6.6 无线接入网技术
6.6 无线接入网技术
6.6.1 无线接入技术概述
前面介绍的双绞线接入技术、混合光纤/同轴接入技术和光纤接入技术都属于有线接入。它们共同的特点是使用有线传输媒质来连接用户和交换中心，因此只能向用户提供固定接入。而无线接入是指部分或全部采用无线电波这一传输媒质来连接用户与交换中心的一种接入方式。它不仅能向用户提供固定接入，还能向用户提供移动接入。按照这一定义，第 2 章的卫星通信系统和第 4 章的移动通信都属于无线接入的范畴。本节主要介绍应用比较广泛的本地多点分布业务（LMDS）系统接入技术和无线局域网（WLAN）接入技术。
1. 无线接入网的分类
无线接入网按照用户终端的可移动性，可分为固定无线接入和移动无线接入两类。固定无线接入为固定用户（如住宅用户、企业用户）或仅在小区域移动（如大楼内、厂区内移动，因而无需越区切换）的用户提供电信业务，目前主要有一点多址、甚小天线地球站（VAST）、直播卫星（DBS）、本地多点分布业务（LMDS）、固定无线接入（FRA）、无线局域网（WLAN）等多种技术。移动无线接入是为行进中的用户提供各种电信业务。由于移动接入服务的用户是移动的，因而其网络组成要比固定网复杂，需要增加相应的设备和软件。目前主要有蜂窝移动通信、卫星移动通信等技术。
无线接入网按照传输带宽的宽窄，可分为窄带无线接入和宽带无线接入两类。通常，将接入速率低于 2 Mbit/s 的系统称为窄带接入系统；而将接入速率高于或等于 2 Mbit/s 的系统称为宽带接入系统。
2. 无线接入技术的特点
与有线接入网相比，无线接入网具有以下主要特点：
（1）建设周期短。无线接入网的主要工程是安装基站和架设天线，工程简单。而有线接入网需要挖沟埋缆或竖杆架线，工程复杂。
（2）使用灵活。在无线接入网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。而在有线接入网中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。
（3）经济节约。在通信距离较长时，采用无线接入不仅节省了有线线路的建设投资，而且也节省了有线线路的维护费用。
（4）安全性好。无线接入抗灾能力强，容易设置备用设备，安全性高。而有线接入的线路抗灾能力弱，容易发生故障，安全性差。
（5）支持个人通信。个人通信的特点是用户与终端的移动性。只有无线接入网才能支持个人通信。因此，无线接入网必然是未来通信网络中不可缺少的重要组成部分。
（6）无线接入的最大缺点是其传输速率和容纳的用户量不如有线接入方式，特别是光纤有线接入，它的传输速率高，容量大。
无线接入网的发展不是以取代有线接入网为目标的，而是与有线接入网相互补充的关系。在许多情况下，电信接入网是由铜线、光纤和无线共同组成的。这种混合接入网的结构使整个电信接入网变得更加灵活、可靠和经济。
3. 无线接入网的基本结构
一个无线接入系统一般由四个基本模块组成：用户台（SS）、基站（BS）、基站控制器（BSC）、网络管理系统（NMS），图 6.30 所示是无线接入网络的结构模型。
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图 6.30 无线接入网络结构模型
用户台是指由用户携带的或固定在某一位置的无线接收机。它的功能是将用户信息从原始信号转换成无线传输的信号，建立到基站的无线连接，并通过特定的无线通道向基站传输信号；同时基站与用户台也反向进行同样的工作，即进行双向的无线交换信息。
用户台可分为固定式和移动式两种。固定式主要解决固定设备通过无线接入方式来建立网络链路；移动式主要是指移动设备通过无线接入的方式与网络相连，如笔记本电脑、PDA 等移动设备。
无线基站实际上是一个多路无线收发机，根据组成网络的结构不同，无线基站覆盖的范围可以是几米、几百米的小区，也可以是几十千米范围的大区。
基站控制器是控制整个无线接入运行的子系统，它决定各个用户的信道分配，监控系统的性能，提供并控制无线接入系统与外部网络间的接口，同时还提供诸如越区切换、定位等功能，一个基站控制器可以控制多个基站。
网络管理系统是无线接入系统的重要组成部分，负责所有信息的存储与管理。
6.6.2 本地多点分配业务系统（LMDS）
本地多点分配业务系统（LMDS，LocalMultipointDistribution Services）是一种宽带的无线固定接入手段。LMDS 采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干个服务区，每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几千米至几十千米，并可相互重叠。
LMDS「本地多点分配业务」中各个词都有其自身的含义。所谓「本地」其实就是指单个基站所能够覆盖的范围。LMDS 因为受工作频率和电波传播特性的限制，单个基站在城市环境中所覆盖的半径通常小于 5 千米；「多点」是指信号由基站到终端站是以点对多点的方式传送的，而信号由终端站到基站则是以点对点的方式传送；「分配」是指基站将发出的信号（可能同时包括话音、数据及 Internet、视频业务）分别分配至各个用户；「业务」是指系统运营者与用户之间的业务提供与使用关系，即用户从 LMDS 网络所能得到的业务完全取决于运营者对业务的选择。
由于该技术利用高容量点对多点微波传输，可以提供双向话音、数据及视频图像业务，能够实现从 N×64 Kbit/s 到 2 Mbit/s，甚至高达 155 Mbit/s 的用户接入速率，具有很高的可靠性，号称是一种「无线光纤」技术。
6.6.2.1 LMDS 系统的结构
LMDS 系统通常由三个部分组成：基站、终端站和网管系统，如图 6.31 所示。基站通过 SNI 接口与骨干网相连，终端站通过 UNI 接口与用户驻地网（CPN）或终端设备相连；基站与终端站之间采用微波传输，空中接口一般采用 10GHz 以上频带，并满足视距传输条件。另外，LMDS 系统还可以通过接力站的中继传输来扩大基站的服务范围。
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图 6.31 LMDS 系统结构
基站系统负责进行终端站的覆盖，并提供骨干网络接口。基站设备可分为室内单元、室外单元、天线和连接室内室外单元的中频电缆四个部分。室内单元包括与骨干网络的接口模块、ATM 信元处理模块、调制解调模块等。LMDS 系统一般采用扇区天线与室外单元一体化安装，室外单元主要包括射频收发器。
终端站的设备与基站相比其结构基本类似。区别主要在于终端站的室内单元提供用户网络接口（UNI）；终端站一般采用口径很小的微波定向天线。
网管系统具有系统配置、业务管理、告警和故障诊断、性能分析、安全管理等功能，是 LMDS 系统的重要组成部分。LMDS 系统的网络管理一般基于 SNMP 网络管理协议，通过专用 ATM PVC 进行网管信息的传输。
6.6.2.2 LMDS 的频谱分配
LMDS 的工作频段为 10～40 GHz 范围。这个频段是微波频段，在毫米波的波段附近，由于该波段的微波在空间是直线传输，只能实现视距接入，其无线传输路径必须满足视距通信要求，因此，在基站和终端之间的无线传输路径不能存在任何阻挡。
目前，很多国家规划了 LMDS 的应用频段，主要有 10 GHz、24 GHz、26 GHz、31 GHz 和 38 GHz 等。例如，美国为 LMDS 系统提供的频段为 28 GHz 与 31 GHz，带宽为 1.3 GHz。其他国家对 LMDS 占用频段划分各不相同，但一般都在 20～40 GHz，带宽通常在 1 GHz 以上。
我国信息产业部于 2002 年发布了《接入网技术要求—26 GHz 本地多点分配系统（LMDS）》（YD/T1186—2002），我国 LMDS 系统占用频段为 26GHz，按 FDD 双工方式规划的 LMDS 工作频段范围为 24.450～27.000 GHz，具体规定如下：
下行频率（基站发、终端站收）为 24.507～25.515 GHz。
上行频率（终端站发、基站收）为 25.757～26.765 GHz。