无限生机的无线接入网

无限生机的无线接入网（马奔腾）
摘要  本文简要介绍WCDMA WLL、LDMS（WATM）和O／W WLL等几种前沿WLL技术。
关键词  无线接入网 WCDMA LDMS WATM WLL O／W WLL
    相对光纤通信而言，无线接入网只有在90年代末有了长足进步，摆脱广CT2、
PI－IS等一系列不成熟网络失败带来的阴影。在公众移动通信网中诞生的CDMA、
SA（智能无线）等技术最近在无线接入网中得到深入应用，加速了无线接入网宽
带化进程，使其基本和有线接入网发展同步，从目前几个在中国试验运行的无线
接入网中叶见一斑。
1 WCDMA接入网
    CDMA所具有的种种扩频优点已为业内共识，正是这些特质使得当CDMA应用于
WLL时可以提供比模拟技术网络大15－20信的用户容量；又因CDMA具有单频复用
且对以频率、时间、空间分集的特点使，使建设CDMA接入网变得快捷和节省投资。
WCDMA技术被许多世界电信组织选为IMT－2000的应用技术，为了和世界第三代移
动通信保持同步，在WLL中应用WCDMA是目前首选。
    其中RP类似移动网中的基站，可以配以全向或扇区无线，因其使用WCDMA空
中接口，RP可以提供高质量高速数据接入，在固定／半固定的WLL环境中，高速
数据接人的服务面积比同样使用WCDMA的移动网大，误码率和系统复杂性也可以
降低。例如提供115kbit／S的数据服务时，一个 80信道的RP覆盖可达8km。利用
1发2收的天线分集技术和 EVRC等技术可以改善语音服务质量并增加系统容量。
RPC（无线关口控制器）联带有RPOM和IWF，RPOM为RPC和网管系统的接口功能实
体，IWF为网间互联实体，主要负责和系统外数据网络的连接，包括Internet、
X.25、FR等网络，即IWF可以配有众多类型和速率的数据接口。
    这样RIU（无线接口单元）的终端用户可以直接通过WCDMA空中接口、RPC和
IWF登录众多数据网而无需通过WLL gateway和 PSTN上数据网，减少路径迂回和
众多协议变换，其优点显而易见。普通的语音在RPC中已经和数据业务分离，通
过WLL gateway和 PSTN联网。RIU完成最终用户的业务集成，可以有1、2、4、32
线等配制形式，既可以在稀话务的农村地区使用，也可用于高话务、高数据量的
城市地区；RIU支持RJ－11、RJ－45和RS一232等数据接口；提供64kbit／s的PCM
和32kbit／S ADPCM的语音服务和高达56kbit/s带内数据接入及115kbit／s的数
据和144kbt／s（2B＋D）的ISDN数据接人，具有极大的灵活性。尤其对中小企业、
居民小区用户、集团用户等需要综合接入的用户极具吸引力。从系统总容量上看，
WCDMA  WLL系统和DECT、PHSWLL系统相比有了显著提高，一个DECT、PHS WLL
（1套中心控制器组成）最大用户容量在1024线左右，利用集线技术盯以达到36
00线；而上述一套WCDMA WLL系统在保证通话服务质量的情况，可达2万用户，利
用WCDMA的软容量特性，实际利用可以更多。由于DECT、PHSWLL等网络的低系统
容量，导致单线成本一下降困难，严重制约了这类网络的发展，使其只在农村、
郊县等有线成本过高的地区有竞争力；而且因其自身技术局限数据接入速率目前
不高于14.4kbit／S，在城市等Internet接入热点地区资金回收能力非常有限。
对WCDMA WLL系统来说，克服了DECT等系统的弱点，单线成本已可以和光纤接入
网媲美，其数据接入速率也匕经处于移动通信二代（14kbit/S到三代（2Mbit/S）
的过渡期间，在城市通信运营中有较大的吸引力。
    WCDMA WLL在中国刚刚起步，全国个别地区有一定规模的试验网。预计件随
着CDMA移动网的兴起，将会有更大规模的发展。
2 本地多点分配业务（LMDS，Local Multipoint distribute Service）
    LMDS可以说是WATM（Wireless  ATM）的第一个商用版本，无线接人利用10G
Hz或更高的微波解决，和WCDMA WLL相比LMDS的服务重点放在宽带数据业务上，
传统的POST语音业务已经退居其次。网络的结构和WCDMAWLL等变化不大，控制中
心完成多种业务的分离和协议转换，提供的SNI接口速率将从N×64kbit/s到2Mb
it/s，甚至155Mbit/s，业务的多样性决定控制中心乃至基站使用ATM架构、IP或
IP＋ATM架构，以支持多种业务的QOS分配和管理。
    控制中心的ATM服务组至少也应包含AALI、AAL2和AAL5的服务。实际上控制
中心是一个ATM／IP交换机或ATM接人交换机。控制中心至基站的传输也多以ATM
直联或 ATM over SDH的万式实现，对用户端来说室内电元NIU的功能更为复杂一
些，需要由其完成WATM信元到通用ATM信元的互换，并以此为基础提供更多的FR、
E1等接口。为了提高单站频率利用率，LMDS多采用64／16QAM调制技术，并采用
多扇区覆盖，多的可达20余个扇区，每扇区接人容量高达200Mbit／S。LMDS基
站至NIU的下行链路多采用TDM方式，上行链路采用TDMA或FDMA。由于LMDS针对
高速率固定数据用户提供服务，没有或很少考虑半固定、移动用户（由其是使
用WLL手机上网的中低速数据用户），即没有提及用户移动性管理；而且目前AT
M架构处理语音业务的低效率问题还没有统一有效的解决，所以虽然LMDS可以通
过蜂窝组网构建宽带WLL，它还是更适合中小单位（企业、学校、医院等）的集
团使用，而对目前中国以经营POST语音接人为主的电信运营商来说， LMDS WLL
交象一个多点ATM传输网，而不像一一一一个为广大“散户”服务的经济型用户
网。
3 WATM/WIP
    伴随着多媒体高速数据网的飞速发展，用户对宽带接人的要求越来越高。
为了满足有线无线的无缝连接，WATM／Wr接入网和APON－样提上了业内研究的
日程。上述的LMDS已经是一种初期的WATM接入网，目前WATM还任重道远，主要
是解决无线信道的性能低，误码率高、带宽有限等问题。技术难题包括5GHZ以
上无线信道的高雨衰克服、无线信道共享（含纠错控制：ARQ还是FEC、接人方
式OFDM还是OQPSK、随机接人还是按需分配方式等等）、移动用户移动性管理，
包括位置管理、切换管理等。相对第四代移动通信所要达到的WATM移动网，WAT
M接入网的移动性管理要简单许多，只需要支持无漫游的低速移动即叶，但基站
间切换、基站间QOS传递和切换再分配等问题仍然存在。此外诸如WATM信天格式、
信元利用率，WATM协议和通用ATM协议间的转换都是亟待解决的问题，这些已经
远远超出本文所讨论的范围。虽然困难重重，业内对WATM技术的探索却有兴旺
的趋势，未来的WATM WLL可以预见是先于WATM移动网达到商用。
4 Q/W混合接入
    光纤接入至最终用户自从光纤通信发明以来一直是电信运营者为之努力的
目标之一，但是受到时间、资金投入过大的种种限制，实现起来什常困难，尽
管类似的FTTA、FTTR等变通方案极具吸引力。如果将光纤宽带特性等优点和无
线接入的灵活、快捷两者有机的结合起来构建网络将是目前最有吸引力的接入
网。基于这种思想，业内提出了FTTA的O／W混合接入的几种方案，典型的有1）
CS（中心站）和BS基带光传输，BS到用户无线传输；2）中频传送——CS（中心
站）和BS间IF先传输；3）射频传输——CS（中心站）和BS间RF光传输。方案1
的基带传输要求BS完成最终一跳（BS至用户）的一系列无线传输所必备的功能，
如编码、检错纠错、调制解调、上变频至中频IF及RF，过滤波大等等，复杂度
和移动网的基站相当，所以不是首选。方案2和3主要是简化了基站的组成，相
对方案2来说方案3主体工作在毫米光波段，直接的功率放大和低噪声放大对光
电器件的要求较高，实施起来要依靠光器件的发展。相对来说方案2目前实现方
便些，其中的基站只需要完成光信号的IF信号收发、上下IF和RF变换、下行链
路的功率放大和上行链路的低噪声放大。其他的调制、控制功能如数字段的终
结、复用／分插、无线信道共享、接人管理、路由寻址等等都可留到CS处理。
也就是BS只负责放大、RF／IF变换、AGC和E／O变换等功能，复杂度大降，BS
的成本随之剧降，甚至BS的安装维护也得以简化，体积缩小的室外型的BS可以
简单地安装在天线柱杆上。
    通常考虑最终一跳（BS至用户）时为了提供宽带业务，多用微波（MW）频
段如10GHz实现，小区覆盖半径300m至2km（在城市区域接入段恰恰是这一距离
难以解决）。上行链路时基站BS接收频分复用的MW信号，并调制成SCM（Sub－
Carrler Multiplexed的光信号，通过光缆传至CS，完成SCM信号至电信号的转
换，完成解复用，指配信号到信道等功能。下行流程同理。这样如果每载波宽
为20－150MHz，利用有较优频谱利用率的QPSK或22nQAM调制，系统叶以支持
155－622Mbit/s的宽带接入。
    方案2不但简化了BS，而且因为众多BS的业务传至CS集中处理，易于在CS
通过提高电路集成度降低成本，也提高了管理的综合性，所以实际上也简化了
CS。此外方案2在BS和CS之间透明传输无线信号，为无线接口上提供了极大的
灵活性，多种制式CDMA、DECT、WATM等的无线接口均能在此实现。这种FTTA方
式可以有效利用普遍现存的闭路电视网和 HFC系统的部分终端设备和光缆，所
以建网的成本可以一降再降，速度更快。目前这种O／W混合接入网和HFC等网
络交融的研究在飞速发展中。
    O／ W混合接入网的方案 2优点众多，但也存在一定的局限性。首要表现
在无线链路的恶劣条件导致的无线信号噪声和衰落，在BS的IF光放大和传输中，
会进一步放大和恶化，并且和光器件的非线性失真、门限等负面作用相互叠加，
导致到CS的信号不对用。而在BS没有纠错重发机制保证接人，进一步导致接入
时延加长和其他一系列的性能问题。目前只能通过提高光电器件，包括光缆的
性能来解决。可以预见光电电子技术的发展会使方案2、3更具有广阔的前景。
    综合以上所述几种无线接入网技术，我们可以看到无线接人同本身具有的
灵活性使得众多先进通信技术和组网方案得到充分发挥，这也是无线接入网具
有无限生机的所在，因为实质上无线接入网是和人类随时随地通信的要求紧密
吻合的。在中国，正因为无线接入网有着纷繁多样的组织形式和技术，更适合
我国复杂多样的地理人文环境。但我们向时应该充分规划无线接人网络，尤其
是注重使用频率规划分配、网络规模管理和移动网问步兼容以及技术递进层次
应用等方面的管理，不应出现相互干扰、混乱不堪的无序发展局面。我们认为
也只有充分管理，才能更好地比较各种技术，更好地利用、运营各种无线接入
网。

摘自《电信工程技术与标准化》