充滿(mǎn)生機和多樣化的寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)

1 前言

中國八縱八橫光纜傳輸骨干網(wǎng)及其它傳輸干線(xiàn)的建設，為長(cháng)途通信傳輸基礎設施的建設奠定了結實(shí)的基礎。

WDM波分復用等技術(shù)的應用為在有限的光纖上開(kāi)辟了數字通信的大通道，解決了光芯緊張和不足的問(wèn)題?，F在通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)展和建設的瓶頸主要在于接入層。為此，通信運營(yíng)企業(yè)投資和建設的焦點(diǎn)聚集在接入網(wǎng)的發(fā)展和建設上。接入網(wǎng)的概念提出之后，有線(xiàn)接入網(wǎng)不論從技術(shù)的進(jìn)步和應用發(fā)展上都有了長(cháng)足的進(jìn)展。

信息高速公路概念的提出和寬帶數據業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，以及中國通信企業(yè)的重組和新的通信運營(yíng)企業(yè)的進(jìn)入，在市場(chǎng)經(jīng)濟條件下，接入網(wǎng)的建設需要向多元化的方向發(fā)展。由于建設有線(xiàn)接入網(wǎng)具有一定的局限性和信息時(shí)代的到來(lái)，在這種情況下，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的特點(diǎn)就特別明顯的顯現出來(lái)，給無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)充滿(mǎn)了生機和帶來(lái)了活力。

2 巨大的無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)

中國改革開(kāi)放以來(lái)，在人口密集和經(jīng)濟發(fā)達的地區，城市的建設發(fā)生了翻天覆地的變化。傳統的破路挖溝埋光纜、電纜或是立桿掛光纜、電纜等有線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )的建設方式將越來(lái)越受到現代化城市建設的制約或限制。而對于人口分布分散的貧困山區的農村通信建設，有線(xiàn)接入設施的投資驚人，造成通信企業(yè)運營(yíng)成本高，收益也較低。而且有一些由于客觀(guān)的地理條件和原因也是不客觀(guān)和不現實(shí)的。

隨著(zhù)中國社會(huì )主義市場(chǎng)經(jīng)濟制度的建立，國家對通信市場(chǎng)的不斷開(kāi)放，通信市場(chǎng)競爭的格局雖然形成，但對于面向用戶(hù)這個(gè)龐大復雜的接入系統各方的占有率很不均衡，新進(jìn)入通信市場(chǎng)的通信運營(yíng)企業(yè)不具備本地網(wǎng)絡(luò )資源，建設有線(xiàn)接入網(wǎng)受到了客觀(guān)條件的制約。對于有本地網(wǎng)絡(luò )資源的運營(yíng)企業(yè)，目前廣泛采用的光纖加銅纜的傳輸能力，對快速增長(cháng)的寬帶業(yè)務(wù)也是很不適應的，使業(yè)務(wù)的發(fā)展受到了一定的制約。為此，不論是對于傳統的通信運營(yíng)商，還是新的通信運營(yíng)商，寬帶無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)都具有十分重要的意義。

用光纖接入是接入方式中最好的解決方案，但是由于其成本高、工期長(cháng)以及上述分協(xié)的一些原因受到了制約或限制。而無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)具有與有線(xiàn)接入網(wǎng)互補的性質(zhì)。無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活、工期短、成本低的特點(diǎn)。通信市場(chǎng)的激烈競爭，在網(wǎng)絡(luò )基礎設施資源的競爭上莫非是在無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域。如上海、廣州等特大城市和經(jīng)濟發(fā)達地區，目前對寬帶無(wú)線(xiàn)接入的需求就顯得十分迫切。

從全球通信行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，通信技術(shù)的寬帶化、無(wú)線(xiàn)化、個(gè)性化和分組化是時(shí)代的大勢所趨。市場(chǎng)催生無(wú)線(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，無(wú)線(xiàn)技術(shù)的逐步成熟孕育著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)，無(wú)線(xiàn)通信市場(chǎng)的空間是無(wú)限的。

3 多樣化的寬帶無(wú)線(xiàn)接入和連接技術(shù)

3.1無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN|0">WLAN)

無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)目前有兩大技術(shù)體系。一種是基于IEEE802.11協(xié)議標準體系。它于1999年8月由美國電氣和電子工程師學(xué)會(huì )發(fā)布以來(lái)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)產(chǎn)品和業(yè)務(wù)獲得了蓬勃的發(fā)展；另一種是由CEPT制訂的低HIPerLAN標準體系。WLAN具有高速傳輸、而向連接、支持QoS、自動(dòng)頻率配置、支持小區切換、安全保密等特點(diǎn)。該系統構成的主要是移動(dòng)終端MT通過(guò)接入點(diǎn)AP按入固定通信網(wǎng)絡(luò )。

3.2無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)(Wirelessmesh)

由于WLAN接入點(diǎn)的覆蓋范圍很小，僅限于幾百米，如果要擴大覆蓋范圍，造價(jià)成本倍增。為此，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)的思路又應運而生，使接入點(diǎn)的覆蓋范圍可以延伸到十幾公里或更遠。

基于Wirelessmesh的思路，IEEE委員會(huì )制定了IEEE802.16基于PMP技術(shù)標準，通過(guò)試驗，該技術(shù)受高樓和樹(shù)木等的影響嚴重。接著(zhù)又制定出基于Wirelessmesh的IEEE802.16a新標準。Mesh是一種高容量、高速率點(diǎn)對多點(diǎn)寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)。Mesh網(wǎng)絡(luò )不同于其它無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結構，它的每個(gè)用戶(hù)節點(diǎn)都是骨干網(wǎng)絡(luò )的一部分，可以轉發(fā)其它用戶(hù)節點(diǎn)的信息，并且隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的增加，網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍以及靈活性也會(huì )隨之增加。

Mesh網(wǎng)絡(luò )具有以下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍增大，頻譜利用律提高，系統容量增加；Mesh網(wǎng)絡(luò )具有的多路由選擇特性提高了網(wǎng)絡(luò )的柔韌性和可用性，當某條鏈路出現故障時(shí)，可以自動(dòng)的選擇其它鏈路；網(wǎng)絡(luò )具有可伸縮性，初期建設費用低，擴容方便；投資風(fēng)險小，在較短時(shí)間內收回成本并獲利。

關(guān)鍵技術(shù)：一是天線(xiàn)技術(shù)，現用的天線(xiàn)一般是定向天線(xiàn)或全向天線(xiàn)，定向和全向天線(xiàn)各有利弊。Mesh采用了智能天線(xiàn)技術(shù)，這種技術(shù)允許頻譜重復使用，從而大大提高了頻譜的利用律，還可以減少干擾；二是在連接的PC機或PDA上安裝了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)芯片集，從而可以作為網(wǎng)上的路由器或中繼器來(lái)轉發(fā)數據信號，路由選擇靈活，覆蓋面積擴大；三是采用動(dòng)態(tài)帶寬分配技術(shù)，802.16a標準規定帶寬的分配可以采用集中式調度方式或者分布式調度方式。集中式調度方式是由MeshBS節點(diǎn)收集所有MeshSS節點(diǎn)的資源請求信息，分別為它們分配一定的帶寬資源。分布式調度方式是包括MeshBS和Mesh SS在內的所有節點(diǎn)間帶寬進(jìn)行相互協(xié)調，從而實(shí)現帶寬的動(dòng)態(tài)分配。

IEEE802.16a標準雖然還在試驗階段，但業(yè)界表現出極大的關(guān)注。

3.3無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)(WPAN)

無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)指的是能在便攜式電器和通信設備之間進(jìn)行短距離“特別連接”的一種通信網(wǎng)絡(luò )。WPAN的覆蓋范圍一般在半徑為10米范圍之內，比無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)的服務(wù)范圍要小。這里的“特別連接”包含兩層意思，一個(gè)是指設備既能承擔主控功能，又能承擔被控功能的能力；二是指設備具有加入或離開(kāi)現有網(wǎng)絡(luò )的方便性。

WPAN的主要特點(diǎn)是：能為多媒體業(yè)務(wù)提供具有QOS支持的特別連接；加入和離開(kāi)現有網(wǎng)非常方便；具有先進(jìn)的功率管理功能，可以節約電池功率；可以支持55Mb/s的高數據速率，傳送高質(zhì)量的視像和聲訊業(yè)務(wù)。

WPAN的應用主要有兩大類(lèi)：一是涉及大宗數據文檔傳送；二是涉及實(shí)時(shí)視像和聲訊。為了滿(mǎn)足WPAN中使用的設備，如數字攝像機、數字電視機、數字照相機、MP3播放器、打印機、投影儀和筆記本電腦等之間的通信，需要對等的特別連接。

3.4本地多點(diǎn)分配系統(LMDS)

LMDS(LoCAlMultipointDistributionService)本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)，或(Local Multipoint Distribution Service)本地多頻道(微波)分配系統。它是一種特殊的點(diǎn)對多點(diǎn)微波系統。該系統采用了無(wú)線(xiàn)小區制技術(shù)，是一種寬帶固定無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)。它具有更高的帶寬和雙向數據傳輸的特點(diǎn)，它的傳輸容量可與光纖比擬。它可以提供電話(huà)業(yè)務(wù)、高速數據業(yè)務(wù)、視頻業(yè)務(wù)和綜合多媒體等寬帶業(yè)務(wù)。

LMDS工作于24/26GHZ？？38GHZ頻段，它的頻譜資源比較多。它工作于毫米波，可以傳輸較高的數據速率。目前通常所說(shuō)的LMDS為第二代數字系統，它主要使用無(wú)線(xiàn)ATM傳輸協(xié)議，它具有標準化的網(wǎng)絡(luò )側接口和網(wǎng)管協(xié)議。

LMDS由于其工作于毫米波，受氣侯的影響比較大，抗雨衰耗性能差等缺點(diǎn)。

原中國電信集團公司(南北分營(yíng)前)于2001年選擇P-COMG公司、Ericsson公司和Alcatel公司三個(gè)廠(chǎng)商的設備分別在廣州和四川的綿陽(yáng)對LMDS寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了試驗，取得了良好的效果，很快將進(jìn)入實(shí)用。

3.5多點(diǎn)多信道分配系統(MMDS)

MMDS(MultipomtmultipointDistributionSystem)多點(diǎn)多信道分配系統。它是以視距傳輸為基礎的圖象分配傳輸技術(shù)。工作于2GHZ-5GHZ頻段。由于其工作于中頻中寬帶，它有傳輸性能好、覆蓋范圍廣的特點(diǎn)。存反射天線(xiàn)周?chē)?0公里范圍內可以將數據直接傳輸至用戶(hù)，很適合用于用戶(hù)分布分散的情況，它不用安裝太多的屋頂設備就能覆蓋一大片區域。它具有良好的抗雨衰性能、擴容性強、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是它的頻段窄，頻率資源緊張。

MMDS能夠作為IP、TDM和幀中繼等接入骨干網(wǎng)絡(luò )的寬帶無(wú)線(xiàn)接入解決方案。通過(guò)它可以實(shí)現語(yǔ)音通信、Internet接入、本地用戶(hù)大容量數據交換、數據廣播、高清晰度電視信號業(yè)務(wù)傳輸。MMDS還能支持用戶(hù)終端業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、GSM短信息業(yè)務(wù)和各種GPRS通信業(yè)務(wù)。

在系統的更新?lián)Q代方面，MMDS技術(shù)將會(huì )比其他通信技術(shù)更容易升級。在MMDS中，通常是用以太網(wǎng)與無(wú)線(xiàn)Modem連接。MMDS最顯著(zhù)的特點(diǎn)就是各個(gè)降頻器本振點(diǎn)可以不同，可以由用戶(hù)自選頻點(diǎn)，即多點(diǎn)本振。所以，各降頻器變頻后的信號，可以分別落在電視標準頻道的VHFI、Ⅲ頻段，增補的A、B頻段，UHF的13CH-45CH頻段，這對于用戶(hù)避開(kāi)當地的開(kāi)路無(wú)線(xiàn)電視或CATV占用的頻道有極大的好處。

2001年，我國首次采用評選(招標)方式，在南京、青島、重慶、武漢和廈門(mén)5個(gè)城市，進(jìn)行了3.5GHZ地面固定無(wú)線(xiàn)接入系統頻率使用權的分配試點(diǎn)工作。2003年2月在全國擴大到32個(gè)城市進(jìn)行技術(shù)和商用試驗。

3.6不可見(jiàn)光纖無(wú)線(xiàn)系統

不可見(jiàn)光纖無(wú)線(xiàn)系統，是一種采用連續點(diǎn)串接網(wǎng)絡(luò )結構組成自愈環(huán)工作的寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統。其具有SDH自愈環(huán)的高可用性能和無(wú)線(xiàn)接入的靈活配置特性。它可應用于28GHZ、29GHZ、31GHZ和38GHZ等毫米波段，系統通路帶寬可達50MHZ，前向糾錯采用RS和格柵碼調制技術(shù)。

該系統采用環(huán)行拓撲結構，在對其進(jìn)行擴容時(shí)可以分拆環(huán)或在POP點(diǎn)增加新環(huán)。系統的頻譜效率很高，經(jīng)營(yíng)者可重復使用一對射頻信道給業(yè)務(wù)區的所有用戶(hù)提供服務(wù)。該系統采用有效的動(dòng)態(tài)功率電平和前向糾錯技術(shù)，具有優(yōu)良的抗雨衰能力。

3.7自由空間光系統(FSO)

自由空間光系統是光纖通信技術(shù)與無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的相結合，它是采用光纖傳送通信信號的技術(shù)，利用大氣為傳送媒體，而不是用光纖做媒體的一種新型通信技術(shù)。FSO的組網(wǎng)可以有三種拓撲方式，即：點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)(星形)和網(wǎng)狀網(wǎng)結構，也可以采用混合組網(wǎng)。

由于FSO是采用光纖信號傳送技術(shù)，它雖然是以大氣為傳送媒體的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，但它不占用無(wú)線(xiàn)頻譜資源，這是它的一大特點(diǎn)。由于光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，光器件安全可靠、而且造價(jià)便宜。據介紹，FSO系統的成本是光纖到大樓成本的1/10？1/3。

目前，FSO系統可以提供工作速率155Mbps、100Mbit/s的數字數據傳輸鏈路?？梢詡魉驮?huà)音、數據和視頻業(yè)務(wù)，它的傳輸帶寬可高達1Gbit/s以上。據介紹，在華盛頓用FSO設備組建了一個(gè)工作速率為155Mbps的局域網(wǎng)；在西雅圖的四季飯店用Terabeam的FSO設備向客人提供了一個(gè)100Mbit/s的數據連按服務(wù)；在2000年悉尼奧運會(huì )上也使用了FSO系統。根據FSO的特點(diǎn)，業(yè)界認為它的市場(chǎng)潛力是相當大的。

3.8衛星通信

在我國龐大復雜的地理條件下，采用衛星通信技術(shù)是一種有效的方案。隨著(zhù)Internet的快速發(fā)展，利用衛星的寬帶IP多媒體廣播技術(shù)解決Internet寬帶的瓶頸問(wèn)題逐漸引起了人們的重視。寬帶IP系統可以提供的多媒體(音頻、視頻、數據等)信息和高速I(mǎi)nternet接入等服務(wù)已經(jīng)在商業(yè)運營(yíng)中取得一定成效。由于衛星通信具有覆蓋而大、傳輸距離遠以及不受地理條件限制等優(yōu)點(diǎn)，將衛星通信作為寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，將有更大的發(fā)展前景。目前，已有網(wǎng)絡(luò )使用衛星通信的VSAT技術(shù)，利用和發(fā)揮其非對稱(chēng)特點(diǎn)，即上行檢索使用地面電話(huà)線(xiàn)或數據電路，而下行則以衛星通信高速率傳輸，可用于提供ISP的雙向傳輸。

衛星通信在Internet接入網(wǎng)中的應用在圍外已經(jīng)很廣泛。我國也從1999年起開(kāi)始研究和解決通信衛星Internet下載的瓶頸問(wèn)題。專(zhuān)家們對衛星通信技術(shù)用于Internet的前景非?？春?，相信在不久就會(huì )變?yōu)楝F實(shí)。

3.9超寬帶(UWB)無(wú)線(xiàn)技術(shù)

超寬帶無(wú)線(xiàn)電技術(shù)出現于上世紀60年代。當時(shí)，這一技術(shù)一直僅限于軍事、災害救援搜索、雷達定位及測距等方面。UWB通信系統具有小范圍和超強無(wú)線(xiàn)設備連接能力。2002年2月14日美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)批準這一技術(shù)可以用于民用通信，從而引起了世界各國的廣泛關(guān)注。

UWB是一種低功率無(wú)線(xiàn)電技術(shù)，它可以提供短距離高速無(wú)線(xiàn)連接。UWB可以將所有的電子設備如個(gè)人數字助理、電視、DVD播放機等以一種快速高效的方式連接在一起，其通信距離和通信能力遠遠超過(guò)藍牙技術(shù)。

利用它可以為用戶(hù)提供語(yǔ)音服務(wù)、寬帶Internet接入、遠程教學(xué)、視頻業(yè)務(wù)和其它增值業(yè)務(wù)等等。

由于其發(fā)展前景看好，如今有多家公司投入力量進(jìn)行開(kāi)發(fā)，目前領(lǐng)先的是新加坡的Cellonic公司。

3.10藍牙技術(shù)

藍牙技術(shù)是一種短距離無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)。它適用于提供低成本的短距離無(wú)線(xiàn)連接解決方案，如對電話(huà)、耳機、PC機及鍵盤(pán)和鼠標實(shí)現無(wú)線(xiàn)連接。它采用2.4GHZ的ISM頻段，不受各國頻率分配不統一的影響；采用FM調制方式，大大降低了設備成本；采用快速跳頻、正向糾錯和短分組技術(shù)，減少同頻干擾和隨機噪聲，使無(wú)線(xiàn)通信質(zhì)量得以提高。

藍牙技術(shù)一度曾備受業(yè)界的推崇，但是熱情過(guò)后由于產(chǎn)品跟不上來(lái)，使之處于冬眠狀態(tài)。據有關(guān)資料介紹藍牙技術(shù)產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)公司將發(fā)起新一輪沖刺，新的產(chǎn)品將問(wèn)世，藍牙技術(shù)有望走向復興。

3.11無(wú)線(xiàn)虛擬網(wǎng)(VPN)

基于寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)組建VPN是集團用戶(hù)關(guān)注的重點(diǎn)。VPN使用的協(xié)議主要分隧道協(xié)議和其他相關(guān)協(xié)議兩種，采用不同協(xié)議可以組建不同級別的VPN。根據VPN設備在網(wǎng)絡(luò )中安裝位置的不同，有基于用戶(hù)端設備的VPN和基于網(wǎng)絡(luò )的VPN兩種建設方式。

3.12Wi-Fi技術(shù)

Wi-Fi，即無(wú)線(xiàn)保真度，也是一種短距離無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，無(wú)線(xiàn)傳輸距離為25至50米，在戶(hù)外可達330米。通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )，不用線(xiàn)纜，可以實(shí)現計算機互相鏈接，鏈接計算機上互聯(lián)網(wǎng)，用戶(hù)可以象不同工作站之間的互聯(lián)一樣共享文檔和方案，可以將桌面電腦、以及PDA連接起來(lái)，共享服務(wù)器和打印機等外圍設備。

Wi-Fi是基于IEEE802.11系列標準的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，使用IEEE802.1lb或802.1la無(wú)線(xiàn)電技術(shù)以提供安全、可靠、快速的無(wú)線(xiàn)連接，使用IEEE802.3或以太局域網(wǎng)的架線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò )。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )工作在無(wú)需執照的2.4和5千兆赫無(wú)線(xiàn)電頻帶，數據速率可以高達11Mbps(802.11b)，54Mbps(802.11a)，或包含以上兩條頻帶的產(chǎn)品(雙重頻帶)，因此它能在許多辦公室內實(shí)況表現中，媲美基本10BaseT架線(xiàn)以太網(wǎng)。

4 結束語(yǔ)

面向未來(lái)，我們可以看到的將是一個(gè)百花齊放的無(wú)線(xiàn)通信世界。因為，擺脫有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的束縛，不受地理位置的限制，隨時(shí)隨地都能與任何人進(jìn)行信息溝通和享受豐富的信息服務(wù)，是人類(lèi)不斷追求的目標。正是因為如此，各種各樣的寬帶無(wú)線(xiàn)技術(shù)將彼此相連，為補充與有線(xiàn)和固定網(wǎng)絡(luò )互相融合，為人們提供各種無(wú)線(xiàn)應用和服務(wù)。

作者：雷毅 雷遠揚