详解无线接入技术

毕厚杰

　　第一讲

　　LMDS：高速无线“光纤”

　　LMDS是无线宽带固定接入网络中的一种，中文名称为本地多点分配业务。这是一种固定终端的无线宽带接入系统，用于综合视频、话音和高速数据业务，包括：互联网高速数据接入、交互式视频、视频会议、视频点播、实时多媒体文件传输、局域网的远程接入、电话。

　　其特点是通信容量大，最多可为8万用户提供数据和话音业务，总的速码率达5Gbs左右，有人称之为“无线光纤”，意即容量像光纤那么大，但它工作于无线方式。这个容量大是与其工作于很高的毫米波段有关(25-32GHz)的。在一定Q值下，带宽与其工作频率成正比。LMDS系统的带宽可达1.3GHz，如采用16QAM调制(频谱利用系数为4bit/s|Hz0，则码率可达1.3×4=5.2Gb/s。它具有以下优势：

　　·由于工作于无线方式，因而架设周期短，起始成本低，投资回报快，网络运行和维护费用省。

　　·由于工作于毫米波段，以视距传送，方向性好，外界干扰少，通信质量好。此外，因为工作于毫米波段，基站与用户终端设备都很小而轻，安装方便。

　　·由于基站和用户终端都采用模块化设计，因而设备配置灵活，具有良好的扩展性，容易扩充和增加新业务。

　　但LMDS也有其不足之处：

　　·毫米波只能工作于视距范围，传输距离一般5公里之内。

　　·毫米波通信质量受降雨和树叶衰减影响较大，这主要通过增大发射功率、提高天线高度来补偿。

　　LMDS的系统由基站、用户终端、网管系统和骨干网四部分组成。基站与各用户终端之间利用毫米波实现点到多点之间的无线通信。由于各用户终端是固定的，因此这是一种无线固定接入网。实际运用中，往往采取和移动通信类似的多个蜂窝小区似的配置方式，即将通信服务范围划分成多个蜂窝式小区，每个小区由一个基站和若干个用户终端组成。由于毫米波的方向性很强，一个小区又可分成多个扇区(如24个扇区)，每个扇区可根据用户要求提供不同的业务，其容量达200Mb/s，每个小区的半径为3-10公里。

　　基站设备由多个扇区构成，每个扇区设备由室外单元(ODU)和室内单无(IDU)两部分组成。ODU包括天线、毫米波收发模块；IDU包括调制解调模块、网络接口模块，后者提供与骨干网之间的接口，包括IPATMFRPSTN等。

　　用户终端可以是住宅小区用户或家庭用户，它也由ODU和IDU组成。ODU包括天线毫米波收发模块；IDU包括调制解调模块、用户接收模块，后者向用户提供各种网络接口，从而进一步通过机顶盒连接用户的计算机、电视机、话机、摄像机等。网管系统是LMDS的监控中心，用来实现监控管理和计费。

　　第二讲

　　3～5GHz接入：利用优选频段

　　无线宽带接入有两个频段：一个是25-32GHz频段，即所谓的LMDS；另一个是3-5GHz频段，即所谓的低频段无线固定接入。一般来说，频段越低，可传输的信息速率越低。以3.5GHz频段为例，按国家通信行业标准“接入网技术要求--3.5GHz固定无线接入”的规定，上传频段码3400-3430MHz；下传频段码3500-3530MHz。以频道带宽3.5MHz来比较，若采用QPSK调制方式，每个频道最低可传送4Mb|s;若采用16QAM调制，最低可传8Mb|s;若采用64QAM调制，则每个频道最低可传12Mb|s。但另一方面，调制方式越复杂，成本越昂贵，接收灵敏度越低，误码率越高，抗干扰能力越低，要保持一定的传输距离则需更大的发射功率。从性能价格比折衷地分析，在3.5GHz频段，一般选用3.5MHz频道带宽，传输码率则为4mb|s，可见其容量是较小的，但仍属于宽带。

　　如果一方面考虑传输带宽、传输容量，另一方面考虑传输距离、传输质量、投资成本。从两方面折衷考虑，在目前技术条件下，5GHz频段应属于固定无线接入中性能价格比最高的优选频段。

　　5GHz宽带无线接入系统由一个基站(BS)和若干个用户远端结(RS)组成，BS和RS各包括一个室外单元(ODU)和一个室内单元(IDU)，这两个单元的接口处于中频(IF)。BS根据MAC，为每个RS分配一个不同的射频频道。上行信道中时间通常被划分成若干时隙，提供时分多址接入(TDMA)；下行信道则采用连续的时分复用(TDM)。每个RS利用公共接口可传送话音和数据，诸如电话、以太网数据、视频和T1|E1。按客户需求，远端结可到10|100BaseT的局域网数据接X和IP话音接入，到小型企业的LAN高达8个POTS业务；接到中小企业用的小交换机以提供LAN和E1|T1信道。

　　BS提供与骨干网(IP或ATM)的连接，或与STM-1|OC-3(155Mb|s)高容量光纤传输设备相连接，ATM网络接口连接到SNMP的网络管理系统。

　　小型和中型企业需要数据、话音分组业务快速和动态的容量分配，这种TDMA接入方案可用于频分双工(FDD)或时分双工(TDD)，视其不同应用而定。在对称的双向数据业务上，FDD允许连续的下行和上行业务，而且对容量分配可动态地灵活设置。

　　第三讲

　　WLAN与蓝牙技术

　　当无线终端可移动时，即无线宽带移动接入系统，就会用到无线局域网。WLAN可支持相当高的数据速率，但网络漫游协议不完善，只能支持局部范围的移动，而且移动速度也不高。到目前为止，WLAN技术有两大体系：一种是IEEE802.11协议标准体系，工作于2.4GHz；另一种是CEPT制定低HiperLAN的标准体系，可提供数10Mb/s的高质量的无线接入。

　　iperLAN的特点是：高速传输、面向连接、支持QoS、自动频率配置、支持小区切换、安全保密、网络与应用无关。系统构成主要是移动终端MT通过接入点AP接入固定通信网络。

　　1999年8月，美国电气和电子工程师学会(IEEE)发布了IEEE802.11b和IEEE802.11a无线互连协议以来，无线局域网(WLAN)产品和业务获得了蓬勃发展。右表为WLAN技术指标及协议标准。

　　而蓝牙是一种短距离无线连接技术，用于提供一个低成本的短距离无线连接解决方案。家庭信息网络由于距离短，可以利用蓝牙技术。

　　蓝牙采用2.4GHz的ISM(工业、科研和医疗)频段，可免受各国频率分配不统一的影响；采用FM调制方式，降低了设备成本；采用快速跳频、正向纠错(FEC)和短分组技术，可减少同频干扰和随机噪声，使无线通信质量有所提高。蓝牙的传输速率为1Mb/s，传输距离约10米，加大功率后可达100米。

　　第四讲

　　无线ATM：保证多媒体业务QoS

　　如何在无线环境下尤其是移动环境下向用户提供多媒体通信业务，已成为人们对通信的新需求，ATM技术和无线技术的结合，即无线ATM(WATM)可支持多媒体业务在无线环境下对QoS的要求。无线LAN是建立在随机存取机制上的，对实时业务难以保证。相对而言，发展WATM系统就很必要，它已被广泛应用于WLAN中。

　　ATM应用有二种。第一种应用：终端是非移动的。这时终端可以是一台工作站、PC机或其它宽带终端。当用无线接入到ATM网络时，高质量图像传输、多媒体会议等成为无线ATM的一种业务。第二种应用：终端是移动的。这时终端一般是便携或手持式的移动小型设备。这时，无线ATM技术作为有线主干网络的无线接入手段，无线ATM网络可看成是有线网络的无线扩展部分。

　　无线ATM网络结构主要由无线ATM交换机、基站(BS)和移动终端(MT)组成。无线ATM网络可分成两大部分：一是空中接口，负责移动用户的无线接入；另一是移动性管理部分，主要功能是完成越区切换、位置更新和呼叫控制等。

　　无线ATM网络与有线ATM不同：一是其信道误码率高，可达0.1%，对纠错要求高；另一是无线信道为多个移动终端所共享，即要考虑多址接入问题。

　　在ATM网络层和无线物理层之间，插入逻辑链路控制子层(LLC)和媒体接入控制子层(MAC)，其中LLC子层完成相应逻辑链路的差错控制，而MAC子层用于协调多个移动终端对无线媒体的共享。

摘自《通信产业报》2003.2.19