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LMDS——用微波解决接入难题

Internet与多媒体技术的飞速发展,使得用户对带宽的要求越来越高,传统的铜线、电缆已完全不能满足传输的需求,原有的接入网络逐渐成为瓶颈。为此,人们提出了众多的本地宽带传输方案,LMDS(Local Multipoint Distribute Service)是其中成本比较低廉、功能比较丰富的一种。它采用交换技术,真正能够为用户同时提供电话和CATV服务,是一种很有前途的双向宽带网络技术。

  技术发展背景

  宽带无线接入技术LMDS是从微波视频分布系统(MVDS)发展而来的一种基于MPEG的宽带无线接入技术。它工作在28GHz附近频段,能够实现从64kbps到2Mbps,甚至高达155Mbps的用户接入速率,具有很高的可靠性。LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构,将一个需要提供业务的地区划分为若干个服务区,每个服务区内设基站,基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几公里,并可相互重叠。

  LMDS本是一种利用无线电超高频波段在市内发送电视节目的业务。最初是用于那些敷设有线电视设施费用昂贵的地区,只用于小区范围内配送电视节目,所以被称为是“本地多点配送服务”。

  1991年。Cellular Vision公司根据应用要求,采用FM调制技术建立了全球第一个商用LMDS系统,当时公司给它取名为“Cellular Vision”(意思是“蜂窝视像”)。这是因为这种业务的覆盖面积小,覆盖半径约3-10km。它与蜂窝移动通信系统类似,这种技术也可以重复使用频率。但与蜂窝移动通信不一样,它不是用于移动通信,而是用于固定地点之间的通信,例如在办公大楼、居民住宅以及其他建筑物之间进行通信。当时的这个网络与MMDS系统极为相似。有了组织第一代LMDS系统的成功经验,Cellular Vision公司紧接着开发了第二代LMDS系统。与第一代模拟系统不同的是,第二代LMDS系统采用了全新的数字技术,真正实现了交互式通信,是一个双向的交换宽带传输网络。

  灵活的网络结构

  一个完整的LMDS网络由四部分组成:骨干网、中心站、基站、用户端设备。骨干网络作为基础设施,由电信服务商建设,基站直接进入电信骨干网络或核心网络。为了使LMDS系统能够提供多样化的综合业务,此核心网络可以由光纤传输网、ATM交换或IP+ATM架构而成的核心交换平台以及与Internet、PSTN(公共电话网)的互连模块等组成。由于LMDS直接支持ATM协议,通过使用无线ATM协议,可以使链路效率得到提高。LMDS设备厂商通常提供服务区中的设备,包括基站系统和用户端设备,及网络运行中心的软件。网络运行中心负责管理服务区中的设备。

  基站系统负责对用户端进行覆盖,并提供与骨干网络的接口。基站实现信号在基础骨干网络与无线传输之间的转换。基站设备包括与基础骨干网络相连的接口模块、调制与解调模块以及通常置于楼顶或塔顶的微波收发模块。LMDS系统的基站多数采用多扇区覆盖,即使用在一定角度范围内聚焦的喇叭天线,覆盖用户端设备。多扇区基站可以更有效地利用频谱,进一步扩大系统容量。根据采用天线的不同,最少可划分为4个扇区,最多24个扇区,每扇区提供的通信速率可达200Mbps。 由基站至用户端的下行链路采用TDMA模式,射频调制方式可选用QPSK、16QAM和64QAM。64QAM调制方式可大大提高频道利用率,增加基站的通信容量。

  用户端包括室外单元(含定向天线、微波收发设备)和室内单元(调制与解调模块以及与用户室内设备相连的网络接口模块),通常采用口径很小的室外定向天线用户端网络接口单元NIU为各种用户业务提供接口,并完成复用/解复用功能。LMDS系统可提供多种类型的用户接口,包括电话、交换机、图像、帧中继、以太网等等,目前常见的业务都可直接接入。多个用户端设备可通过TDMA(时分多址)、FDMA(频分多址)等多址方式与基站进行通信。FDMA对于大量的连续非突发性数据接入较为合适,TDMA则适于支持多个突发性或低速率数据用户的接入。可以根据用户业务的特点及分布来选取适合的多址方式。

  用户端设备可以设在大型单位中供许多用户共享,也可以设在小单位内以提供数据、图像或电话业务

八大技术优势

  LMDS作为一种宽带无线接入技术具有无线接入所固有的优点,如项目启动快、建设周期短、成本低、网络运行和维护费用低等,此外还具有以下优点:

  1.投资少,回收快。在网络建设初期,只需很少投资建立一个配置较简单的基站,覆盖若干用户即可开始运营。随着用户数量的增加,可提高基站的配置,增加用户端设备,逐步扩容、追加投资,所以投资回收很快。

  2.技术灵活。由于LMDS采用多点传输技术,当增加新用户时,无需等待铺设光纤或电缆,成本要便宜得多,且建设周期短。与其他各种接入方式比,LMDS被认为是最后一公里光纤的灵活替代技术。

  3.LMDS的用户可以根据自身的市场需求和 建网条件等对系统设计进行选择,灵活提供特定业务。

  4.可用带宽,可达1GHz(蜂窝通信为50MHz、PCS为140MHz),蜂窝式结构可容纳的用户多,能支持多种业务,能将专用T1业务送到任何用户,即一个无需有线连接的点对多点T1网络接入。

  5.这种无线宽带接入方式配备多种中心站接口(如N*、E1、E3、DS-3、155M等)和外围站接口(如E1、FR、ISDN、ATM、10Base等)。

  6.投资无沉淀。LMDS极具灵活性,可根据用户需求进行系统设计或动态分配系统资源,不会因用户变化(如用户迁移或流失)而造成资金或设备的浪费。

  7.LMDS的传输容量可与光纤相比拟,同时又兼备无线通信的经济和易于实施等特性。此外,它用于固定点无线通信而不是移动通信,因此不会与其他无线移动通信系统(如GSM、PCS、GDMA、3G等)形成竞争。

  8.接收天线小。

  “三网合一”的平台

  LMDS是为固定用户服务的,特别适用于突发型数据业务和高速Internet接入,尤其在高密度用户地区,如繁华的城市商贸区、技术开发区、写字楼群、城市居民小区等。随着Internet爆炸性的增长,基于IP的应用将推动LMDS网络的发展,有更广阔的应用范围,能更好地为社会各界服务。

  LMDS 可提供的业务大致可分为以下几类:

  1.话音业务:LMDS系统能提供话音业务,而且没有时延。用户系统之间的接口是标准的,通常为RJ—11电话标准。LMDS本地接口单元(LIU)能提供“普通”的电话连接。LIU与所有常用的电话接口兼容。

  2.数据业务:LMDS能提供低速、中速和高速数据业务,可支持1.2kbps-155Mbps的数据速率,并支持多种协议,如帧中继、ATM、TCP/IP等。

  3.视频业务:LMDS能提供模拟和数字视频业务,如远程医疗、高速会议电视、远程教育、远程商业及用户电视、VoD等。

  广阔的发展前景

  研究人员预测,在未来10年中,本地环路将是大量新的多媒体通信和以IP为基础的多种业务的主要平台,各种有线的、无线的本地宽带接入都将得到发展。LMDS作为新的无线宽带接入,由于系统本身与其他接入系统相比具有不受地形限制、实施简便和建设周期短等无法比拟的优点,所以全球范围内的电信服务商、投资商、标准化机构、政府和管理机构等都已认识到了LMDS的巨大发展潜力。根据先锋顾问公司产业分析报告,LMDS已于1999年开始启动,到2007年,市场规模将达到ll0亿美元。尽管这种新的接入方式在发展中不可避免会有很多问题和阻力,但是肯定会在宽带接入市场中逐年增长,有着无限美好的发展前景。

  1999年7月,中国的第一个LMDS试验网在广东省广州市开通,这套由P—COM公司为中国联通公司建立的LMDS网络标志着我国接入网的发展进入了新的阶段。目前,中国联通公司的LMDS试验网正在测试阶段。我国有一定的通信产品研究、开发、生产的基础,例如深圳中兴通讯公司、华为公司等在接入产品的研究、开发、生产等方面在全国处于领先地位,相信在各方面的积极努力下,我国在宽带无线接入产品上必将实现新的突破。LMDS也许会在中国掀起一次通信技术革命的高潮。

 

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