无线接入网按出现年代分,有70年代的第一代系统,即一点到多点微波系统,有80年代的第二代系统,即基于模拟蜂窝的系统,有90年代的第三代系统,即基于数字蜂窝的系统。应该指出,这三代系统都是属于窄带无线接入。所以,可以把宽带无线接入网作为第四代。诚然,无线接入网也可以按使用频段和多址方式等分类。而人们常常只提到按用户终端的分类,而最为关注的是固定无线接网。
一、无线接入网所用无线技术
原则上可以说,各种现有无线通信,诸如,单信道系统、扩频无线通信系统、微波系统、卫星通信系统、移动通信(包含蜂窝和集群、无绳电话)等,均可以作为无线接入技术,但是,它们都不具备V5接口,成本高,而又不能提供高质量话音,所以,往往不能直接用于无线接入,而必须加以改造或专门设计。因此,无线接入网的系统可以分为两大类,第一类是专门设计制造的系统,称为专用无线本地环路,用户是固定的,这种类型的接入网也称为固定接入网,朗讯的WSS系统、阿尔卡特的A9500系统、大唐的WL—30系统,DSC公司采用CDMA技术的Airspan 系统是属此类;第二类,是由原来的系统改装(简化)而来,但与原来的系统有差别,比方说,无线接入网是全部或部分替有线本地环路,应具备通话质量高、可靠性高、保密性强、容量大,而成本要低、维护方便等,而移动通信通话质量、可靠性、保密性等要求低些,相反,系统造价高。诚然,随着移动通话的发展,通话质量也会提高,可靠性和保密性也会得到改善。
不论是专门设计还是改装原来的系统,所用无线技术主要有以下几种:
1、利用跳频无线系统
以色列Tadira Tele communications Ltd 推出的无线本地环路系统Multi Gain Wireless就是利用跳频无线系统。1996年初,广州进行了MultiGain Weiewless系统的演示。
2、利用微波技术
微波技术是接入网最早用的技术,70年代第一代无线接入网就是利用微波技术,先是用模拟的,很快发展为数字的。常用微波一点多址技术。而构成的接入网属于固定接入网,系统由连接本地交换机的中心站(又叫基站)、外围站(用户站)和中继站组成。加拿大SRT公司的SR500是最为大家所知道的典型系统。此类产品很多,诸如,Alcatel 公司的A9800系统,NEC公司的DMMASS、大唐的PMP1560、IRC公司的JUL,系统工作频率为15GHz,19GHz,24HGz,也向更高频率发展。系统覆盖范围可以是5—60公里(不加中继站),也可以是500——600公里(加中继站)。农村、沙漠、山区和海岛是此类产品用武之地。
3、利用卫星通信技术
众所周知,卫星通信按轨道分有静止轨道卫星(GEO)通信、中轨道卫星(MEO)通信和低轨道卫星(LEO)通信;而按地球站天线直径大小又分为A站、B站、C站、E站及甚小口径地球站VSAT(Very Small Aperture Termimal);卫星通信工作频率为C波段(4/6GHz)KU波段(重点是11/14GHz),Ka波段(20/30GHz)。卫星通信是利用卫星作中继站,所以,利用卫星通信也可构成无线接入网,而且,是固定接入网,其特点是覆盖面大,对距离和气候条件不敏感,VSAT系统用于组建接入网是最典型,VAST主站作基站用,VAST边远站作用户站用,我国公用网用VSAT系统,专用网也有VSAT系统。北方网络推出的Proximity S1000是该公司系列接入网产品之一,该产品“揉合了卫星及陆地的通信系统,能为全球用户提供话音、数据及传真服务。”
4、采用大区制技术
大区制技术有功率大、覆盖范围大、系统投资少等特点,采用大区制技术构成的无线接入网可用于人口分散的地区,而工作频率可以是450MHz,也可以是800MHz等,AT&T推出的WSS系统使用标准的AMPS频段(824——849MHz/869——894MHz)及其扩展频带,是利用大区制技术的无线接入网,WSS支持固定用户,但是,可以根据用户需要支持移动用户。
5基于蜂窝技术
模拟蜂窝(AMPS、NMT、TACS等)和数字蜂窝(GSM900,DCS1800、DAMPS、PDC和Cdma one等)技术中任何一种标准经过改装和简化都可以构成无线接入网,可以是直接接入交换网(PSTN/ISDN)的固定网,(如诺基亚的GSM WLL系统)用户终端是固定的,网络结构简单。也可以是通过移动交换机接入到交换网。用户是手机或车载台,网络结构复杂,还可以是混合型接入网,用户终端是固定终端,也可以是手机或车载台。Motorola 公司的CDMA WiLL系统,友利来公司的CSW系列,就是混合型接入网,在原移动通信网上使用固定无线终端FWT(Fixed Wireless Terminal)构成无线接入网也是混合网,Telular公司在湖南衡阳的Tel ETACS网上开通固定接入业务就是一例。
基于蜂窝技术的无线接入网工作频率有450NHz,800MHz,900MHz,1800MHz和1900MHz等。基于模拟网的有爱立信RAS1000和Motorola的Teledensity系统等,而基于数字网的GSM和CDMA标准为多,特别是基于CDMA标准的接入网特别多,诸如,DSC公司的Airspan 系统Litespan系统、multisρan,Motorola公司的CDMA WiLL系统,朗讯公司的CDMA AirLoop系统、Qualcomm(高通)公司的Qctel系统,中国大唐的φDMA—WLL系统等。有文章说,“Qualcomm公司有QcTel(CDMA)无线本地环路提供高质量水平的话音、数据和传真通信,是同类无线本地回路系统中成本效益最好的。”我认为,大唐的SCDMA—WLL系统“是CDMA技术与现代高科技相结合的全新技术”的体现,它具有目前国际上最高频谱利用率、最低发射功率的特点,该系统“使用了智能天线,(SmarL Antenna)、同步CDMA(Synchronous CDMA)、软无线电(Software Radio)等国际上最前沿的通信技术。”SCDMA—WLL系统工作频段为1785——1805MHZ,双工方式为TDD,多址方式为CDMA+SDMA,调制方式为DQPSK,这个系统应受到国内业界人士的重视。
6、基于无绳电话技术
基于无绳电话技术而构成无线接入网的有欧洲的DECT和CT2,美国的PACS和日本的PHS等。我们都知道,无绳电话技术原来是为家庭和办公室而设计的,发射功率低,覆盖范围不大,用这种技术而形成的无线接入网是固定接入网。其中采用DECT标准的最多,1998年有报道说,“目前全部公用WLL中31%采用DECT”。典型产品有Motorola与BellCore合作开发的TeleDensity系统、爱立信的DRA—1900系统,ADL的corDECT系统,西门子的DECTlink系统,中国华为ETS1900系统,Alcatel的A9500系统,UTstarcom的Airstar系统等,也有采用CT2标准的,如轨道移动通信公司的LinkteLct2系统和北方网络的Proximity 1800系统,还有采用PHS标准的,松下的AirsTAR_WLL系统、富士通的FWL—P300型WLL系统,日立的PN1000型WLL系统是采用PHS标准,我国采用DECT和PHS标准构成接入网,因为它们的容量大,DECT又可与蜂窝系统兼容,而PHS具有智能功能等特点。还有,“它们能在一个地点共同使用一个无线频段。”但是,随着无线接入网大发展,采用GSM和CDMA标准的越来越多。而用无线电话技术(特别DECT标准)的无线接入网相对比例减少。
7、基于集群技术
集群通信系统被CCIR命名为Trunking Commuication Sgstem。我国曾译为中继系统,1987年起改译为集群通信系统。集群系统的主要特点是:共用频率、共用设备、共享覆盖区、共享通信业务、分担费用、可与有线电话网互联、可进行数据、话音、传真等多种业务、有调度指挥和移动通信、交换、中继功能等。集群系统发射功率大,覆盖面也大,基于集群技术,可以构成固定无线接入网,也可以构成移动无线接入网及混合型无线接入网,诺基亚新开发的800MHz ACTIONET模拟集群系统加上诺基亚R72终端,可以向偏远地区提供话音和数据,系统成为无线接入网。ACT10NET是欧洲最典型的模拟集群系统,而欧洲的数字集群系统TETRA更受全球重视,可以肯定,基于TETRA标准的无线接入网更为人看好。基于集群技术的接入网工作频率有8000MHz、900MHz、甚高频、超高频等。
8、宽带无线接入网
无线接入网是无线通信技术和交换技术发展的产物,也是通信业务发展的产物。现在,有线ATM技术高速发展成为宽带交换网的核心技术,无线ATM技术发展也快。而电信业务已由单一的话音发展为话音、数据、图像和多媒体,发达国家的人们已不满足窄带接入网,于是,宽带无线接入网成为无线接入网的发展方向。
对于宽带无线接入网,世界上已有三种标准,那就是1EEE标准、ATM论坛标准和欧洲ETSI的标准。1EEE于1998年提出1EEE8024L标准,是有线LAN标准1EEE8024的一部分,1990年改1EEE8024L为1EEE80211标准。
欧洲ETSI宽带无线接入网络小组研究考察无线接入网的用途,得出结论,用途不同,需要的数据速率不同,诸如,电视点播需要15至6Mb/s,网上浏览需要2Mb/s,接入企业网需要10Mb/s,LAN互联需要25Mb/s。因此,宽带接入网的产品,目前大致有四类,第一类是提供2Mb/s速率的产品,如爱立信的Airline系统,微波一点多址系统也可以提供2Mb/s速率,第二类是用本地多点分配系统LMDS(Local multipoint distribution system)。LMDS和本地多点通信系统LMCS(Local Multipiont commumcation system),多点电视分配系统MVDS(Multipoint video distuibutlon system,微波多点分配系统MMDS(Multichannel Microwave Distrlbution system)是引起全球关注的宽带无线新应用,但是,最引起人们重视的是LMDS、LMDS首先由美国Cellular visim公司开发,如今,加拿大新桥网络、北电网络、法国阿尔卡特、德国博世、美国朗讯、惠普、休斯等多家公司提供LMDS,全球最大的数字微波生产商(美国P—COM)前不久在北京推出最新研制的LMDS系统,LMDS系统由基站、用户端设备、用户设备和网络管理系统组成。基站和用户端都是由室外单元(微波收发信机和天线)与室内单元(调制解调器)组成,它们之间通过空中接口相连,LDMA是一点多址方式运作,类似于微波一点多址,但与传统微波一点多址不同,LDMA可以组成蜂窝网络的形式运作。LDMS工作频段有24GHz,28GHz,31GHz、38GHz和40GHz,在美国,LMDS使用频段为275HGZ——2835GHZ,和291——295GHz,在欧洲,LMDS正在试用405——425GHz,LMDS不支持移动业务,可支持固定话音、数据、图像业务和ATM、TCP/IP及MPEG2等标准,能提供接入速率为Nx64Kb/s至2Mb/s,甚至高达155Mb/s,工作频带带宽至少有1000MHz。LMDS是新技术,应该引起业界人士重视。要重视LMDS在Internet和高速数据通信的应用。第三类是无线 局域网和无线ATM。无线局域网WLAN和无线ATM有两个标准,即1EEE80211和无线ATM论坛标准。1993年在国际电联(ITU)有人提出无线ATM(Wireless ATM)的概念。1996年6月,ATM论坛(ATM Forum)正式成立无线ATM工作组,负责无线ATM标准化工作及系统规划。隶属于无线ATM的无线移动ATM(WMATM)的研究工作已在欧美展开,德国、瑞典、意大利等欧洲国家已投入巨资,德国国家信息研究中心已提出一个方案,旨在应用TCP/IP叠加在无线ATM层上,以提供有线/无线宽带Internet业务,并已取得研究成果,美国也提出过无线ATM实验方案。无线ATM是一种刚刚起步的宽带无线技术,其基本技术是无线接入和移动ATM。目前用无线ATM构成无线接入网尚未见产品,但是,发展趋势是令人可喜的。无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)在10多年前已有试验网,无线局域网的特点是结构简单、组网灵活,网络可移动,而比有线局域网成本低、效率高,典型的无线局域网WLAN是在一个固定点(称为接入点)安装收发信机,接入点与PSTN相连通过标准的以太电缆,而与用户设备相连是空中接口。接入速率为1Mb/s至10MB/s,甚至更高。无线局域网工作频率以900MHz为佳,但该频段已过于拥挤,于是工作于24GHz及毫米波60GHz。频率越高,覆盖面越小。覆盖面大小与接入点安装结构有关,一般来说,每个接入点的覆盖半径为30米到300米。第四类是用欧洲电信标准协会ETSI制定的标准。1992年ETSI提出HipER ALN标准第一项,而当前,EISI根据ACTS计划宣布新标准以替代HCPERLAN标准,新标准提供接入速率超过25Mb/s,新标准包括多个宽带无线接入项目,而接入速率随工作频率不同而相异,在60GHz时提供速率可达155Mb/s。第五类是利用光无线通信技术。光无线通信是新概念,在我们的脑海中原来只有光的有线通信(光纤通信),光纤通信是将红外线信号在光纤中传播。红外光信号在有线(光纤)中,可以传播,那么在无线(大气)中也可以传播,在大气中传播就成为光无线通信(optical Wireless communication),光纤通信中的红外光源(发光管和激光管)也可利用光无线通信。光无线通信的接收机用的光电检测管可用PIN或APD(雪崩管),光无线系统可以用于点对点通信,也可构成光无线局域网(OWLAN),国外对光无线系统进行多个试验,其中有传输距离40米,数据速率为1Gb/s的试验。光无线系统实用之后,宽带无线接入增添了新的一项。
宽带无线接入是无线接入网的发展方向,而速率为2Mb/s以上实用系统,除了LMDS以外,尚不多见于报道,宽带无线接入有三个标准是有利于系统实用化,但是,频率和多址方式、调制方式、时延等的技术问题困扰宽带无线接入网的发展。不过,宽带无线接入网的发展趋势总是向前迈进。据报告,到2000年,2Mb/s的系统会有多个,以致形成竞争使价格降低。LMDS系统也会在2001年提供10Mb/s的速率,而到2002年根据欧洲ETSI提出的标准而生产的产品问世,提供速率高达25Mb/s,也就是说,宽带无线接入网将会在今后几年内陆续推出。
二、无线接入网在我国的概况
我国是发展中国家,通信业不十分发达,而根据国家的宏伟目标,我国要大力发展通信业,无线接入网在我国很有市场;尤其是我国幅员辽阔,地形复杂,山区地形占全国70%左右,12亿多人口有88亿在农村,要发展农村的通信业,特别是山区和岛屿的通信业,需要大量的无线接入网;城市中因管线紧张等因素也需要无线接入网,所以,无线接入网在我国十分重要。为此,原邮电部电信总局和中国联通进行了无线接入网的试验,试验了多家公司的产品,为实用化积累了经验,试验之后,一些省、市、自治区建设无线接入网。
无线接入网是1996年起在全球得到应用,一些产品也是近几年大量推向市场。我国在无线接入网的产品与世界先进水平相差不大,既有模拟无线接入网,也有数字无线接入网,可以说,在无线接入网方面,我国的生产厂家已成为群体。诸如,大唐的WL30—F,WL30—S,SCDMA—WLL,中兴的EXWLL,ZXDWLL,华为的ETS450/800,DMC800/1900,巨龙的WLL04,武汉邮电科学研究院的WSLA—I和WSLA—II等都是典型的无线接入网产品,山西、重庆、湖北、陕西、甘肃、江西、浙江、安徽、广西、吉林、辽宁、河南、浙江等已将国产无线接入网安装在电信网上,不过,我国的国产无线接入网都是窄带的,研制宽带无线接入网并尽快地实用化是值得业界人士重视,否则,加入世贸组织后,电信网发展要宽节无线接入网时,中国人拿不出产品,只好拱手把宽带无线接入网的市场给外国人占领。
占用无线电频段是无线接入网的一大缺点。我国根据各类无线接入网所用的频率不同,规划了用于无线接入网的频率,大致情况是,4605——4620MHz(下行)/4505——4520MHz(上行)和4641——467715MHz(下行)/4541—457175MHz(上行)用于FDD方式农村无线接入系统,但不是农村无线接入系统专用频段。1900——1920MHz频段用于TDD方式的公众网或专用网无线接入系统,信息产业部并规定1900——1915MHz用于PHS技术,1905——1920MHz频段用于DECT技术。对于1880——1900MHz/1960——1980MHz频率用于无线接入系统的问题,信息产业部无线管理局有新规定,指出原邮电部电信总局在北京、天津、上海、广州、深圳、福州、厦门的无线接入网使用的1895——1900/1975——1980MHZ和中国联通在天津、成都、重庆的接入网使用的1890——1895/1970——1975MHZ使用至2002年底,1800——1805MHZ频段用于TDD方式的公众网或专用网无线接入系统,信息产业部已允许SCDMA以上可使用该频段。此外,原国家无委曾批准1785——1850MHz为SCDMAWLL的实验频率、3470——3480MHz为Airloop的实验频率,204725——206125MHz/222225——223625MHz为Airspan的实验频率,至于利用卫星通信、一点多址等技术构成无线接入网的频率和宽带无线接入网的频率,尚未见新规定。可以肯定,随着无线接入网在我国的广泛应用,特别是随着新业务和新的无线接入技术的发展,国家对无线接入网使用的频率会有新规定。
我国有国产无线接入网用的产品,信息产业部又规划了频率,无线接入网在我国有广大市场,无线接入网应发展很快。但是,无线接入网也有自身的缺点,诸如,受环境变化大、占有无线频段,话音质量比有线差等,这里存在人们是否接受无线接入网的问题。所以,应宣传无线接入网的优点,更为重要的是改善话音质量。
无线接入技术发展很快,宽带无线接入网实用化是眼前的事,而我国对无线ATM、无线局域网、光无线通信等的研究起步晚,因此,为了发展民族通信,我认为,应该强强联合研制宽带无线接入技术。
摘自《移动通信在线》