35GHz无线接入系统.docx

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35GHz无线接入系统

摘要3.5GHz固定宽带无线接入系统作为有线系统的一个补充，其有着广阔的市场前景。

特别是对于没有固定线路的运营商来说，这是能够快速抢占用户的一个有效的途径。

关键词MMDSLMDS

　　1技术已成熟、市场潜力大——3.5GHz固定宽带无线接入技术浅析

　　当前，发展接入网尤其是宽带接入网，已成为必须尽快解决的“瓶颈”问题。

各国电信竞相改革开放，电信运营主体向多元化方向发展，电信竞争的焦点由长途骨干转为本地接入，市场竞争要求接入手段多元化，宽带无线接入凭借其组网快速灵活、运营维护方便及良好的成本竞争力，已迅速成为市场的热点。

　　对于新兴的电信运营商来说，能够以宽带无线接入技术快速低成本地建设自己的接入网，与传统的电信网竞争，这是一个重要的手段，是迅速切入市场的有效途径；对于传统的电信运营商来说，为了不在市场竞争中落伍，为了能够以更好的手段巩固和进一步扩充自己的业务，也需要使用宽带无线接入技术来丰富现有的网络。

因此宽带无线接入技术，不仅仅是以当前宽带接入技术的一个补充，而且还是一种极具竞争力的新型接入技术，已经成为市场属目的焦点。

　　目前有代表性的固定无线接入技术主要有高频段（26GHz以上）的LMDS（无线固定宽带系统）技术和低频段的（2.5GHz、3.5GHz）MMDS（多点多信道分布式系统）技术。

LMDS频谱资源比较多，可以传输较高的速率，但是由于工作于毫米波，受气候影响大，抗雨衰性能差，降低了在经济发达的东南沿海地区的可用度；点对多点MMDS技术工作在3.5GHz频段，该频段传输性能好、覆盖范围广（半径20km）、技术成熟、具有良好的抗雨衰性能、扩容性强、组网灵活且成本具有竞争力，是较为理想的无线接入手段。

　　3.5GHz是国际电联（ITU）推荐的用于固定无线接入（FWA）的频段，在世界范围内已得到较好的应用，尤其在欧洲有大量的成功应用案例。

　　在中国高人口密度地区，由于过去的城市规划不尽合理且发展速度难以预测，想再挖沟铺设光缆往往很不现实，铺设难度大且费用相当高。

所以，像上海、广州等大城市对宽带无线接入的需求显得十分迫切，宽带无线接入的应用将大大改进城市中现有“光纤—铜缆”有线通信系统的传输能力，将成为极重要的补充和应急备份。

对通信比较落后的乡村或人口分散地区，如中国的大西北（青海、新疆、西藏）等高原复杂地形，布缆不现实，恶劣的自然环境会损坏有线基础设施。

3.5GHzMMDS技术单个基地站可以实现高容量，且可覆盖十分广阔的地理区域。

因此这一技术对这些地区是十分经济、高效、快速、理想的宽带解决方案，对西部大开发将会有很好的促进作用。

　　由于我国特殊的国情，目前我国低频段资源十分有限，当前如何克服频率资源瓶颈是解决问题的关键。

提高频谱利用效率的手段主要有：

Modem调制技术的提高，比如由16QAM向64QAM或更高演进；采用特殊设计天线，充分利用扇区分割技术提高空间频率复用效率；采用水平极化和垂直极化。

　　目前，一些厂商已针对中国市场的特殊需求积极开发相关的3.5GHz宽带无线接入系统，实现了高效的频谱利用效率空间频率复用率，从而在3.5GHz频段上能够建立具有规模效益的、灵活高效的宽带接入平台。

系统以宽带IP平台为主，兼顾少量E1电路连接设计，提供了一种高容量、点对多点、多扇区的高速数据传输的无线接入方案，其标准开放的结构使电信服务商能为客户提供一系列的数据通信服务，包括VoIP、宽带因特网接入、VPN等基于IP的增值服务。

此系统实现了无线频谱利用的高效率，分割扇区频率复用效率高达11倍，高效疏解了频率阻塞，从而使得在低频段构造高容量的无线通信平台得以实现，使有限的频率资源得到充分利用。

系统采用16QAM调制方式时频谱利用效率达到3.4bit/s/Hz，单扇区下载容量可达20~30Mbit/s。

单基站下载容量达到576Mbit/s，借助多扇区及蜂窝复用后总吞吐量可达4800Mbit/s甚至更高，从而有效地解决了低频段上频率资源短缺的“瓶颈”问题，并实现在有限的低频段资源下构建宽带无线接入平台。

　　3.5GHz的每个载频通常是3.5GHz，邻频间隔小，要实现扇区分割及克服邻频干扰相当困难，一般技术只能分割4～6扇区，因此实现24扇区分割及频率复用是革命性的技术创新，对于推进固定无线接入具有极为重要的意义。

所谓的24扇区分割，就是将360°圆周分割为基于15°的24个扇区，通过A、B、C三对频点交替复用8次，从而为成千上万个广域网范围内的宽带用户提供最后一公里的宽带接入解决方案。

　　2灵活的宽带无线接入

　　从理论上讲，光接入网是发展宽带接入的长远解决方案，但目前这种方式还存在工程造价太高、建设速度慢等缺点。

而且对于部分网络运营企业来说，不具备本地网络资源，在这种情况下，要进入和占领接入市场，采用宽带无线接入技术是一个比较合适的切入点。

　　2.1系统配置

　　3.5GHz固定无线接入和LMDS均属于固定接入技术，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。

3.5GHz固定无线接入工作在3.5GHz附近，而LMDS工作在10GHz频段以上。

目前实用化的LMDS产品主要工作频段有24GHz、26GHz、28GHz和38GHz等。

　　从系统配置上看，3.5GHz固定无线接入和LMDS基本相同，主要区别是它们的无线工作频段、覆盖范围、系统容量、业务能力和适用范围不同。

图1显示了两者的系统配置。

　　系统一般由基站、远端站和网管系统三大部分组成，其中基站和远端站又可分为室内单元（IDU）和室外单元（ODU）两部分。

室内单元是与提供业务相关的部分，如业务的适配和汇聚；室外单元提供基站和远端站之间的射频传输功能，一般安置在建筑物的屋顶上。

　　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。

基站室内单元将来自各个扇区不同用户的上行业务量进行汇聚复用，提交不同的业务节点；将来自不同业务节点的下行业务量分送至各个扇区。

网络侧的接口一般有STM-1、10/100Base-T、E3/T3、ｎ×E1等接口。

　　远端站设置在用户驻地，远端站室内单元连接用户终端或用户小交换机、路由器等用户驻地网设备。

目前，实用化的宽带无线接入产品中，LMDS一般在用户侧可提供E1电路仿真、10/100Base-T、E1子速率等接口，对普通电话业务的支持一般要通过E1电路仿真加PBX的方式来提供通道。

3.5GHz固定无线接入业务带宽较低，因此用户侧接口的速率也相对低一些，可提供接口类型包括10Base-T、E1、ｎ×64kbit/s、FR、POTS或ISDN。

　　基站覆盖的服务区一般划分为若干个扇区，基站天线为扇区天线，从具体实现上看，90°角扇区天线居多。

远端站天线为定向天线，定向接收来自本扇区天线的信号。

2.2固定无线接入与LMDS的区别

　　3.5GHz固定无线接入与LMDS的本质区别在于空中接口部分。

前者工作于3.5GHz附近；后者工作于10GHz以上频段。

由于工作频段不同，决定了这两种技术在覆盖范围、系统容量、业务能力和适用范围方面的不同。

2.2.1覆盖范围

　　从无线的工作原理来看，频率越高，信号随距离的衰耗就越快，衍射能力也降低，也就是说，绕过障碍物（如建筑、植物、雨滴等）的能力降低，这两方面的因素决定了两种技术不同的覆盖能力。

3.5GHz固定无线接入技术覆盖范围一般可达10km，而LMDS的典型覆盖范围为3～5km，而且LMDS工作在毫米波波段，信号波长尺寸与雨滴大小可比，降雨对信号传输影响很大，雨衰严重。

据统计，在降雨量25mm/h时，LMDS信号衰减达8～15dB/km；而对于3.5GHz无线信号，其衰减低于0.1dB/km，因此LMDS不适用于降雨量大的地区，而3.5GHz固定无线接入则无此顾虑。

另外，障碍物的影响对3.5GHz固定无线接入的影响要小一些，属于准视距传输；而LMDS的高工作频段决定了它的基站和远端站之间只能视距传输，不能有障碍物的阻隔。

对于发展中的城市，新建筑物的频繁出现有可能影响LMDS的无线传输，给运营、维护带来困难，这也是网络组织过程中必须考虑的因素。

2.2.2系统容量

　　频率越高，可用带宽也就越高。

目前，我国为3.5GHz固定无线接入划分了30GHz×2的带宽，对LMDS虽然未划分频谱，但从国外频谱划分情况来看，可用带宽在1GHz以上。

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。

另一个影响因素是频率重用系数，扇区波束角越小，服务区内划分扇区越多，频率重用的可能性就越高，相同频带宽度上可调制比特率就越高。

LMDS一方面可用频带较宽，另一方面可采用极化复用方式来增加频率的重用性，因此系统容量较高；而3.5GHz固定无线接入可用频带较窄，多数设备不支持极化复用，因此系统容量比LMDS低。

2.2.3业务能力

　　总地来说，3.5GHz固定无线接入和LMDS都可支持数据、语音等多种业务，但在可提供的接入速率能力上是不一样的。

3.5GHz固定无线接入系统容量较低，因此用户侧接口的速率也相对低一些，可提供接口类型包括10Base-T、E1、ｎ×64kbit/s、FR、POTS或ISDN接口。

对于中国的电信运营商来说，目前发展3.5GHz无线接入主要用于中小企业接入、无线到大楼、基站传输、中继服务、DDN、IP电话等。

而LMDS由于系统容量很大，每个远端站可有限高（上百Mbit/s的数量级）的业务带宽，因此对CPN或CPE提供的业务颗粒也较大，LMDS一般在用户侧可提供E1电路仿真、10/100Base-T、E1子速率等接口，对普通电话业务的支持一般要以E1电路仿真加PBX的方式来提供通道。

2.2.4适用范围

　　从业务带宽和速率上看，3.5GHz无线接入系统主要用于向中小企业用户提供数据业务，侧重于中低速的数据服务。

LMDS由于可提供的带宽资源巨大，系统容量大，可支持的业务主要面向商业用户和集团用户，适合于业务量集中、用户群集中的地区。

　　从系统成本上看，LMDS工作频率高，对器件的要求高，系统成本很大程度上决定于能否开发出低成本的28GHz收发信机。

另外，由于覆盖范围小，用户数少，单用户分担的成本就较高。

而3.5GHz固定无线接入技术成熟度高、技术难度小，因而设备成本较低，同时覆盖用户数广泛，单用户分担的成本也就较低。

　　综合以上因素，3.5GHz固定无线接入适合于在某地区业务发展初期进行宽范围的一般覆盖；而LMDS适合于在业务量大且集中的小范围热点地区进行覆盖。

两者点面结合，互为补充。

表1中列出了两者的一些主要对比。

2.3国内发展情况

　　目前，宽带无线接入技术受到了以中国联通、中国网通和中国移动为代表的我国新兴电信运营商的日益关注，它们相继建立了实验型网络，并进行了或正在进行测试和试运行。

1999年5月，联通公司在降雨量较大的广州市组建了LMDS一期实验网，对话音、数据和视频等业务进行了实验。

今年，联通公司在上海和广州开展了二期实验网的建设。

中国网通公司也于2000年3月启动了LMDS实验，地点选在北京，选用了多个厂商的设备进行性能实验。

　　香港电讯管理局经过实验和评估后，于2000年1月为13个投标的运营商中的6个发放了LMDS许可证，其中5个为电信运营商，另外1个是有线电视运营商，这6家企业将投资4.35亿美元，分别提供宽带接入和有线电视业务。

　　2002年4月，我国无线电管理局在3.5GHz频段划分了30MHz×2的带宽，用于无线接入。

铁道部和金网公司、中国联通和金蜂公司也分别进行了3.5GHz频段的固定无线接入技术试验。

为了有效地利用我国频谱资源，鼓励本地接入领域的竞争，我国将采用评估优选的方式为多家运营商发放许可证。

　　鉴于宽带无线接入技术在我国发展迅速，信息产业部电信传输研究所正在着手制定3.5GHz无线接入技术规范和LMDS技术规范，以促进这两种技术在我国的发展。

标准将从系统出发，对系统性能、接口、无线收发设备特性以及网管等进行规定。

　　电信市场竞争的加剧，使运营商必须在很短的时间内尽快抢占市场，无线接入部署的时效性恰好满足了这种需求，这也正是宽带无线接入发展的重要驱动力。

3.5GHz无线接入和LMDS技术在我国的应用尚有许多值得探索的问题，包括如何进行频率规划、市场定位、选择怎样的业务作为突破口、采用怎样的资费策略等。

目前国内运营商正在进行的实验无疑是对该技术发展的一种先期探索，将为我国宽带无线接入的发展提供参考。

3上海邮通AS4000宽带固定无线接入系统介绍

3.1系统简介

　　上海邮电通信设备股份有限公司与英国Airspan公司结成战略合作伙伴，将用Airsapn公司研发的3.5GHz宽带无线接入系统共同开发中国市场，可以为电信运营商提供快速、高效、低成本的电信级综合解决方案，包括语音、IP接入及专线接入服务。

特别是对于没有固定线路的运营商来说，这是能够快速抢占用户的一个有效的途径。

该产品的工作频段为3.4~3.8GHz，并完全符合中国国家无线电管理委员会关于3.5GHz频段使用的规划方案。

　　AS4000采用CDMA多址方式，具有很好的抗干扰性，上行和下行均支持64QAM、16QAM和QPSK自适应的动态调制，单载频（3.5MHz）最大可提供8.6MHz/s速率。

　　AS4000固定无线接入系统是一个点对多点的无线接入系统，它为固定用户到电信网络提供多种业务的无线接入。

AS4000可接入语音、专线数据、IP分组数据和ISDN，它提供了与“铜双绞线”相同的传输性能，因此它可以作为传统铜缆的替代品。

Airspan3.5GHz固定无线接入系统具有以下显著特点：

（1）CDMA技术保证更高的频谱效率及高效的频率复用；

（2）真正的信道按需分配系统；

（3）种类众多的远端站，丰富的网络接口，无

须增加任何接口转换及分叉复用设备；

（4）QPSK、16QAM、64QAM和速率为0.5、0.75、1的FEC的完全自适应动态调制；

（5）CDMA特有的抗干扰性能和保密性能；

（6）系统对于C/I的要求小，覆盖范围广；

（7）在用户端可接两副接收天线作为空间分集接收用，有效地提高了抗多径干扰能力；

（8）由于载干比要求低和分集接收能力可允许一定程度的非视距传输；

（9）综合接入平台，支持全方位的电信服务。

3.2接口技术和标准

本系统提供的业务节点接口（SNI）如下：

——100Base-T接口；

——E1接口；

——CAS、V5.1接口和V5.2接口。

本系统可以提供以下用户网络接口（UNI）：

——10Base-T接口；

——V.35/X.21；

——ISDNS型接口；

——音频二线接口。

本系统网管采用的协议为SNMPv2。

以上所有的接口均符合《接入网技术要求——3.5GHz固定无线接入》。

AS4000系统组成结构图如图2所示，系统由接入控制器（AC）、基站（CT）、用户终端（ST）和网管终端组成。

接入控制器（AC）

　　为了将集中在空中接口上的业务、信令流传递到交换机，需要使用接入控制器来解复用那些业务、信令流。

AC为本地交换机提供CAS、V5.1或V5.2网络接口。

同时在采用32kbit/sADPCM压缩技术的系统中，将信号还原成为标准64kbit/sPCM信号的过程也在AC中完成。

接入控制器还可以收集管理信息流至网管系统。

AS4020系统对于只有IP数据应用的情况下，可以只使用无线基站（CT）连接到交换网络，而不需要接入控制器（AC）。

　　无线基站（CentralTerminal，CT）

　　包含有天馈线子系统和基站设备机架。

　　基站设备机架由射频合成器机框和相关Modem机框组成。

每个基站最多有4个Modem机框，发射4个载频。

所有的4个Modem机框使用CT中的射频合成器机框来提供无线接口。

通常CT位于一个能够达到最佳无线覆盖的位置，并且其所有控制、信令和业务数据会采用E1连接至接入控制器AC。

CT采用CDMA码分多址方式对各个用户终端提供点对多点的无线接入。

　　天线可以是全向天线，也可以是30度、60度、90度、120度和180度的定向天线。

利用定向天线可以将一个蜂窝分为2个、3个、4个、6个和12个扇区进行组网，以适应不同的要求与容量。

　　用户终端（SubscriberTerminal，ST）

　　位于用户建筑内。

业务接口单元（SIU）通常位于用户建筑内部，带有IF放大器的天线通常位于用户建筑外部。

可以根据用户的需求，提供不同的业务接口。

　　AS8100Sitespan网管系统

　　Sitespan管理器是一个可升级的、分布式的基于PC的管理系统，它能监控、测试和配置整个系统。

所有的AS4000/AS4020系统组件（AC、CT和ST）都可以被连接在AC上的某个Sitespan服务器管理。

　　·对所有AS4000/AS4020的AC（接入中心）、CT（无线基站）和ST（用户终端）设备的配置和详细目录管理，包括电路提供。

·测试管理，包括用户终端环回等线路测试和诊断。

·故障管理，包括告警事件的监测。

·性能监测，包括电路BER（误比特率），流量统计。

4市场运营模式

　　随着3.5GHz固定无线接入的盈利模式成为人们普遍关注的话题。

建立起行之有效的盈利模式，不论对于设备厂家还是对于运营商都具有举足轻重的意义。

　　针对AS4000产品的特点，Airspan公司联合电信运营商推出了IP电话超市的应用方案，旨在利用该方案将3.5GHz固定无线接入系统同运营商的盈利模式以及特定用户群的需求有效地结合起来，积极推进3.5GHz固定无线接入系统在中国市场的发展。

　　IP电话超市拥有良好的市场前景以及很高的资金回收率，是新兴运营商抢占市场、开展业务的有效手段。

目前，IP电话超市主要应用在开发区特别是在大型合资工厂、企业等周边地区，这些地区有很多外来打工人口，拥有IP电话超市的需求市场，同时，又具有较高的消费能力。

这些条件对IP电话超市的发展，特别是起步具有十分重要意义。

　　从目前已经试运营的几个网点来看，IP电话超市作为3.5GHz固定无线接入系统的一种盈利模式，在中国市场上具有得天独厚的滋生土壤和广阔的发展空间。

在宁波进行的IP超市试点，刚一开始就显示出了强劲的势头，甚至出现了五一节全天爆满的情况。

因此，该运营模式将是运营商在固定无线接入领域的极为有效的投资手段，同时也会取得良好的资金回报和积极的市场影响。

　　沈玉春，毕业于上海交通大学，现任上海邮电通信设备股份有限公司工程师。

摘自《中国数据通信》

3.5GHz固定无线接入系统关键技术分析

2004-01-30作者：

刘宏春华伟

一引言

　　由于全球用户在数据接入领域的发展速度惊人，因而各类运营商对于建设速度快、业务全面、投资效益高的接入技术需求量非常大，这给无线接入技术提供了极好的机会。

其中，3.5GHz做为国际通用的固定接入频段正成为运营商开展无线接入业务的重要手段。

　　我国政府主管部门在2000年下发了《关于3.4-3.6GHz频段无线接入系统使用频率的通知》，明确划分出2×31.5MHz用于固定无线接入。

在2001年8月，《接入网技术要求-3.5GHz固定无线接入标准》（YD1158-2001）正式发布，用于规范3.5GHz固定无线接入设备的技术要求。

国内中心城市的3.5GHz频段的运营权先后在2001年7月和2003年3月分两批进行招标，国家基础运营商和部分新兴数据运营商都获得了不同城市的运营权。

国内外的3.5GHz设备制造商也积极进入市场，与运营商共同协作，以解决不同市场最终用户的需求。

作为中国3.5GHz标准的重要制定者，中兴通讯秉承稳健务实的作风，积极推动3.5GHz无线接入系统的应用。

早在2000年，中兴通讯就启动了3.5GHz设备自主研制工作，并在2002年5月成功运用于厦门华通商务局，打破了国外3.5GHz设备一统市场的局面，成为国内首家拥有3.5GHz设备全面自主知识产权的厂商。

依托雄厚的技术实力和对市场需求的深入把握，中兴通讯在面临国外厂商强有力竞争局面下，仍占据了国内3.5GHz设备市场的半壁江山，并积极进军海外市场。

二3.5GHz固定无线接入系统应用与优势

　　从业务能力和速率上看，3.5GHz固定无线接入系统可支持多业务的接入，主要用于向中小企业用户、住宅小区等提供数据、话音等业务，侧重于中低速的数据服务，另外，还可用于各种移动网或WLL基站的互联。

3.5GHz固定无线接入技术成熟度高、技术难度小，因而设备成本较低，同时覆盖的用户数广泛，单用户分担的成本也就较低。

因而，3.5GHz固定无线接入适合于在某地区业务发展初期进行宽范围的一般覆盖。

对于运营商来说，目前发展3.5GHz固定无线接入可主要用于中小企业接入、无线到大楼、基站传输、中继服务、DDN、IP电话等。

从设备应用角度分析，3.5GHz系统支持TDM业务时，功能相当于远程E1时隙交叉设备；支持IP业务时，功能相当于远程二层以太网交换机。

　　3.5GHz系统属于固定无线接入范畴，与有线接入手段相比，具有以下优势：

　　●提供服务速度快，覆盖范围大。

由于固定无线接入网络建设过程，不需要协调市政管线资源铺建光缆或电缆，而无线系统安装调试比较容易，因此覆盖整个服务地域的网络可以在短短几周时间甚至几天内建好，可迅速服务用户。

而且3.5GHz电波传输特性好、覆盖范围广。

　　●网络启动资金较小，发展方面极具灵活性。

固定无线网络不需要进行大量的基础设施建设，初期投入少，仅在增加用户时才需增加资金投入。

因此，即使在用户数较少的运营初期，运营商也能维系发展，最大程度上降低风险。

无线系统具有良好的可扩充性，可根据用户需求进行系统设计或动态分配系统资源，因而不会造成资金或设备的浪费。

　　●提供优质价廉的多种业务。

可同时向用户提供话音、数据、视频等综合业务，符合综合业务接入的发展趋势，还提供各类承载业务。

　　●系统维护成本低。

由于系统无线传输的特点，可以有效地减少维护工作量，省去大量的线路维护人员，降低运维成本。

三3.5GHz系统关键技术

　　依据我们对市场需求和技术发展的分析，3.5GHz固定无线接入系统评价的关键点包括以下三部分：

业务能力、网络容量和设备价格，此外，系统的网管能力和升级能力也是重点。

针对上述系统的关键点，我们认为3.5GHz系统关键技术包括以下几方面：

无线资源分配技术、调制解调技术、天线技术、网络管理技术和系统扩展技术。

　　1．无线资源分配技术

　　由于无线传输系统中频率资源属于紧缺资源，因此充分利用空中资源可以更好地服务于数据传输需求。

真正支持业务传输的统计复用功能和针对不同业务保障不同的服务质量成为3.5GHz系统设计过程中首先要考虑的问题，因此无线资源分配技术将成为3.5GHz设备厂商的核心技术，并且支持TDM和IP混传技术将成为必选功能。

目前来看，空中资源分配方式主要源于四种方式：

基于固定分配TDM方式、基于802.11x方式、基于ATM方式和基于DOCSIS方式。

目前，基于802.11x方式的设备对TDM业务支持能力弱、基于TDM方式的设备对IP业务支持能力弱，这两种类型设备正逐渐淡出市场。

由于ATM体制设备在城域网接入层使用量较小，因此基于ATM体制的3.5GHz设备组网结构较复杂。

目前，基于DOCSIS协议提供TDM和IP业务的3.5GHz产品在市场上种类较多。

以中兴通讯3.5GHz产品ZXBWA-3E为例，其产品设计思路就定位于实现TDM和IP业务混传，要求空中帧同时支持实时性较强的业务和带宽利用率高的业务。

从技术分析角度来看，基于DOCSIS（MPEG）方式的空中帧结构采用定长的短帧机制，资源分配器支持以帧为单元进行动态分配，电路业务采用固定发送时间的通道，数据业务