一、宽带接入的现状
传统电信运营企业一直在追求一种理想的接入手段,就是基于光纤的接入网。从长远来看,这无疑是最理想的解决方案。然而,要真正实现光纤到户,需要解决技术上和建设投资上的双重难题,这还要有相当一段路要走。中国电信现在只能选择光纤+xDSL技术来过渡;广电则选择HFC(混合光纤同轴系统)作为到宽带网络的过渡;作为目前以经营移动通信业务为主的中国移动,没有像中国电信和广电那样庞大的用户线,也没有在城区已形成相当规模的光纤网络,所以要切入宽带接入网市场,必须充分利用自己在无线领域拥有广泛用户群体和丰富的运营经验,利用无线宽带接入技术,选择LMDS或无线ATM作为突破点。
二、LMDS系统结构及工作原理
LMDS(本地多点分配业务系统)是一种崭新的宽带无线接入技术,1998年被美国电信界评选为十大新兴通信技术之一。该技术利用高容量点对多点微波传输,能够实现从n×64kbit/s到2Mbit/s,甚至高达155Mbit/s的用户接入速率,而且具有很高的可靠性。
LMDS工作在10MHz以上毫米波波段,可用的带宽达到1GHz以上,几乎可以提供任何种类的业务,支持话音、数据和图像业务,并支持ATM、TCP/IP和MPEG2等标准。由于LMDS具有高带宽和双向数据传输的特点,所以可提供多种宽带交互式数据及多媒体业务,满足用户对高速数据和图像的需求。
一个完善的LMDS网络是由4部分组成的:骨干网络、网络运行中心、服务区中的基站系统和服务区中的用户端设备。
基础骨干网络又称为核心网络。为了使LMDS系统能够提供多样化的综合业务,此核心网络可以由光纤传输网、ATM交换或IP交换或IP+ATM架构而成的核心交换平台以及与Internet、公共电话网(PSTN)的互连模块等组成。
基站直接进入电信骨干网络或核心网络。LMDS由于直接支持无线ATM协议,所以链路效率得到提高。基站负责用户端的覆盖,并提供骨干网络的接口,包括PSTN、Internet、Frame Relay、ATM、ISDN等。基站实现信号在基础骨干网络与无线传输之间的转换。基站设备包括与基础骨干网络相连的接口模块、调制与解调模块以及通常置于楼顶或塔顶的微波收发模块。基站采用多扇区覆盖,使用在一定角度范围内聚焦的喇叭天线来覆盖用户端设备。多扇区基站可以更有效地利用频谱,进一步扩大系统容量。LMDS系统根据采用天线的不同,可划分为15°、22.5°、30°、45°、60°、90°的扇区,即最少4个扇区,最多可达24个扇区。基站至用户端的下行链路采用TDM模式。
LMDS系统可以采用的调制方式为相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调QAM(包括4QAM)。目前可以提供6QAM、16QAM等大大提高频道利用率的调制技术。这样,LMDS就可提供更高的扇区容量,使每扇区达200Mbit/s。
用户端设备的配置差异较大,不同的设备供应商有不同的选择,一般说来,都包括室外单元(含定向天线、微波收发设备)与室内单元(含调制与解调模块以及与用户室内设备相连的网络接口模块)。通常采用口径很小的室外走向天线用户端网络接口单元NIU为各种用户业务提供接口,并完成复用/解复用功能。多个用户端设备可通过时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)等多址方式与基站进行通信。FDMA对于大量的连续非突发性数据接入较为合适,TDMA则适于支持多个突发性或低速率数据用户的接入。
网管系统负责告警与故障诊断、系统配置、计费、系统性能分析和安全管理等功能。与传统微波技术不同的是,LMDS系统还可以以组成蜂窝网络的形式运作,向特定区域提供业务。当由多基站提供区域覆盖时,需要进行频率复用与极化方式规划、无线链路计算、覆盖与干扰的仿真与优化等工作。
LMDS属于无线访问的一种新的形式,可以采用LMDS蜂窝式的小区结构覆盖整个城域范围。典型的LMDS系统利用地理上分散的类似蜂窝的配置,为由多个枢纽发射机(或称为基地站)在一定小区范围的服务区管理用户群,每个发射机经点对多点无线键(eric3)路与服务区内的固定用户通信。每个蜂窝站的覆盖区为5-7km,若采用具有更高的发射功率、更强的接收灵敏度的发射机,可增加基站的覆盖范围,使覆盖范围达到10km以上。
由于LMDS覆盖区可相互重叠,每个蜂窝的覆盖区又可以划分为多个扇区,所以可以根据需要在该扇区提供特定业务或服务。如通过采用多扇区、先进的调制方式(如P-COM采用的64QAM)、不同极化等途径,可以进一步增加频谱利用率、提高网络容量。LMDS系统特别适于在高密度用户地区使用,如繁华的城市商贸区、技术开发区、写字楼群、城市居民小区等。
三、LMDS技术的应用
LMDS可提供多种业务,可同时向用户提供话音、数据及视频综合业务,还可以提供承载业务,如蜂窝系统或PCS/PCN基站之间的传输等。
话音业务 LMDS系统是一种高容量的点对多点微波传输技术,可提供高质量的话音服务;与传统的POTS业务相连,可实现PSTN主干网无线接入。
数据业务 LMDS系统的数据业务包括低、中、高速3档:低速数据业务(1.2-9.6kbit/s)能处理开放协议的数据,网络允许从本地接入点接到增值业务网;中速数据业务(9.6kbit/s-2Mbit/s)的数据接口通常是增值网络的本地接点;高速数据业务(2-155Mbit/s,BER低于10-9)的提供必须有以太网和光纤分布数据接口。
视像业务 LMDS能提供模拟和数字视频业务,如远程医疗、高速会议电视、远程教育、远程商业及用户电视、VOD等。
四、LMDS的优势
LMDS系统主要提供给无线宽带载波服务商,与传统的有线接入或者低频段无线接入方式相比,LMDS具有以下优势:
频带宽 目前,各国分配的LMDS工作频带带宽至少有1000MHz,可支持的用户接入数据速率高达155Mbit/s,能够满足广大用户对通信带宽日益增长的需求。
启动资金小,扩容能力强,投资回收快 在网络建设初期,服务商只需少量投资建立一个配置较简单的基站,覆盖若干用户即可开始运营。运营者所需的初期投资较少,仅在用户数量增加即有业务收入时才需再增加资金投入,所以投资回收也很快。
业务提供速度快 LMDS系统实施时,不仅避免了有线接入开挖路面的高额补偿费,而且设备安装调试容易,建设周期大大缩短,因此可以迅速为用户提供服务。
具灵活性 LMDS系统具有良好的可扩展性,使容量扩充和新业务提供都很容易,服务商可以随时根据用户需求进行系统设计或动态分配系统资源,添加所需的设备,提供新的服务,也不会因用户变化而造成资金或设备的浪费。
承载业务多 LMDS的宽带特性决定了它几乎可以承载任何业务,包括话音、数据和图像等业务。
频率复用度高,系统容量大 LMDS基站的容量很可能超过覆盖区内可能的用户业务总量,因此,LMDS系统很可能是一个“范围”受限系统而不是“容量”受限系统。所以LMDS系统特别适于在高密度用户地区使用。
五、中国移动选择LMDS的优势
中国移动目前以GSM数字移动电话业务为主,拥有数量庞大的基站、铁塔等资源,县城及以上城市基站分布密集,一般基站相距在400-600m,完全能够覆盖绝大多数的宽带用户群体。因此,使用LMDS作为宽带接入的手段,具有其他电信运营商无法比拟的优势:(1)在接入段不需要拥有大量的市政管理资源来敷设光缆等线路设施,能够直接部署;(2)利用现有的大量GSM基站设施如铁塔、电源、传输等资源,只需安装LMDS无线收发设备,即可迅速为用户提供业务,建设速度远远快于有线接入;网络部署灵活,LMDS的系统容量可以通过改变扇区角度的大小灵活增减,系统扩容简单,设备易于拆卸和安装,有利于按照业务需求来改变网络部署,从而节约设备投资;维护成本低,由于无有线传输线路,可大大减少维护工作量,缩小维护人员规模,节约维护成本。
宽带业务的发展速度将是迅猛的,这是市场需求所决定的。尽管目前国内宽带业务市场还很不成熟,但积极关注和参与宽带接入是十分重要的。中国移动除了要积极参与3G移动宽带技术和业务的发展外,笔者认为,宽带无线固定接入也将是中国移动新的、十分重要的市场切入手段,相信不久的将来,中国移动会成为中国宽带数据业务市场中的重要运营者。
摘自《现代通信》2002.5