寬帶無線接入LMDS技術

2019-11-05 02:23:01

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供稿：網友

　　　　接入網近年來被人們逐漸重視，解決網絡接入部分帶寬不足的瓶頸問題成為人們網絡建設的重點。ADSL，VDSL，ATM無源光，LMDS等寬帶接入手段是倍受關注的新興的接入網解決方案。在已閉幕的2000年中國接入網高級研討會上，LMDS技術成為了眾多廠商和電信部門的焦點。LMDS技術具有高帶寬高速率、網絡架設快、投入成本低、擴容遷移方便等特點，為眾多電信運營商提供了接入網建設方案的新途徑。
　　
　　 LMDS是Local Multipoint Distribution Services的縮寫，中文譯作本地多點分配業務。這是一種微波的寬帶業務，工作在28GHz四周頻段，在較近的距離雙向傳輸話音、數據和圖像等信息。
　　
　　 LMDS采用一種類似蜂窩的服務區結構，將一個需要提供業務的地區劃分為若干服務區，每個服務區內設基站，基站設備經點到多點無線鏈路與服務區內的用戶端通信。每個服務區覆蓋范圍為幾公里至十幾公里，并可相互重疊。
　　
　　目前各國的核心網絡建設均初具規模，基本可滿足當前通信的需求。而突出的矛盾體現在接入網方面，即用戶與核心網絡的連接部分。這一問題是通信向寬帶、智能、個人化發展的要害，因此我國也把研究、發展和建設接入網列為重要任務。
　　
　　從技術上來說，按照使用的媒介不同，接入網可劃分為有線接入網和無線接入網，無線接入分為移動無線接入和固定無線接入。移動無線接入就例如我們熟悉的移動電話接入等，用戶是可移動的，而固定無線接入與此正好相反，用戶基本是固定不動的。按照這樣的分類標準，LMDS屬于無線固定接入手段，而它最大的特點在于寬帶特性，可用頻譜往往達1GHz以上。
　　
　　隨著Internet的高速普及與多媒體技術的飛速發展，用戶對帶寬的要求越來越高，有線接入手段無法跟上發展的速度：傳統的銅線、電纜，已完全不能滿足傳輸的要求，假如添加額外的調制和壓縮設備，成本又往往是用戶所不愿負擔的全光纜網絡將是比較完美的解決方案，但對基礎網絡的要求過高，即使在發達國家也還需要一段時間才能實現折衷的光纖電纜混合方案（HFO在很多國家并不適合，因為光纖與電纜往往把握在不同的部門手中，由于法規的限制及各自利益的保護，混合使用難于實現。
　　
　　普通的無線接入系統均是窄帶系統，工作在450M、800M等，針對低速的話音和數據業務。而LMDS 的寬帶特性，決定它幾乎可以承載任何種類的業務，包括話音、數據和圖像等：
　　
　　 *話音業務
　　
　　 LMDS系統可提供高質量的話音服務，而且沒有時延。系統可提供標準接口，如RJ-11。
　　
　　 *數據業務
　　
　　 LMDS的數據業務包括低速數據業務、中速數據業務和高速數據業務。具體數據速率可支持1.2K- 155Mbit／s，并支持多種協議，包括幀中繼、ATM、TCP／IP等。
　　
　　 *圖像業務
　　
　　 LMDS可支持模擬和數字圖像業務，可提供的圖像信道包括150條遠程節目、10條本地節目，還可提供最少10條PPV節目信道。系統的信號可以從衛星來，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可以未加密。
　　
　　 LMDS系統的優勢與局限
　　
　　除了上述寬帶特性，LMDS還具有無線系統所固有的優點，如建設成本低，項目啟動快，建設周期短，維護費用低等：
　　
　　 1.項目啟動快，工程完成快
　　
　　無線系統與有線系統相比，很大的優勢在于工程的啟動與實施非常迅速。尤其在大城市，有線工程往往要經過市政等部門的審批，因為對道路、綠地等環境破壞較大，而且施工量大，要受到多種因素的制約。
　　
　　 2.前期投資比例較小，后期擴容能力強，投資回收快
　　
　　 LMDS系統的投資包括中心基站設備，用戶端設備，網管系統和其它附加費用。由于LMDS是一種利用基站覆蓋用戶端設備的體制，所以在網絡初期，只需小部分投資建立一個配置較簡單的基站，覆蓋若干用戶即可開始運營。隨著用戶數量的增加，可提高基站的配置，增加用戶端設備，
　　逐步擴容，逐步追加投資。所以投資回收也很快。
　　
　　 3.可以根據用戶需要進行建設
　　
　　在網絡正是投入運營之前，往往很難準確推算用戶的業務需求發展情況，傳統接入網絡中，用戶對帶寬和新業務的不斷的需求往往使服務商深感頭疼。而LMDS系統的基站、扇區覆蓋體制，用戶端設備的模塊化結構，使容量擴充和新業務提供都很輕易，服務商可以隨時根據用戶要求，
　　添加所需的設備，提供新的服務。
　　
　　 4.網絡運行、維護費用比較低
　　
　　這是無線系統自身固有的優勢。
　　
　　 LMDS系統的局限性有：
　　
　　 *服務區覆蓋范圍較小，不適合遠程用戶使用。
　　
　　 *基站設備相對比較復雜，價格較貴，所以用戶少時，平均每用戶成本較高。LMDS自身的特點，決定它更適合于大城市的城區或其它人口比較稠密的地區。
　　
　　 3.由于工作頻率高，通信質量受雨、雪等天氣影響較大。
　　
　　 LMDS網絡組成
　　
　　一個完善的LMDS網絡是由四部分組成的：
　　
　　 *骨干網絡
　　
　　 *網絡運行中心（NOC）
　　
　　 *服務區中的基站系統
　　
　　 *服務區中的用戶端設備
　　
　　各個基站的數據送入骨干網絡，完成話音交換、 ATM交換、IP交換等，并連入國際出口，如 Internet出口等。為治理服務區的設備和用戶，往往設立網絡運行中心（NOC）。
　　
　　通常，LMDS設備廠商提供服務區的設備，包括基站系統和用戶端設備，及網絡運行中心的軟件，而骨干網絡，作為基礎設施，由電信服務商建設。
　　
　　目前市場上，研制和生產LMDS設備的廠商多集中于北美，如P-COM公司、北方電訊，新橋網絡等。設備廠商們對LMDS設備的深入研究，主要是由于北美國家對LMDS的濃厚的愛好，尤其是1998年3月 FCC對頻率許可證的公開拍賣更掀起了LMDS熱潮。許可證拍賣后，中標公司開始著手建網工作，其中擁有多個市場LMDS許可證的Winstar公司從1998年年中開始，在美國的華盛頓特區、洛杉磯等大城市進行了LMDS系統安裝。在這些項目的建設中，Winstar公司采用的都是美國P-COM公司的LMDS 系統。
　　
　　 1999年1月7日，P-COM與Winstar公司共同公布，世界上第一套商用LMDS系統投入正式運行，利用 P-COM公司的LMDS系統，為用戶提供高速Internet接入，會議電視，視頻點播，LAN互連以及話音服務，取得了非常好的商業效果。自此以后，兩公司緊密攜手，在美國本土以及國際市場，大規模開展LMDS業務。
　　
　　下面將以P-COM的LMDS系統的基站系統為例，介紹LMDS設備P-COM公司的LMDS系統包括基站系統和用戶端設備兩部分。
　　
　　基站系統
　　
　　基站系統負責進行用戶端的覆蓋，并提供骨干網絡的接口，包括PSTN、Internet、Frame Relay、ATM、ISDN等。
　　
　　 P-COM的LMDS系統的基站系統采用扇區覆蓋，即使用在一定角度范圍內聚焦的喇叭天線，覆蓋用戶端設備。根據采用的天線的不同，可劃分為150、22.50、300、450、600、900扇區，即最少4個扇區，最多24個扇區。
　　
　　由基站至用戶端的下行鏈路采用TDMA模式，射頻調制方式可選QPSK、16QAM和64QAM，多元調
　　制方式，非凡是64QAM，可大大提高頻道利用率，目前也只有P-COM公司的設備可以提供64QAM這種調制方式。
　　
　　基站設備可分為室內單元、室外單元、天線和連接室內單元與室外單元的中頻電纜四部分。室內單元是標準19英寸機箱，機箱內含冗余電源，機箱內共有21個插槽，可插入各種板卡。室外單元采用特有的圓柱型結構，體積小，重量輕。天線接口使用P-COM公司的專利，可直接與天線相
　　接，無需波導，減小損耗，安裝簡單。
　　
　　用戶端設備
　　
　　用戶端設備包括室外安裝的微波發射和接收裝置和室內的網絡接口單元（NIU），NIU為各種用戶業務提供接口，并完成復用／解復用功能。P-COM的LMDS系統可提供多種類型的用戶接口，包插電話、交換機、圖像、幀中繼、以大網等等，速率也非常全：ISDN、N×64K、2M、N×2M等，基本上目前常見的業務都可直接接入。
　　
　　冗余配置
　　
　　作為點對多點的網絡結構，中心站的穩定性至關重要。為保證這一點，LMDS基站系統支持冗余配置，即使用兩套設備互為熱備份，由控制系統自動檢測鏈路情況、誤碼水平等判據，一旦達到門限，則進行切換。
　　
　　除這種完全的1＋1備份之外，LMDS系統還支持按比例冗余配置，即若干塊某一類板卡，增加一塊作為備份。
　　
　　容量擴充
　　
　　 LMDS系統的一大優勢是可根據用戶情況進行網絡擴充，為網絡容量的擴充提供了多種方法：
　　
　　 *增加每扇區的載波數量
　　
　　 P-COM的LMDS基站每扇區可容納5個載波，這樣當用戶數量增多，一個載波無法容納時，僅靠增加載波數量，就可提高五倍系統容量。
　　
　　 *將扇區細劃
　　
　　基站扇區系統最少可劃分4個扇區，每個扇區覆蓋90度范圍內的用戶。假如采用角度更小的扇區天線，如15度的天線，劃分為24個扇區，即使每個扇區用戶數量不變，系統總容量也大幅度提高。
　　
　　 *兩種方法混合使用
　　
　　綜合使用

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