利用LMDS网络的第三代设备改善业务的整体性能

□P-Com 有限公司技术总监John Wood

　　如今，电信市场中的经营者们越来越注重他们的投资策略。他们更加希望资本支出能够在短期内带来相应的投资回报。新技术和新设备只有能够提高业务的性能，才能满足运营商的要求。本地多点分配接入系统 (LMDS)就是这样一种迅速发展起来的新技术，它的新特性和基于新特性的新一代产品能够满足运营商日益增长的容量需求。由于最近核心技术的新发展，使得最新一代(第三代)的LMDS系统在运营性能和成本方面已经大大超过第一代系统。

　　一、"最后一公里"的接入

　　国际和国内的电信业务是通过高容量的光纤链路传输的，城镇内的传输网络称为"城域网"（MAN），其体系结构往往是基于SONET/SDH 环型网，一般包括光纤和微波无线链路。 SONET/SDH 环型网能够提供高可靠性、高容量的传输网络体系结构。这种网络虽然能够传输千兆比特的数据，但是还缺少从MAN环型网到客户家中这"最后一公里"的连接，因此无法为客户提供宽带服务。对于这种连接，所选择的技术主要限于有线和无线解决方案。

　　有线解决方案包括将光纤延长至客户的楼房内，提供同轴电缆连接或在现有的电话双绞线上提供DSL。光纤连接通常是不经济的，除非客户的楼房与MAN环型网的距离不超过500英尺。同轴电缆的解决方案同光纤一样，由于要挖开路面，所以需要申请道路占用权。目前的同轴电缆设备一般只能支持512kbit/s 的业务。当双绞线状态良好时，就能够支持DSL，但一般也只能支持 512kbit/s 的业务。

　　DSL和同轴电缆业务只适合于住宅区用户和SOHO应用的场合。而小型企业和更大的用户群需要更高容量的技术，然而专用光纤解决方案的成本效率并不高。

　　二、传输环型主干网的固定无线接入

　　当客户与MAN传输网络连接时，固定无线接入仍然是最快和最具有成本效益的方式。与同轴电缆和DSL技术相比，固定无线接入能够提供更高容量的连接，并且可以覆盖更长的距离。同光纤相比，固定无线接入的成本极其低廉，而且可以在很短的时间内完成部署。 固定无线接入有多种无线解决方案可供选择，但对于提供宽带业务而言，一般采用10GHz以上的频率，以便为通信链路提供更多的可用频谱。LMDS运营商的许可证的频谱一般是2 x 112MHz。像3.5GHz这样频带的运营商，其许可证的频谱一般只有2 x 30MHz。考虑到相邻基站频谱再用的需要，运营商往往只能使用10MHz的信道来连接某一小区中的所有客户。

　　1．第一代 LMDS 系统

　　第一代系统是基于点对点的微波解决方案，它改善了打包的性能，从而降低了网络中心系统的成本。第一代系统空中传输的格式是时分复用（TDM）远端站采用频分多址(FDMA)接入，能够为客户提供稳定、可靠的连接。对于对称的固定比特率业务的传输，例如语音和电视会议，这种传输方式是非常有效的。但对于突发数据通信来说，频谱的利用率不高，同多个点到点的链路相比，平均只能节约50%的开销。

　　2．第二代 LMDS 技术

　　采用时分多址（TDMA）技术开发的LMDS解决方案，能够满足互联网通信容量可变的要求，同时也能够满足日益增长的数据业务的需求，而不仅仅是固定比特率业务或者电路交换业务的需求。采用该解决方案，能够使一个扇区内的多个CPE共享上行链路的频率信道。这样就能够更加有效地进行频谱分配，并按照CPE的实际需要分配带宽，此外，通过采用争用方案和技术，还能够在通信的空闲期将信道容量重新分配给其他用户。上述这些动态分配方案和技术能够更加有效地共享扇区内的信道容量，从而提高了总的有效容量。

　　由于一些实际中的实现问题，对于给定的调制电平，TDMA的效率不如FDMA。在每一数据子帧的数据头中都需要编排同步头。此外，为了避免数据碰撞，在到达解调器的每个数据子帧之间还必须留有一定的保护时间。由于这些实现问题，降低了数据传输的整体效率。

　　典型的第二代设备只采用QPSK调制方式，并且将容量限制在16Mbit/s 扇区，通过这种方式来降低成本。对于小型企业来说，这种方式也许足以支持小型的系统，但对于大型企业的宽带服务来说，就显得无能为力了。

　　有些设备也只限于在28MHz 的信道上运行。这就意味着即便扇区只有很少量的用户，整个28MHz 信道也要被完全占用。

　　3．第三代 LMDS 的特性

　　优化频谱利用效率，就能够确保最有效地利用可用频谱，并用于用户的连接。这将最大限度地提高每个扇区中的CPE数量，从而降低每个用户的总链路费用。

　　我们已经看出，最佳接入方式的选择取决于各个通信类型的特点。理想的接入解决方案是将FDMA和TDMA结合起来，这样就能够满足扇区内的每个直接用户的需求。TDMA适合于小带宽的用户，尤其适合具有突发特性的通信业务。对于具有多个互联网用户和电话线路的大型客户，其通信特点是数据的比特率基本恒定，因此，理想的解决方案是FDMA。由于租用线路的比特速率具有必须满足的固定要求，所以非常适于采用FDMA方式。

　　同时为了支持多媒体业务，系统基于ATM传输方式，而不是TDM方式。这不但使系统具有更高的灵活性，能够提供包括语音、数据和视频在内的各种业务，而且能够在通往客户住所的传输网络中对不同等级业务的服务质量(QoS)进行管理。这使得网络运营商能够更好地控制和监视网络性能，确保其符合客户服务等级协议（SLA）。与基于分组的系统不同，ATM传输模式考虑到了不同种类的通信对延迟敏感度的差异，确保语音传输等对时间延迟敏感的通信业务在线路分配中享有优先权。在提供电信服务的实际经营中，最为核心的问题是投资利润率（ROI）的最大化，同时最大程度地减少初始资本支出。初始资本支出包括LMDS基站的安装和部署。假定，在市中心部署四个提供全向覆盖的扇区基站可以为全部客户提供服务。在有些情况下可能只需要一个扇区，因为工商区可能只位于一个较小的局部区域，一个山坡上的基站可能就足以覆盖全城，或者需要三个独立的重叠扇区来扩大覆盖区域。

　　因此，当只需要针对一个扇区的运行进行设备设计和优化时，就能够减少初始资本支出，并随着与系统连接的客户数量的增加进行设备扩容。

　　 三、运营情况对比

　　根据第三代产品的特性，我们就3.5GHz 的点到多点和LMDS频率的运营情况进行了分析对比。针对配置基站和CPE的总资本支出建立了分析模型。模型中的基站成本包括安装和空载传输（返回信程），并且基站成本作为每个CPE的额外成本分配。投资利润率（ROI）等于每个CPE的总资本支出除以每月的服务收入。3.5GHz 的设备能够支持低容量的服务，因而能够为居民住户、SOHO和小型企业提供服务。3.5GHz 设备所采用的射频（RF）技术的成本低于LMDS频率的成本，但低容量服务所收取的每月的服务费用也较低。

　　可以看出，对这两种解决方案来说，所提供的容量越高，投资利润率就越高。另外，还可以看出LMDS设备的投资利润率（ROI）的范围与3.5GHz 设备的投资利润率范围是非常相近的。

　　当客户与MAN传输网络连接时，固定无线接入仍然是最快和最具有成本效益的方式。与同轴电缆或DSL解决方案相比，它能够为客户提供更高的容量。LMDS 技术已经从第一代多点到点的技术一直发展到目前的水平，即优化的点到多点的系统。为了满足日益增长的对"最后一公里"的宽带连接的需求及多媒体业务的需求，P-Com 公司 对接入技术、传输协议和打包方式也进行了精心设计和开发。尽管高微波频率的技术比低频率技术的成本高，但它能够支持更高的容量，因此经营者能够获得同等甚至更高的投资利润率。

摘自《通信世界》2002.13