杨宏林 陕西移动通信有限责任公司
摘要：本地多点分配系统（LMDS）利用点对多点的覆盖，可实现包括高速因特网接入、电路（TDM）/电路仿真业务（CES）、虚拟专用网和VoIP等多种宽带固定无线接入应用。本文介绍了该业务的技术特点、系统组网结构、服务范围及业务运营前景。
关键词：宽带固定无线数据接入、技术特点、组网结构、运营前景
1 无线接入技术概述
目前有线数据通信系统占据数据接入业务的大多数市场份额。与有线数据接入相比，一方面，无线数据接入技术传输带宽受频率资源限制，稳定性受气侯影响，具有它的不足之处；另一方面，无线数据接入具有有线数据接入无法比拟的优势，尤其是近期发展起来的宽带固定无线数据接入业务更是被众多运营商看好。首先，宽带固定无线接入系统建设速度快，又可以按需安装，这大大减低了运营商的投资风险，而其它诸如cable接入、以太网接入等有线数据接入方式要求运营商在初期大规模投入，建设或改造现有有线网络，投资风险很大；其次，对于ＡＤＳＬ方式，由于基于双绞线的网络技术，目前的有效长度只有3~4公里，直线距离则更短一些，大对数电缆内选线利用率较低，部分线路尚且涉及技术改造。因此宽带无线接入组网方案在数据运营领域的份额将会急剧提升，就如同现网的移动电话业务与固定电话业务相比。很可能在不远的将来，方便快捷的无线数据会部分取代现有的有线数据业务，最终组建并实现宽带无线IP多媒体业务。
2 LMDS系统简介
随着个人通信业务的发展，由WAP、GPRS、WLAN等技术带动的无线因特网已全面启动，而且其增长速度将远远超过当年的有线因特网。现在，人们对无线因特网带宽需求的进一步提高，宽带固定无线接入技术正日益被人们所关注。目前的宽带固定无线接入系统称本地多点分配接入系统ＬＭＤＳ（Local Multipoint Distribute Systern）。ＬＭＤＳ从所使用的频带上看分为两类，一类是占用３．５ＧＨｚ、５．８ＧＨｚ、１０．５ＧＨｚ等较低频段的系统，另外一类是占用２６ＧＨｚ、２８ＧＨｚ、３８ＧＨｚ等高频段的系统。低频段无线接入系统的特色在于受雨雪等气侯影响小，覆盖范围一般在8~１０公里以上，但是带宽较小；高频段无线接入系统的特色在于可用带宽较大，但覆盖范围一般在3~５公里以内，适合商务热点地区的使用。
LMDS组网灵活方便、使用及维护成本相对较低，是一种非常有前途的宽带固定无线接入解决方案，其主要技术特点如下：
2.1 频率资源丰富
由于20GHz以上的频率资源极为丰富，因此在频率资源的保证下，LMDS理论上可以提供所有业务，并可以支持所有的话音和数据传输标准。
2.2 蜂窝式覆盖
LMDS系统应用的特点是采用多个类似蜂窝的小区结构实现城域覆盖，每个蜂窝站的覆盖区为2～10公里，覆盖区可相互重叠。每个小区由一个中心站（CS）和可多达上百的终端站（TS）组成。每个小区通常分成若干个扇区，每个扇区可根据容量、带宽的需求可配置若干个载频。同时，依靠合理的频率规划，在多个小区之间实现频率复用可大大减少对频率资源的需求，明显提高LMDS系统的容量。
2.3 调制手段灵活
目前LMDS系统中的调制方式有三种，QPSK(4QAM)、16QAM和64QAM，它们在LMDS系统中的应用特点如表1所示：
由上表可以看出ＱＰＳＫ和１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ调制技术各有优缺点，调制效率的提高要求解调信噪比也相应提高，这会减小系统的有效覆盖范围。因此在制定具体方案时要根据实际情况来择优选用。目前还出现了自适应调制技术，使得宽带无线接入系统可以根据当前通信环境的信噪比情况自动设定调制方式，使系统能更好的适应传输环境的变化，保持无线通信链路的通畅；某些先进的系统甚至支持在同一无线链路中，针对不同的用户时隙设定不同调制方式的新技术，这样的宽带无线接入系统既能兼顾与中心站相距较远的用户接入（比如可以采用ＱＰＳＫ），又可以兼顾近距离用户的高容量需求（比如采用６４ＱＡＭ）。
2.4 使用了先进的动态带宽分配技术
由于LMDS支持动态带宽分配（DBA）和超额预定（Overbooking）技术，使得LMDS系统带宽的利用率成倍增加同时，仍然能保证用户的服务质量（QOS）。一般情况下，在应用动态带宽分配和超额预定功能前，每个用户只能享用固定带宽 （即实际带宽 = MCR）；而应用动态带宽分配后，引入了峰值速率（PCR），可以使用户得到比保证速率（MCR）更高的带宽（MCR ≤ 实际带宽 ≤ PCR），在减少用户IP包传输时延的同时，也提高了网络整体带宽的利用率；应用超额预定后，可以大大节省带宽，提高系统的用户接入总数，用户仍然得到比保证速率（MCR）更高的带宽（MCR ≤ 实际带宽 ≤ PCR）。
总的来说，LMDS接入技术增加了对最终用户的服务质量（QOS）的保障，和普通LAN接入相比，可以大大提高用户满意度，从而增强市场竞争力。
2.5 接口类型丰富
LMDS可支持ATM、TCP/IP、MPEG2等标准，支持10/100Base-T、T1/ E1、X21、OC-3/ STM-1、BRIISDN(2B+D)、POTS(analog)等多种用户接口类型。考虑到用户需求的多样性，LMDS系统可在同一终端站提供不同的用户接口，如一个终端站内设备同时可提供2个10BaseT接口，2个E1接口等。
2.6 提供业务种类多
LMDS系统不仅可提供低速、中速和高速数据（IP、FR、ATM）业务：包括高速因特网接入、虚拟专用网和VoIP等多种应用；还可提供电路（TDM）/电路仿真业务（CES）：包括高质量的话音服务、电路专线、PBX接入、移动基站互连、ISDN等多种应用。它可在覆盖范围内实现点对多点双向传输话音、视频和图像信号等多种宽带交互式数据及多媒体业务。LMDS能提供模拟和数字视频业务、 实时影像新闻服务、网上金融交易服务、网上银行（投资理财）服务、网上视频教学、网上医疗服务/医疗教学、高清晰视频点播服务、网络视频会议、可视电话、信息广播技术、快速全面的软件服务（软件下载和各种ASP应用）、语音影象Email服务、高速网站镜像服务及更加丰富的商品宣传业务。它的服务范围主要考虑政府机构办公楼、写字楼、大型企业、高新技术企业所在地、星级酒店（主要考虑会议、会展、客户信息服务等）、住宅区、娱乐场所。
2.7 网络建设投资少，开通快，运营成本低
据一般估算，由于节省了中间介质的投入，其投资要比建立光纤接入低20％左右，可以在极短的时间内开通。网络扩容也十分方便，可减少设备的初次过量配置，组网机动灵活且易于管理。而且，LMDS系统建设周期短，数据传输质量高，其信号质量与可靠性与其它技术相比甚至更好。尤其适用于光接入网因用户密度或成本原因而不经济的地区。此外，LMDS系统的用户端设备相对简单、易于安装，也是该技术的一个明显优势。
3 LMDS系统的组网结构
LMDS系统一般采取一种点到多点的拓扑结构，其主要系统构成为CS（包括中心控制站CCS和中心射频站CRS）、TS和网管系统组成。每个CS都可容纳数量非常多的有可视路径的TS。LMDS结构紧凑，CS、TS体积小，便于安装。CS、TS室外射频单元采用集成天线，为满足覆盖范围的需要，系统还能提供标准天线与高增益天线，如图1所示：
3.1 CS结构
每个CS都由若干独立的扇区组成，CS多数采用多扇区覆盖，即使用在一定角度范围内聚焦的扇区天线覆盖TS。这些扇区在围绕CS的360°范围内提供15°到90°的覆盖范围。扇区由一个或多个室内单元(IDUs)和一个一体化的射频/天线室外单元(ODU)组成。CS室内、室外单元之间距离一般不超过100米。
CS负责对TS进行覆盖，并提供与核心网络的多种业务接口。一般情况下，CS网络侧提供ATM 、STM-1及E1接口，分别用于ATM、基于TDM电路业务的连接。作为电信级的设备，为满足可靠性，CS的主控单元部分、电源单元部分需采用1+1配置来保证，其余部分用1+0配置即可。CS的每个射频/天线ODU包括聚焦喇叭天线，水平波束角度根据扇区的大小分为15°、22.5°、30°、45°、60°和90°等多种类型。中心站可提供室内及室外型机柜，满足不同安装环境的需要。
3.2 TS结构
每一个TS也由室外单元（含定向天线、射频单元）和室内单元(调制解调单元以及与用户室内设备相连的业务接口单元)组成。TS通常采用口径很小的室外定向天线；室内单元可提供多种类型的用户业务接口。TS支持ATPC功能，动态范围不小于40dB，可工作于开环、闭环两种方式。TS的室内、室外单元之间距离一般不超过70米，可提供多种安装方式满足不同环境的需要，如1个室外单元可连接多个室内单元等。
3.3 系统网管构成
网管设备主要分为网络级和网元级两种，它可直接或通过本地网与CS相连，及时完成对系统的操作维护、性能监测、软件下载等功能。网络级网管是指基于工作站的集中式网管系统；网元级网管是指基于PC平台的本地网管系统，包含便携电脑和网管软件。
本地网管应符合SNMP的网管系统标准，主要用于系统测试、开通及现场维护，可在本地或远端对CS及TS进行管理。适用于试验系统及小规模LMDS网络的管理，可完成以下功能：
（1） 完成配置功能
对CS的各种参数进行基本配置、E1 /TI租用线路连接配置、IP 连接配置、E1 仿真线路连接、配置、ISDN连接、可对各应用资源进行监控,分配,管理、包括配置网络同步时钟。
（2） 实现性能监控功能
可以监控以CS为中心,包括各用户端的运行情况, 包括各种连接, 告警状态等、可以自动记录系统全部运行情况, 并作数据备份、每隔数秒对无线链路及业务性能进行统计、性能统计能以图形显示。
（3） 具备数据备份和恢复功能
当系统进行维护或升级时，可方便地对系统参数进行备份及恢复。
（4） 提供软件下载功能
利用软件对系统进行下载升级功能，方便简单。
（5） 自动显示系统备份状态功能
自动显示系统备份模块工作状态等。
本地网管可在本地或远端对CS及TS进行管理。
如为本地连接，则本地网管与CS通过 10 Base T接口 直接连接。
若为远端连接，则本地网管可通过ATM PVC（带内方式）或IP网络（带外方式）实现与CS的远端连接。
3.4 频率规划
早在2001年国家无线电管理委员会已在南京、武汉、厦门、青岛、重庆等五个城市进行了3.5GHz频段招标的试点工作，并于2003年初扩大了招标范围，进行了包括各省会城市在内的32个城市的3.5GHz频段的招标工作。
而5.8GHz频段作为国际通用的开放频段，在我国许多城市已作为LMDS的接入频率在使用。
目前，信息产业部已经就我国26GHz的LMDS的频率规划作出规定：中心站发射频率：24.507-25.515GHz；远端站发射频率：25.757-26.765GHz；收发间隔：1250MHz；信道带宽：28MHz/14MHz/7MHz/3.5MHz。各大运营商分分在进行这个频段开展LMDS的试验工作，相信明年将会大规模投入使用。
当然，LMDS系统也有它的不足之处，它的弱点是由于采用无线信道且只能视距传输，因而抗干扰能力较差，雨、雪、树叶等都会对信号产生影响。为了避免阻挡，位于城区的CS必须设置在高层建筑的楼顶，这在应用上会有带来某些不方便，因此，有些情况下可通过增加一跳无源微波接力站进行转接来实现。
4 宽带无线接入业务运营前景展望
综上所述，LMDS有着广阔的应用前景。首先，LMDS可作为固定网运营商快速满足用户对宽带接入的需求，可进行高速数据、IP业务及视像的传输，同时可作为光纤接入网的应急与补充。其次，LMDS还可作为新的电信运营商包括移动通信运营商进行快速组网的有力手段。最后，LMDS也可用于广播电视领域进行视像传输。在我国，LMDS的研制开发和应用也已经起步。作为一种新兴的宽带无线接入手段，LMDS为新兴的网络运营商提供了经济、快速、宽带大容量双向数据传输手段。为运营商"在最后一公里"宽带接入和交互式多媒体应用提供了经济和简便的解决方案，有着广阔的市场应用前景。
同时，宽带无线接入技术是一种新的解决方案，为运营商和用户提供了一种新的选择。 从运营商角度看，一方面国内电信运营格局正从垄断走向多元竞争。对于运营商来讲，宽带固定无线接入系统投资少、建网周期短、提供业务快，因此，是个不错的选择。另一方面，国外电信运营商进入中国市场是不可避免的。运用宽带无线接入技术进行宽带数据接入业务实现运营是其极为重要的一种运营方式，这必将进一步加剧国内运营商在宽带无线接入领域内的竞争，促进宽带无线接入设备的开发和应用。从制造商的角度看，由于无线接入设备只有针对城市市场才能有较大的利润空间和市场容量，因而纷纷开发宽带无线数据接入产品，以获得一定的市场份额。
鉴于上述，由于国内数据接入业务发展的强劲需求，各类宽带接入手段发展迅速，其中宽带固定无线接入系统以其灵活性、快捷性成为运营商的新宠。特别值得指出的是，无线接入系统只需较低的初期投入就可以实现整个城域的覆盖，可有效地降低电信运营者的投资门槛，增强资金的抗风险能力。例如，国家明确了开放3．5GHz用于接入手段的政策，目前运营频率招标工作正在逐步开展中。无论是传统的基础电信运营商，还是新兴的增值业务运营商，都在积极参与国家的频点应标工作，以确保自己的通信业务需求。
总之，宽带固定无线接入技术作为有线接入技术的有益补充，代表了宽带接入技术的一种新的不可忽视的发展趋势。它在市场需求的驱动下正在日益走向成熟，相信在不久的将来将会得到广范的应用。
----《西部通信》
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