充滿生機(jī)和多樣化的寬帶無線接入技術(shù)

1 前言

中國八縱八橫光纜傳輸骨干網(wǎng)及其它傳輸干線的建設(shè)，為長途通信傳輸基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)奠定了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。

WDM波分復(fù)用等技術(shù)的應(yīng)用為在有限的光纖上開辟了數(shù)字通信的大通道，解決了光芯緊張和不足的問題?，F(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和建設(shè)的瓶頸主要在于接入層。為此，通信運(yùn)營企業(yè)投資和建設(shè)的焦點(diǎn)聚集在接入網(wǎng)的發(fā)展和建設(shè)上。接入網(wǎng)的概念提出之后，有線接入網(wǎng)不論從技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用發(fā)展上都有了長足的進(jìn)展。

信息高速公路概念的提出和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，以及中國通信企業(yè)的重組和新的通信運(yùn)營企業(yè)的進(jìn)入，在市場經(jīng)濟(jì)條件下，接入網(wǎng)的建設(shè)需要向多元化的方向發(fā)展。由于建設(shè)有線接入網(wǎng)具有一定的局限性和信息時(shí)代的到來，在這種情況下，無線技術(shù)的特點(diǎn)就特別明顯的顯現(xiàn)出來，給無線接入技術(shù)充滿了生機(jī)和帶來了活力。

2 巨大的無線通信市場

中國改革開放以來，在人口密集和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，城市的建設(shè)發(fā)生了翻天覆地的變化。傳統(tǒng)的破路挖溝埋光纜、電纜或是立桿掛光纜、電纜等有線通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方式將越來越受到現(xiàn)代化城市建設(shè)的制約或限制。而對于人口分布分散的貧困山區(qū)的農(nóng)村通信建設(shè)，有線接入設(shè)施的投資驚人，造成通信企業(yè)運(yùn)營成本高，收益也較低。而且有一些由于客觀的地理?xiàng)l件和原因也是不客觀和不現(xiàn)實(shí)的。

隨著中國社會主義市場經(jīng)濟(jì)制度的建立，國家對通信市場的不斷開放，通信市場競爭的格局雖然形成，但對于面向用戶這個(gè)龐大復(fù)雜的接入系統(tǒng)各方的占有率很不均衡，新進(jìn)入通信市場的通信運(yùn)營企業(yè)不具備本地網(wǎng)絡(luò)資源，建設(shè)有線接入網(wǎng)受到了客觀條件的制約。對于有本地網(wǎng)絡(luò)資源的運(yùn)營企業(yè)，目前廣泛采用的光纖加銅纜的傳輸能力，對快速增長的寬帶業(yè)務(wù)也是很不適應(yīng)的，使業(yè)務(wù)的發(fā)展受到了一定的制約。為此，不論是對于傳統(tǒng)的通信運(yùn)營商，還是新的通信運(yùn)營商，寬帶無線接入技術(shù)都具有十分重要的意義。

用光纖接入是接入方式中最好的解決方案，但是由于其成本高、工期長以及上述分協(xié)的一些原因受到了制約或限制。而無線接入網(wǎng)具有與有線接入網(wǎng)互補(bǔ)的性質(zhì)。無線接入網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活、工期短、成本低的特點(diǎn)。通信市場的激烈競爭，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源的競爭上莫非是在無線領(lǐng)域。如上海、廣州等特大城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，目前對寬帶無線接入的需求就顯得十分迫切。

從全球通信行業(yè)的發(fā)展來看，通信技術(shù)的寬帶化、無線化、個(gè)性化和分組化是時(shí)代的大勢所趨。市場催生無線技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，無線技術(shù)的逐步成熟孕育著無線通信市場，無線通信市場的空間是無限的。

3 多樣化的寬帶無線接入和連接技術(shù)

3.1無線局域網(wǎng)(WLAN|0">WLAN)

無線局域網(wǎng)目前有兩大技術(shù)體系。一種是基于IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)體系。它于1999年8月由美國電氣和電子工程師學(xué)會發(fā)布以來，無線局域網(wǎng)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)獲得了蓬勃的發(fā)展；另一種是由CEPT制訂的低HIPerLAN標(biāo)準(zhǔn)體系。WLAN具有高速傳輸、而向連接、支持QoS、自動頻率配置、支持小區(qū)切換、安全保密等特點(diǎn)。該系統(tǒng)構(gòu)成的主要是移動終端MT通過接入點(diǎn)AP按入固定通信網(wǎng)絡(luò)。

3.2無線網(wǎng)狀網(wǎng)(Wirelessmesh)

由于WLAN接入點(diǎn)的覆蓋范圍很小，僅限于幾百米，如果要擴(kuò)大覆蓋范圍，造價(jià)成本倍增。為此，無線網(wǎng)狀網(wǎng)的思路又應(yīng)運(yùn)而生，使接入點(diǎn)的覆蓋范圍可以延伸到十幾公里或更遠(yuǎn)。

基于Wirelessmesh的思路，IEEE委員會制定了IEEE802.16基于PMP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過試驗(yàn)，該技術(shù)受高樓和樹木等的影響嚴(yán)重。接著又制定出基于Wirelessmesh的IEEE802.16a新標(biāo)準(zhǔn)。Mesh是一種高容量、高速率點(diǎn)對多點(diǎn)寬帶無線技術(shù)。Mesh網(wǎng)絡(luò)不同于其它無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它的每個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)都是骨干網(wǎng)絡(luò)的一部分，可以轉(zhuǎn)發(fā)其它用戶節(jié)點(diǎn)的信息，并且隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍以及靈活性也會隨之增加。

Mesh網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍增大，頻譜利用律提高，系統(tǒng)容量增加；Mesh網(wǎng)絡(luò)具有的多路由選擇特性提高了網(wǎng)絡(luò)的柔韌性和可用性，當(dāng)某條鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動的選擇其它鏈路；網(wǎng)絡(luò)具有可伸縮性，初期建設(shè)費(fèi)用低，擴(kuò)容方便；投資風(fēng)險(xiǎn)小，在較短時(shí)間內(nèi)收回成本并獲利。

關(guān)鍵技術(shù)：一是天線技術(shù)，現(xiàn)用的天線一般是定向天線或全向天線，定向和全向天線各有利弊。Mesh采用了智能天線技術(shù)，這種技術(shù)允許頻譜重復(fù)使用，從而大大提高了頻譜的利用律，還可以減少干擾；二是在連接的PC機(jī)或PDA上安裝了無線網(wǎng)狀網(wǎng)芯片集，從而可以作為網(wǎng)上的路由器或中繼器來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，路由選擇靈活，覆蓋面積擴(kuò)大；三是采用動態(tài)帶寬分配技術(shù)，802.16a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定帶寬的分配可以采用集中式調(diào)度方式或者分布式調(diào)度方式。集中式調(diào)度方式是由MeshBS節(jié)點(diǎn)收集所有MeshSS節(jié)點(diǎn)的資源請求信息，分別為它們分配一定的帶寬資源。分布式調(diào)度方式是包括MeshBS和Mesh SS在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)間帶寬進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)帶寬的動態(tài)分配。

IEEE802.16a標(biāo)準(zhǔn)雖然還在試驗(yàn)階段，但業(yè)界表現(xiàn)出極大的關(guān)注。

3.3無線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)

無線個(gè)域網(wǎng)指的是能在便攜式電器和通信設(shè)備之間進(jìn)行短距離“特別連接”的一種通信網(wǎng)絡(luò)。WPAN的覆蓋范圍一般在半徑為10米范圍之內(nèi)，比無線局域網(wǎng)(WLAN)的服務(wù)范圍要小。這里的“特別連接”包含兩層意思，一個(gè)是指設(shè)備既能承擔(dān)主控功能，又能承擔(dān)被控功能的能力；二是指設(shè)備具有加入或離開現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的方便性。

WPAN的主要特點(diǎn)是：能為多媒體業(yè)務(wù)提供具有QOS支持的特別連接；加入和離開現(xiàn)有網(wǎng)非常方便；具有先進(jìn)的功率管理功能，可以節(jié)約電池功率；可以支持55Mb/s的高數(shù)據(jù)速率，傳送高質(zhì)量的視像和聲訊業(yè)務(wù)。

WPAN的應(yīng)用主要有兩大類：一是涉及大宗數(shù)據(jù)文檔傳送；二是涉及實(shí)時(shí)視像和聲訊。為了滿足WPAN中使用的設(shè)備，如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字電視機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、MP3播放器、打印機(jī)、投影儀和筆記本電腦等之間的通信，需要對等的特別連接。

3.4本地多點(diǎn)分配系統(tǒng)(LMDS)

LMDS(LoCAlMultipointDistributionService)本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)，或(Local Multipoint Distribution Service)本地多頻道(微波)分配系統(tǒng)。它是一種特殊的點(diǎn)對多點(diǎn)微波系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了無線小區(qū)制技術(shù)，是一種寬帶固定無線接入技術(shù)。它具有更高的帶寬和雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，它的傳輸容量可與光纖比擬。它可以提供電話業(yè)務(wù)、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)和綜合多媒體等寬帶業(yè)務(wù)。

LMDS工作于24/26GHZ？？38GHZ頻段，它的頻譜資源比較多。它工作于毫米波，可以傳輸較高的數(shù)據(jù)速率。目前通常所說的LMDS為第二代數(shù)字系統(tǒng)，它主要使用無線ATM傳輸協(xié)議，它具有標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)側(cè)接口和網(wǎng)管協(xié)議。

LMDS由于其工作于毫米波，受氣侯的影響比較大，抗雨衰耗性能差等缺點(diǎn)。

原中國電信集團(tuán)公司(南北分營前)于2001年選擇P-COMG公司、Ericsson公司和Alcatel公司三個(gè)廠商的設(shè)備分別在廣州和四川的綿陽對LMDS寬帶無線技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好的效果，很快將進(jìn)入實(shí)用。

3.5多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)(MMDS)

MMDS(MultipomtmultipointDistributionSystem)多點(diǎn)多信道分配系統(tǒng)。它是以視距傳輸為基礎(chǔ)的圖象分配傳輸技術(shù)。工作于2GHZ-5GHZ頻段。由于其工作于中頻中寬帶，它有傳輸性能好、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。存反射天線周圍50公里范圍內(nèi)可以將數(shù)據(jù)直接傳輸至用戶，很適合用于用戶分布分散的情況，它不用安裝太多的屋頂設(shè)備就能覆蓋一大片區(qū)域。它具有良好的抗雨衰性能、擴(kuò)容性強(qiáng)、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是它的頻段窄，頻率資源緊張。

MMDS能夠作為IP、TDM和幀中繼等接入骨干網(wǎng)絡(luò)的寬帶無線接入解決方案。通過它可以實(shí)現(xiàn)語音通信、Internet接入、本地用戶大容量數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)廣播、高清晰度電視信號業(yè)務(wù)傳輸。MMDS還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、GSM短信息業(yè)務(wù)和各種GPRS通信業(yè)務(wù)。

在系統(tǒng)的更新?lián)Q代方面，MMDS技術(shù)將會比其他通信技術(shù)更容易升級。在MMDS中，通常是用以太網(wǎng)與無線Modem連接。MMDS最顯著的特點(diǎn)就是各個(gè)降頻器本振點(diǎn)可以不同，可以由用戶自選頻點(diǎn)，即多點(diǎn)本振。所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標(biāo)準(zhǔn)頻道的VHFI、Ⅲ頻段，增補(bǔ)的A、B頻段，UHF的13CH-45CH頻段，這對于用戶避開當(dāng)?shù)氐拈_路無線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。

2001年，我國首次采用評選(招標(biāo))方式，在南京、青島、重慶、武漢和廈門5個(gè)城市，進(jìn)行了3.5GHZ地面固定無線接入系統(tǒng)頻率使用權(quán)的分配試點(diǎn)工作。2003年2月在全國擴(kuò)大到32個(gè)城市進(jìn)行技術(shù)和商用試驗(yàn)。

3.6不可見光纖無線系統(tǒng)

不可見光纖無線系統(tǒng)，是一種采用連續(xù)點(diǎn)串接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成自愈環(huán)工作的寬帶無線接入系統(tǒng)。其具有SDH自愈環(huán)的高可用性能和無線接入的靈活配置特性。它可應(yīng)用于28GHZ、29GHZ、31GHZ和38GHZ等毫米波段，系統(tǒng)通路帶寬可達(dá)50MHZ，前向糾錯采用RS和格柵碼調(diào)制技術(shù)。

該系統(tǒng)采用環(huán)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在對其進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)可以分拆環(huán)或在POP點(diǎn)增加新環(huán)。系統(tǒng)的頻譜效率很高，經(jīng)營者可重復(fù)使用一對射頻信道給業(yè)務(wù)區(qū)的所有用戶提供服務(wù)。該系統(tǒng)采用有效的動態(tài)功率電平和前向糾錯技術(shù)，具有優(yōu)良的抗雨衰能力。

3.7自由空間光系統(tǒng)(FSO)

自由空間光系統(tǒng)是光纖通信技術(shù)與無線通信技術(shù)的相結(jié)合，它是采用光纖傳送通信信號的技術(shù)，利用大氣為傳送媒體，而不是用光纖做媒體的一種新型通信技術(shù)。FSO的組網(wǎng)可以有三種拓?fù)浞绞?，即：點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)(星形)和網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也可以采用混合組網(wǎng)。

由于FSO是采用光纖信號傳送技術(shù)，它雖然是以大氣為傳送媒體的無線通信技術(shù)，但它不占用無線頻譜資源，這是它的一大特點(diǎn)。由于光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光器件安全可靠、而且造價(jià)便宜。據(jù)介紹，F(xiàn)SO系統(tǒng)的成本是光纖到大樓成本的1/10？1/3。

目前，F(xiàn)SO系統(tǒng)可以提供工作速率155Mbps、100Mbit/s的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸鏈路?？梢詡魉驮捯?、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)，它的傳輸帶寬可高達(dá)1Gbit/s以上。據(jù)介紹，在華盛頓用FSO設(shè)備組建了一個(gè)工作速率為155Mbps的局域網(wǎng)；在西雅圖的四季飯店用Terabeam的FSO設(shè)備向客人提供了一個(gè)100Mbit/s的數(shù)據(jù)連按服務(wù)；在2000年悉尼奧運(yùn)會上也使用了FSO系統(tǒng)。根據(jù)FSO的特點(diǎn)，業(yè)界認(rèn)為它的市場潛力是相當(dāng)大的。

3.8衛(wèi)星通信

在我國龐大復(fù)雜的地理?xiàng)l件下，采用衛(wèi)星通信技術(shù)是一種有效的方案。隨著Internet的快速發(fā)展，利用衛(wèi)星的寬帶IP多媒體廣播技術(shù)解決Internet寬帶的瓶頸問題逐漸引起了人們的重視。寬帶IP系統(tǒng)可以提供的多媒體(音頻、視頻、數(shù)據(jù)等)信息和高速Internet接入等服務(wù)已經(jīng)在商業(yè)運(yùn)營中取得一定成效。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋而大、傳輸距離遠(yuǎn)以及不受地理?xiàng)l件限制等優(yōu)點(diǎn)，將衛(wèi)星通信作為寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，將有更大的發(fā)展前景。目前，已有網(wǎng)絡(luò)使用衛(wèi)星通信的VSAT技術(shù)，利用和發(fā)揮其非對稱特點(diǎn)，即上行檢索使用地面電話線或數(shù)據(jù)電路，而下行則以衛(wèi)星通信高速率傳輸，可用于提供ISP的雙向傳輸。

衛(wèi)星通信在Internet接入網(wǎng)中的應(yīng)用在圍外已經(jīng)很廣泛。我國也從1999年起開始研究和解決通信衛(wèi)星Internet下載的瓶頸問題。專家們對衛(wèi)星通信技術(shù)用于Internet的前景非?？春茫嘈旁诓痪镁蜁?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

3.9超寬帶(UWB)無線技術(shù)

超寬帶無線電技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)60年代。當(dāng)時(shí)，這一技術(shù)一直僅限于軍事、災(zāi)害救援搜索、雷達(dá)定位及測距等方面。UWB通信系統(tǒng)具有小范圍和超強(qiáng)無線設(shè)備連接能力。2002年2月14日美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)批準(zhǔn)這一技術(shù)可以用于民用通信，從而引起了世界各國的廣泛關(guān)注。

UWB是一種低功率無線電技術(shù)，它可以提供短距離高速無線連接。UWB可以將所有的電子設(shè)備如個(gè)人數(shù)字助理、電視、DVD播放機(jī)等以一種快速高效的方式連接在一起，其通信距離和通信能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過藍(lán)牙技術(shù)。

利用它可以為用戶提供語音服務(wù)、寬帶Internet接入、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻業(yè)務(wù)和其它增值業(yè)務(wù)等等。

由于其發(fā)展前景看好，如今有多家公司投入力量進(jìn)行開發(fā)，目前領(lǐng)先的是新加坡的Cellonic公司。

3.10藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無線連接技術(shù)。它適用于提供低成本的短距離無線連接解決方案，如對電話、耳機(jī)、PC機(jī)及鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)無線連接。它采用2.4GHZ的ISM頻段，不受各國頻率分配不統(tǒng)一的影響；采用FM調(diào)制方式，大大降低了設(shè)備成本；采用快速跳頻、正向糾錯和短分組技術(shù)，減少同頻干擾和隨機(jī)噪聲，使無線通信質(zhì)量得以提高。

藍(lán)牙技術(shù)一度曾備受業(yè)界的推崇，但是熱情過后由于產(chǎn)品跟不上來，使之處于冬眠狀態(tài)。據(jù)有關(guān)資料介紹藍(lán)牙技術(shù)產(chǎn)品的研究與開發(fā)公司將發(fā)起新一輪沖刺，新的產(chǎn)品將問世，藍(lán)牙技術(shù)有望走向復(fù)興。

3.11無線虛擬網(wǎng)(VPN)

基于寬帶無線技術(shù)組建VPN是集團(tuán)用戶關(guān)注的重點(diǎn)。VPN使用的協(xié)議主要分隧道協(xié)議和其他相關(guān)協(xié)議兩種，采用不同協(xié)議可以組建不同級別的VPN。根據(jù)VPN設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中安裝位置的不同，有基于用戶端設(shè)備的VPN和基于網(wǎng)絡(luò)的VPN兩種建設(shè)方式。

3.12Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi，即無線保真度，也是一種短距離無線連接技術(shù)，無線傳輸距離為25至50米，在戶外可達(dá)330米。通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，不用線纜，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)互相鏈接，鏈接計(jì)算機(jī)上互聯(lián)網(wǎng)，用戶可以象不同工作站之間的互聯(lián)一樣共享文檔和方案，可以將桌面電腦、以及PDA連接起來，共享服務(wù)器和打印機(jī)等外圍設(shè)備。

Wi-Fi是基于IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的無線通信技術(shù)，使用IEEE802.1lb或802.1la無線電技術(shù)以提供安全、可靠、快速的無線連接，使用IEEE802.3或以太局域網(wǎng)的架線的網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)工作在無需執(zhí)照的2.4和5千兆赫無線電頻帶，數(shù)據(jù)速率可以高達(dá)11Mbps(802.11b)，54Mbps(802.11a)，或包含以上兩條頻帶的產(chǎn)品(雙重頻帶)，因此它能在許多辦公室內(nèi)實(shí)況表現(xiàn)中，媲美基本10BaseT架線以太網(wǎng)。

4 結(jié)束語

面向未來，我們可以看到的將是一個(gè)百花齊放的無線通信世界。因?yàn)?，擺脫有線網(wǎng)絡(luò)的束縛，不受地理位置的限制，隨時(shí)隨地都能與任何人進(jìn)行信息溝通和享受豐富的信息服務(wù)，是人類不斷追求的目標(biāo)。正是因?yàn)槿绱耍鞣N各樣的寬帶無線技術(shù)將彼此相連，為補(bǔ)充與有線和固定網(wǎng)絡(luò)互相融合，為人們提供各種無線應(yīng)用和服務(wù)。

作者：雷毅 雷遠(yuǎn)揚(yáng)