宽带无线接入系统及其在国内的发展

一、 宽带无线接入技术概述

宽带无线接入技术从所使用的频带上分为两类，一个是高频段的LMDS系统，另外一个是低频段的MMDS系统。各国对此都有不同的频段划分，前者一般占用26GHz、28GHz、36GHz、38GHz等频段，后者一般占用2.5GHz、3.5GHz、5.8GHz、10.5GHz等较低频段。LMDS系统的特色在于可用带宽较大，但是全天候可靠覆盖范围一般在5公里以内，适合商务热点地区的使用；MMDS系统的特色在于受雨衰影响小，全天候可靠覆盖范围一般在10公里以上，但是带宽较小，适合SME和SOHO用户使用。

宽带无线接入系统一般由基站(BTS)、远端用户站(RT)和网管系统(EMS)组成，基站负责对远端站进行覆盖，并提供与核心网络的多种业务接口。基站设备包括与有线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射频收发模块。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扇区天线，覆盖远端站。远端站也由室外单元（含定向天线、射频单元）和室内单元(调制与解调单元以及与用户室内设备相连的业务接口单元)组成，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接口。网管设备（EMS）主要与基站相连，有带内网管、带外网管和本地网管三种方式，实现对系统的操作维护、性能监测、软件下载等功能。

二、宽带无线接入技术应用

目前在我国国内电信业务主要包括语音和数据，语音业务又可以分为电路话音和IP话音，数据接入业务从方式上可以分为DDN专线接入、以太网接入、xDSL接入和CABLE接入。宽带无线接入技术必须可以提供满足这些应用的方案，考虑到无线资源的珍贵性，一般不在空中信道传输64kbps的话音业务。总体说来，宽带无线接入要满足两大类应用，一类是面向连接的业务，主要是指针对传统电路方式的业务或以电路仿真方式提供的业务，包括普通电话业务、ISDN 2B+D或30B+D业务、低于E1的电路承载业务，如N×64kbit/s等以及对应于目前DDN业务所提供的速率等级，还有就是E1或高于E1的数字电路承载业务；另一类是无连接的业务，主要是指针对基于IP方式来提供的应用；它们包括：基于IP方式的实时业务、因特网接入（www浏览、E-mail、高速文件传送等）局域网互联、虚拟专用网VPN等等。从本质上看，面向连接的业务采用独占资源方式工作，可以为用户提供高服务等级的服务，但是对系统的时延和抖动性能需要较高，而无连接业务采用资源共享方式工作，对系统的时延和抖动性能要求不高，但是对不同等级用户的不同QOS保证稍微弱了一些。

由此衍生出三类采用不同技术的宽带无线接入系统，即：

（1）单纯支持面向连接业务的BWA系统--这项技术来源于以前的窄带无线接入系统和微波传输系统，空中资源以时隙为单位分配，如DDN等业务单纯支持无连接业务的BWA系统；

（2）单纯支持面向无连接业务的BWA系统-这项技术源于无线局域网系统在远距离的应用，即远距离无线网桥设备，如802.11协议的远程网桥等；

（3）混合系统--同时支持电路型和分组型业务的BWA系统--空中资源分配方式一般基于ATM协议、DOCSIS协议或他们的衍生协议

目前有线通信系统占据数据业务的大多数份额，但是宽带无线接入有着有线系统无法比拟的优势，首先，宽带无线接入系统建设速度很快，又可以按需安装，这大大减低了运营商的投资风险，因为诸如CABLE接入、以太网接入等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，这是基于双绞线网络的技术，目前的有效长度只有4公里，直线距离则更短一些。因此宽带无线接入在数据运营领域的份额将会急剧提升，电信咨询公司Strategis集团公司经过调查后认为宽带固定无线接入系统到2005年将占据15%到20%的美国宽带市场。

三、宽带无线接入技术的发展方向

相对于窄带无线接入技术仅能提供语音业务而言，宽带无线接入技术具提供更多的业务的能力，它是随着数据业务迅猛发展的不断提高的。无线通讯系统和有线通信系统相比有两个非凡点，即无线频谱资源有限和无线传输环境恶劣。宽带无线接入技术的发展也是围绕在解决这两个难点展开。总结下来，宽带无线接入系统的有以下几个要害技术：

1、调制技术

调制技术的发展使得在单位带宽内所能传输的数据率越来越高，早期的宽带无线接入技术多采用QPSK和FSK调制，调制效率为2－3bit/symbol；目前出现的系统已经普遍采用16QAM和64QAM调制技术，调制效率提高为4－6bit/Symbol。因为高效调制技术对解调信噪比要求也相应提高了，会减小BWA系统的有效覆盖范围，假如要保持原来的覆盖，就必须采用纠错性能更好的信道编码，这样做有时会使系统的冗余开销增加，导致得不偿失，因此在点对多点的宽带无线接入系统中，64QAM是目前实用化的最高调制方式，256QAM或更高等级的调制一般多用于点对点传输系统。

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），考虑到一般情况下的热点效应（离基站/热点越近，需求的带宽就越高），这种技术的应用前途将会很大。

少量的宽带无线接入系统还采用了OFDM技术，既可以增加系统容量，又可以增加一定的抗干扰能力。

2、天线技术

宽带无线接入系统将会在今后的数据业务领域占有越来越多的份额，而频谱资源始终是有限的，这就要求增加频率的复用效率，扇区天线技术在其中发挥着非常重要的作用，高复用效率要求扇区天线的主波束增益尽可能均匀，旁瓣尽可能低，另外对于扇区天线的角度要求也越来越苛刻，从90度到30度，甚至小到12度，而且，极化复用也越来越多的用于实际工程中，这些都对天线设计提出了全新的要求，目前在天线设计领域除了采用更加强大的设计工具（如神经网络等等）以外，波束成型（Beam Forming）和智能天线（Smart Antenna）的概念也被从移动通信领域移用到固定的宽带无线接入系统中来。

3、动态带宽分配技术　

宽带无线接入系统的频谱资源有限，因此必须使信道资源尽可能充分的被用户利用，动态带宽分配技术（DBA）的效率就成为焦点，早期系统往往简单采用以太网的CD/CSMA技术，效率很低，随后各个宽带无线接入设备制造公司都推出了各自的DBA机制，目前比较公开的有参考ATM和DOCSIS协议的，这两种协议可以同时支持电路型业务和分组型业务。

优秀的DBA技术不仅可以用最小系统开销来最大地提高系统资源的利用率，而且还可以对不同业务、不同用户提供不同的QOS保证，比如IP电话、会议电视等基于分组型的实时性业务，因此各个BWA设备制造商都极其重视这项技术的开发，这也是运营商最关心的技术特色之一。

四、宽带无线接入技术的运营前景

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。但是宽带无线接入系统只是构成整个电信运营解决方案中的一个环节，必须要多种有线数据产品配合才可以真正发挥作用。宽带无线接入技术在国外多用于最终用户，但是在我国国内，BWA系统更多地被用于集团用户，比如酒店、小区、商住楼等等，目前宽带无线接入技术和HPNA技术、xDSL技术、以太网技术紧密结合在一起，为不同需要的场合提供多种类型的电信业务。

从运营商角度看，国内电信运营商的格局正从绝对垄断走向多元竞争。中国电信在有线网络建设方面有深厚基础，尤其在有线接入网建设方面具有绝对优势，牢牢把握住固定用户接入的手段，而其它新兴运营商却试图打破目前这一局面，宽带无线接入系统成为它们近期切换接入市场唯一选择，对于这些运营商来讲宽带无线接入系统投资少、建网周期短、提供业务快。另一方面国外电信运营商进入中国市场是不可避免。运用宽带无线接入技术进行宽带数据接入运营是国外电信运营商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，包括MMDS和LMDS产品。宽带无线接入技术尽管存在某些问题，但在市场需求的驱动下也正日益走向成熟，应用步伐在不断加快。多家老牌电信设备制造商纷纷购并在宽带无线接入领域有创新力的中、小新兴公司，这说明电信设备制造巨头看好宽带无线接入市场。这些购并能有效重新整合各方面资源，促进宽带无线接入市场的迅速发展。