3.5GHz固定无线接入技术与应用

3 5GHz3 5GHz 固定无线接入技术与应用固定无线接入技术与应用 宋文 陈金鹰 方根平 成都理工大学信息工程学院 成都 610059 摘要摘要 作为一种新兴 快速 便捷的接入方式 3 5GHz 固定无线接入正成为人们普遍 关注的话题 其独有的传输距离 接入带宽和抗雨衰以及价格方面的优势 以及所提供的 面向分组数据接入的服务 面向语音数据一体化的服务 面向高速专线数据接入的服务和 面向综合业务技术的服务 为它带来的良好的发展前景 在 2001 年和 2003 年的两次招标 中己经初见成效 2004 开始的第三期招标必将推动 3 5GHz 系统在我国的应用 关键字关键字 3 5GHz 固定无线接入 分组数据接入 带宽接入 综合业务技术 1 1 前言前言 目前国际上主流并且比较成熟的宽带接入技术包括 xDSL 技术 HomePNA 技术 光纤接 入技术 Cable 技术以及宽带无线接入技术等 基于硬件环境的不同 这些技术各自的性 能特点存在着较大差异 但总的来讲可归结为两类技术 即有线接入技术和无线接入技术 从过去几年的发展情况来看 有线接入在依靠现有通信线路资源基础上进行数字化和宽带 化方面已经取得了较大发展 其技术基本上能满足固定用户的需要 但是 由于频率的限 制 无线接入技术发展相对滞后 近年来各种微波 无线通信领域的先进手段和方法不断 引入 包括 3 5GHz 频段中宽带无线接入系统 26GHz 频段 LMDS 系统和无线局域网 WLAN 的 进步 才使无线接入领域有比较大的进展 就目前的研究成果来看 宽带固定无线接入技术在向两个方向发展 一方面充分利用 过去未被开发 或者应用不是很广泛的频率资源 如 2 4G 3 5G 5 7G 26G 30G 38G 甚至 60G 的工作频段 实现尽量高的接入速率 另一方面是通过融合微波和有线通信领域 已经成功应用的先进技术 如高阶 QAM 如 64QAM 128QAM 调制 ATM OFDM CDMA IP 等 来实现更大的频谱利用率 更丰富的业务接入能力和更灵活的带宽分配方法 2 2 3 5G3 5G 宽带无线接入技术的特点宽带无线接入技术的特点 3 5GHz 宽带无线接入系统是一种固定点到多点无线接入系统 源于 2 5GHz MMDS 通 过对其进行改进后使之适合于双向传输 其主要特点可归结如下 1 覆盖范围 对无线信号传输而言 频率越高 信号随距离的衰耗越快 绕射能力也越 弱 这两方面的因素决定了 3 5GHz 频段固定无线接入技术的覆盖能力 一般来说 3 5GHz 固定接入技术覆盖范围可达 10km 以上 雨衰因素对 3 5GHz 固定无线接入技术的影响不严 重 但因其属于准视距传输 建筑物的阻挡对其传输有一定影响 适合中小企业和人口集 中的乡镇居民点用户使用 2 系统容量 在采用相同调制技术的条件下 可用带宽的多少直接决定了系统容量的 大小 系统容量还取决于频率复用系数 频率复用系数越高 相同频带宽度上可调制比特 率就越高 对于 3 5GHz 固定无线接入系统 所采用的调制方式包括 QPSK 16QAM 64QAM GFSK OFDM 等 目前的实用系统中 当其工作在 30MHz 带宽上时 其半径可实现对 10 公里范围覆盖 系统容量可达 300Mbps 左右 3 业务能力 3 5GHz 固定无线接入可支持以下业务类型 需要网络侧的配合 高速 Internet 接入 局域网互连 VPN 数据专线 IP 电话 IP 传真 视频会议 PSTN ISDN 可以为企事业集团用户和社区用户提供服务 4 系统成本 3 5GHz 固定无线接入较其他宽带无线接入技术 如 LMDS 技术成熟度高 技术难度小 因而设备成本较低 同时覆盖用户范围广 每个用户所分担的成本也相对较 低 因此 3 5GHz 固定无线接入方式适合于在业务发展期进行较大范围的覆盖 从面上提 供业务 5 3 5GHz 宽带接入系统基本组成 3 5GHz 固定无线接入属于固定接入技术 以点到多 点无线方式支持固定用户的接入 不支持漫游功能 系统参考配置如下表所示 3 5GHz 宽带无线接入系统参考配置 调制方式要求的信噪比 SNR dB 覆盖半径 Km 可提供的净数据速率 Mbit s 64QAM25815 16 16QAM181011 08 QPSK14155 54 由 3 5GHz 频段构成的固定无线接入系统一般由基站 远端站和网管系统三大部分构成 其中远端站可进一步划分为室内单元 IDU 和室外单元 ODU 两部分 基站位于服务区 中心 它覆盖的服务区一般分为多个扇区 每个扇区可以对一个或多个远端站提供服务 远端站则设置在用户驻地 远端站室内单元连接用户终端 路由器等用户驻地网设备 3 3 3 3 5 5G GH Hz z 固固定定无无线线接接入入标标准准 从 1998 年开始 很多国家先后为固定无线接入分配了频谱 除 20GHz 以上的本 地多点分配业务 LMDS Local Multipoint Distribution Service 频率之外 10GHz 以 下主要集中在 2 5GHz 和 3 5GHz 两个频段 北美地区主要选用 2 5GHz 频段 而欧洲 地区则主要选用 3 5GHz 频段 在欧洲市场 拥有 3 5GHz 无线接入经营许可证的运营 商 已经开始提供商用网络 1 国内的标准进展 国内很多运营商自 2000 年以来 对 LMDS 开展了许多技术试 验 但国家并没有正式为 LMDS 分配频率 而首先规划的是 3 5GHz 频段 我国无线 电管理局在 3 5GHz 频段分配了 30MHz 2 的带宽用于固定无线接入 以满足对无线接 入的紧迫需求 为了促进 3 5GHz 无线接入在我国市场的有序发展 2001 年 8 月 27 日 信息产业部正式颁布了 YD T 1158 2001 接入网技术要求 3 5GHz 固定无线接入 并于颁布之日起实施 2 国外的标准进展 欧洲电信标准组织 ETSI 和 IEEE 802 16 目前也正在制订 无线接入的相关标准 根据欧洲的频率规划 CEPT 14 03 和 CEPT 12 08 ETSI 传输 复用委员会 TM 对 3GHz 11GHz 的点到多点固定无线接入系统提的要求 主要是针 对无线收发设备 系统性能等进行了规定 但没有规定空中接口的具体协议 其中包 括 EN 301 021 的 TDMA 系统要求 EN 301 253 的 FH CDMA 系统要求 EN 301 124 的 DS CDMA 系统要求 EN 301 080 的 FDMA 系统要求 ETSI 的工作开展较早 但是并没有去规范空中接口 IEEE 802 16 工作组的重点则是制订统一的空中接口规范 它下设的任务 3 组和 4 组的工作重点分别包括 TG3 的 2GHz 11GHz 的物理层和 MAC 层规范 TG4 的免许可的 2GHz 11GHz 的物理层和 MAC 层规范 802 16 是新成 立的工作组 它致力于制订统一的空中接口标准 到目前为止 已经有很多提案 但 还没有正式通过 3 5GHz 频段的无线接入标准 3 标准内容 在 YD T 1158 2001 接入网技术要求 3 5GHz 固定无线接入 标 准中 主要规定了 FDD 双工方式 3 5GHz 固定无线接入系统的参考模型 功能要求 工作频段和波道配置 接口要求 无线收发设备要求 性能要求 网管功能要求以及 供电 环境适应性 电磁兼容性等方面的要求 3 5GHz 固定无线接入采用一种点到多点的结构 其主要系统构成一般包括中心 站 终端站和网管系统三大部分 在参考模型中描述了它们在网络中的相对位置和各 部分的功能 通过 4 个接口对 3 5GHz 固定无线接入系统进行了界定 工作频段和波道 配置 遵循我国频率管制部门的规划 上下行各分配了 30MHz 的频率 可以采用四种 信道间隔 分别为 1 75MHz 3 5MHz 7MHz 14MHz 对于系统的 SNI 接口和 UNI 接口 标准规定可以在电路型接口 Ethernet 接口和 ATM 等接口类型中任选一种 网管接口规定必须采用 SNMPV2 协议 另外 很重要 的一点是不限制空中接口的实现方式 对空中接口协议栈暂时不进行规定 对于固定 无线接入 目前没有统一的空中无线接口标准 而且目前并不存在不同厂商的中心站 和终端站互通的可能性 因此没有规范空中接口 按照实现方式的不同 该标准规范了 TDMA DS CDMA 和 FH CDMA 三种多址 方式的系统 对于调制方式没有进行规定 但建议系统应采用频谱利用率高的调制方 式 无线收发设备规定了发射功率和功率容限 发射频谱 杂散发射 同信道干扰 邻信道干扰和接收机动态范围等指标 这些指标主要参照 ETSI 的相关标准进行制订 对系统性能则是根据 ITU 相关的无线接入系统性能指标和我国已经颁布的接入网性能 指标进行了规定 另外 标准还对系统可用性 平均故障间隔时间 网管功能等进行 了规定 4 4 3 5GHz3 5GHz 固定无线接入设备市场前景固定无线接入设备市场前景 通过近年的试验和运营 3 5GHz 固定无线接入系统初步证明宽带固定无线接入在 我国有着广阔的发展空间 应用前景令人乐观 已经证明 3 5GHz 系统技术比较成熟 设备稳定性好 能够满足商业运营的要求 因此 此技术是一个经济 高效 快速 理想的接入手段 其优点主要表现在 3 5GHz 系统能够作为综合的业务平台 可提供基于 IP 平台的 数据和多媒体等接入业务 包括 Internet 接入业务 www 浏览 E mail 高速文件传送 等 局域网互联业务 虚拟专用网 VPN 业务 传输电路业务和增值业务 支持各种 流媒体业务 如 VOD 电视会议 远程教育 此外 3 5GHz 系统具有启动资金小 服务速度快 频谱利用率高 系统容量大 扩容灵活 业务接口多 运维成本低等优 势 目前市场上出现的 3 5GHz 固定无线接入系统设备基本都支持动态带宽分配 而且 3 5G 固定无线接入系统可以提供丰富的业务接口 根据不同运营商的不同需求配置 为运营商开展综合业务提供了技术上的支持 根据应用领域的不同 3 5GHz 固定无线 接入系统在中心站至少能提供 V5 ATM E1 以太网 10BASE T 100BASE X 接口中 一种 在终端站至少能提供 ISDN POTS 以太网 10BASE T 以及 E1 接口中的一种 根据应用领域的不同 可以将 3 5GHz 固定无线接入设备分成四类 面向分组数据 接入的产品 面向语音数据一体化的产品 面向高速专线数据接入的产品和面向综合 业务技术的产品 目前出现在市场上的相关产品 分为三种类型 第一类设备是电路 型 第二类设备是混合型设备 第三类设备是 IP 型 各种设备的峰值带宽与可用频率 资源及所采用的调制方式有关 在技术选择上可根据业务需求 投资回报率及市场竞 争的需要来决定 目前国内能够提供 3 5GHz 固定无线接入设备的厂商包括大唐 中兴 马可尼 运通 金峰 地杰等 10 多家厂商 可以预料