宽带无线接入技术的新秀——LMDS

张九龙 蔡建楠（南京邮电学院 210003）

　　摘要 本地多点分配业务（LMDS）是一种宽带无线接入技术。文章介绍LMDS的系统结构、技术特点、应用前景及其发展状况。

　　关键词 无线接入网 宽带接入 本地多点分配业务

　　随着Internet的迅速普及和多媒体技术的飞速发展，人们对宽带接入服务的需求量越来越大。为了满足用户对宽带接入业务日益增长的需求，业界开发了多种宽带接入技术。其中，本地多点分配业务以建设周期快、初期投资少、传输速率高、业务类型丰富，以及非常适合在城市中高密度用户地区（如商业大楼）提供宽带通信服务等特点而备受瞩目。

1、LMDS的系统结构

　　LMDS工作频段通常在26GHz以上，可提供话音、视像节目、数据等多种业务，支持ATM、TCP/IP、MPEG2等标准。LMDS的实际业务传送能力取决于给业务分配多少无线频谱资源，典型的商用LMDS系统能提供的下行链路高达51.84-155.52Mb/s（Sonet OC-1-OC-3），上行链路为1.544Mb/s（T1）。根据所用频率高低，LMDS覆盖半径一般为3-7km；由于LMDS工作在毫米波段，且为可视距传输，传输质量受雨衰影响较响较大。

　　LMDS系统由中心站、终端站和网管系统三部分构成。其中，中心站和终端站又各自拥有室内和室外单元。室内单元（IDU）负责处理与业务有关的事务（如业务的适配和汇聚）；室外单元（ODU）为中心站和终端站之间提供射频传输功能，一般安置在建筑物的屋顶上。

　　中心站位于服务区中心，覆盖区域常分为多个扇区，可以为一个或多个终端站服务。逻辑上，将中心站分为中心控制站和中心射频站两部分。中心控制站包括市制解调设备、MAC卡及网络-网络接口板等，其中MAC卡主要用于收/发终端站的相关业务请求。中心控制站提供与中频电缆相连的接口，可通过中频电缆连接中心射频站。中心射频站既可用全向天线进行覆盖，也可用扇区天线进行扇区化覆盖，以增加系统容量。中心站设备则为LMDS系统而核心网络提供接口，通过其中的业务节点接口（SNI），网络可连续PSTN/ISDN交换机、ATM交换机和IP路由器等。

　　终端站设置在用户驻地，负责以无线方式把用户连接到中心站，并与骨干网相连。它提供E1、POTS、10/100Base-T、FR、ATM、ISDN和Nx64kb/s等多种业务接口，并支持多种应用。终端站室外单元可连接用户交换机、路由器等用户驻地网（CPN）设备，为用户终端提供PSTN、电路仿真和高速IP等业务。终端站室内单元对来自用户驻地网的业务进行适配和汇聚，通过中频电缆传送到室外单元，再通过无线链路传送至中心站；在相反方向，则从下行业务量中提取本地业务，分送给用户。

　　中心站和终端站的室外单元包括射频收发器和射频天线两部分。射频收发器对来自室内单元的中频信号进行上变频，调制到射频频带，通过射频天线进行发射；同时将射频信号下变频传送到室内单元，从而在中心站与终端站之间建立双向信道。中心站室外单元与终端站室外单元之间的空中接口常采用26GHz以上的频带，这决定了LMDS中心站与终端站之间只能采用视距传输。

　　LMDS系统中心站使用聚集喇叭天线，并以多扇区覆盖方式在定角度内覆盖用户端设备。终端放射频天线为定向天线，定向接收来自本扇区天线的信号。系统可进行自动增益控制，在满足一定误码率和系统可用性的前提下，自动调整射频发射功率，使扇区之间的干扰降至最小。LMDS扇区半径通常为3-7km，不同扇区之间可采用正交极化方式进行频率复用，以减少相邻扇区之间的干扰。

　　LMDS下行主要采用时分复用（TDM）方式将信号向相应扇区广播，每个用户终端在特定的频段内接收属于自己的信号。上行多址方式为TDMA或FDMA。如果采用TDMA方式，则若干远端站可在相同频段的不同“时间片”向基站发射信号。这种方式对支持突发型的数据业务（如Internet接入应用）优势较明显。如果采用FDMA方式，在相同区中，不同的远端在不同频段上向基站发射信号，彼此互不干扰。由于这种方式过端需长期占用频率资源，所以适合租用线业务。

　　LMDS的调制方式有四相相移键控（QPSK）、16正交振幅调制（QAM）和64QAM。采用16QAM或64QAM等高阶调制方式可有效无的扩大系统容量。简言之，采用16QAM，相同频段支持的容量是QPSK的2.3倍；若采用64QAM，则为3.5倍。但调制技术越复杂，在相同条件下覆盖的范围则越小。

2、LMDS的特点

　　（1）工作频带宽，可提供宽带固定无线接入。

　　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155Mb/s，能满足广大用户对通信带宽日益增长的需求。在这一点上，连一些有线接入技术（如HDSL、ADSL、VDSL等）都无法与之媲美，因此LMDS有“无线光纤”之美称；

　　（2）运营商启动资金较小，后期扩容能力强，投资回收快，网络运行维护费用较低。

　　这些优点使众多运营商特点是一些新兴运营商，对LMDS产生了极大的兴趣；

　　（3）业务提供速度快，发展用户极具灵活性。

　　LMDS系统实施时，不仅避免了有线接入开挖路面的高额的补偿费，而且设备安装调试容易、建设周期大大缩短，一般在几周内就可完成网络建设，因此，可迅速为用户提供服务。另外，LMDS系统具有良好的可扩展性，便于扩充容量和提供新业务，服务商可随时根据用户需求进行系统设计或动态分配系统资源，添加所需设备，提供新的服务，而且不会因用户变化而造成资金或设备的浪费；

　　（4）频率复用度高，系统容量大。

　　在LMDS中心站，容量可超过覆盖区内用户业务总量，因此LMDS很可能是“范围”受限系统，而不是“容量”受限系统，特别适合在高密度用户地区使用。

3、LMDS的应用

　　鉴于上述特点，LMDS的适用范围非常广泛：

　　（1）租用线业务（Leased Lines Service）

　　租用线业务可为用户终端上网提供E1和帧中继（FR）连接、用户自动交换机（PABX）连接和基于专线的广域网连接应用，还可为不同运营商的基站之间提供互连。

　　（2）突发数据业务（Bursty Data Service）

　　这类业务的应用有Internet、Internet及局域网互联等，主要面向企业、SOHO（Small Office, Home Office）以及居民用户。随着将来业务的不断拓展，LMDS系统还可提供远程医疗、远程教学、远程图像监控、网上购物及网上交互式游戏等众多增值业务。

　　（3）交换话音业务（Switched Telephony Service）

　　这类业务采用V5.2或其它符合标准的网络接口，为传统的话音和ISDN通信提供接入服务。LMDS可用作异步转移模式（ATM）和光纤同步网（SONET）的媒介，不可作为PCS骨干网、铜线/光纤的备份。

　　（4）数字视频业务（Digital Video Service）

　　这类业务的应用包括VOD、数字电视和高清晰度广播等。从网络角度来说，考虑到业国的不对称性，采用有QoS保障的突发数据方式支持此类业务较理想。相对传统的有线电视接入系统多路多点分配业务（MMDS）而言，LMDS所处频段较高，覆盖范围比MMDS小很多，但它提供的频道数却远远超过MMDS。此外，MMDS通常只是一种单向广播网，无法支持交互式业务。

4、LMDS在国内外的发展状况

　　LMDS技术最初由美国Cellular Vision公司开发，1991年获得技术试验许可证。目前世界上已有不少厂家可提供完整的LMDS解决方案，其中美国P-COM、加拿大Newbridge Networks、法国Alcatel等公司的产品已有规模商用的经验，许多国际著名通信公司也纷纷涉足这一领域，已经或即将推出自己的产品。

　　近几年，美国业界对LMDS的热衷使全球掀起了LMDS热潮。已有多个国家对LMDS进行了频率分配，其中美国、巴西、日本和加拿大已推出LMDS商用业务。美国Cellular Vision公司在纽约的系统是世界上最成熟的LMDS系统，到1997年年底，该网络已有用户1.2万，业务范围多为多频道的电视节目，其价格低于竞争对手30%。该套LMDS系统能提供的下行数据流速率可达48Mb/s。

　　我国通信界也密切关注LMDS的进展。自1999年以来，我国各大通信公司纷纷开通LMDS试验网。中国联通在广州，中国网通在北京，中国移动在重庆、杭州和武汉，中国电信在广东都开展了LMDS的试验工作。新兴的网络运营商（如网通和吉通公司）拥有独立的业务范围（如高速上网和IP电话）。LMDS技术可使这些公司在短期内传统运营商强有力的竞争对手。中国联通和中国电信都拥有完整的光纤干线和本地环路，在上海、北京、南京等很多发达城市，已建立本地宽带信息源，但如何把大量的宽带业务分配下去仍是个难题。而作为最先进的宽带无线接入技术——LMDS则能起到宽带业务分配的作用，可使千家万户迅速享受到宽带业务分配的作用，可使千家万户迅速享受到宽带业务带来的诸多便利和乐趣。过去，中国移动公司必须租用中国电信公司的电路实现基站互连，但如果采用LMDS技术，就能很快组建自己的基站互联网络，从而降低运营成本；中国联通在此方面与之雷同。同时，中国移动也正在着手组建自己的IP网，LMDS可通过10BASE-T接口，把BSC周围的宽带数据业务宽松地接入到核心网。

　　特别值得一提的是，信息产业部于2001年8月29日下发了《关于发布26GHz频段FDD方式本地多点分配业务（LMDS）频率规划（试行）的通知》，决定将24.45-27GHz频段的部分频率作为FDD方式LMDS的使用频率：中心站（BS）发射频段为24.507-25.515GHz，终端站（CPE）发射频段为25.757-26.765GHz，收发频率间隔为1250MHz；基本频道带宽为3.5MHz、7MHz、14MHz、28MHz，可根据具体业务需求将基本信道合并使用。随着我国对LMDS频率的分配，必然会进一步加快LMDS在我国的商用进程。

摘自《电信快报》（2002年第5期）