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3.5GHz固定無線接入技術(shù)與應(yīng)用
[ 通信界 / 宋文,陳金鷹,方根平 / www.6611o.com / 2006/11/29 10:35:46 ]
 

宋文,陳金鷹,方根平
(成都理工大學(xué)信息工程學(xué)院,成都,610059)


  摘要  作為一種新興、快速、便捷的接入方式,3.5GHz固定無線接入正成為人們普遍關(guān)注的話題。其獨(dú)有的傳輸距離、接入帶寬和抗雨衰以及價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì),以及所提供的面向分組數(shù)據(jù)接入的服務(wù)、面向語音數(shù)據(jù)一體化的服務(wù)、面向高速專線數(shù)據(jù)接入的服務(wù)和面向綜合業(yè)務(wù)技術(shù)的服務(wù),為它帶來的良好的發(fā)展前景。在2001年和2003年的兩次招標(biāo)中己經(jīng)初見成效,2004開始的第三期招標(biāo)必將推動(dòng)3.5GHz系統(tǒng)在我國的應(yīng)用。
  關(guān)鍵字 3.5GHz固定無線接入、分組數(shù)據(jù)接入、帶寬接入、綜合業(yè)務(wù)技術(shù)

1. 前言
  目前國際上主流并且比較成熟的寬帶接入技術(shù)包括xDSL技術(shù)、HomePNA技術(shù)、光纖接入技術(shù)、Cable技術(shù)以及寬帶無線接入技術(shù)等。基于硬件環(huán)境的不同,這些技術(shù)各自的性能特點(diǎn)存在著較大差異,但總的來講可歸結(jié)為兩類技術(shù),即有線接入技術(shù)和無線接入技術(shù)。從過去幾年的發(fā)展情況來看,有線接入在依靠現(xiàn)有通信線路資源基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)字化和寬帶化方面已經(jīng)取得了較大發(fā)展,其技術(shù)基本上能滿足固定用戶的需要。但是,由于頻率的限制,無線接入技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后,近年來各種微波、無線通信領(lǐng)域的先進(jìn)手段和方法不斷引入,包括3.5GHz頻段中寬帶無線接入系統(tǒng)、26GHz頻段LMDS系統(tǒng)和無線局域網(wǎng)WLAN的進(jìn)步,才使無線接入領(lǐng)域有比較大的進(jìn)展。
  就目前的研究成果來看,寬帶固定無線接入技術(shù)在向兩個(gè)方向發(fā)展:一方面充分利用過去未被開發(fā)、或者應(yīng)用不是很廣泛的頻率資源(如2.4G、3.5G、5.7G、26G、30G、38G甚至60G的工作頻段),實(shí)現(xiàn)盡量高的接入速率;另一方面是通過融合微波和有線通信領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù),如高階QAM(如64QAM、128QAM)調(diào)制、ATM、OFDM、CDMA、IP等,來實(shí)現(xiàn)更大的頻譜利用率、更豐富的業(yè)務(wù)接入能力和更靈活的帶寬分配方法。
2. 3.5G寬帶無線接入技術(shù)的特點(diǎn)
  3.5GHz 寬帶無線接入系統(tǒng)是一種固定點(diǎn)到多點(diǎn)無線接入系統(tǒng),源于2.5GHz MMDS,通過對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)后使之適合于雙向傳輸。其主要特點(diǎn)可歸結(jié)如下:
  (1) 覆蓋范圍 對(duì)無線信號(hào)傳輸而言,頻率越高,信號(hào)隨距離的衰耗越快,繞射能力也越弱,這兩方面的因素決定了3.5GHz頻段固定無線接入技術(shù)的覆蓋能力。一般來說,3.5GHz 固定接入技術(shù)覆蓋范圍可達(dá)10km 以上,雨衰因素對(duì)3.5GHz 固定無線接入技術(shù)的影響不嚴(yán)重,但因其屬于準(zhǔn)視距傳輸,建筑物的阻擋對(duì)其傳輸有一定影響,適合中小企業(yè)和人口集中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)用戶使用。
  (2) 系統(tǒng)容量 在采用相同調(diào)制技術(shù)的條件下,可用帶寬的多少直接決定了系統(tǒng)容量的大小。系統(tǒng)容量還取決于頻率復(fù)用系數(shù),頻率復(fù)用系數(shù)越高,相同頻帶寬度上可調(diào)制比特率就越高。對(duì)于3.5GHz 固定無線接入系統(tǒng),所采用的調(diào)制方式包括QPSK、16QAM、64QAM、GFSK、OFDM 等。目前的實(shí)用系統(tǒng)中,當(dāng)其工作在30MHz 帶寬上時(shí),其半徑可實(shí)現(xiàn)對(duì)10公里范圍覆蓋,系統(tǒng)容量可達(dá)300Mbps 左右。
  (3) 業(yè)務(wù)能力 3.5GHz 固定無線接入可支持以下業(yè)務(wù)類型(需要網(wǎng)絡(luò)側(cè)的配合):高速Internet 接入、局域網(wǎng)互連、VPN、數(shù)據(jù)專線、IP 電話/IP 傳真、視頻會(huì)議、PSTN/ISDN,
可以為企事業(yè)集團(tuán)用戶和社區(qū)用戶提供服務(wù)。
  (4) 系統(tǒng)成本 3.5GHz 固定無線接入較其他寬帶無線接入技術(shù)(如LMDS)技術(shù)成熟度高、技術(shù)難度小,因而設(shè)備成本較低,同時(shí)覆蓋用戶范圍廣,每個(gè)用戶所分擔(dān)的成本也相對(duì)較低。因此3.5GHz 固定無線接入方式適合于在業(yè)務(wù)發(fā)展期進(jìn)行較大范圍的覆蓋,從面上提供業(yè)務(wù)。
 。5)3.5GHz寬帶接入系統(tǒng)基本組成 3.5GHz固定無線接入屬于固定接入技術(shù),以點(diǎn)到多點(diǎn)無線方式支持固定用戶的接入,不支持漫游功能。系統(tǒng)參考配置如下表所示。

  由3.5GHz頻段構(gòu)成的固定無線接入系統(tǒng)一般由基站、遠(yuǎn)端站和網(wǎng)管系統(tǒng)三大部分構(gòu)成,其中遠(yuǎn)端站可進(jìn)一步劃分為室內(nèi)單元(IDU)和室外單元(ODU)兩部分;疚挥诜⻊(wù)區(qū)中心,它覆蓋的服務(wù)區(qū)一般分為多個(gè)扇區(qū),每個(gè)扇區(qū)可以對(duì)一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)端站提供服務(wù)。遠(yuǎn)端站則設(shè)置在用戶駐地,遠(yuǎn)端站室內(nèi)單元連接用戶終端、路由器等用戶駐地網(wǎng)設(shè)備。
3. 3.5GHz固定無線接入標(biāo)準(zhǔn)
  從1998年開始,很多國家先后為固定無線接入分配了頻譜。除20GHz以上的本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS Local Multipoint Distribution Service)頻率之外,10GHz以下主要集中在2.5GHz和3.5GHz兩個(gè)頻段。北美地區(qū)主要選用2.5GHz頻段,而歐洲地區(qū)則主要選用3.5GHz頻段。在歐洲市場(chǎng),擁有3.5GHz無線接入經(jīng)營許可證的運(yùn)營商,已經(jīng)開始提供商用網(wǎng)絡(luò)。
  (1)國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 國內(nèi)很多運(yùn)營商自2000年以來,對(duì)LMDS開展了許多技術(shù)試驗(yàn),但國家并沒有正式為L(zhǎng)MDS分配頻率,而首先規(guī)劃的是3.5GHz頻段。我國無線電管理局在3.5GHz頻段分配了30MHz×2的帶寬用于固定無線接入,以滿足對(duì)無線接入的緊迫需求。為了促進(jìn)3.5GHz無線接入在我國市場(chǎng)的有序發(fā)展,2001年8月27日信息產(chǎn)業(yè)部正式頒布了YD/T 1158-2001 《接入網(wǎng)技術(shù)要求——3.5GHz固定無線接入》,并于頒布之日起實(shí)施。
  (2)國外的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織(ETSI)和IEEE 802.16,目前也正在制訂無線接入的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)歐洲的頻率規(guī)劃(CEPT 14-03和CEPT 12-08),ETSI傳輸復(fù)用委員會(huì)(TM)對(duì)3GHz-11GHz的點(diǎn)到多點(diǎn)固定無線接入系統(tǒng)提的要求,主要是針對(duì)無線收發(fā)設(shè)備、系統(tǒng)性能等進(jìn)行了規(guī)定,但沒有規(guī)定空中接口的具體協(xié)議。其中包括:EN 301 021 的TDMA系統(tǒng)要求;EN 301 253 的FH-CDMA系統(tǒng)要求;EN 301 124 的DS-CDMA系統(tǒng)要求;EN 301 080 的FDMA系統(tǒng)要求。ETSI的工作開展較早,但是并沒有去規(guī)范空中接口。IEEE 802.16工作組的重點(diǎn)則是制訂統(tǒng)一的空中接口規(guī)范。它下設(shè)的任務(wù)3組和4組的工作重點(diǎn)分別包括:TG3的2GHz-11GHz的物理層和 MAC層規(guī)范;TG4的免許可的2GHz-11GHz的物理層和 MAC層規(guī)范。802.16是新成立的工作組,它致力于制訂統(tǒng)一的空中接口標(biāo)準(zhǔn),到目前為止,已經(jīng)有很多提案,但還沒有正式通過3.5GHz頻段的無線接入標(biāo)準(zhǔn)。
 。3)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容 在YD/T 1158-2001《接入網(wǎng)技術(shù)要求——3.5GHz固定無線接入》標(biāo)準(zhǔn)中,主要規(guī)定了FDD雙工方式3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)的參考模型、功能要求、工作頻段和波道配置、接口要求、無線收發(fā)設(shè)備要求、性能要求、網(wǎng)管功能要求以及供電、環(huán)境適應(yīng)性、電磁兼容性等方面的要求。
  3.5GHz固定無線接入采用一種點(diǎn)到多點(diǎn)的結(jié)構(gòu),其主要系統(tǒng)構(gòu)成一般包括中心站、終端站和網(wǎng)管系統(tǒng)三大部  分。在參考模型中描述了它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的相對(duì)位置和各部分的功能,通過4個(gè)接口對(duì)3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)進(jìn)行了界定。工作頻段和波道配置,遵循我國頻率管制部門的規(guī)劃,上下行各分配了30MHz的頻率,可以采用四種信道間隔,分別為:1.75MHz、3.5MHz、7MHz、14MHz。
  對(duì)于系統(tǒng)的SNI接口和UNI接口,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以在電路型接口、Ethernet接口和ATM等接口類型中任選一種。網(wǎng)管接口規(guī)定必須采用SNMPV2協(xié)議。另外,很重要的一點(diǎn)是不限制空中接口的實(shí)現(xiàn)方式,對(duì)空中接口協(xié)議棧暫時(shí)不進(jìn)行規(guī)定。對(duì)于固定無線接入,目前沒有統(tǒng)一的空中無線接口標(biāo)準(zhǔn),而且目前并不存在不同廠商的中心站和終端站互通的可能性,因此沒有規(guī)范空中接口。
  按照實(shí)現(xiàn)方式的不同,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了TDMA、DS-CDMA和FH-CDMA三種多址方式的系統(tǒng)。對(duì)于調(diào)制方式?jīng)]有進(jìn)行規(guī)定,但建議系統(tǒng)應(yīng)采用頻譜利用率高的調(diào)制方式。無線收發(fā)設(shè)備規(guī)定了發(fā)射功率和功率容限、發(fā)射頻譜、雜散發(fā)射、同信道干擾、鄰信道干擾和接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍等指標(biāo)。這些指標(biāo)主要參照ETSI的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制訂。對(duì)系統(tǒng)性能則是根據(jù)ITU相關(guān)的無線接入系統(tǒng)性能指標(biāo)和我國已經(jīng)頒布的接入網(wǎng)性能指標(biāo)進(jìn)行了規(guī)定。另外,標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)系統(tǒng)可用性、平均故障間隔時(shí)間、網(wǎng)管功能等進(jìn)行了規(guī)定。

4.3.5GHz固定無線接入設(shè)備市場(chǎng)前景
  通過近年的試驗(yàn)和運(yùn)營,3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)初步證明寬帶固定無線接入在我國有著廣闊的發(fā)展空間,應(yīng)用前景令人樂觀。已經(jīng)證明3.5GHz 系統(tǒng)技術(shù)比較成熟,設(shè)備穩(wěn)定性好,能夠滿足商業(yè)運(yùn)營的要求,因此,此技術(shù)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、高效、快速、理想的接入手段。
  其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:3.5GHz系統(tǒng)能夠作為綜合的業(yè)務(wù)平臺(tái),可提供基于 IP平臺(tái)的數(shù)據(jù)和多媒體等接入業(yè)務(wù),包括Internet接入業(yè)務(wù)(www瀏覽、E-mail、高速文件傳送等)、局域網(wǎng)互聯(lián)業(yè)務(wù)、虛擬專用網(wǎng)VPN業(yè)務(wù)、傳輸電路業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)(支持各種流媒體業(yè)務(wù),如VOD、電視會(huì)議、遠(yuǎn)程教育)。此外,3.5GHz系統(tǒng)具有啟動(dòng)資金小、服務(wù)速度快、頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大、擴(kuò)容靈活、業(yè)務(wù)接口多、運(yùn)維成本低等優(yōu)勢(shì)。
  目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)設(shè)備基本都支持動(dòng)態(tài)帶寬分配。而且3.5G固定無線接入系統(tǒng)可以提供豐富的業(yè)務(wù)接口,根據(jù)不同運(yùn)營商的不同需求配置,為運(yùn)營商開展綜合業(yè)務(wù)提供了技術(shù)上的支持。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)在中心站至少能提供V5、ATM、E1、以太網(wǎng)10BASE-T/100BASE-X接口中一種,在終端站至少能提供ISDN、POTS、以太網(wǎng)10BASE-T以及E1接口中的一種。
  根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,可以將3.5GHz固定無線接入設(shè)備分成四類:面向分組數(shù)據(jù)接入的產(chǎn)品、面向語音數(shù)據(jù)一體化的產(chǎn)品、面向高速專線數(shù)據(jù)接入的產(chǎn)品和面向綜合業(yè)務(wù)技術(shù)的產(chǎn)品。目前出現(xiàn)在市場(chǎng)上的相關(guān)產(chǎn)品,分為三種類型:第一類設(shè)備是電路型;第二類設(shè)備是混合型設(shè)備;第三類設(shè)備是IP型。各種設(shè)備的峰值帶寬與可用頻率資源及所采用的調(diào)制方式有關(guān)。在技術(shù)選擇上可根據(jù)業(yè)務(wù)需求、投資回報(bào)率及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要來決定。目前國內(nèi)能夠提供3.5GHz固定無線接入設(shè)備的廠商包括大唐、中興、馬可尼、運(yùn)通、金峰、地杰等10多家廠商。
  可以預(yù)料,隨著我國社會(huì)信息化進(jìn)程的不斷加快和電信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益走向深入,3.5GHz固定無線接入等寬帶無線接入技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。
 
參考文獻(xiàn):
  1) 黃濤,劉道生,3.5GHz寬帶接入技術(shù)分析,移動(dòng)通信在線,2003 
  2) 樊永軍,3.5GHz無線接入系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用,西部通信,2003 
  3) 主流無線接入技術(shù)及其發(fā)展特點(diǎn),上海慧錦網(wǎng)絡(luò)科技集團(tuán)信息中心 ,2003
  4) 符島,黃銀燕,3.5GHz固定無線接入系統(tǒng)與LMDS系統(tǒng)的應(yīng)用選擇,中國多媒體視訊,2003
  5) http://www.cww.net.cn/Control/Article.asp
  6) http://www.cww.net.cn/CwwService/Weekly/Article.asp
  7)http://www.ccw.com.cn/htm/net/comm/01_4_17_2.asp

 

作者:宋文,陳金鷹,方根平 合作媒體:四川省通信學(xué)會(huì) 編輯:顧北

 

 

 
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