充滿生機和多樣化的寬帶無線接入技術

1 前言

中國八縱八橫光纜傳輸骨干網及其它傳輸干線的建設，為長途通信傳輸基礎設施的建設奠定了結實的基礎。

WDM波分復用等技術的應用為在有限的光纖上開辟了數字通信的大通道，解決了光芯緊張和不足的問題。現在通信網絡發(fā)展和建設的瓶頸主要在于接入層。為此，通信運營企業(yè)投資和建設的焦點聚集在接入網的發(fā)展和建設上。接入網的概念提出之后，有線接入網不論從技術的進步和應用發(fā)展上都有了長足的進展。

信息高速公路概念的提出和寬帶數據業(yè)務的快速發(fā)展，以及中國通信企業(yè)的重組和新的通信運營企業(yè)的進入，在市場經濟條件下，接入網的建設需要向多元化的方向發(fā)展。由于建設有線接入網具有一定的局限性和信息時代的到來，在這種情況下，無線技術的特點就特別明顯的顯現出來，給無線接入技術充滿了生機和帶來了活力。

2 巨大的無線通信市場

中國改革開放以來，在人口密集和經濟發(fā)達的地區(qū)，城市的建設發(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、電纜等有線通信網絡的建設方式將越來越受到現代化城市建設的制約或限制。而對于人口分布分散的貧困山區(qū)的農村通信建設，有線接入設施的投資驚人，造成通信企業(yè)運營成本高，收益也較低。而且有一些由于客觀的地理條件和原因也是不客觀和不現實的。

隨著中國社會主義市場經濟制度的建立，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龐大復雜的接入系統(tǒng)各方的占有率很不均衡，新進入通信市場的通信運營企業(yè)不具備本地網絡資源，建設有線接入網受到了客觀條件的制約。對于有本地網絡資源的運營企業(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)務也是很不適應的，使業(yè)務的發(fā)展受到了一定的制約。為此，不論是對于傳統(tǒng)的通信運營商，還是新的通信運營商，寬帶無線接入技術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的一些原因受到了制約或限制。而無線接入網具有與有線接入網互補的性質。無線接入網具有組網靈活、工期短、成本低的特點。通信市場的激烈競爭，在網絡基礎設施資源的競爭上莫非是在無線領域。如上海、廣州等特大城市和經濟發(fā)達地區(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，通信技術的寬帶化、無線化、個性化和分組化是時代的大勢所趨。市場催生無線技術的進步和發(fā)展，無線技術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

3.1無線局域網(WLAN|0">WLAN)

無線局域網目前有兩大技術體系。一種是基于IEEE802.11協議標準體系。它于1999年8月由美國電氣和電子工程師學會發(fā)布以來，無線局域網產品和業(yè)務獲得了蓬勃的發(fā)展；另一種是由CEPT制訂的低HIPerLAN標準體系。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。該系統(tǒng)構成的主要是移動終端MT通過接入點AP按入固定通信網絡。

3.2無線網狀網(Wirelessmesh)

由于WLAN接入點的覆蓋范圍很小，僅限于幾百米，如果要擴大覆蓋范圍，造價成本倍增。為此，無線網狀網的思路又應運而生，使接入點的覆蓋范圍可以延伸到十幾公里或更遠。

基于Wirelessmesh的思路，IEEE委員會制定了IEEE802.16基于PMP技術標準，通過試驗，該技術受高樓和樹木等的影響嚴重。接著又制定出基于Wirelessmesh的IEEE802.16a新標準。Mesh是一種高容量、高速率點對多點寬帶無線技術。Mesh網絡不同于其它無線網絡結構，它的每個用戶節(jié)點都是骨干網絡的一部分，可以轉發(fā)其它用戶節(jié)點的信息，并且隨著網絡節(jié)點的增加，網絡的覆蓋范圍以及靈活性也會隨之增加。

Mesh網絡具有以下特點：網絡覆蓋范圍增大，頻譜利用律提高，系統(tǒng)容量增加；Mesh網絡具有的多路由選擇特性提高了網絡的柔韌性和可用性，當某條鏈路出現故障時，可以自動的選擇其它鏈路；網絡具有可伸縮性，初期建設費用低，擴容方便；投資風險小，在較短時間內收回成本并獲利。

關鍵技術：一是天線技術，現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，這種技術允許頻譜重復使用，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機或PDA上安裝了無線網狀網芯片集，從而可以作為網上的路由器或中繼器來轉發(fā)數據信號，路由選擇靈活，覆蓋面積擴大；三是采用動態(tài)帶寬分配技術，802.16a標準規(guī)定帶寬的分配可以采用集中式調度方式或者分布式調度方式。集中式調度方式是由MeshBS節(jié)點收集所有MeshSS節(jié)點的資源請求信息，分別為它們分配一定的帶寬資源。分布式調度方式是包括MeshBS和Mesh SS在內的所有節(jié)點間帶寬進行相互協調，從而實現帶寬的動態(tài)分配。

IEEE802.16a標準雖然還在試驗階段，但業(yè)界表現出極大的關注。

3.3無線個域網(WPAN)

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

WPAN的主要特點是：能為多媒體業(yè)務提供具有QOS支持的特別連接；加入和離開現有網非常方便；具有先進的功率管理功能，可以節(jié)約電池功率；可以支持55Mb/s的高數據速率，傳送高質量的視像和聲訊業(yè)務。

WPAN的應用主要有兩大類：一是涉及大宗數據文檔傳送；二是涉及實時視像和聲訊。為了滿足WPAN中使用的設備，如數字攝像機、數字電視機、數字照相機、MP3播放器、打印機、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本地多點分配系統(tǒng)(LMDS)

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

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，可以傳輸較高的數據速率。目前通常所說的LMDS為第二代數字系統(tǒng)，它主要使用無線ATM傳輸協議，它具有標準化的網絡側接口和網管協議。

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。

原中國電信集團公司(南北分營前)于2001年選擇P-COMG公司、Ericsson公司和Alcatel公司三個廠商的設備分別在廣州和四川的綿陽對LMDS寬帶無線技術進行了試驗，取得了良好的效果，很快將進入實用。

3.5多點多信道分配系統(tǒng)(MMDS)

MMDS(MultipomtmultipointDistributionSystem)多點多信道分配系統(tǒng)。它是以視距傳輸為基礎的圖象分配傳輸技術。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。存反射天線周圍50公里范圍內可以將數據直接傳輸至用戶，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備就能覆蓋一大片區(qū)域。它具有良好的抗雨衰性能、擴容性強、組網靈活等優(yōu)點。其缺點是它的頻段窄，頻率資源緊張。

MMDS能夠作為IP、TDM和幀中繼等接入骨干網絡的寬帶無線接入解決方案。通過它可以實現語音通信、Internet接入、本地用戶大容量數據交換、數據廣播、高清晰度電視信號業(yè)務傳輸。MMDS還能支持用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務、GSM短信息業(yè)務和各種GPRS通信業(yè)務。

在系統(tǒng)的更新換代方面，MMDS技術將會比其他通信技術更容易升級。在MMDS中，通常是用以太網與無線Modem連接。MMDS最顯著的特點就是各個降頻器本振點可以不同，可以由用戶自選頻點，即多點本振。所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標準頻道的VHFI、Ⅲ頻段，增補的A、B頻段，UHF的13CH-45CH頻段，這對于用戶避開當地的開路無線電視或CATV占用的頻道有極大的好處。

2001年，我國首次采用評選(招標)方式，在南京、青島、重慶、武漢和廈門5個城市，進行了3.5GHZ地面固定無線接入系統(tǒng)頻率使用權的分配試點工作。2003年2月在全國擴大到32個城市進行技術和商用試驗。

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)點串接網絡結構組成自愈環(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。它可應用于28GHZ、29GHZ、31GHZ和38GHZ等毫米波段，系統(tǒng)通路帶寬可達50MHZ，前向糾錯采用RS和格柵碼調制技術。

該系統(tǒng)采用環(huán)行拓撲結構，在對其進行擴容時可以分拆環(huán)或在POP點增加新環(huán)。系統(tǒng)的頻譜效率很高，經營者可重復使用一對射頻信道給業(yè)務區(qū)的所有用戶提供服務。該系統(tǒng)采用有效的動態(tài)功率電平和前向糾錯技術，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)是光纖通信技術與無線通信技術的相結合，它是采用光纖傳送通信信號的技術，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。FSO的組網可以有三種拓撲方式，即：點到點、點到多點(星形)和網狀網結構，也可以采用混合組網。

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

目前，FSO系統(tǒng)可以提供工作速率155Mbps、100Mbit/s的數字數據傳輸鏈路。可以傳送話音、數據和視頻業(yè)務，它的傳輸帶寬可高達1Gbit/s以上。據介紹，在華盛頓用FSO設備組建了一個工作速率為155Mbps的局域網；在西雅圖的四季飯店用Terabeam的FSO設備向客人提供了一個100Mbit/s的數據連按服務；在2000年悉尼奧運會上也使用了FSO系統(tǒng)。根據FSO的特點，業(yè)界認為它的市場潛力是相當大的。

3.8衛(wèi)星通信

在我國龐大復雜的地理條件下，采用衛(wèi)星通信技術是一種有效的方案。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、數據等)信息和高速Internet接入等服務已經在商業(yè)運營中取得一定成效。由于衛(wèi)星通信具有覆蓋而大、傳輸距離遠以及不受地理條件限制等優(yōu)點，將衛(wèi)星通信作為寬帶接入網技術，將有更大的發(fā)展前景。目前，已有網絡使用衛(wèi)星通信的VSAT技術，利用和發(fā)揮其非對稱特點，即上行檢索使用地面電話線或數據電路，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接入網中的應用在圍外已經很廣泛。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)星通信技術用于Internet的前景非?？春茫嘈旁诓痪镁蜁?yōu)楝F實。

3.9超寬帶(UWB)無線技術

超寬帶無線電技術出現于上世紀60年代。當時，這一技術一直僅限于軍事、災害救援搜索、雷達定位及測距等方面。UWB通信系統(tǒng)具有小范圍和超強無線設備連接能力。2002年2月14日美國聯邦通信委員會(FCC)批準這一技術可以用于民用通信，從而引起了世界各國的廣泛關注。

UWB是一種低功率無線電技術，它可以提供短距離高速無線連接。UWB可以將所有的電子設備如個人數字助理、電視、DVD播放機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遠超過藍牙技術。

利用它可以為用戶提供語音服務、寬帶Internet接入、遠程教學、視頻業(yè)務和其它增值業(yè)務等等。

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

3.10藍牙技術

藍牙技術是一種短距離無線連接技術。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、PC機及鍵盤和鼠標實現無線連接。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調制方式，大大降低了設備成本；采用快速跳頻、正向糾錯和短分組技術，減少同頻干擾和隨機噪聲，使無線通信質量得以提高。

藍牙技術一度曾備受業(yè)界的推崇，但是熱情過后由于產品跟不上來，使之處于冬眠狀態(tài)。據有關資料介紹藍牙技術產品的研究與開發(fā)公司將發(fā)起新一輪沖刺，新的產品將問世，藍牙技術有望走向復興。

3.11無線虛擬網(VPN)

基于寬帶無線技術組建VPN是集團用戶關注的重點。VPN使用的協議主要分隧道協議和其他相關協議兩種，采用不同協議可以組建不同級別的VPN。根據VPN設備在網絡中安裝位置的不同，有基于用戶端設備的VPN和基于網絡的VPN兩種建設方式。

3.12Wi-Fi技術

Wi-Fi，即無線保真度，也是一種短距離無線連接技術，無線傳輸距離為25至50米，在戶外可達330米。通過Wi-Fi網絡，不用線纜，可以實現計算機互相鏈接，鏈接計算機上互聯網，用戶可以象不同工作站之間的互聯一樣共享文檔和方案，可以將桌面電腦、以及PDA連接起來，共享服務器和打印機等外圍設備。

Wi-Fi是基于IEEE802.11系列標準的無線通信技術，使用IEEE802.1lb或802.1la無線電技術以提供安全、可靠、快速的無線連接，使用IEEE802.3或以太局域網的架線的網絡。Wi-Fi網絡工作在無需執(zhí)照的2.4和5千兆赫無線電頻帶，數據速率可以高達11Mbps(802.11b)，54Mbps(802.11a)，或包含以上兩條頻帶的產品(雙重頻帶)，因此它能在許多辦公室內實況表現中，媲美基本10BaseT架線以太網。

4 結束語

面向未來，我們可以看到的將是一個百花齊放的無線通信世界。因為，擺脫有線網絡的束縛，不受地理位置的限制，隨時隨地都能與任何人進行信息溝通和享受豐富的信息服務，是人類不斷追求的目標。正是因為如此，各種各樣的寬帶無線技術將彼此相連，為補充與有線和固定網絡互相融合，為人們提供各種無線應用和服務。

作者：雷毅 雷遠揚