固定无线接入在城域网中的应用和规划

　　 摘要：随着通信市场日益开放，电信业务正向数据化、宽带化、综合化、个性化飞速发展，各运营商之间的竞争日趋激烈。城域网对于电信运营商，特别是接入资源缺乏的运营商来说是至关重要的，但传统城域网的建设存在很多难题和不确定因素。如何快速、有效、灵活、低成本地提供客户所需要的各种业务成为运营商首要考虑的问题。固定无线接入技术有着自身的优势，可以为目前以及将来拓展城域网业务、平滑演变和发展城域网提供很好的解决方案；但同时，在无线接入系统的建设中需要注意频率规划、基站选址、干扰避免等问题。
关键词：无线接入 城域网 应用
1 固定无线接入的技术优势
固定无线接入系统一般由中心站（CS）、终端站（TS）和网管系统三大部分构成。其中，中心站和终端站通常又各自拥有室内和室外单元。室内单元（IDU）负责处理业务的适配和汇聚，连接不同的业务网。室外单元（ODU）为中心站和终端站之间提供射频传输功能，一般安装在建筑物的屋顶上。特殊情况下在中心站和终端站之间可以通过接力站（RS）进行中继。与固定线路组成的城域网相比，无线接入具有下列优势：
1.1 无线接入不需要专门进行管道线路的铺设，为一些光缆或电缆无法铺设的区域提供了业务接入的可能，缩短了工程项目的时间，节约了管道线路的投资。
1.2 随着接入技术的发展，无线接入设备可以同时解决数据及语音等多种业务的接入。
1.3 根据区域的业务量的增减灵活调整带宽。
1.4 可十分方便的进行业务迁移、扩容。在临时搭建业务点的应用中优势更加明显。
2 固定无线接入技术特点
固定无线接入技术特点主要体现在多址方式、调制方式、双工方式、对电路交换与分组交换支持、动态带宽分配、空中无线协议、OFDM技术等几方面。
2.1 多址方式 目前固定无线接入领域中有三种主要的多址方式——FDMA、TDMA和CDMA。单纯采用FDMA作为多址接入方式已经很少见，目前的实用系统多采用TDMA方式或采用FDMA+TDMA方式。
2.2 调制方式 目前固定无线接入主要选择采用以下几种调制方式：QPSK、16QAM以及64QAM，分别适应不同带宽及覆盖范围的需求。
2.3 双工方式 固定无线接入系统是一个双向传输的系统，根据设备组成原理的不同其双工方式有TDD和FDD两种。
2.4 对电路交换与分组交换的支持 在今后较长的时间内，电信运营商的主要任务仍是同时支持电路交换和包交换两种网络，特别是在接入网这一层，市场对基于电路交换方式的接入设备仍有一定需求，固定无线接入系统对电路交换的支持是很重要。
2.5 动态分配带宽 固定无线接入系统要支持对带宽的动态分配，带宽只有连接请求以后才被分配。FDD方式，只能在上行或下行一个方向的总带宽中对各个用户进行动态分配，而TDD方式，可以实现在上、下行信道间的动态带宽分配。
2.6 空中无线协议 目前空中协议有三种：DOCSIS、ATM和TDM。实际上这三种空中接口在物理层同属TDMA方式，只是把业务数据填充的方法不同，空中处理多址接入的协议不同。
2.7 OFDM技术 OFDM（正交频分复用）技术在无线接入领域的应用正在逐渐成为一种发展趋势。OFDM具有良好的选频衰落和抗多径干扰能力，使得无线接入系统对于视距传输的要求降低，特别适用于日趋复杂的城市传播环境。
3 固定无线接入的主要技术
固定无线接入的主要技术可分为LMDS和MMDS两种。
3.1 LMDS 固定无线本地多点分配业务(LMDS)为人口稠密的市区通信提供了一种低成本、有效的解决方案，利用高容量的无线本地环，能迅速为大量用户区提供数据和话音业务，适用于商业大楼内的中小企业、小型办公室和居家办公的快速接入。
3.2 MMDS MMDS系统目前采用比较广泛的是3.5GHz和5.8GHz频段点对多点系统，主要特点是传输性能好，覆盖范围广，技术成熟，具有良好的抗雨衰性能，扩容性强，组网灵活且成本压力不大，是较为理想的无线接入手段。该系统射频带宽30MHz，适用于1E1+10Base-T的用户。由于传输距离远，适用于大面积覆盖，迅速为用户提供业务。
4 固定无线接入在城域网建设中的策略
4.1 固定无线接入应用策略 固定无线接入的频段越低，可传输的信息速率越低，但非视距性能就越好，无线性能也越好。3.5GHz频率使用由国家统一招标分配、中标后可以独享某段频率资源，该频段的传输性能好、覆盖范围广、技术相对简单成熟、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等特点，因而是较为理想的无线接入手段。26GHz频段由国家分配给四大运营商作为商用试验，5.8GHz是共用频段，采用的是报备协调机制。如果某城市三种频段都可以利用，则3.5GHz可以作为以话音业务为主的接入方式，5.8GHz带宽较大，又是TDD体制，适合以IP业务为主，26GHz则适合覆盖业务量大且业务集中的区域。在26GHz频段由于雨衰大，对于降雨量较大的城市，应用26GHz频段会使无线接入业务质量大打折扣。
一般情况下，基于IP协议的5.8GHz无线接入系统成本较低，基于电路型的3.5GHz系统的设备价格中等，而26GHz系统的设备价格高。因此，从投资收益的角度看，城域网的建设需选择不同频段和体制，应用于不同的场合
4.2 频率规划 频率规划是无线网络设计规划中最重要的环节，它对网络的性能产生重要的影响。有效的频率规划使每个小区可以使用更多频率，构建网络可以使用较少的小区数，减小上下行无线链路的干扰、提高网络为用户提供的业务服务质量。频率规划基本原则如下：
初期设计时，综合考虑将来的小区规模和扇区数量，根据实际容量，分期建设，以节省投资；初期设计时，确定合理的扇区极化方向，当网络升级时，扇区极化方向不变，以前的终端站不需要变化；不论极化方式如何，相邻扇区使用不同频率，同时相邻扇区采用极化隔离来达到隔离度的要求；在给定带宽的情况下，为得到更大的系统容量，采用信道分组方式，将射频频率分组，以满足系统的抗干扰要求；载波带宽和调制方式对系统性能有着很大的影响，因此，选择适当的载波带宽及调制技术十分关键；根据干扰源的距离、方位以及天线的方向图等计算信噪比，从而配置合适的频点、极化方式和复用次数；随着用户接入带宽需求的增加，可通过采用基站扇区分裂方式，提高单基站的容量，提高投资效益。
综合各种有利因素，如合理的频率复用方案、相邻扇区间用户的合理划分、单载频内业务合理复用等，以使网络在使用频率资源最省的情况下，达到最大程度的用户需求满足。
4.3 基站选择 固定无线接入系统站址的选择工作需要考虑多种因素，合理的布局有利于降低整个网络的建设成本。站址的选择主要应注意以下几个方面的问题：①用户需求；②视距传播；③可扩容性；④电磁环境；⑤与物业部门的合作。
4.4 干扰避免 根据国标规定，微波系统需要避免三个方面的干扰，即系统内部干扰、相邻系统间的干扰以及来自系统外部的干扰。
5 结束语
城域网的有效建设不仅可以解决电信运营商目前所面对的接入“瓶颈”问题，也是未来国家信息基础设施的发展重点和关键。解决好接入问题，就能在未来的市场竞争中赢得主动，并能在信息高速公路的竞赛中处于优势。
固定无线接入系统的应用要因地制宜，发挥优势，依托已有的网络，采用有线和无线相结合的原则；将固定无线接入作为光纤接入的一个重要、有效的补充手段，以更好地为电信用户服务。