李定川
无线接入可以作为有线接入的重要补充和应急备份,避免了铺设光纤电缆的麻烦,节省了大量建设费用,能够实现快速规划、快速建设和快速开展业务。宽带无线接入设备是运营商迅速抢占市场的一种重要接入手段。特别是新兴运营商迅速开展业务、打破电信市场垄断的利器。
在2000年底信息产业部第一次3.5 GHz 频段招标中,规划了南京、厦门、青岛、武汉、重庆等五城市的3.5GHz频段用于地面固定无线接入。但由于3.5GHz无线宽带接入设备昂贵,前期投资巨大,实际推广中面临的困难较多。
随着2002年7月信息产业部无线电管理局正式开放5.8GHz频段用于无线宽带接入,5.8GHz无线宽带接入技术成为新的应用领域和市场增长点。与3.5GHz无线接入相比较,5.8GHz无线宽带接入方式具有设备成本低,安装容易,投资回收快等特点,有利于大规模推广应用。另外,国家规划5.8GHz微波频段主要由基础电信运营商使用,用于公共数据接入网络建设,这就避免了目前在2.4GHz频段上由于用户数量众多而带来的频率干扰问题。由于上述原因,5.8GHz无线宽带接入方式已成为当前最后一公里宽带接入的理想解决方案之一。
由于某运营商有线基础设施比较薄弱,传统的有线接入很难实施,必需依靠无线手段快速覆盖。在2001年11月,某运营商在南京开通了3.5GHz无线宽带接入网,并向社会开放,涵盖数据、语音、视频及多媒体等多种业务。
为了进一步寻找并验证适合某运营商宽带数据网的无线接入技术,为下一步即将实施的大规模无线网络建设做准备,在某运营商总部技术部的组织下,确定在南京采用成电先锋科技SWR5800 5.8GHz无线宽带接入设备组建多中心基站无线接入实验网,开通各种宽带业务进行试验,为某运营商数据网最佳组网方案提供依据。
网络规划
根据某运营商对无线宽带接入网络建设的规划和对系统功能的要求,并综合考虑规划建网城市的用户及潜在用户的分布、地势和楼宇布局等相关条件,成电先锋提出Sunet5800无线宽带接入系统的建设实施方案。该方案可单独实施,也可作为3.5GHz MMDS网的补充接入手段。
该实施方案是采用Sunet5800系列无线宽带接入设备,通过在城市地区选定并设立5.8 GHz中心基站,采用8扇区方式全向覆盖5-10公里的区域,建立5.8GHz无线宽带接入网。为了与3.5GHz MMDS网络互为补充和备份,加强网络的覆盖,5.8GHz中心基站的选址可与3.5GHz同址。
南京城区客户比较集中,用户对宽带的需求比较迫切,因此考虑在经贸大厦、钟阜大厦以3.5GHz设备同址建立两个5.8GHz无线接入中心基站,使其互为补充和备份。每中心基站设计先安装8个局端设备以2中心基站16扇区的方式覆盖南京主要城区。具体要求包括:
在短时间内,以较少成本建立经贸、钟阜大厦5.8GHz无线接入中心基站,各实现半径8Km的覆盖和组网。
在中心基站采用45度板状天线实现扇区覆盖;在远端站可再利用Hub/Switch分接用户。
远端站无线接入设备,可调整11个子频道,再利用天线极化方向H/V实现复用和覆盖。
扇区设备每个流量为11M bits,八个扇区为88Mbps,可扩充。
试验网建成后可提供以下业务:
高速Internet接入,同时提供基于IP网络的各类数据业VPN VOD视频点播提供IP语音电话
系统结构
系统结构为点对多点组网方式。中心基站HE由一个或多个接入点(AP)组成,采用45o的天线,每个AP天线的半功率波束为45o×16o,在水平方向构成一个45o扇区。中心基站HE能够通过8个扇区覆盖360o半径范围内的多方用户,每扇区最多可接入253个远端站。同一个中心基站的多个AP采用不同的频率和极化方式对多个方向进行覆盖,以提高频谱利用率和增加中心基站的接入带宽。
1.中心基站HE每一AP采用45o的扇区天线与Sunet5800 RU进行连接,每一扇区覆盖约5-10公里的范围,能够实现360度无缝覆盖。使用扇区天线的目的是为了提供广阔的覆盖范围和强大的传输能力。
2.远端站CPE用户可采用定向天线指向中心基站HE所使用的扇区天线,最远传输距离可达20公里,以确保从中心基站HE至远端站CPE之间的数据传输。根据远端站CPE至中心基站HE间的距离,远端站CPE可选择不同增益的天线来增强信号强度。
3.在中心基站HE之间,可利用5.8GHz设备进行连接,降低建设成本并提供高效率的基站HE之间数据通信。每个中心基站由一个控制服务器(CS)对整个中心基站进行管理,接入点间、控制服务器和宽带网之间通过以太网交换机连接。
4.远端站RU和中心基站AP进行无线通信,并通过100/10Base-T以太网接口连接本地局域网。每个用户可以经由以太网交换机或路由器和其他用户共享带宽,以提高整个网络的使用效率。同时,在网络布署方面更加容易。
频点划分
为了减少频率资源的占用,同时增加系统的稳定性,我们依据实际测得的经纬度、方位角、磁偏角数据,扇区划分不完全取均一的45度,中心基站各扇区功率不完全采用均一的EIRP,同时远端站CPE定向天线的选用兼顾增益、波束宽度、前后比、主旁瓣比等指标,并正确设定输出功率,以最大限度地减少“重叠区”(至少保证只在两个扇区发生重叠),减少发生同/邻频干扰的可能性。
当两个中心基站之间直线间距较小时,如在8公里之内,将不可避免两中心基站之间会存在较大面积的服务区重叠,为此,在两中心基站分别使用了两个“独立”的频点,以确保不会产生严重的站间、扇间同邻频干扰和越站干扰。
系统构建
无线宽带接入系统由中心基站(HE)、远端站(CPE)和网络管理系统三部分组成:
1、中心基站
一个中心基站(HE)的标准配置包括:室外单元、室内单元、可堆叠IP语音网关、键盘、屏幕、路由器、以太网交换机、5.8 GHz 45o扇区平板天线、防火墙、UPS电源、射频电缆、中频电缆和45o扇区平板天线。
室外单元(ODU)用来提供射频功能及传输、接收信号。射频模块整合高频段天线,能够通过天线的物理特性传输信号。
射频信号从扇区天线接收,首先传输至基站带宽管理系统(QOS),然后传输至以太网交换机,通过以太网交换机传到目的地端。
室内单元(IDU)提供AP、中频和控制。
中心基站可以通过ATM-to-Ethernet交换机设备来连接ATM主干。
可以方便地对AP进行工作频点和输出功率的设置,根据需要可临时改变在进场前已设定的扇区规划、服务区范围,以使网络达到更优良和稳定的效果。
可堆叠IP语音网关(VOIP Gateway)与以太网交换机相连以提供IP语音电话服务,可将PSTN电话模拟信号成数据信号,进行无线封包,在数据网上进行传输,可提供电信级标准的通话质量。
路由器用于连接不同TCP/IP网络的用户。
在每个点的天线馈线与室外单元之间加装一个同轴避雷器。
将来系统如需扩容,只需要在每个扇区增加中心基站AP设备,以极化复用或频率复用的方式方便地进行系统升级。
可将多套设备在一个扇区内进行复用,每个扇区可提供N×11Mbps的传输速率。
2、远端站
远端站(CPE)设备包括:提供RF功能并能收发无线信号的室外射频单元、提供以太网供电的室内单元,路由器、交换机用于连接不同网络的用户,UPS电源,抛物面定向天线,射频电缆和SSTP双绞线。
远端站(ODU)可以通过以太网交换机实现多用户接入。设备的网络接口是标准的10/100Mbps以太网接口,不仅可以和单个用户终端连接,由于其提供标准的10/100Mbps以太网接口,所以还可以和用户的局域网连接,为用户的局域网直接提供宽带的数据接入。用户的局域网可以是用户的企业网或专用网,充分体现了系统的灵活性。
室外单元(ODU)采用防水设计,能适应-30℃-60℃的室外温度变化。
室内单元(IDU)为以太网供电器,包括数据接口和电源模块。采用以太网网线供电Power Over Ethernet方式,便于安装架设,也有利于今后对设备的维护。
3、网络管理系统
网管系统可存储用户数据和系统配置,对整个系统进行故障诊断、告警、统计,通过IP协议和各个中心基站的控制服务器通信,系统管理者通过管理终端进行控制,维护和设置。
网络管理系统提供无线系统配置管理所需的工具。通过网络管理程序可对所有的Sunet5800 RU远端站进行设定,使网络系统的运行变得简单高效。
系统采用专门开发的支持多扇区无线网络的QOS带宽管理系统。它可提供强大的QOS机制和带宽管理功能,可对远端站及中心基站的流量进行控制,以基于IP(IP Base)的方式向每个用户提供语音与数据传输服务,并可同时对最多8个扇区208Mbps的带宽进行管理。它像路由器一样运行,控制从系统各处每个节点传来的数据,并且可决定数据该送至何用户,QOS系统还可直接寄出封包或是丢掉封包以适应大量的网络流量,进行实时的流量监控服务。对于运营商而言,可利用QOS带宽管理系统根据用户的服务等级设定不同的带宽,以利于计费工作。
设备选型
本次试验是配合运营商无线数据接入网建设而作的重要技术准备措施。目的是通过全面测试成电先锋科技产业有限公司Sunet5800系统的性能指标,验证试验系统提供各种数据业务的能力,并对系统的稳定性及可靠性和安全性进行综合评估,从而评估5.8GHz无线宽带接入技术作为接入手段实现各种宽带数据业务的可行性和商用前景,进一步为华通无线接入网络方案的确定和设备的选型提供充分的依据。
SWR 5800系统是为满足ISP、园区网络服务提供商的大容量接入需求而设计的。它的工作频段为5.8GHz,其主要特点是采用扇区覆盖方式,可同时提供多个无线接口,提供多用户大容量的IP接入,能够提供高速数据、图像和IP语音传输服务,中心基站的全天候覆盖范围为10公里,可提供ISP所需的访问服务控制、动态IP地址分配、地址和协议过滤等功能。十分适合组建无线宽带数据接入网的需求。
结论
2002年10月成电先锋公司与某运营商江苏分公司共同建设了SWR5800无线宽带接入系统南京试验网,到目前为止,已建立了钟阜大厦和经贸大厦两个中心基站,并发展了20个远端站。所有中心基站和远端站系统运行情况稳定,取得了大量的数据和丰富的经验。
证明,5.8GHz无线接入网建设可以充分利用运营商现有频率资源,在建设3.5GHz无线接入网络的同时,运营商可广泛运用先进、成熟的5.8GHz微波传输技术,大力开展无线接入业务。采用5.8GHz无线宽带接入技术,运营商可快速、低成本地实现对大城市区域的无线覆盖,开展Internet接入及IP语音、VPN、视频会议、VOD等增值服务业务,并使之成为主要的无线接入手段。
----《通信世界报》
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