宽带无线接入LMDS技术

宽带无线接入LMDS技术


　　接入网近年来被人们逐渐重视，解决网络接入部分带宽不足的瓶颈问题成为人们网络建设的重
点。ADSL，VDSL，ATM无源光，LMDS等宽带接入手段是倍受关注的新兴的接入网解决方案。在已闭
幕的2000年中国接入网高级研讨会上，LMDS技术成为了众多厂商和电信部门的焦点。LMDS技术具
有高带宽高速率、网络架设快、投入成本低、扩容迁移方便等特点，为众多电信运营商提供了接入
网建设方案的新途径。

LMDS是Local Multipoint Distribution Services的缩写，中文译作本地多点分配业务。这是
一种微波的宽带业务，工作在28GHz附近频段，在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信
息。

LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区，每个服务
区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公
里至十几公里，并可相互重叠。

目前各国的核心网络建设均初具规模，基本可满足当前通信的需求。而突出的矛盾体现在接入网方
面，即用户与核心网络的连接部分。这一问题是通信向宽带、智能、个人化发展的关键，因此我国
也把研究、发展和建设接入网列为重要任务。

从技术上来说，按照使用的媒介不同，接入网可划分为有线接入网和无线接入网，无线接入分为移
动无线接入和固定无线接入。移动无线接入就例如我们熟悉的移动电话接入等，用户是可移动的，
而固定无线接入与此正好相反，用户基本是固定不动的。按照这样的分类标准，LMDS属于无线固
定接入手段，而它最大的特点在于宽带特性，可用频谱往往达1GHz以上。

随着Internet的高速普及与多媒体技术的飞速发展，用户对带宽的要求越来越高，有线接入手段
无法跟上发展的速度：传统的铜线、电缆，已完全不能满足传输的要求，如果添加额外的调制和压
缩设备，成本又往往是用户所不愿负担的全光缆网络将是比较完美的解决方案，但对基础网络的要
求过高，即使在发达国家也还需要一段时间才能实现折衷的光纤电缆混合方案（HFO在很多国家并
不适合，因为光纤与电缆往往掌握在不同的部门手中，由于法规的限制及各自利益的保护，混合使
用难于实现。

普通的无线接入系统均是窄带系统，工作在450M、800M等，针对低速的话音和数据业务。而LMDS
的宽带特性，决定它几乎可以承载任何种类的业务，包括话音、数据和图像等：

*话音业务

LMDS系统可提供高质量的话音服务，而且没有时延。系统可提供标准接口，如RJ-11。

*数据业务

LMDS的数据业务包括低速数据业务、中速数据业务和高速数据业务。具体数据速率可支持1.2K-
155Mbit／s，并支持多种协议，包括帧中继、ATM、TCP／IP等。

*图像业务

LMDS可支持模拟和数字图像业务，可提供的图像信道包括150条远程节目、10条本地节目，还可提
供最少10条PPV节目信道。系统的信号可以从卫星来，也可以是本地制作的；可以是加密的，也可
以未加密。

LMDS系统的优势与局限

除了上述宽带特性，LMDS还具有无线系统所固有的优点，如建设成本低，项目启动快，建设周期
短，维护费用低等：

1.项目启动快，工程完成快

无线系统与有线系统相比，很大的优势在于工程的启动与实施非常迅速。尤其在大城市，有线工程
往往要经过市政等部门的审批，因为对道路、绿地等环境破坏较大，而且施工量大，要受到多种因
素的制约。

2.前期投资比例较小，后期扩容能力强，投资回收快

LMDS系统的投资包括中心基站设备，用户端设备，网管系统和其它附加费用。由于LMDS是一种利
用基站覆盖用户端设备的体制，所以在网络初期，只需小部分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。随着用户数量的增加，可提高基站的配置，增加用户端设备，

逐步扩容，逐步追加投资。所以投资回收也很快。

3.可以根据用户需要进行建设

在网络正是投入运营之前，往往很难准确推算用户的业务需求发展情况，传统接入网络中，用户对
带宽和新业务的不断的需求往往使服务商深感头疼。而LMDS系统的基站、扇区覆盖体制，用户端
设备的模块化结构，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要求，

添加所需的设备，提供新的服务。

4.网络运行、维护费用比较低

这是无线系统自身固有的优势。

LMDS系统的局限性有：

*服务区覆盖范围较小，不适合远程用户使用。

*基站设备相对比较复杂，价格较贵，所以用户少时，平均每用户成本较高。LMDS自身的特点，决
定它更适合于大城市的城区或其它人口比较稠密的地区。

3.由于工作频率高，通信质量受雨、雪等天气影响较大。

LMDS网络组成

一个完善的LMDS网络是由四部分组成的：

*骨干网络

*网络运行中心（NOC）

*服务区中的基站系统

*服务区中的用户端设备

各个基站的数据送入骨干网络，完成话音交换、 ATM交换、IP交换等，并连入国际出口，如
Internet出口等。为管理服务区的设备和用户，往往设立网络运行中心（NOC）。

通常，LMDS设备厂商提供服务区的设备，包括基站系统和用户端设备，及网络运行中心的软件，
而骨干网络，作为基础设施，由电信服务商建设。

目前市场上，研制和生产LMDS设备的厂商多集中于北美，如P-COM公司、北方电讯，新桥网络等。
设备厂商们对LMDS设备的深入研究，主要是由于北美国家对LMDS的浓厚的兴趣，尤其是1998年3
月 FCC对频率许可证的公开拍卖更掀起了LMDS热潮。许可证拍卖后，中标公司开始着手建网工
作，其中拥有多个市场LMDS许可证的Winstar公司从1998年年中开始，在美国的华盛顿特区、洛杉
矶等大城市进行了LMDS系统安装。在这些项目的建设中，Winstar公司采用的都是美国P-COM公司
的LMDS 系统。

1999年1月7日，P-COM与Winstar公司共同宣布，世界上第一套商用LMDS系统投入正式运行，利
用 P-COM公司的LMDS系统，为用户提供高速Internet接入，会议电视，视频点播，LAN互连以及
话音服务，取得了非常好的商业效果。自此以后，两公司紧密携手，在美国本土以及国际市场，大
规模开展LMDS业务。

下面将以P-COM的LMDS系统的基站系统为例，介绍LMDS设备P-COM公司的LMDS系统包括基站系统和
用户端设备两部分。

基站系统

基站系统负责进行用户端的覆盖，并提供骨干网络的接口，包括PSTN、Internet、Frame
Relay、ATM、ISDN等。

P-COM的LMDS系统的基站系统采用扇区覆盖，即使用在一定角度范围内聚焦的喇叭天线，覆盖用户
端设备。根据采用的天线的不同，可划分为150、22.50、300、450、600、900扇区，即最少4个
扇区，最多24个扇区。

由基站至用户端的下行链路采用TDMA模式，射频调制方式可选QPSK、16QAM和64QAM，多元调

制方式，特别是64QAM，可大大提高频道利用率，目前也只有P-COM公司的设备可以提供64QAM这种
调制方式。

基站设备可分为室内单元、室外单元、天线和连接室内单元与室外单元的中频电缆四部分。室内单
元是标准19英寸机箱，机箱内含冗余电源，机箱内共有21个插槽，可插入各种板卡。室外单元采
用特有的圆柱型结构，体积小，重量轻。天线接口使用P-COM公司的专利，可直接与天线相

接，无需波导，减小损耗，安装简单。

用户端设备

用户端设备包括室外安装的微波发射和接收装置和室内的网络接口单元（NIU），NIU为各种用户
业务提供接口，并完成复用／解复用功能。P-COM的LMDS系统可提供多种类型的用户接口，包插电
话、交换机、图像、帧中继、以大网等等，速率也非常全：ISDN、N×64K、2M、N×2M等，基本上
目前常见的业务都可直接接入。

冗余配置

作为点对多点的网络结构，中心站的稳定性至关重要。为保证这一点，LMDS基站系统支持冗余配
置，即使用两套设备互为热备份，由控制系统自动检测链路情况、误码水平等判据，一旦达到门
限，则进行切换。

除这种完全的1＋1备份之外，LMDS系统还支持按比例冗余配置，即若干块某一类板卡，增加一块
作为备份。

容量扩充

LMDS系统的一大优势是可根据用户情况进行网络扩充，为网络容量的扩充提供了多种方法：

*增加每扇区的载波数量

P-COM的LMDS基站每扇区可容纳5个载波，这样当用户数量增多，一个载波无法容纳时，仅靠增加
载波数量，就可提高五倍系统容量。

*将扇区细划

基站扇区系统最少可划分4个扇区，每个扇区覆盖90度范围内的用户。如果采用角度更小的扇区天
线，如15度的天线，划分为24个扇区，即使每个扇区用户数量不变，系统总容量也大幅度提高。

*两种方法混合使用

综合使用上述两种方法，将取得最佳扩容效果。

与其他公司的LMDS系统相比，P-COM公司LMDS系统具有：

*更高的发射功率增加基站的覆盖范围。

*更高的调制阶数：其他公司的LMDS系统只使用QPSK和16-QAM调制方式。P-COM公司的LMDS系

统使用64-QAM调制方式，可以增加基站的通信容量。

*更高的扇区容量：每扇区可达200Mpbs。

*更高的基站容量：可达4.8Gbps。

*在远端站直接支持ATM协议（无线ATM）：通过使用无线ATM协议，可以使链路效率得到提高。

*在同一的系统同时提供FDMA和TDMA接入方式可以充分利用这两种接入方式的优势。TDMA接入方式
提供按需分配带宽，FDMA接入方式适用于租用线服务。

*提供自动发射功率控制（ATPC）：减少网络干扰，增加频率复用率，提高网络容量。

*容量扩充容易

LMDS在中国

目前，我国大型电信部门的数据网络骨干网的建设正在轰轰烈烈地进行，一些地区已经初具规模，
各电信运营商已开始着手接入网的建设。LMDS以其大容量，多业务，易建设、见效快等明显优势
引起了我国业内人士的广泛关注。

1999年5月起，中国联通公司广东分公司与P-COM公司共同签定了建立LMDS试验网的合作协议，开
始LMDS在中国的首次试验。此次中国联通广东LMDS宽带无线接入试验是为了配合中国联通数据网
工程而进行的重要的技术准备，目的是采用LMDS技术作为接入手段实现宽带多媒体（话音、数
据、视频等）业务的商用性，对其性能指标、承载能力及商用前景作综合评估，为中国联通数据网
工程接入方案的确定提供依据。试验地点定在降雨量较大的广州市，在国家无线电管理局的关心和
指示下，实验频段定在38-39GHz，市内设立两个扇区，三个远端站，组成试验网，开通话音、数
据和视频业务，建立起基本的测试验收环境。整阶段试验历时10个月，今年2月17日，受中国联通
广东分公司委托，信息产业部通信计量中心所属信息产业部北京电话交换设备质量监督检验中心对
该试验网进行验收测试，验证该网是否符合我国电信网的技术要求，以及其运行的可靠性，为联通
数据网工程接入方案提供依据。测试内容分7大部分49项，包括系统基站与ATM交换机接口物理层
测试、基站ATM信元结构测试、系统传输ATM信元QoS参数测试、CES模块2M接口参数测试、网管及
业务开通能力等，测试结果为49个项目全部合格。

广东LMDS试验网的成功充分体现出了P-COM的宽带无线接入系统的优势，同时也标志着我国第一
套 LMDS接入网络的成功开通，为中国联通数据网城域接入问题的解决提供了有效可行的途径，为
今后大范围选用LMDS系统提供了可靠的依据。通过对LMDS系统的技术性能与业务功能的全面的认
识和了解，我国的电信运营部门将利用LMDS技术把我国的通信产业推向一个新的高峰。