淺析LMDS寬帶無線接入技術應用與發(fā)展前景
隨著通信和計算機技術的發(fā)展，信息產業(yè)在國民經濟中的作用日益突出，開展寬帶電信業(yè)務勢在必行。加快接入網的數字化、寬帶化和智能化建設，已經成為我國電信網建設發(fā)展的一項緊迫任務。近幾年出現的寬帶接入技術有高速數字環(huán)路（xDSL）、光纖接入（FTTH）、光纖同軸混合接入（HFC）和寬帶無線接入（LMDS和MMDS）等。為了滿足用戶的需要，各種高速率的接入方式也不斷涌現，如光纖電纜混合網、絞對數字用戶線、電纜調制解調器、光纖網、直播衛(wèi)星系統(tǒng)和本地多點分配業(yè)務LMDS系統(tǒng)等。而固定寬帶無線接入系統(tǒng)LMDS因其能為運營商提供經濟、快捷和有效的網絡服務近幾年異軍突起，處于有利的發(fā)展地位。
LMDS(Local Multipoint Distribute Service)——本地多點分配接入系統(tǒng)是一種嶄新的寬帶無線接入技術，1998年被美國電信界評選為十大新興通信技術之一。由于該技術利用高容量點對多點微波傳輸，可以提供雙向話音、數據及視頻圖像業(yè)務，能夠實現從Nx64kbs(N=1-32)到2mbps，甚至高達155Mbps的用戶接入速率，具有很高的可靠性。LMDS工作頻段很高一般在20-40GHz(不同國家標準不同)，介乎毫米波，其信號適宜近距離(3-5公里)視距傳輸。由于LMDS可用帶寬為1GHz以上，長期困擾運營商的網絡瓶頸問題迎刃而解，使得該技術享有“無線光纖”的美譽。
從技術上來說，按照使用的媒介不同，接入網可劃分為有線接入網和無線接入網。無線接入分為移動無線接入和固定無線接入。移動無線接入例如我們熟悉的移動電話接入等，用戶是可移動的;而固定無線接入與此正好相反，用戶基本是固定不動的。按照這樣的分類標準，LMDS屬于無線固定接入手段，而它最大的特點在于寬帶特性，可用頻譜往往達1GHz以上。
依據其技術特點，LMDS適用于人口密集、通信業(yè)務量大的城市骨干網至用戶終端的無線接入。LMDS的優(yōu)點在于工程建設周期短、組網方式靈活、運行維護成本低。作為一種新興的寬帶無線接入手段，LMDS為新興的網絡服務商提供了經濟、快速、寬帶大容量雙向數據傳輸手段。隨著技術、市場不斷成熟，LMDS將成為運營商在“最后一公里”寬帶接入和交互式多媒體應用提供了經濟和簡便的解決方案，有著廣闊的市場前景。
一、LMDS系統(tǒng)的組成
一個完整的LMDS網絡由四部分組成：骨干網絡、基站、用戶端設備以及網管系統(tǒng)。骨干網絡作為基礎設施，由電信服務商建設,基站直接進入電信骨干網絡或核心網絡。為了使LMDS系統(tǒng)能夠提供多樣化的綜合業(yè)務，此核心網絡可以由光纖傳輸網、ATM交換或IP+ATM架構而成的核心交換平臺以及與Internet、PSTN(公共電話網)的互連模塊等組成。由于LMDS直接支持ATM協(xié)議，通過使用無線ATM協(xié)議，可以使鏈路效率得到提高。LMDS設備廠商通常提供服務區(qū)中的設備，包括基站系統(tǒng)和用戶端設備，及網絡運行中心的軟件。網絡運行中心負責管理服務區(qū)中的設備。
基站系統(tǒng)負責對用戶端進行覆蓋，并提供與骨干網絡的接口。基站實現信號在基礎骨干網絡與無線傳輸之間的轉換。基站設備包括與基礎骨干網絡相連的接口模塊、調制與解調模塊以及通常置于樓頂或塔頂的微波收發(fā)模塊。LMDS系統(tǒng)的基站多數采用多扇區(qū)覆蓋，即使用在一定角度范圍內聚焦的喇叭天線，覆蓋用戶端設備。多扇區(qū)基站可以更有效地利用頻譜，進一步擴大系統(tǒng)容量。根據采用天線的不同，最少可劃分為4個扇區(qū)，最多24個扇區(qū)，每扇區(qū)提供的通信速率可達200Mbps。由基站至用戶端的下行鏈路采用TDMA模式，射頻調制方式可選用QPSK、16QAM和64QAM。64QAM調制方式可大大提高頻道利用率，增加基站的通信容量。
用戶端包括室外單元(含定向天線、微波收發(fā)設備)和室內單元(調制與解調模塊以及與用戶室內設備相連的網絡接口模塊)，通常采用口徑很小的室外定向天線用戶端網絡接口單元為各種用戶業(yè)務提供接口，并完成復用/解復用功能。LMDS系統(tǒng)可提供多種類型的用戶接口，包括電話、交換機、圖像、幀中繼、以太網等等，目前常見的業(yè)務都可直接接入。多個用戶端設備可通過TDMA(時分多址)、FDMA(頻分多址)等多址方式與基站進行通信。FDMA對于大量的連續(xù)非突發(fā)性數據接入較為合適，TDMA則適于支持多個突發(fā)性或低速率數據用戶的接入。可以根據用戶業(yè)務的特點及分布來選取適合的多址方式。用戶端設備可以設在大型單位中供許多用戶共享，也可以設在小單位內以提供數據、圖像或電話業(yè)務。
網管系統(tǒng)是負責完成告警與故障診斷、系統(tǒng)配置、計費、系統(tǒng)性能分析和安全管理等功能。與傳統(tǒng)微波技術不同的是，LMDS系統(tǒng)還可以組成蜂窩網絡的形式運作，向特定區(qū)域提供業(yè)務。當由多基站提供區(qū)域覆蓋時，需要進行頻率復用與極化方式規(guī)劃、無線鏈路計算、覆蓋與干擾的仿真與優(yōu)化等工作。
網絡管理系統(tǒng)可以對所有的點到多點網絡設備進行控制。可以是單一地區(qū)網絡，也可以是多個地區(qū)的網絡，網絡管理系統(tǒng)由支持管理和控制功能的最新的硬件和軟件組成。
網絡管理系統(tǒng)支持網絡檢測操作，選擇的變量能夠被傳送到中心相關的數據庫，利用網絡拓撲和配置，可以保證所有設備處于最新配置狀態(tài)。
二、LMDS優(yōu)點
LMDS 系統(tǒng)主要提供給無線寬帶載波服務商，因為它非常適用于市區(qū)使用。同時，與傳統(tǒng)的有線接入或者低頻段無線接入方式相比， LMDS具有以下優(yōu)勢：
1) 工作頻帶寬、可提供寬帶接入
目前，各國分配的LMDS工作頻帶帶寬至少有1000MHz，可支持的用戶接入數據速率高達155Mb/s，能夠滿足廣大用戶對通信帶寬日益增長的需求。
2) 運營商啟動資金較小，后期擴容能力強，投資回收快
與傳統(tǒng)有線接入方式不同的是，有線接入工程需要大量初期投資以用于基礎設施建設，而LMDS系統(tǒng)的投資包括中心基站設備，用戶端設備，網管系統(tǒng)和其他附加費用。由于LMDS是一種利用基站覆蓋用戶端設備的體制，所以在網絡建設初期，服務商只需小部分投資建立一個配置較簡單的基站，覆蓋若干用戶即可開始運營。而LMDS系統(tǒng)的很大部分資金會轉移至用戶端設備，這樣，運營者所需的初期投資較少，僅在用戶數量增加即有業(yè)務收入時才需再增加資金投入，提高基站的配置，增加用戶端設備，逐步擴容，逐步追加投資。所以投資回收也很快。因此即使初期用戶較少，運營者也可維系發(fā)展，這樣便最大程度地降低了風險。
3) 業(yè)務提供速度快
與傳統(tǒng)有線接入方式相比，很大的優(yōu)勢在于工程的啟動與實施非常迅速。尤其在大城市，有線工程往往要經過市政等部門的審批，因為對道路、綠地等環(huán)境破壞較大，而且施工量大，要受到多種因素的制約。LMDS系統(tǒng)實施時，不僅避免了有線接入開挖路面的高額補償費，而且設備安裝調試容易、建設周期大大縮短，因此可以迅速為用戶提供服務(通常只需短短幾個月的時間)。
4) 在用戶發(fā)展方面極具靈活性
通常，在網絡正式投入運營之前，服務商往往很難準確推算用戶的業(yè)務需求發(fā)展情況。在傳統(tǒng)接入網絡中，用戶對帶寬和新業(yè)務的不斷需求往往使服務商深感頭疼。 而LMDS系統(tǒng)具有良好的可擴展性，LMDS系統(tǒng)的基站、扇區(qū)覆蓋體制，用戶端設備的模塊化結構，使容量擴充和新業(yè)務提供都很容易，服務商可以隨時根據用戶需求進行系統(tǒng)設計或動態(tài)分配系統(tǒng)資源，添加所需的設備，提供新的服務;也不會因用戶變化(如用戶遷移或流失)而造成資金或設備的浪費。
5) 可提供質優(yōu)價廉的多種業(yè)務
LMDS的寬帶特性決定了它幾乎可以承載任何的業(yè)務，包括：話音、數據和圖像等業(yè)務。LMDS可同時向用戶提供話音、數據及視頻綜合業(yè)務，符合電話網、計算機網、有線電視網三網一體化的發(fā)展趨勢;還可提供承載業(yè)務，如蜂窩系統(tǒng)基站之間的傳輸等。
6) 頻率復用度高、系統(tǒng)容量大
通過采用多扇區(qū)、先進的調制方式、不同極化等途徑，可以進一步提高頻譜利用率。現有分析計算表明，LMDS基站的容量很可能超過其覆蓋區(qū)內可能的用戶業(yè)務總量，因此，LMDS系統(tǒng)很可能是一個“范圍”受限系統(tǒng)而不是“容量”受限系統(tǒng)。所以LMDS系統(tǒng)特別適于在高密度用戶地區(qū)使用，如繁華的城市商貿區(qū)、技術開發(fā)區(qū)、寫字樓群、城市居民小區(qū)等。
7) 網絡運行、維護費用比較低
這是無線系統(tǒng)自身固有的優(yōu)勢。
三、LMDS在國內外的使用情況
LMDS技術最初由美國的Cellular Vision公司開發(fā)，1991年得到了該技術的試驗許可證，現已在紐約建成運行一個LMDS網絡，主要是提供多頻道電視服務。
目前有很多通信設備制造廠商已經推出或即將推出LMDS的產品，例如：加拿大新橋網絡、北電網絡;法國阿爾卡特;德國博世Bosch;美國Cellular Vision、朗訊(Lucent)、惠普(Hewlett-Packard)、Netro、Wytec、Belstar、休斯(Hughes)等等。
近年來，在世界各地陸續(xù)建設了一些LMDS技術或商用試驗系統(tǒng)，通過試驗網對LMDS系統(tǒng)進行了現場測試，著重測試了降雨對LMDS系統(tǒng)性能的影響，積累了有益的數據，為產品的研發(fā)、完善和工程設計提供了必要的依據。
目前，許多國家已經相繼分配了本國(地區(qū))LMDS的工作頻段，同時出臺了有關LMDS運營的管理辦法與技術要求。這些國家大多采取了拍賣頻譜、制定有利于新運營商的政策法規(guī)，使其通過經營LMDS系統(tǒng)進入電信市場，進而促進競爭的做法，值得我國有關部門借鑒。
1999年1月7日，P -COM與Winstar公司共同宣布，世界上第一套商用LMDS系統(tǒng)投入正式運行，利用P -COM公司的LMDS系統(tǒng)，為用戶提供高速Internet接入、會議電視、視頻點播、LAN互連以及話音服務，取得了非常好的商業(yè)效果。自此以后，P-COM與Winstar公司緊密攜手，在美國本土及國際市場，大規(guī)模開展LMDS業(yè)務。
Formus公司是美國科羅拉多州的一家無線通信公司，該公司現已籌集了5500萬美金的風險資金，將主要采用LMDS技術，通過與當地擁有無線頻譜牌照的公司合作來建設寬帶通信網絡，為那些迫切需要現代化通信服務的國家提供先進的話音、數據和視象業(yè)務。Formus的發(fā)展戰(zhàn)略重點在以下四個區(qū)域：拉美、東歐、西歐和亞太地區(qū)。Formus聲稱要建設澳大利亞全國范圍的LMDS網絡，它可以租用AAP公司的頻率;該公司還計劃從現在起3年內在新西蘭、波蘭、厄瓜多爾等國家全面建設LMDS網絡。
菲律賓和韓國都已分配了LMDS頻段，并開始進行現場試驗。
日本也為LMDS的實施設定了頻段，同時不允許其最大的電信運營商NTT在2001年之前申請LMDS頻率，美國運營商WinStar與日本電話公司KDD、商貿公司Sumitomo于今年1月組成一家合資公司，準備參與LMDS頻譜的投標，并計劃一個全國性的LMDS網絡。
目前，國內大型電信部門的數據網絡骨干網的建設正在轟轟烈烈地進行著，一些地區(qū)已經初具規(guī)模，各電信運營商已開始著手接入網的建設。LMDS以其大容量、多業(yè)務、易建設、見效快等明顯優(yōu)勢引起了我國業(yè)內人士的廣泛關注。
1999年7月，我國第一套LMDS實驗網在廣東省廣州市開通，這套由P-Com公司為中國聯(lián)通公司建立的LMDS網絡標志著我國接入網發(fā)展的新起點。目前，中國聯(lián)通公司的LMDS實驗網正在測試和調試階段，如果實現成功，LMDS也許會在中國掀起與次通信技術革命的高潮。我國的臺灣在國立大學最近建立一個LMDS試驗系統(tǒng)，臺灣電信總局正在制定LMDS頻率分配的方案。
四、LMDS 的應用與發(fā)展
LMDS 屬于無線訪問的一種新的形式，可以采用LMDS蜂窩式的小區(qū)結構覆蓋整個城域范圍。典型的LMDS系統(tǒng)利用地理上分散的類似蜂窩的配置，為由多個樞紐發(fā)射機(或稱為基地站)在一定小區(qū)范圍的服務區(qū)管理用戶群，每個發(fā)射機經點對多點無線鍵路與服務區(qū)內的固定用戶通倍。每個蜂窩站的覆蓋區(qū)為5～7km，若采用具有更高的發(fā)射功率、更強的接收靈敏度，可增加基站的覆蓋范圍，使覆蓋范圍達到10km以上。
由于LMDS覆蓋區(qū)可相互重疊。每個蜂窩的覆蓋區(qū)又可以劃分為多個扇區(qū)，可以根據需要在該扇區(qū)提供特定業(yè)務或服務。如通過采用多扇區(qū)、先進的調制方式(如P-COM公司采用的64QAM)、不同極化等途徑，可以進一步增加頻譜利用率、提高網絡容量。P-COM公司獨到的自動發(fā)射功率控制技術，減少了多小區(qū)之間干擾，增加頻率效率超過40%，更高效率地增大了地區(qū)LMDS系統(tǒng)的總容量。LMDS系統(tǒng)特別適于在高密度用戶地區(qū)使用，如繁華的城市商貿區(qū)、技術開發(fā)區(qū)、寫字樓群、城市居民小區(qū)等。
LMDS技術之所以得到世界各地的普遍關注，其實是與它自身的條件有關：
1)電信改革：在電信運營業(yè)中引入競爭、開放電信市場已成為大勢所趨，而新的電信運營商在開展業(yè)務時，面對原先擁有大量基礎設施和用戶的老運營商，必須揚長避短，采用新技術。
在客戶流動率很高的通信行業(yè)中，LMDS系統(tǒng)具有一個對經營者特別有價值的優(yōu)點：經營者可以根據市場經濟效益的要求，收拾起中心站的設備并將其遷往另一個地點，而這對于電話線、有線電視及光纖網來說是不可能做到的。
2)網絡融合：隨著技術的發(fā)展，三網合一成為可能，建設一體化的現代通信網、向用戶提供一體化的服務是面向未來的選擇。
3)市場需求：當前，數據通信的技術與市場需求都在突飛猛進，全美數據通信的數據流量已經超過語音。因特網與IP電話的'發(fā)展更是日新月異，人們漸漸不再滿足于傳統(tǒng)的通信速率，而對通信帶寬的要求日益增高，同時期望通信資費不斷下調。面對這種迫切的用戶期待，已有的低頻段無線接入系統(tǒng)漸顯得力不從心，原有的銅線接入系統(tǒng)卻先天不足，最為理想的光纖接入網尚未普及，而LMDS技術則具有向單位和家庭架設一條便捷的信息高速公路的可能性。可以這樣說，LMDS技術是憑借自身的諸多優(yōu)勢應運而生的。
1、LMDS適應我國當今寬帶業(yè)務的需求
LMDS是電信運營商、ISP商綜合接入網解決方案的最佳選擇之一。
LMDS點對多點寬帶業(yè)務分配系統(tǒng),采用無線接入的方式,具備廣泛的覆蓋范圍,大容量(4.8G帶寬),接口豐富(OC-3,CES,E1,10BASE-T、語音、幀中繼、V.35),能夠滿足電信運營商服務于社會的多種業(yè)務。特別是將IP高速接入到千家萬戶,實現數據、語音、視頻一體化。
1)中國電信擁有國內最龐大,最完善的公眾電話網PSTN、分組交換數據網、163計算機互聯(lián)網、169公眾多媒體信息網等,提供著絕大多數信息業(yè)務。將以上資源利用LMDS系統(tǒng)寬帶、高速地接入到集團用戶,接入到家庭,解決最后一公里接入,甚至是“100米接入”的問題,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的調制解調器的撥號上網,解決了家庭多媒體業(yè)務發(fā)展的瓶頸。
同時面臨新興電信運營商的挑戰(zhàn)(如中國聯(lián)通計劃建設的“智能小區(qū)”,廣電系統(tǒng)網絡公司的“家庭多媒體業(yè)務”等等),LMDS能夠為中國電信提供面向家庭的寬帶接入,維持其在電信運營商中的主導地位。為此,中國電信向信息產業(yè)部無線電管理局申請了LMDS的試驗頻率,同時在廣東電信和四川電信進行試驗。試驗成功后,在得到信息產業(yè)部頻率許可下,LMDS將與光纖綜合接入網一同成為中國電信的在接入網建設中的重要接入手段。預計中國電信在未來10年的城域接入網建設中投資將達百億元。
2)中國移動、中國聯(lián)通是以GSM為主的電信運營商,拓展綜合數據接入業(yè)務是他們新的效益增長點。為此中國聯(lián)通率先在廣東聯(lián)通進行了LMDS試驗。中國移動也在武漢分公司迅速跟進,均實現了基站互聯(lián)、IP數據接入等業(yè)務。
同時,移動通信正向著寬帶移動網絡發(fā)展,未來的3G移動網絡的基站互聯(lián)在傳輸方式上不同于現在的以E1為單位,正向ATM綜合接入平臺轉變,以155Mb/s為主。那么LMDS技術的應用,將為3G移動通信奠定穩(wěn)固的接入基礎。
3)中國網通、中國吉通和地方寬帶運營商是中國以發(fā)展IP寬帶業(yè)務為主的新興網絡運營商,具有獨立的業(yè)務范圍。如高速上網,IP電話等,尤其是網通采用IP-over-DWDM技術,在全國迅速鋪開了大容量的干線網絡,目前正在探討本地網的建設方案,各地的信息中心也已經形成。作為本地網的一部分,光纖接入網的建設,結構復雜,耗資大,周期長,影響了開發(fā)和占領客戶的速度,LMDS技術可使網通和吉通短期內迅速建起覆蓋性無縫接入網絡,一躍成為傳統(tǒng)運營商的強有力競爭對手。網通的試驗網已充分證明了LMDS方案的可行性。
LMDS是近期極為熱門的無線接入技術，基于點對多點微波傳輸方式為電信運營商提供雙向高速率的寬帶無線接入解決方案。
2、LMDS在我國有廣闊的應用發(fā)展前景。
首先，LMDS可作為固定網運營部門迅速滿足用戶對寬帶接入的需求，可進行視像和高速數據及IP業(yè)務的傳輸，同時可作為與光纖接入網的補充。其次，LMDS還可作為新的電信運營商包括移動通信運營商進行快速組網的有力手段。據介紹，中國聯(lián)通計劃在一百多個城市采用LMDS技術進行無線數據網建設，傳輸IP電話及其他數據業(yè)務。第三，LMDS也可用于廣播電視領域進行視像傳輸。
總而言之，LMDS系統(tǒng)對于寬帶業(yè)務的經營者和用戶雙方都是一種多用途的具有良好成本效益的選擇方案;由于它能迅速而廉價地建立起來，因此對經營者和用戶來說，特別有吸引力。
以上就是LMDS寬帶無線接入技術應用與發(fā)展前景分析，希望能幫到大家，謝謝閱讀。請繼續(xù)關注。
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