宽带固定无线接入技术及其比较

  100多年以来,电信网技术已发生了翻天覆地的变化,无论是交换还是传输,大约每隔10~20年就会有新的技术和系统诞生。然而这种迅速更新和变化只发生在电信网的核心,即长途网和中继网部分。而电信网的边缘部分,即从本地交换机到用户之间的接入网一直是电信网领域中技术变化最慢、耗资最大、成本最敏感、法规影响最大和运行环境最恶劣的老大难领域。
  
    国际电联标准部(ITU—T)根据近年来电信网的发展演变趋势,提出了接入网的概念。
  
    从整个电信网的角度讲,可以将全网划分为公用网和用户驻地网(CPN)两大块,其中CPN属用户所有,因而,通常意义的电信网指公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网、中继网和接入网3部分。长途网和中继网合并称为核心网。相对于核心网,接入网介于本地交换机和用户之间,主要完成使用户接入到核心网的任务,接入网由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间一系列传送设备组成。
  
    然而近年来,以互联网为代表的新技术革命正在深刻地改变传统的电信概念和体系结构,随着各国接入网市场的逐渐开放,电信管制政策的放松,竞争的日益加剧和扩大,新业务需求的迅速出现,有线技术(包括光纤技术)和无线技术的发展,接入网开始成为人们关注的焦点。在巨大的市场潜力驱动下,产生了各种各样的接入网技术,然而至今尚无一种接入技术可以满足所有应用的需要,接入技术的多元化是接入网的一个基本特征。接入技术可以分为有线接入技术和无线接入技术两大类。
  
    骨干网的带宽由于光潜的大量采用而相对充足,限制带宽需求的主要瓶径在接入段。光接入网是发展宽带接入的长远解决方案,但目前这种方式还存在工程造价太高,建设速度慢等缺点,而且对于部分网络运行企业来说,不具备本地网络资源,在这种情况下,要进入和占领接入市场,采用宽带无线接入技术是一个比较合适的切入点。目前主要有四种宽带无线接入技术:MMDS、 LMDS、直播卫星系统和不可见光纤无线系统。
  
  一、MMDS接入技术
  
    MMDS(Multichannel Microwave Distribution System )多路微波分配系统已成为有线电视系统的重要组成部分,MMDS是以传送电视节目为目的,模拟MMDS只能传8套节目,随着数字图像/声音技术和对高速数据的社会需求的出现,模拟MMDS正在向数字MMDS过渡。美国的数字MMDS由于有31个频点,可以传送MPEG-2压缩的上百套电视节目和声音广播节目。它还可以在此基础上增加单向或双向的高速英特网业务。
  
    MMDS的频率是2.5~2.7MHz。它的优点是:雨衰可以忽略不计;器件成熟;设备成本低。它的不足是带宽有限,仅200MHz。许多通信公司看中用LMDS技术来作为数据、话音和视频的双向无线高速接入网。但由于MMDS的成本远低于LMDS,技术也更成熟,因而通信公司愿意从MMDS入手。它们正在通过数字MMDS开展无线双向高速数据业务,主要是双向无线高速英特网业务。
  
    最近,我国有的大城市已经成功地建成了数字MMDS系统,并且已经投入使用。不仅传送多套电视节目,同时还将传送高速数据,成为我国数字MMDS应用的先驱。数字MMDS不应该单纯为了多传电视节目,而应该充分发挥数字系统的功能,同时传送高速数据,开展增值业务。高速数据业务能促进地区经济的发展,同时也为MMDS经营者带来更大的经济效益。因为数据业务的收入远高于电视业务的收入。
  
  二、LMDS接入技术
  
    本地多点分配业务LMDS (Local Multipoint Distribution Service) 工作在20~40GHz频带上,传输容量可与光纤比拟,同时又兼有无线通信经济和易于实施等优点。
  
    LMDS基于MPEG技术,从微波视频分布系统(Microwave Video Distribution System, MVDS)发展而来。作为一种新兴的宽带无线接入技术,LMDS为“最后一公里”宽带接入和交互式多媒体应用提供经济和简便的解决方案,它的宽带属性使其可以提供大量电信服务和应用。
  
  一个完整的LMDS系统由四部分组成,分别是本地光纤骨干网、网络运营中心(NOC)、基站系统、用户端设备(CPE)。
  
  LMDS的特点是:
  
    1)LMDS的带宽可与光纤相比拟,实现无线“光纤”到楼,可用频带至少1GHz。与其他接入技术相比,LMDS是最后一公里光纤的灵活替代技术。
  
  (2)光纤传输速率高达Gb/s,而LMDS传输速率可达155Mb/s,稳居第二。
  
  (3) LMDS可支持所有主要的话音和数据传输标准,如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。
  
  (4) LMDS工作在毫米波波段、20~ 40GHz频率上,被许可的频率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz,其中以28GHz获得的许可较多,该频段具有较宽松的频谱范围,最有潜力提供多种业务。
  
  LMDS的缺点是:
  
  (1)传输距离很短,仅5~6Km左右,因而不得不采用多个小蜂窝结构来覆盖一个城市。
  
  (2)多蜂窝系统复杂。
  
  (3)设备成本高。
  
  (4)雨衰太大,降雨时很难工作。
  
    目前LMDS基本上还处于试用阶段,而不少的制造商则把为LMDS开发的技术使用到2.5~2.7MHz和3.4~3.6MHz频率的产品上,出现了新一代的无线双向宽带接入技术。
  
    LMDS系统工作在10、24、26、28、31、38GHz频段,在欧洲和北美已有多个频段得到了批准和使用,在中国,LMDS频率标准还未出台,但24~26GHz、38~40GHz已被批准用于试验。
  
  三、卫星通信接入技术
  
    在我国复杂的地理条件下,采用卫星通信技术是一种有效方案。在广播电视领域中,直播卫星电视是利用工作在专用卫星广播频段的广播卫星,将广播电视节目或声音广播直接送到家庭的一种广播方式。
  
    随着Internet的快速发展,利用卫星的宽带IP多媒体广播解决Internet带宽的瓶颈问题,通过卫星进行多媒体广播的宽带IP系统逐渐引起了人们的重视,宽带IP系统提供的多媒体(音频、视频、数据等)信息和高速Internet接入等服务已经在商业运营中取得一定成效。由于卫星广播具有覆盖面大,传输距离远,不受地理条件限制等优点,利用卫星通信作为宽带接入网技术,将有很大的发展前景。目前,已有网络使用卫星通信的VSAT技术,发挥其非对称特点,即上行检索使用地面电话线或数据电路,而下行则以卫星通信高速率传输,可用于提供ISP的双向传输。
  
    卫星通信在Internet接入网中的应用,在国外已很广泛,而我国也从1999年起,开始利用美国休斯公司DirecPC技术解决Internet下载瓶颈问题。另外,双威通信网络与首创公司已达成协议,双方各自利用无线接入技术和光缆等专线资源,共同为用户提供宽带互联网接入服务。这标志着卫星传送已进入首都信息平台。其上行通过现有的163拨号或专线TCP/IP网络传送,下行信息通过54MHz卫星带宽广播发送,这样用户可享受比传统Modem高出8倍的速率,达到400kb/s的浏览速度、3Mb/s的下载速度,为用户节省60%以上的上网时间,还可以享受宽带视频、音频多点传送服务。卫星通信技术用于Internet的前景非常看好,相信不久之后,新一代低成本的双向IPVSAT将投入市场。
  
  四、不可见光纤无线系统
  
    不可见光纤无线系统是一种采用连续点串接网络结构组成自愈环工作的宽带无线接入系统,兼有SDH自愈环的高可用性能和无线接入的灵活配置特性,可应用于28GHz、29GHz、31GHz和38GHz等毫米波段。系统通路带宽为50MHz,前向纠错采用RS和格栅码调制。当通路调制采用32QAM时,可以提供155Mb/s全双工SDH信号接口,用户之间通过标准155Mb/s, 1310nm单模光纤接口互连;当通路调制采用8psk时,可以提供两个100Mb/s全双工快速以太网信号接口,用户之间通过标准100Mb/s,1310nm多模光纤接口互连。
  
    该系统不同于多点的LMDS,采用环形拓扑结构,当需要扩容时,可以分拆环或在POP点增加新环。系统的频谱效率很高,运营者可重复使用一对射频信道给业务区的所有用户提供服务。该系统采用有效的动态功率电平调节和向前纠错技术,具有优良的抗雨衰能力。可为用户提供宽带Internet接入,增值业务,会议电视,远程教学,VoIP,专线服务以及传统的电话服务等,是一种在企事业市场上有竞争力的新技术。
  
    总的来看,宽带无线接入技术代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势,不仅敷设开通快,维护简单,用户较密时成本低,而且改变了本地电信业务的传统观念,最适合于新的电信竞争者与传统电信公司和有线电视网络公司展开有效的竞争,也可以作为电信公司和有线电视网络公司有线接入的重要补充。