一、 寬帶無線接入技術概述
寬帶無線接入技術從所使用的頻帶上分為兩類,一個是高頻段的LMDS系統,另外一個是低頻段的MMDS系統。各國對此都有不同的頻段劃分,前者一般占用26GHz、28GHz、36GHz、38GHz等頻段,后者一般占用2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz、10.5GHz等較低頻段。LMDS系統的特色在于可用帶寬較大,但是全天候可靠覆蓋范圍一般在5公里以內,適合商務熱點地區的使用;MMDS系統的特色在于受雨衰影響小,全天候可靠覆蓋范圍一般在10公里以上,但是帶寬較小,適合SME和SOHO用戶使用。
寬帶無線接入系統一般由基站(BTS)、遠端用戶站(RT)和網管系統(EMS)組成,基站負責對遠端站進行覆蓋,并提供與核心網絡的多種業務接口?;驹O備包括與有線網絡相連的接口模塊、調制與解調模塊以及通常置于樓頂或塔頂的射頻收發模塊?;径鄶挡捎枚嗌葏^覆蓋,即使用在一定角度范圍內聚焦的扇區天線,覆蓋遠端站。遠端站也由室外單元(含定向天線、射頻單元)和室內單元(調制與解調單元以及與用戶室內設備相連的業務接口單元)組成,通常采用口徑很小的室外定向天線,室內單元可提供多種類型的用戶接口。網管設備(EMS)主要與基站相連,有帶內網管、帶外網管和本地網管三種方式,實現對系統的操作維護、性能監測、軟件下載等功能。
二、寬帶無線接入技術應用
目前在我國國內電信業務主要包括語音和數據,語音業務又可以分為電路話音和ip話音,數據接入業務從方式上可以分為DDN專線接入、以太網接入、xDSL接入和CABLE接入。寬帶無線接入技術必須可以提供滿足這些應用的方案,考慮到無線資源的珍貴性,一般不在空中信道傳輸64kbps的話音業務??傮w說來,寬帶無線接入要滿足兩大類應用,一類是面向連接的業務,主要是指針對傳統電路方式的業務或以電路仿真方式提供的業務,包括普通電話業務、ISDN 2B+D或30B+D業務、低于E1的電路承載業務,如N×64kbit/s等以及對應于目前DDN業務所提供的速率等級,還有就是E1或高于E1的數字電路承載業務;另一類是無連接的業務,主要是指針對基于IP方式來提供的應用;它們包括:基于IP方式的實時業務、因特網接入(www瀏覽、E-mail、高速文件傳送等)局域網互聯、虛擬專用網VPN等等。從本質上看,面向連接的業務采用獨占資源方式工作,可以為用戶提供高服務等級的服務,但是對系統的時延和抖動性能需要較高,而無連接業務采用資源共享方式工作,對系統的時延和抖動性能要求不高,但是對不同等級用戶的不同QOS保證稍微弱了一些。
由此衍生出三類采用不同技術的寬帶無線接入系統,即:
?。?)單純支持面向連接業務的BWA系統--這項技術來源于以前的窄帶無線接入系統和微波傳輸系統,空中資源以時隙為單位分配,如DDN等業務單純支持無連接業務的BWA系統;
?。?)單純支持面向無連接業務的BWA系統-這項技術源于無線局域網系統在遠距離的應用,即遠距離無線網橋設備,如802.11協議的遠程網橋等;
?。?)混合系統--同時支持電路型和分組型業務的BWA系統--空中資源分配方式一般基于ATM協議、DOCSIS協議或他們的衍生協議
目前有線通信系統占據數據業務的大多數份額,但是寬帶無線接入有著有線系統無法比擬的優勢,首先,寬帶無線接入系統建設速度很快,又可以按需安裝,這大大減低了運營商的投資風險,因為諸如CABLE接入、以太網接入等方式要求運營商在初期大規模投入,建設或改造現有有線網絡,投資風險很大;其次,對于ADSL方式,這是基于雙絞線網絡的技術,目前的有效長度只有4公里,直線距離則更短一些。因此寬帶無線接入在數據運營領域的份額將會急劇提升,電信咨詢公司Strategis集團公司經過調查后認為寬帶固定無線接入系統到2005年將占據15%到20%的美國寬帶市場。
三、寬帶無線接入技術的發展方向
相對于窄帶無線接入技術僅能提供語音業務而言,寬帶無線接入技術具提供更多的業務的能力,它是隨著數據業務迅猛發展的不斷提高的。無線通訊系統和有線通信系統相比有兩個非凡點,即無線頻譜資源有限和無線傳輸環境惡劣。寬帶無線接入技術的發展也是圍繞在解決這兩個難點展開??偨Y下來,寬帶無線接入系統的有以下幾個要害技術:
1、調制技術
調制技術的發展使得在單位帶寬內所能傳輸的數據率越來越高,早期的寬帶無線接入技術多采用QPSK和FSK調制,調制效率為2-3bit/symbol;目前出現的系統已經普遍采用16QAM和64QAM調制技術,調制效率提高為4-6bit/Symbol。因為高效調制技術對解調信噪比要求也相應提高了,會減小BWA系統的有效覆蓋范圍,假如要保持原來的覆蓋,就必須采用糾錯性能更好的信道編碼,這樣做有時會使系統的冗余開銷增加,導致得不償失,因此在點對多點的寬帶無線接入系統中,64QAM是目前實用化的最高調制方式,256QAM或更高等級的調制一般多用于點對點傳輸系統。
目前還出現了自適應調制技術,使得寬帶無線接入系統可以根據當前通信環境的信噪比情況自動設定調制方式,使系統能更好的適應傳輸環境的變化,保持無線通信鏈路的通暢;某些先進的系統甚至支持在同一無線鏈路中,針對不同的用戶時隙設定不同調制方式的新技術,這樣的寬帶無線接入系統既能兼顧與中心站相距較遠的用戶接入(比如可以采用QPSK),又可以兼顧近距離用戶的高容量需求(比如采用64QAM),考慮到一般情況下的熱點效應(離基站/熱點越近,需求的帶寬就越高),這種技術的應用前途將會很大。
少量的寬帶無線接入系統還采用了OFDM技術,既可以增加系統容量,又可以增加一定的抗干擾能力。
2、天線技術
寬帶無線接入系統將會在今后的數據業務領域占有越來越多的份額,而頻譜資源始終是有限的,這就要求增加頻率的復用效率,扇區天線技術在其中發揮著非常重要的作用,高復用效率要求扇區天線的主波束增益盡可能均勻,旁瓣盡可能低,另外對于扇區天線的角度要求也越來越苛刻,從90度到30度,甚至小到12度,而且,極化復用也越來越多的用于實際工程中,這些都對天線設計提出了全新的要求,目前在天線設計領域除了采用更加強大的設計工具(如神經網絡等等)以外,波束成型(Beam Forming)和智能天線(Smart Antenna)的概念也被從移動通信領域移用到固定的寬帶無線接入系統中來。
3、動態帶寬分配技術
寬帶無線接入系統的頻譜資源有限,因此必須使信道資源盡可能充分的被用戶利用,動態帶寬分配技術(DBA)的效率就成為焦點,早期系統往往簡單采用以太網的CD/CSMA技術,效率很低,隨后各個寬帶無線接入設備制造公司都推出了各自的DBA機制,目前比較公開的有參考ATM和DOCSIS協議的,這兩種協議可以同時支持電路型業務和分組型業務。
優秀的DBA技術不僅可以用最小系統開銷來最大地提高系統資源的利用率,而且還可以對不同業務、不同用戶提供不同的QOS保證,比如IP電話、會議電視等基于分組型的實時性業務,因此各個BWA設備制造商都極其重視這項技術的開發,這也是運營商最關心的技術特色之一。
四、寬帶無線接入技術的運營前景
寬帶無線接入技術是一種新的解決方案,為運營商和用戶提供了一種新的選擇。但是寬帶無線接入系統只是構成整個電信運營解決方案中的一個環節,必須要多種有線數據產品配合才可以真正發揮作用。寬帶無線接入技術在國外多用于最終用戶,但是在我國國內,BWA系統更多地被用于集團用戶,比如酒店、小區、商住樓等等,目前寬帶無線接入技術和HPNA技術、xDSL技術、以太網技術緊密結合在一起,為不同需要的場合提供多種類型的電信業務。
從運營商角度看,國內電信運營商的格局正從絕對壟斷走向多元競爭。中國電信在有線網絡建設方面有深厚基礎,尤其在有線接入網建設方面具有絕對優勢,牢牢把握住固定用戶接入的手段,而其它新興運營商卻試圖打破目前這一局面,寬帶無線接入系統成為它們近期切換接入市場唯一選擇,對于這些運營商來講寬帶無線接入系統投資少、建網周期短、提供業務快。另一方面國外電信運營商進入中國市場是不可避免。運用寬帶無線接入技術進行寬帶數據接入運營是國外電信運營商極為重要的一種運營方式,這必將進一步加劇國內運營商在寬帶無線接入領域內的競爭,促進寬帶無線接入設備的應用。從制造商的角度看,由于無線接入設備只有針對城市市場才能有較大的利潤空間和市場容量,因而紛紛開發寬帶無線數據接入產品,包括MMDS和LMDS產品。寬帶無線接入技術盡管存在某些問題,但在市場需求的驅動下也正日益走向成熟,應用步伐在不斷加快。多家老牌電信設備制造商紛紛購并在寬帶無線接入領域有創新力的中、小新興公司,這說明電信設備制造巨頭看好寬帶無線接入市場。這些購并能有效重新整合各方面資源,促進寬帶無線接入市場的迅速發展。
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