宽带接入技术的发展与应用
4.无线接入技术
无线接入技术是指在终端用户和交换局端间的接入网部分全部或部分采用无线传输方式，为用户提供固定或移动的接入服务的技术。作为有线接入网的有效补充，它有系统容量大，话音质量与有线一样，覆盖范围广，系统规划简单，扩容方便，可加密码或用CDMA增强保密性等技术特点，可解决边远地区、难于架线地区的信息传输问题，是当前发展最快的接入网之一。目前，无线接入技术已较为广泛地应用于农村、城镇，在水利电力、工矿等专网中也得到一定程度上的应用。
无线接入的方式有很多，如微波传输技术（包括一点多址微波）、卫星通信技术、蜂窝移动通信技术（包括FDMA、TDMA、CDMA和S－CDMA）、CTZ、DECT、PHS集群通信技术、无线局域网（WLAN）、无线异步转移模式（WATM）等，尤其是WLAN以及刚刚兴起的WATM将成为宽带无线本地接入（WWLL）的主要方式。与有线宽带接入方式相比，虽然无线接入技术的应用还面临着开发新频段、完善调制和多址技术、防止信元丢失、时延等方面的问题，但它以其特有的无须敷设线路、建设速度快、初期投资小、受环境制约不大、安装灵活、维护方便等特点将成为接入网领域的新生力量。
4.1无线本地环路（WLL）
WLL利用无线方式把固定用户接入到固定电话网，即利用无线方式代替传统的有线用户接入，为用户提供终端业务服务。WLL包括DECT、PHS、CDMA、FDMA、SCDMA等，它具有部署灵活，建网速度快，适应环境能力强，网络配置简单等优点，近年来颇受青睐。
4.2本地多点分配业务接入（LMDS）
本地多点分配业务(LMDS)，作为近年来兴起的一种宽带无线接入技术。它与蜂窝移动通信系统类似，一般也采用小区结构，小区的半径为2～5km（具体数值因各地的地理环境与气候条件不同而有差异）。美国FCC规定，LMDS占用28GHz与31GHz频段附近（Ka波段）的1.3GHz带宽，其他各国对LMDS所占用的频段规定各不相同，但一般都采用20～40GHz间的频段，带宽通常在1GHz以上。与蜂窝移动通信系统不同的是，LMDS由于具有Ka波段的电波传播特点，所以不能支持移动业务，只能提供定点的接入。
LMDS利用地面转接站而不是卫星转发数据，通过射频（RF）频带LMDS最多可提供10Mbit/s的数据流量，它采用蜂窝单元，以毫米波28GHz的带宽向用户提供ROD、广播和会议电视、视频家庭购物等宽带业务。LMDS接入系统主要由带扇形天线的收发信机组成，其典型蜂窝半径为4～10km，在每个扇区传输交互式的数字信号，信号到达用户室外单元后，28GHz的信号转换成中频595MHz，在室内用同轴电缆将数字信号送至机顶盒（STB）。LMDS为某些布线施工困难的地区提供类似的带宽接入和双路能力。
LMDS系统通常由多个小区组成，每个小区由一个中心站和众多用户站组成，各中心站通过带自愈功能的高速光纤环路相连。中心站由网络节点设备与射频设备组成，网络节点设备主要包括与ATM和CATV网络的接口、信号的编／解码、压缩、纠错、复／分接、路由、调制解调、合／分路等；射频设备主要包括射频收发信机与天线。通常，这两部分是做在一起的，射频部分将来自网络节点设备的中频信号变频至相应频段，通过天线发射出去，同时将天线收到的信号变频至中频送入网络节点设备处理。
用户站由网络接口单元和射频部分组成，其结构基本同中心站。但网络接口单元较中心站的网络节点设备要简单得多，而且因用户所需业务的不同而有差异，一般可向用户提供E1／T1、E3／T3、 10BaseT、ATM25.6、ISDN BNI、PRI、POTS等接口。
中心站一般采用全向天线或扇形天线，用户站则采用方向性极强的高增益天线。每个小区通常可以提供的下行带宽为1GHz，上行带宽为300MHz。如果在小区内划分扇区，并且在相邻扇区内采用交叉极化的方式，还可以成倍地扩大带宽。例如，一个划分了8个扇区的小区，如采用QPSK调制，从理论上来说，该小区内的用户可以享受10GHz以上的带宽。此外LMDS系统采用了高效先进的均衡与纠错算法，使系统的误码率降至10-10～10-11。因此，LMDS系统在带宽容量和传输性能上都达到或接近了光纤的水平，所以有人称其为“空中光纤”。
同低频段的其他无线通信系统不同的是，LMDS系统对各通信点之间的“视通” （LOS）的要求非常苛刻。由于建筑物与植物等的阻挡，所以一个小区内能满足“视通”要求的用户比例通常为60％左右。对此，LMDS系统在规划、设计小区时采用了小区重叠、增加中继站或反射器等技术，这可以使小区内收到有效信号的用户比例上升到85％左右。此外，LMDS系统所处Ka波段的电波还易受天气的影响，雨、雪、雾等都会引起电波的衰减，较强的降雨甚至可能导致信号的完全中断。对此，LMDS系统通常采用动态自适应发信功率控制技术，在信号衰减较大的情况下，自动增大信号的发射功率，以便为系统提供足够的增益储备。另外，LMDS系统还采用了动态自适应带宽分配，动态自适应调制等一系列先进的技术，以最大限度优化系统性能。可以说，LMDS系统集成了当今世界多项尖端的通信与网络技术。
LMDS的主要缺点是，存在来自其他小区的同信道干扰和覆盖区范围有限。因为系统要求工作在高频段，所以即使发射机和接收机位置固定，交通工具和树叶也会造成信号衰落。
4.3数字直播卫星接入（DBS）
DBS利用位于地球同步轨道的通信卫星将高速广播数据送到用户的接收天线，所以它一般也称为高轨卫星通信。其特点是通信距离远，费用与距离无关，适用于多业务传输，可为全球用户提供大跨度、大范围、远距离的漫游和机动灵活的移动通信服务等。
在DBS系统中，大量的数据通过频分或时分等调制后利用卫星主站的高速上行通道和卫星转发器进行广播，用户通过卫星天线和卫星接收Modem接收数据，接收天线直径一般为18英寸（0.45m）或21英寸（0.53m）。DBS主要是广播系统，用户的回传数据则要通过电话Modem送到主站的服务器。由于数字卫星系统具有高可靠性，不像PSTN网络中采用双绞线的模拟电话需要较多的信号纠错，因此可使下载速率达到400kbit/s，而实际DBS广播速率最高为12Mbit/s。
目前，在美国已经可以提供DBS服务，主要用于因特网接入，其中最大的DBS网络就是休斯网络系统公司的DirectPC。该产品实际就是小口径卫星终端（VSAT）产品，其用户通过一个碟形天线、一块卫星接入卡及相应的软件接收从通信卫星传来的信号。DirectPC的数据传输也是不对称的，在接入因特网时，下载速率为400kbit/s，上行速率为33.6kbit/s，这一速率虽然比普通拨号Modem提高不少，但与DSL及Cable Modem技术仍无法相比。
|
