詳述3.5GHz寬帶無線接入技術（上）

2019-11-05 02:27:01

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供稿：網友

　　近幾年，由于中國寬帶接入網的競爭日益加劇，如何解決寬帶接入問題，一直是困擾各個運營商，非凡是新的運營商的問題。為此，人們的眼光從有線網接入轉向采用多種方式接入， LMDS、3.5GHz等無線寬帶接入系統成為人們關注的新領域。目前已有一些公司，如中華通信公司、中國電信、中國移動、中國聯通等公司采用3.5GHz無線接入網為集團用戶提供寬帶業務。3.5GHz頻段無線接入組網靈活，前期投入較低，成本回收較快；由于無需管道和電線桿的基建支持，路由限制小，因此建網比較簡單，能迅速提供服務。3.5GHz無線接入設備搬遷十分方便快捷，若加以有效的頻率復用，能提供全面覆蓋的接入服務。3.5GHz無線接入作為光纖接入的一種補充，將有效地解決了部分中小用戶對高速的數據傳輸的需求。
　　
　　一、3.5GHz寬帶無線接入系統配置
　　3.5GHz頻率寬帶無線接入系統一般由基站、遠端站和網管系統三大部分組成,其中，基站和遠端站又分別可分為室內單元（IDU）和室外單元（ODU）兩部分。室內單元是與提供業務相關的部分，如：業務適配和匯聚。室外單元提供基站和遠端站之間的射頻傳輸功能，一般安裝在建筑物的屋頂上。
　　
　　基站位于服務區中心，它覆蓋的服務區一般分為多個扇區。每個扇區可以對一個或多個遠端站提供服務?；臼覂葐卧獙碜愿鱾€扇區不同用戶的上行業務量進行匯聚復用，提交不同的業務節點，將來自不同業務節點的下行業務量分送至各個扇區。網絡側的接口一般有STM-1、10Base-T、E1等接口。
　　
　　遠端站設置在用戶駐地，遠端站室內單元連接用戶終端或用戶小交換機、路由器等用戶駐地網設備。目前，在實用化的3.5GHz寬帶無線接入產品中，用戶側接口的速率也相對低一些，可提供接口類型包括10Base-T、E1、N×64kb/s、FR、POTS或ISDN接口，對普通電話業務的支持一般要通過E1電路仿真加PBX的方式來提供通道。
　　
　　基站覆蓋的服務區一般劃分為若干個扇區，基站天線為扇區天線，從而將服務區劃分為若干個扇區。從具體實現上看，90度角扇區天線居多。遠端天線為定向天線，定向天線接收來自本扇區天線的信號。
　　
　　網管系統主要用來治理網絡，它由計算機和相應的軟件組成。
　　
　　二、3.5GHz寬帶無線接入的頻段選擇
　　目前，中國3.5GHz頻段地面固定無線接入系統在每個城市中可使用的帶寬為31.5MHz，被三家運營商平分后每個網絡僅可使用10.5MHz的帶寬來組網。由于帶寬窄、頻點少，且每個網絡所使用的頻率中都有一部分與其它網絡屬于鄰頻，中間沒有保護帶，因此如何采用頻率優化方案將各個運營商內外的頻率干擾解決好，將有限的頻率資源利用好，如何將10.5MHz頻率資源的3.5 GHz地面固定無線接入網絡建設好，讓其發揮最大的經濟效益和社會效益，是所有電信運營商十分關注的問題。
　　
　　信息產業部行業標準YD/T1158-2001《接入網技術要求――3.5GHz固定無線接入》規定3.5GHz頻段地面固定無線接入系統可使用的頻率資源共31.5×2MHz，目前，我國為3.5GHz固定無線接入劃分了30MHz×2的帶寬，其相關的頻率參數如下：
　　
　　上行(終端站發射)頻段為：3399.50-3431.00MHz。
　　
　　下行(基站發射)頻段為：3499.50-3531.00MHz。
　　
　　上、下行收發頻率間隔：100MHz。
　　
　　可配置的信道間隔分別為：1.75MHz、3.5MHz、7MHz、14MHz。
　　
　　從規避頻率干擾及頻率優化的角度考慮，雖然上述規定中可采用的信道配置方案有4種，但實際上在10.5MHz帶寬情況下，運營商只能選擇1.75MHz、3.5MHz兩種帶寬的設備進行組網。
　　
　　在每個基站進行多扇區無縫覆蓋時，1.75MHz帶寬設備可將10.5MHz頻率資源分為兩組或三組，在一個基站內可組成2、3、4、6、8、9、10、12等扇區進行組網；3.5MHz帶寬設備可將10.5MHz頻率資源分為三組，在一個基站內可組成3、6、9、12等扇區進行組網，因此，3.5MHz載波帶寬設備的頻率復用能力及組網靈活性不如1.75MHz 載波帶寬設備好。
　　
　　在多基站多扇區組網時，1.75MHz帶寬設備每扇區可使用5.25MHz頻率資源，可安排三個載頻工作。一旦產生不同運營商間相鄰載頻干擾，此時受影響的只是一個1.75MHz載頻。3.5MHz帶寬設備每扇區可使用3.5MHz頻率資源，可安排一個載頻工作。一旦產生不同運營商間相鄰載頻干擾，此時受影響的是一個3.5MHz載頻，而導致整個扇區受到干擾。
　　
　　從每扇區頻率資源利用上看，3.5MHz帶寬設備每扇區可用頻率資源比1.75MHz帶寬設備可用頻率資源少1.75MHz，不能充分利用頻率資源。
　　
　　從每扇區組網投資上看，1.75MHz帶寬設備每扇區初期可安排一個1.75MHz載波，以后根據該扇區用戶容量的需要，再增加載波數量。具有動態、平滑投資特點。3.5MHz帶寬設備每扇區只能安排一個3.5MHz載波，一次性投資較大，不能隨用戶容量的增加平滑增加投資，組網的靈活性、經濟性不如1.75MHz帶寬設備。
　　
　　當然，從每載波的頻率利用率看，在調制方式相同條件下，3.5MHz帶寬設備的頻率利用率要高于1.75MHz帶寬設備。不同設備廠家的3.5GHz設備調制方式各不相同，有的3.5GHz設備采用1.75MHz載波帶寬，其調制方式是高效率64QAM調制方式，有的3.5GHz設備采用3.5MHz載波帶寬，其調制方式是16QAM或QPSK調制方式，其總的傳輸速率可能還不如1.75MHz帶寬設備高。
　　
　　三、3.5GHz寬帶無線接入提供的業務
　　3.5GHz寬帶無線接入主要提供以下業務
　　
　　1．面向連接業務
　　
　　它主要針對傳統電路方式的業務或以電路仿真方式提供的業務。主要針對以下應用：
　　
　?。?）普通電話業務；
　　
　?。?）ISDN2B＋D或30B＋D業務；
　　
　?。?）低于E1的電路承載業務，如64kbit／s子速率、N×64kbit／s等；
　　
　?。?）對應于目前DDN所提供的速率等級；
　　
　?。?）E1或高于E1的數字電路承載業務等。
　　
　　2．無連接業務
　　
　　它是針對基于ip方式提供的應用，如基于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。
　　
　　3.5GHz固定無線接入可以基于電路方式、IP方式、ATM方式或組合方式來提供上述業務，無論采用何種方式，都具備相應的業務質量保證（CoS、ToS、QoS等）機制來保證業務的正常運行。3.5GHz固定無線接入系統假如提供普通電話業務，它支持V5協議。V5協議可以終結在中心站，也可以終結在終端站。
　　
　　3.5GHz寬帶無線接入系統終端站可帶一個至多個用戶。當所帶用戶數量為一個時，終端站的全部業務帶寬由該用戶所獨享。系統可支持的單用戶最大業務速率至少能達到512kbit／s。系統單終端站支持的最大業務速率至少能達到512kbit／s。系統能根據用戶業務需求或運營商的要求對用戶所占用的業務帶寬以及業務優先級別進行設定，并根據業務的優先級進行流量治理和控制，確保不同等級業務的QoS。系統能監視用戶業務信道，對用戶業務流量和性能進行統計監測，用于計費信息的提供，并確保系統資源的合法使用。
　　
　　四、3.5GHz寬帶無線接入用戶信息安全保證
　　3.5GHz寬帶無線接入系統采用點到多點結構，下行方向上各終端站共享無線傳輸媒質，因此必須有效實現不同用戶之間信息的隔離，解決用戶信息安全性的問題。
　　
　　系統可以采用以下方式保護用戶信息，提高安全性：
　　
　　1．用戶鑒權（Authentica?tion）――在終端站登錄網絡時，采用安全檢驗機制，對用戶身份進行驗證，防止未注冊用戶接入系統；通信過程中鏈路中斷時，在恢復過程中，應進行用戶鑒權。
　　
　　2．數據加密（DataEncryption）――用數據傳輸專利號，為防止數據被第三方截取，系統通過高層協議對數據進行加密，推薦采用較常用的加密算法，密鑰的分配和傳輸應保證足夠的可靠性。
　　
　　3．授權（Authorization）――系統可以授權不同等級的用戶。根據授權等級，用戶具有訪問不同網絡資源的權限。
　　
　　五、3.5GHz寬帶無線接入技術與LMDS接入技術比較與分析
　　3.5GHz無線接入和LMDS均屬于固定接入技術，以點對多點無線方式支持固定用戶的接入，不支持慢游功能。
　　
　　從系統配置來說，3.5GHz固定無線接入和LMDS是相同的，不同的是它們的工作頻段、覆蓋范圍、系統容量、業務能力和適用范圍等方面。
　　
　　1．工作頻段
　　
　　3.5GHz無線接入工作在3.5GHz四周，而LMDS工作在10GHz段以上。目前實用化的LMDS產品主要工作頻段有24GHz、26GHz、28GHz、38GHz等。
　　
　　2．覆蓋范圍
　　
　　從無線的工作原理上來看，頻率越高，信號隨距離的衰耗就越快，衍射能力也降低，也就是說繞過障礙物（如建筑物、植物、雨滴等）的能力降低，這兩方面的因素決定了兩種技術不同的覆蓋能力，3.5GHz固定無線接入技術的覆蓋范圍一般可達10km,而LMDS的典型覆蓋范圍為3～5km，而且LMDS工作在毫米波波段，信號波長尺寸與雨滴大小可比，降雨對信號傳輸影響很大，雨衰嚴重，據統計，在降雨量25mm/hour時，LMDS信號衰減達8～15db/km，而對于3.5GHz無線信號，其衰減低于0.1db/km。因此LMDS不適用于降雨量大的地區，而3.5GHz固定無線接入則無這些顧慮。另外，障礙物的影響對3.5GHz固定無線接入要小一些，屬于準視距傳輸，而LMDS的高工作頻段決定了它的基站和遠端站之間只能視距傳輸，不能有障礙物的阻隔，對于發展中的城市，新建筑物的頻繁出現有可能影響LMDS的無線傳輸，給運營、維護帶來困難，這是網絡組織中必須要考慮到的因素。
　　
　　3．系統容量
　　
　　頻率越高，可用帶寬也就越高。目前，我國為3.5GHz固定無線接入劃分了30MHz×2的帶寬，對于LMDS雖然沒有劃分頻譜，但從國外頻譜劃分來看，可用帶寬在1GHz以上。在采用相同的調制技術的

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