等方面以極大的自由度。然而，歐洲則由于無線技術的大量部署，而用很大的注意力去減少干擾。每個歐洲國家有它自己的管理機構，為了使其標準化，這些管理者都參照歐洲電信通信標準所（ETSI）規范，該標準嚴格規定了如何使用頻譜和設備。

隨著世界上許多國家正面臨著LMDS部署的轉變階段，很難想象，全球范圍的使用已經接近，但它確實如此。網絡的擴展繼續推動著都市接入市場網絡解決方案的出臺，由于市場促進著傳統電信更好、更快、更便宜，美國將抓住無線寬帶這一機會并使之標準化，歐洲將超越法規，并且增值寬帶服務將成為國際標準。

四、Netro產品技術特點及應用前景

1.技術簡介及特點

Netro公司的LMDS注冊產品名稱為AirSiar，其系列產品支持高速、靈活帶寬的數據服務和高質量保證的語音服務，AirStar是一個點對多點的按需無線寬帶系統，是一個完整的解決方案，包括集成器和用戶所需的室內外全部設備，空中界面以及SNMP網絡管理軟件，它是專為10GHz、26GHz、28GHz和39GHz頻道的授權服務供應商而設計。AirStar擁有專利CellMAC媒體訪問層，這是一種在TDMA上傳輸ATM信元的專利方法，以數據包為基礎，通過按要求分配所需帶寬從而最好地利用頻道資源并使所需設備最少。帶寬是實時分配的，對突發流量而言，分配增量以一個信元大小為單位。采用CelIMAC，峰值速率和平均速率并不一樣，對用戶來說會有更好的服務，并且極大地提高了有效傳輸量。

2.AirStar系統包括：

（1）基站（Hub連網設備）

基站由基站基礎和集成模塊組成，包括基站模塊（BMM）和基站扇區控制器（BSC）。基站是網絡傳輸和管理設備，包括：ATM流量多路復用和集中設備；連接ATM網的網關（E3、DS3、STM-1、OC-3）；網絡管理路由；內置SNMP代理，支持SNMP遠程管理；冗余支持和交換；在一個段內支持多路復用和交換；基站扇區控制器利用CellMAC管理接口，允許統計多路復用，ATM Over-the-air、突發流量和服務質量；通過基站模塊實現高速QAM模塊。

（2）用戶接入系統

提供用戶接口；軟件可配置多用戶接口；將語音和數據轉換成ATM-TDMA CellMAC格式；Hub內突發流量協調；遠程監視用戶無線單元；高速突發Modem；接口：E1／T1，Fractional E1／T1，10／100BaseT和V.35／X.21。

（3）AirStar基站和用戶無線單元

由于很高的系統增益，無線信號可靠性好；體積小、重量輕；易于安裝和安排；無頻道干擾；集成RF傳輸和接收；即插即用安裝，自動頻率調整。

（4）空中接口CellMAC

通過接信元為單位的真正的動態分配帶寬，CellMAC提供統計多路復用，根據配置和VBR流量的不同，效率提高5至10倍，這是第一個商用無線電接口協議，能提供最佳的無線ATM訪問和最大地利用帶寬。

CellMAC是Netro的業界領先的技術，有先進的網絡結構體系，杰出的RF和軟件能力，為寬帶無線網訪問制定了標準，AirStar提供以下出色特性：

有效性、可靠性和服務質量管理；支持多種流量（IP、幀中繼、語音和數據）；先進的網絡管理；協議獨立性，能支持目前和以后的服務；最佳的報文包交換，低延遲（VBR和CBR）；擴展集中和對網絡邊緣的多路復用優勢，降低向回發射的成本。

（5）CellMAC和TDMA

按需訪問系統，實時分配帶寬，允許超預訂使用；比FDMA或固定時分TDMA需要的無線頻道和Modem更少；突發流量適應更佳；在一個頻道內多種服務的統計復用，需要時可以擴展支持高速連接。

CellMAC以ATM信元為增量單位安排每個用戶的傳輸，允許用戶為高峰數據服務從基站請求更多的帶寬，根據服務水平協議來滿足請求。CellMAC通過調整分配足夠的容量或時間來保證每一次傳輸，從而允許統計多路復用并有更高的傳輸效率，（如果每次傳輸采用固定時間，峰值和平均吞吐量相等，就浪費了頻道和設備）。CellMAC的Air接口通過安排CBR流量來滿足端中繼（end-delay）和信元中繼（cell-delay）不同的服務質量（QOS），通過安排VBR流量來滿足高峰和持續情況下的服務質量，從而保證了服務質量。VBR服務僅在傳輸和接收時才需要頻道，CBR服務是預先指定的。

（6）AirView網絡管理系統

AirView是一個AirStar的綜合性基于標準的管理系統，為管理員提供圖型用戶界面，可配置并監視AirStar SNMP代理，AirView提供與第三方網絡管理系統的接口，提供端對端服務和差錯管理。

配置管理

所有單元均可從一個中心位置配置；內置安全特性的多用戶平臺；提供SAS端口，可遠程配置；所有無線電參數均可軟件配置；可配置用戶端口、流量類型、吞吐量和流量控制策略；自動系統配置恢復。

性能管理

系統運行參數監視；收集連接錯誤位率、信元丟失和幀丟失統計信息。

差錯管理

完全的診斷和控制；完全的警告和事件報告。

AirView Link Explorer For Windows是一個低價的單用戶管理系統，可以運行在Windows 95／NT平臺上來管理AirStar網絡。

（7）應用前景

解決中國城市的寬帶接入瓶頸AirStar提出了城域網最后一公里接入的最佳解決方案，它所面向的市場是中、小型企業。解決的是對帶寬要求日益增長的客戶與空前快速擴展的主干網之間的瓶頸問題。在高速城市主干網處于最后一英里的企業內部網絡之間，用AirStar寬帶無線網作為補充是最為理想的。除了能提供比銅纜或光纖／同軸電纜網更好的吞吐量和質量外，AirStar網還能提供高速的語音同步／異步服務，而且AirStar的配置費用能隨需求而改變。

包括中國在內的新一代運營商都希望打破這最后一公里的瓶頸，希望降低開銷，而用可擴充的模塊化硬件來發展市場，希望采用能快速安裝的智能化網絡支持目前和今后的服務，在突發流量中以低廉的價格獲得帶寬的最佳利用，運營商還希望能隨市場變化而靈活應付，控制成本投資。Netro的AirStar設備使運營商能達到以上全部要求，并能以合理的價格為用戶提供最佳服務。

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