LMDS技术及其在深圳市的应用

华中科技大学电信系 郭洪涛

一、LMDS概述

　　LMDS（本地多点分配业务）技术是近年来逐渐发展起来的一种工作于20～40GHz频段、宽带无线点对多点接入技术。该技术利用毫米波传输，可用频带宽度至少为1GHz，基站每扇区速率可达200Mbit/s，每个基站最大容量可达4.8Gbit/s（采用64QAM调制方式），具有很高的可靠性，号称是一种“无线光纤”接入技术。

　　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2-10公里，并可相互重叠。

　　LMDS具有更高的带宽，支持所有的话音及数据传输标准，如支持ATM、TCP/IP、MPEG2等标准，可以提供双向话音、数据及视频图象等多媒体业务，其网络开通快、运营成本低、组网灵活方便，是一种非常有前途的宽带固定无线接入解决方案，是解决通信网络最后一公里瓶颈问题的最佳方案之一。

二、LMDS系统的优势与局限

　　 1．LMDS系统的优势

与传统的有线接入或低频段无线接入方式相比，LMDS具有以下优势。

（1）工作频带宽、可提供宽带接入。LMDS的工作频带带宽至少有1GHz，可支持的用户接入数据速率高达155Mbit/s，能够满足广大用户对通信带宽日益增长的需求。

（2）启动资金较小。 LMDS系统的很大部分资金转移到用户端设备(CPE)，这样，运营者所需的初期投资较少，仅在增加用户即有业务收入时才需再增加资金投入，这样便最大程度地降低了风险。

（3）建设周期短，可快速提供业务。

（4）可提供质优价廉的多种业务。可同时向用户提供话音、数据及视频综合业务，符合电话网、计算机网、有线电视网三网一体化的发展趋势；还可提供承载业务，如蜂窝系统基站之间的传输等。

（5）频率复用度高、系统容量大：通过采用多扇区、先进的调制方式、不同极化等途径，可以进一步提高频谱利用率。所以LMDS系统特别适于在高密度用户地区使用，如繁华的城市商贸区、技术开发区、写字楼群、城市居民小区等。

（6）组网机动灵活：LMDS系统具有良好的可扩展性，既可以根据用户需求进行系统设计或动态分配系统资源。

（7）网络运营、维护费用低。

（8）没有投资沉淀，不会因用户变化（如用户迁移或流失）而造成资金或设备的浪费。

　　2．LMDS系统的局限性

（1）由于工作频率高，通信质量易受雨、雪等天气影响。

（2）服务区覆盖范围较小，不适合远程用户使用。

（3）基站设备相对比较复杂，价格较贵，平均每用户成本较高。

（4）LMDS产品还存在不成熟之处，有待厂家进一步完善，如早日增加多业务接入模块，提供更加广泛的业务类型，扩大ATM VCC寻址范围等。

三、LMDS网络组成

　　一个完善的LMDS网络是由基础骨干网络、网络运行中心（NOC）、服务区中的基站系统和服务区中的用户端设备四部分组成。

　　基础骨干网络，或称之为核心网络可以由光纤传输网、ATM交换或IP交换或IP+ATM架构而成的核心交换平台以及与因特网(Internet)、公共电话网(PSTN)的互连模块等组成。

　　网络运行中心负责管理用户网络，完成告警与故障诊断、系统配置、计费、系统性能分析和安全管理等功能。

　　基站提供骨干网络与无线网络的连接点，并提供骨干网络终端接口，包括PSTN、Internet、Frame Relay、ATM、ISDN等。完成复接分接功能，且含有本地控制功能，完成本地流量控制、注册、信道管理等。

　　由基站至用户端的下行链路采用时分复用（TDM）的方式进行复用。射频调制可选QPSK、16QAM和64QAM等多种调制方式。

　　用户端设备包括室外安装的微波发射与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。典型的LMDS系统可提供多种类型的用户接口，包括：ISDN、E1、FR、10BaseT、ATM等等，速率也非常全：64kbit/s、N×64kbit/s、2Mbit/s、N×2Mbit/s等，基本上目前常见的业务都可直接接入。

　　由用户端到基站的上行链路，可通过时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)等多址方式与基站进行通信。FDMA对于大量的连续非突发性数据接入较为合适，它适用于租用线路服务的接入方式。TDMA则适于支持多个突发性或低速率数据用户的接入，因此TDMA适合提供按需分配带宽的接入方式。LMDS运营者应根据用户业务的特点及分布来选取合适的多址方式。根据用户的具体位置与业务需求情况，配置合适的用户端设备。

四、LMDS在组网时应注意的问题

　　1．系统容量。LMDS系统的典型配置是每个基站采用4个扇区覆盖，最多可扩展到24个扇区。每个扇区根据使用的载波数、接入方式、调制方式不同而容量不同，最大容量每扇区为200Mbit/s。一个基站的最大容量为4.8Gbit/s。另外，在一个大中规模的城市中，使用LMDS系统通常需要建立多个类似蜂窝分布的基站，这时整个系统的容量需要考虑频率重用问题。

　　2．网络接口设备（用户端）。用户端的接口设备往往是多样化的，LMDS系统的终端设备可提供多种接口满足用户要求。应根据用户的业务和要求来配置用户端接口。

　　3．网络管理。 LMDS系统的网管系统功能强大，并且基于开放标准，可以与其他基于网管标准的网管互融互通。

　　4．雨对微波传输的影响。对高于10GHz以上的频率，氧气、水蒸气和降雨均会使微波波束损耗，总的路径损耗，应预先考虑的降雨损耗相加。我国南方几个省市，如台湾、海南、广东、广西、云南、贵州、福建、江西、湖南等均处于N、M雨量较大的地区（M=63mm∕h,N=95mm∕h）在雨量大的地方只能以牺牲传输速率来换取传输距离。

五、深大通信LMDS试验网情况简介

　　深大通信股份有限公司2000年5月对LMDS的产品、技术及应用作了全面深入的了解，同年9月，正式启动实验网，该实验网选用的P-COM的LMDS系统。建立实验网的目的是为了全面客观了解LMDS系统在接入应用方面的性能、应用的特点及寻求在深圳地区实际应用环境中的最佳应用方案，并为该技术在深圳的推广和实际的应用积累了丰富的经验，为将来LMDS的应用作了充分的准备。

　　1．实施方案

　　2．测试内容

（1） 天线极化方向的测试；

（2） 各种功率下的通信情况的测试；

（3） LMDS与各种ATM交换机互通测试；

（4） LMDS与CISCO路由器的互通测试；

（5） IP的视频点播：点对点、点对多点的测试；

（6） 文件传输的测试；

（7） 系统自动恢复测试。

　　3．测试结论

　　深大通信股份有限公司通过对LMDS的实验和研究，比较全面的掌握了LMDS的技术原理和应用规律及P-COM产品的性能特点，得到了实际的应用操作经验，经过对系统的测试及一年多的运行维护的应用，得出以下经验。

　　（1） 信号的衰耗与气候有较大的影响。设备经过一年多的运行，历经多次经过暴雨及大雾的恶劣天气，系统基本能保证正常的运行，在非常恶劣的条件下，系统有中断，但在气候环境改变的情况下，系统能自行恢复运行。

　　（2） 系统性能稳定。设备测试运行过程中，各项技术指标均能满足国际规范标准，在一个扇区多个远端站运行的情况下，相互间不产生任何影响，抗干扰能力强，系统运行稳定。

　　（3） 传输性能稳定。系统在保证无线传输要求的情况下，能保证话音和数据的传输稳定，不会因无线传输环境的变化，而影响系统的业务服务能力，只有在低于系统接收门限的情况下，系统才会中断。

　　（4） 组网能力强。系统有很强的组网能力，可以根据业务的要求，实现一个扇区15度到360度的覆盖，通过调制方式、极化方向、频道的调整实现整个城区的覆盖。

　　（5）系统管理。系统提供开放的网络管理协议，能对多系统间进行全面的参数设置、数据管理和监视系统运行状态，具有完备的系统管理能力。

　　（6）兼容性强。系统提供话音、数据综合性的接入，能同时与多种网络、通信标准协议连接，兼容性强。

　　（7）安装维护方便。系统采用模块化结构，系统安装简捷，远端站可以任意放置在扇区覆盖范围内，并能保证正常工作。采用了集中的网络管理系统，对系统操作维护更加方便。

　　（8）设备运行稳定。经一年多的运行，整个系统运行稳定，维护强度小。

　　（9）系统传输效率高。实际运行过程中，系统传输能力强，能提供稳定的宽带传输要求，对话音和数据透明的传输，传输效率高。

　　（10）频带宽。系统能提供高达155Mbit/s的高速数据业务，为解决“最后一公里”的传输瓶颈，提供了一个有效综合接入业务解决方案。

　　（11）管理系统稳定。经过一年多的运行，管理系统能保证对系统有效的维护管理，能对当前的数据保存、恢复，并且能记录系统工作日志。

----《通信世界》