無線接入技術的原理、應用及發展

2019-11-05 02:15:12

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　　一、前言　　信息社會中，信息瞬息萬變，信息量大得驚人，傳統的信息方式和傳統的通信設備，顯得有些力不從心。在我國，以電話業務為基礎的電話網經過幾十年的高速發展，已經具有較大規模，網絡設備的程控化、數字化比例已超過了一些發達國家。但是，城市建設中的地下線管問題影響了其發展，并且過去鋪設的用戶線（纜）不能提供和解決寬帶業務的需求。所以，接入網的技術及其發展受到了各地較大的關注，非凡是大城市接入網的建設已經在積極著手預備之中。
　　
　　接入網的實現方法分為兩種――無線接入和有線接入。在有線通信不斷發展的同時，無線通信技術以其靈活方便的功能特點，廣泛應用于電信網的各個鄰域。
　　
　　二、無線接入技術的原理
　　無線接入技術（Wireless access Technology）也稱無線接續技術，或稱無線本地環路（Wireless Local Loop），主要功能是以無線技術（大部分是移動通信技術）為傳輸媒介向用戶提供固定的或移動的終端用戶。無線用戶環路的宗旨和目標是提供與有線接入網相同的業務種類和更廣泛的服務范圍，無線用戶環路由于具有應用靈活，安裝快捷等特點，目前已成為接入技術中最熱門的話題，受到各國尤其是電信業務急需普及的發展中國家的重視。
　　
　　在無線網絡的參考體系中，反向通道一般通過有線網的傳輸，或在LMDS情況下，通過無線網傳輸。內容提供者通過核心網向無線接入節點發送內容，為滿足衛星及地面微波傳輸，在這個接入節點重組數據并對它進行調制。在反向通道里，用戶使用與前向傳輸同樣的網絡或者接入網絡。當用DBS或MMDS業務時，需要接入網絡，它是一個單向網絡。
　　
　　作為現今大力發展的無線接入技術，大體上可分為移動式接入和無線方式的固定接入兩大類。
　　
　　1．移動式接入技術：
　　
　　此類技術主要指用戶終端在較大范圍內移動的通信系統的接入技術。這類通信系統主要包括以下幾種：
　　
　　集群移動無線電話系統：它是專用調度指揮無線電通信系統，它在我國得到了較為廣泛的應用。集群系統是從一對一的對講機發展而來的，從單一信道一呼百應的群呼系統，到后來具有選呼功能的系統，現在已是多信道基站多用戶自動撥號系統，它們可以與市話網相連，并于該系統外的市話用戶通話。
　　
　　蜂窩移動電話系統：70年代初由美國貝爾實驗室提出的，在給出蜂窩系統的覆蓋小區的概念和相關理論之后，該系統得到迅速的發展。其中第一代蜂窩移動電話系統：指陸上模擬蜂窩移動電話系統，主要特征是用無線信道傳輸模擬信號。第二代則指數字蜂窩移動電話系統，它以直接傳輸和處理數字信息為主要特征，因此具有一切數字系統所具有的優點，代表性的是泛歐蜂窩移動通信系統GSM。
　　
　　衛星通信系統：采用低軌道衛星通信系統是實現個人通信的重要圖途徑之一，現在有美國Motorola公司的“銥星”計劃，日本NTT計劃，歐洲RACE計劃，整個系統由三個部分構成：系統的主要部分是衛星及地面控制設備，關口站，終端。
　　
　　2．固定式無線技術：
　　
　　其英文各為Fixed Wireless Access ，簡稱FWA ，它是指能把從有線方式傳來的信息（語音、數據、圖象）用無線方式傳送到固定用戶終端或是實現相反傳輸的一種通信系統，也有人用FRA，（Fixed Radio　Access）一詞，還有人習慣與有線本地環路相反應，采用無線本地環路（Wireless Local Loop――WLL）的各字。按上述定義，它應該包括了所有來自公共電話網的業務并用無線作傳輸方式送到固定用戶終端的系統，與移動通信相比，固定無線接入系統的用戶終端是固定的，或者是在極小范圍內。
　　
　　由于FMA主要是解決用戶環路部分，所以國內外各大公司的系統方案各不相同。從覆蓋區看，其覆蓋面積的半徑從50M至50公里不等。從頻率角度看，從幾十赫到幾千赫不等；從尋址方式看，有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA），也有碼分多址（CDMA）等。
　　
　　雖然各種FWA系統的結構不完全一樣，但假如按照服務對象和覆蓋面積的不同，則可以歸成三大類。
　　
　　第一種情況是中心局到用戶端機之間全部用無線電傳輸取代有線連接的方式。這樣做在某些場合從經濟上是十分合算的，安裝也是很方便；但由于這種系統覆蓋區太大，所以在同一頻率和同一多址復用技術下其用戶數量太少。就是前面的宏區（Macro cell）。
　　
　　第二種情況是采用FWA系統多使用較低功率的系統，以解決中等范圍的通信。這種情況下的用戶容量可比第一種情況多20倍以上，但仍不到微微區容量的1/5。它相當于前面的微區（MC）。
　　
　　第三種情況是只用FWA系統。這種情況下使用低功率系統，覆蓋區為微微區，用戶區只在一個很小的范圍內。這種系統采用的是CT2，CT2+，PACS，DECT，PJS等技術，因此研制費用低，而用戶容量是三種情況中最大的。
　　
　　根據有關調查結果看，我國的城市，農村，山區，沙漠，沿海地區和島嶼等十分需要FWA系統，價格便宜，質量可靠。1995年我國安裝程控交換機達1800萬門，有關專家們預計新世紀的門數將突破億門以上，在程控交換發展初期，其實施難度較大，故要求接入技術較高。作為發展中國家的中國，現已高度重視研發有關接入技術的應用技術，全面促進我國的網絡接入建設，必定推動我國經濟的穩定發展！
　　
　　三、無線接入技術的應用和發展
　　已經趨于成熟的無線接入技術，在當今的社會發揮著巨大的作用，使得人們感到科技的關懷。無線接入技術主要應用于電話網，移動通信網，無繩通信系統，衛星移動通信系統，個人通信網等。
　　
　　1、無線本地環系統（WLL）
　　
　　又稱為固定無線接入（FRA）系統，是一種提供基本電話業務或數字無線接入系統，其網絡側有標準有線接入的2線模擬接口或2Mbit/s數字接口，可直接與公司電話網的本地交換機相連，用戶側與普通機相連，可直接進行電話業務。目前，無線本地環系統尚無專用的國際標準使用頻段，因而其頻段可能占用任何現有無線設備的頻段，從450MHz一直到4GHz。對于1GHz以下的頻段已十分擁擠，且多為蜂窩移動通信所占用，包括（無線在內），因而留下的頻段十分有限。對于1~4GHz的頻段，非凡是1.8GHz至4GHz頻段尚不算很擁擠，因而無線本地環路系統有較大的發展余地?？偟膩砜矗捎妙l帶沒有保證可能是限制本地無線環系統發展的主要障礙。從另一方面看，由于無線本地環系統沒有漫游問題，各系統不必相互兼容，因而可以充分利用各個頻段的空閑頻段，見縫插針地發展，這也是其頑強生命力的表現。

　　
　　2．蜂窩移動通信系統
　　
　　移動通信區由一個一個的小區組成，每一個蜂窩區由一個蜂窩基站和一群用戶移動臺組成，移動臺是收發合一的。每個用戶移動臺與基站通信，基站負責射頻資源治理并經電話線或微波通道與移動電話交換中心（MSC）相連。MSC控制呼叫信號和處理、協調不同蜂窩區間的越區切換。移動電話交換局再與被叫用戶相連。
　　
　　3．無線通信系統
　　
　　所謂無線通信系統也屬于移動通信的一種，但與蜂窩移動通信不同。無繩通信系統就是一種無線接入技術，而不涉及網絡。最早應用至今仍然在發展的第一代無繩通信系統實際是家用無繩電話（稱為CT），之后一種基于數字技術，面向公司網應用的第二代無繩通信系統（CT2）開始出現并形成了公共空中接口標準（CAI）。隨后又出現了一些改進系統。如CT2P和CT3等，均因性價比不夠理想，未能獲得普及。一種新的歐洲數字無繩通信（DECT）于1992年誕生，著重規定了射頻和協議要求，因而可以應用于各種不同業務和場合。最后DECT作為GSM網的無繩接入手段應用，從而提供了一種低成本“蜂窩”系統。這種DECT系統的出現標志著無繩通信進入了一個嶄新的時代，即PCN的初級階段。
　　
　　4．衛星移動通信系統
　　
　　經過傳統衛星移動的發展，出現了一種慨念。低軌道衛星（LEO）方案，即在地球上方500~2000km處設置一系列衛星（20~70顆），其高度低于輻射帶，但遠高于大氣層。目前已有很多衛星移動通信方案，最聞名的是美國Motorola公司的全球數字移動個人通信衛星系統和美國Loral Qual-Comm衛星業務公司的全球星系統。
　　
　　5．個人通信和個人通信網
　　
　　一種無論任何人（whoever）在任何時候（whenever）和任何地方（whereever）都能與世界上任何其它人進行無約束自由通信的理想服務，而提供這種服務的通信手段即為個人通信網（PCN），或稱個人通信系統（PCS）。作為個人通信的技術要害：網絡技術和智能網技術，多址接入技術，蜂窩結構，傳播特性等需要突破，進而才能進一步的發展個人通信。
　　
　　當今世界通信技術已成為發展最活躍的科技領域之一。非凡是今年來接入技術的迅猛發展，使郵電通信、信息交換、接口技術等相關技術也快速發展，給社會帶來全新的數字無線接入理念。

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