固定宽带无线接入网的技术发展

一、固定无线接入网的有利应用

　　近年来，通信用户对Internet上网的需求继续快速增长，而固定有线网（PSTN）加装不对称数字用户线（ADSL）和电缆调制解调器（cable modem）的建设进度不快，以致城市通信接入网最后一公里开始更多地考虑采用固定无线接入（FWA，Fixed Wireless Access）。当然，这将是宽带的无线接入网。所谓多点多路分配业务（MMDS，Multipoint Multichannel Distribution Service）的固定无线网，就是FWA的典型例子。它利用5GHz以下的频段，例如2.5GHz和3.5GHz，在一定地区范围内设立固定的收发信机基站（BTS，Base Tranceiver Station）。许多用户如除了原有的电话通信外，还急欲实现接Aintemet，以便与对方用户互通电子信函，并向适当网站经常索取大量数据信息，就可以充分利用上述的宽带FWA，在各自的办公室和住家地点的屋顶上安装适当的天线和收发信机，经过离他们较近的、约几公里距离的基站BTS，接入固定的城市通信网，达到所需的通信目的。这就不必完全依赖传统的铅包铜线电缆接入网，不必等待ADSL和modem的线路设备建设完成，而且无线FWA能够保证提供同样满意的服务性能，且具有建设快速、扩展便易、维护简单、成本不贵等优点，易于迎合广大通信用户的需求。在原来没有有线接入网的地区、或者新建有线接入网较艰难的地区，固定无线接入网更可发挥其优点，而被优先考虑建设应用。这就是近年来国际上大力推广这种技术的理由。但是，新建的固定无线接入网必然是宽频带的FWA，以迎合用户发展数据通信趋势的需要。事实上，移动通信的无线蜂窝网从现行的第二代进化为即将来临的第三代，以至稍远未来的第四代，也是重视建设和发展宽带网，迎合用户增多使用高速数据通信和接入Internet的实际需要。

一般，为了使无线电波在空中有最佳的传播，固定无线接入FWA线路倾向于做到"视线传输"（LOS，Line of Sight）。本文上面提到用户在办公室和住家的屋顶上装设收发信天线，就是为了依靠LOS与基站BTS联系通信。近年，FWA在技术设计上又作了重要的改进，争取做到"非视线传输"（NLOS，Non-LOS），不再硬性规定用户的收发信天线必须装设在屋顶的高点，而是容许天线装在室外墙上，甚至装在室内桌上，这是一大进步，对于推广应用FWA非常有利。这就是说，为了使无线的FWA能与有线的ADSL-modem相竞争，必须争取做到NLOS-FWA。这样，在用户端设备安装简便，而且性能与ADSL-modem相当。

二、视线传输难以普遍推广

　　为了能够实际运用，固定无线接入网FWA必须广泛适应各种不同的地面情况。不论是何种地形、地区和多大的人口密度，都应能确保无线通信同样畅通无阻。而且，这种固定无线网与移动通信的无线蜂窝网相比，在传输数据速率能力，接入的可靠性以及频谱使用效率等方面都显示出它的优越性。

　　一般的FWA是根据视线传输LOS设计的，即每个用户与接入点基站BTS之间的无线电波传输是基于视线传输LOS。每个用户都装置精确定向的、狭细波束的、具有高增益的天线。这样的无线线路可以不受邻路的侵扰。一般的无线电波可能存在几个不同时延的多径传播，导致码间干扰和衰落等不良现象。现在要求用户装置在屋顶的天线具有高度的针对定向性，以期它们与基站的无线电传输接近于LOS的条件，这样，它们只需要较小的衰落边际，而且调制解调可以不需要复杂的均衡器。然而，实际经验表明：FWA最多约30％的用户连往各自的基站确实符合LOS条件。而且，如果分区和基站情况有所变更或调整，则用户天线需要重新调整其指向，这相当麻烦。所以，FWA的全面设计绝不容许单纯地依靠LOS传输。也许FWA划分为更多较小而互相有部分覆盖的区，设立较多的基站，有利于增加用户的LOS传输，但这使整个FWA网络结构复杂，运用不灵便，而且成本提高，也不是上策。

三、非视线传输应予认真对待

　　为了推广固定无线接入网的应用以及扩展无线接入的频带宽度和传送数据速率，绝不能将固定无线接入局限于LOS，而是应该结合实际情况容许较多用户与基站之间利用非视线传输NLOS。据最新国际期刊报道：典型的NLOS-FWA要求具有传送数据速率达到6Mbit／s，频谱利用效率应为2bit／s·Hz，而传输覆盖距离对于屋顶大线应该达到10km，墙壁大线5km，室内天线3km，它们的传输性能应该与有线网的DSL相仿，可靠性达0.999。

不论上行或下行线路，其频谱利用效率是指每一基站BTS、每赫兹的每秒比特数：SE＝rM／kB，式中M表示每一射频通路的平均传送量、比特数，r为前向纠错码的码速，因此，rM就是用户接入媒介时的有效传送量。这