无线接入技术及应用.doc

无线接入技术及应用（河北省邮电科研所）包东智社会经济的持续高速发展，使人类对电信网的要求越来越高，现代电信网必然朝着数字化、宽带化、智能化和个人化方向发展。作为电信服务的关键组成部分的用户接入网，现在已成为世界各国通信界所关注的焦点问题之一。一、基本概念国际电信联盟（ITU-T）1994年提出了以标准化、规范化的V5数字接口为标志的“接入网”的概念，接入网（Access Network，AN）是本地交换局与用户端设备（CPE）之间的实际系统（ITU-T第13研究组G963建议），它可以部分或全部代替传统的本地用户线路网可含复用、交叉连接和传输功能，接入网所使用的传输媒体是多种多样的，可灵活支持混合的不同接入类型和业务。提出接入网的概念，目的是综合考虑本地交换局、用户环路和终端设备，通过有限的标准化接口，将多种用户接入到业务接点。接入网的方式分为有线接入和无线接入两种。1、有线接入可分为：（1）光纤接入（FTTB）；（2）光纤同轴混合接入（HFC）；（3）高速数字用户环路（HDSL）；（4）非对称数字用户环路（ADSL）。2、无线接入是整个通信网的重要组成部分，可以利用蜂窝系统作为接入，如AMPS、TACS、NMT-900、HCLMTS、GSM、DAMPS、JDC等，也可以用卫星移动通信系统作为接入，还可以用微小区的PCN接入和一点多址接入，当然接入技术与电信网技术一样，仍然在不断发展之中。无线接入可分为移动接入和固定接入两种方式：（1）无线移动接入。无线移动接入又可分为高速移动接入和低速移动接入两种。高速移动接入一般可用蜂窝系统、卫星移动通信系统和集群系统，低速移动接入可用PCN的微小区和微微小区，如CFI、DECT、PHS、PACS、和CDMA的WLL系统、Air Loop系统等。（2）固定无线接入。固定无线接入（FWA）在技术上与低速移动接入相似，但它包括用无线传输的有线电话，如一点多址和点对点的通信。由于FWA在习惯上与有线本地环路相对应，因此也称无线本地环路（WLL）。二、无线接入的主要优点无线接入以一种迅速而且节约的方式，受到经营者和使用者的欢迎 ，具有较好的经济效益和社会效益。主要优点如下：1：收效迅速。由于无线接入方式是从用户到本地交换机之间通过无线接入，因此即使在地形复杂、江河湖泊、山区或线路难以到达的地区，也能够快速安装，甚至当天就可安装就序，供用户使用。这样，对邮电部门来说，就意味着投资收效快且方便用户。2、充分利用交换机容量。与传统有线接入相比，无线接入方式在时间、成本方面均有突出的优势，更好地利用现有交换机容量。无线接入设备的模块化设计意味着为满足当前的需要计算容量，并具有灵活性，以便及时满足用户需用，有必要时再可进行扩充。3、增加用户服务业务。无线接入系统的用户使用普通电话机就可和有线电话用户一样，享有本地交换机能提供的相同的用户业务，如编号、三方通话、前向呼叫、呼叫转移、呼叫等待等。4、通信可靠稳定性高。采用无线接入方式后，由于话务信号传输是由无线控制的，因此用户通信稳定可靠不会受到线路的损坏而造成的通话中断或因恶劣气候等外界因素的影响。5、良好的保密效果。无线接入系统具有话音保密功能，可防止窃听，克服了有线通信中挂线偷听的现象。6，实现故障搜寻。无线接入系统由一个中心维护终端进行监测，这个终端是和本地交换机（或操作维护中心）安装在同一地点，所以能够实现简单的故障搜寻。7、是铜导线的补充。无线接入能够使本地交换机与用户之间，在有线不能到达的地方增加容量和扩大服务范围，所以它是铜导线（或其它有线线路）的另一种手段和补充。8、维护费用低，运营成本低，中低密度情况下成本效益好。9、不受环境条件限制，安装迅速灵活且便于施工。三、无线接入系统的组成及其基本要求无线接入系统主要由无线终端（SRT）、无线基站（RBS）以及无线接入系统本身的交换式控制器与固定网的接口网络等部分组成。系统的基本要求有以下几点：1、具有与有线通信同样的话音质量：32Kb/s,ADPCM，具有最小的话音延迟：40ms。2、具有FAX和9.6Kb/s数据传输能力。3、可分等级的高容量：100-500Er1/蜂窝小区。4、覆盖范围应为半径在几十米到几百米及几十公里，即为微小区到大区的范围。5、模块式结构。6、具有抗干扰、抗衰落能力。7、能实现144Kb/s和50Kb/s。8、基站覆盖范围：（1）大区，一般半径为550KM,用于农村、山区、海岛等；（2）微区，一般半径为055KM，用于郊区；（3）微微区，一般半径为50500M，用于大城市和人口密集区。在使用无线本地环路设备之前，必须充分考虑频率分配问题。为提高频率利用率和提高通信质量，一般采用CDMA、TDMA两种寻址方式。四、主要功能1、话务量的管理功能。当无线接入系统用户和本地交换机连接时，无线接入系统用户具有预分配的独自的时隙，其话务量、用户管理、收费、号码分析等均由本地交换机完成。经过无线接入系统的用户，在交换机中分配了不同的区域码，使其有可能在非本地交换机区域部分的宽区域上覆盖各用户，当无线接入系统经2线变换接至本地交换机时，用户A和用户B由单独的时隙进行识别，并且各自的2线和交换机相连，如同他们直接接到交换机上一样。每个2线用户线响应变换器和交换接口模块（SIM）间接口指定的时隙，以实现话务量的管理。2、计费功能。同固定网中本地交换机的用户一样，无线接入系统的用户交换机也具有同样的计费处理功能。这就意味着本地交换机要履行脉冲计数和计费单的功能，并对无线接入系统用户进行计费。国内外交换机呼叫的计费是由交换机连接的计费点决定的，计费与用户所使用的接入方式是无关的。交换机计费分析的最低要求是用户A的号码、用户B的号码及通话时长，交换机根据A用户号码入局时隙及其在本地交换机中的数据决定，其它能影响费率计算的参数，如用户目录、服务目录等也都从用户数据里得到。3、用户管理功能。无线接入系统与不同类型的交换机相连，则用户管理的任务将由所连接的交换机完成，则2线用户接入交换机一样，无线接入系统的用户管理按有线用户同样的方法进行。4、无线接入系统用户的业务。无线接入系统的用户业务，由交换机能够提供的业务功能决定。也就是说，经过无线接入方式连入交换机的用户，也可享受通过有线方式接入的用户所提供的相同的业务。对个别用户所需的特殊业务，由管理交换机的管理人员定义相应用户数据来提供特殊业务。数据和传真业务可通过48Kbit/s的MODEM提供。5、保密功能。为了保护用户通话安全，无线接入设备能提供话音保密功能。话音被分成时变分离频率的两个子频段，每个子频段被反向，然后相加成已编码的信号。在呼叫建立中，两端是同步的，而且通过交换公共键产生随机起始的分离频率。因此，第3者不可能通过空中接口监视信令产生相同类型的码信号。话音保密功能对DTMF信令、传真（V.27ter V.29ter）、MODEM数据业务（V.25，V.21和V.22）的数字传输是透明的。6、操作维护功能。为了保证快速简捷的现场服务，无线接入系统能够提供有效的系统维护，它通过在可替换的单元上提供报警显示和故障定位来完成。操作维护系统可把必需的有关备件和其它服务设备通知业务人员，一台标准的PC机就可以用作各无线接入节点的操作维护终端。五、无线接入系统的应用近几年无线接入技术的广泛应用，成为有线网络的有效补充方式 ，对快速扩大常规电话业务（POST），包括传真（FAX）和调制解调器（MODEM），起到不可低估的作用。1、在城区的应用。无线接入方式在城区可用于商业用户，家庭消费用户。交换接口模块（SIM）和转换接口模块（TIM）之间的传输可用微波链路处理，这样缩短了安装时间，而且给无线基站（RBS）的安装位置带来很大的自由度，对无线终端（SRT）可实现及时通信。2、在农村地区的应用。无线接入系统可覆盖农村地区，其中包括岛屿的通信。也可用于钻井平台以及在港口的船舶。从无线基站（RBS）到用户无线终端（SRT）之间的距离可达近百公里。在这种情况下，交换接口模块（STM）和转换接口模块（TIM）之间的传输是用电缆完成的。能给农村地区，岛屿和港口船舶提供电话、传真和MODEM通信业务。3、在应急情况下的应用。在建筑工地、体育赛事、抢险救灾、应急操作以及其它需要电话网或需要更高用户容量的情况下，采用无线接入方式是最好的解决办法。甚至在集装箱上安装转换接口模块（TIM）和基站（RBS），能够开展电话业务（RBS到交换接口模块SIM的信令通过微波链路完成）。六、具有广阔的发展前景我国有2000多个县，若每个县平均有5个镇计算，约有10000个镇，县及县以下的镇、乡、村适合使用无线固定接入，潜在市场很大。特别在我国的城市郊区、远郊区、农村、山区、沙漠和沿海地区，十分需要无线接入方式解决通信问题。1995年我国公用电话网交换机容量增长1400万门，1996年为1800万门，据调查资料表明，新安装有电话用户、郊区用户、新居民区、远郊区等求助与无线接入，约占市话的10%，按每户4000元人民币计，营业额为72亿人民币。到2000年，我国市话容量约达14-15亿线，按10%计，无线接入用户为1500万户，每户按4000元计，营业额为600亿人民币。若按原邮电部“九五”规划，农村电话至少为4400万线，若按30%采用无线接入方式，即1320万户，营业额将达到538亿人民币。可见国内无线接入市场前景是非常广阔的。在城市人口密集地区，地下电缆的沟道已布满，增加新沟道工程大、涉及面广、难度大；城市新开发区和新居民区的用户线则需求量较大，造价高；另外农村、山区、沿海岛屿采用有线接入方式成本高昂，不合算，这些因素要求我们应该面对现实，采用固定无线接入方式来克服电信发展所遇到的问题。在我国发展固定无线接入可采用多种方法：1、与有线接入网结合。采用主干光缆与固定无线接入或光缆到路边与固定无线接入、高速率数字用户线与固定无线接入相结合的方法，将话音信号送到用户附近的小基站，再用无线方式分配给若干个用户。2、利用微波技术。采用微波