无线接入技术的发展及标准化情况

摘 要 对我国宽带无线接入的频率资源分配情况及几种无线接入技术的发展情况进行了介绍，并概述了宽带无线接入技术的标准化情况。



　　关键词 无线接入 频率资源 标准化



一、引 言



　　与有线接入技术相比，无线接入具有部署速度快、不需要电缆光缆敷设、建网灵活、市场启动快的优点。无线接入一直作为一种重要的通信手段发挥着重要作用。



　　我国政府很早就为窄带无线接入分配了频率资源。当时，窄带无线接入主要作为有线接入的有效补充手段，解决了部分地区不能通过有线手段提供话音业务的问题，同时还可以为用户提供移动话音业务。在窄带无线接入技术发展的过程中，我国以PHS制式和SCDMA制式的系统发展较好，尤其是PHS制式的无线市话系统，用户数规模已经达到上千万。



　　我国电信市场已经从传统单一运营商发展到了多运营商竞争的格局，新兴运营商迫切希望通过无线接入技术快速进入市场，抢占用户。随着数据业务量的增长，用户的通信需求逐渐走向多样化和综合化，传统的面向话音接入服务的窄带无线接入技术已经很难满足用户的业务需求。以上的需求为宽带无线接入技术提供了发展空间，能够提供综合业务的宽带无线接入产品逐渐成熟。我国政府根据宽带无线接入技术的发展现状及时分配了相应的频率资源。本文主要对宽带无线接入的技术发展和标准化情况进行介绍。



二、宽带无线接入的频率资源



　　截止到2003年底，我国政府已经为宽带无线接入分配的频率资源如下：



　　（1）3.5GHz固定无线接入。3.5GHz固定无线接入系统使用的FDD（频分双工）工作频率为3400～3430MHz/3500～3530MHz。其中，终端站发射频段为3400～3430MHz，中心站发射频段为3500～3530MHz，双工间隔为100MHz。



　　（2）本地多点分配系统（LMDS）。2001年，我国政府公布的LMDS试行频段为24450～27000MHz。实际上，试行频段中为FDD分配的频率为24507～25515MHz（下行）/25757～26765MHz（上行），双工间隔为1250MHz，共计1008MHz′2，其余频率未分配。



　　（3）5.8GHz频段。2002年，国家正式分配了5725～5850MHz这一频段，允许点对点或点对多点扩频通信系统、宽带无线接入系统、高速无线局域网、蓝牙系统等共存。该频段为开放频段，可以用于公众网无线通信和专网通信。



　　（4）2.4GHz频段。2400～2483.5MHz为ISM（工科医）频段，我国政府规定该频段作为无线局域网、无线接入系统、蓝牙系统、点对点或点对多点扩频通信系统等各类无线电台站的共用频段。这些业务均为主要业务，因此该频段也是开放频段。



　　在频率资源分配上，为了鼓励竞争，优化频率资源配置，我国政府在3.5GHz频段首次尝试了评选招标的方式，目前已经进行了两期招标工作。一期选择了5个城市进行了试点，二期则在包括主要省会城市和直辖市的32个城市进行了招标。3.5GHz可用频率被分成三个单元，在同一个城市，每个运营商可以申请一个频率单元，即在同一个城市最多有三个运营商可以同时利用3.5GHz频率资源提供无线接入服务。



　　早在1999年，我国几个主体运营商就已经开始了LMDS的技术试验。2002年年底，信息产业部电信管理局批准了中国电信、中国网通、中国移动和中国联通四大运营商进行商用试验，以评估在不同降雨条件下雨衰对LMDS的影响，试验期限为1年。到2003年年底，商用试验已经结束，但是该频段尚未正式分配给运营商使用。



　　在2003年ITU召开的世界无线电通信大会上，最终决定将5150～5350MHz和5470～5725MHz共计455MHz频段，分配给以WAS（无线接入系统）和RLAN（无线局域网）为代表的固定和移动业务。这表明，随着用户需求和业务模式的变化，对能够提供宽带业务的无线频率需求将更为突出。我国频率主管部门也将会对5GHz频段进行相应调整，以满足将来对宽带业务的需求。



三、无线接入技术的发展
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1．固定无线接入技术



　　在宽带固定无线接入技术中，以点对多点接入方式为主。对应于已经分配的频率资源，主要包括3.5GHz无线接入技术、LMDS技术和5.8GHz无线接入技术。由于无线工作频率和带宽的不同，每种技术的发展和应用情况也不同。



　　（1）对于3.5GHz无线频率资源，在我国二期频率招标结束后，包括四大运营商在内的共9家企业获得了经营许可。绝大部分企业都开始了网络建设，中国电信在北方地区、中国网通在南方地区利用3.5GHz无线资源很好地开展了业务，有效解决了接入手段的匮乏。中国移动和中国联通则利用该技术提供了基站互联和数据接入。3.5GHz频段可用的频率资源较少，仅为31.5MHz，在二期招标中，被划分成了3个10.5MHz的频率块。绝大多数设备采用了3.5MHz波道带宽，这实际上就意味着运营商在一个地区只能用三个频点组网。由此看来，3.5GHz频率资源太少，网络难以形成大的规模，也难以满足运营商的需求。从2003年下半年开始，政府开始推动利用3.3GHz频段进行TDD（时分双工）方式的无线接入系统应用试验，以解决运营商对低端频率的需求。



　　（2）LMDS技术发展一直比较平稳，技术因素和设备成本因素在一定程度上限制了LMDS的使用范围。到2003年年底，几大运营商在指定的城市已经进行了为期一年的商用试验。LMDS频段的设备非常成熟，与3.5GHz无线接入设备相比，设备实现也非常统一，基本上都是基于ATM的平台，采用ATM 155Mbit/s接口上联，用户端设备提供E1和10BaseT接口。采用ATM平台可以保证服务质量，这是比IP平台优越的地方。对于LMDS，由于工作频率较高，要求必须视距传播，这首先对基站和远端站选址提出了要求。另外，由于该频段很容易受到降雨的影响，造成在网络规划时必须为了保证可用性而牺牲传输距离。实际传输距离一般在3km以内，在降雨量小的地区，传输距离可以延伸到5km。26GHz频段射频模块的研发成本和器件成本都远高于低端频率的成本，再加之网络规模还不够大，因此设备成本与其他技术相比较高。LMDS可用的频带比较宽，波道间隔以28MHz和14MHz居多，因此面向的用户群主要是业务需求较大的企业客户。



　　（3）对于5.8GHz频段，实际上一直大量使用的设备为点对点扩频微波设备，主要解决2M传输的问题。该频段有很多非通信设备，如雷达、无线电定位设备应用等。在该频段内的无线电台站之间若产生干扰，原则上不受保护，必然会影响到网络的服务质量，因此若利用该频段提供公用的无线接入，必须有效地解决干扰。目前，运营商在利用5.8GHz频段开展业务之前，都要到当地的无线电管理局报备，以有效避免干扰。同时，还应从设备上寻找有效对抗干扰的手段，如优先选择扩频系统。5.8GHz频段的无线接入设备实际应用规模不大，主要原因就是该频段为开放频段，存在潜在的干扰。



　　目前，宽带固定无线接入提供的基本业务以话音接入和数据接入为主，面向的客户群主要是中小企业客户、集团用户、网吧、话吧等。宽带固定无线接入经过几年的发展，设备相对比较成熟，网络已经形成一定规模，技术随着实际网络的需求在不断发展。在3.5GHz频段，业务接口类型随着用户的需求在发生变化，业务接口类型越来越丰富。由于总带宽少，主要面向中低带宽需求的用户提供综合接入，有些用户端设备直接提供普通电话接口，便于组网。LMDS的内核均采用ATM方式，随着IP城域网的发展，LMDS设备上接口更加丰富，除ATM 155M和E1上连接口之外，还出现了以太网接口上连。



　　在无线通信中，对于10GHz频段下的通信系统必须考虑多径衰落，利用OFDM（正交频分复用）调制技术可以有效地提高系统的抗多径干扰能力，扩大设备的适用范围。目前，已经有部分厂家推出了商用的采用OFDM调制技术的3.5GHz和5.8GHz无线接入设备，并在实际网络中得到了应用。



2．无线局域网技术



　　在高速移动状态下，要求始终在线上网的用户是有限的。但是，随着笔记本电脑的普及，人们更希望在移动到另外一个地方后，仍然能无线互联，宽带上网。以WLAN（无线局域网）为代表的无线接入技术实际上迎合了人们对游牧状态下的宽带数据接入的需求。WLAN技术近两年发展较为迅速，由于IEEE 802.11的标准解决了空中接口兼容性问题，有力地促进了无线局域网终端和接入点（AP）的互通，因此设备成本下降很快。



　　WLAN主要面向个人用户，一般部署在人口密集且数据业务需求较大的公共场合，呈"岛形覆盖"或"热点覆盖"，如机场、会议室、宾馆、咖啡屋或大学校园等。WLAN主流的两种标准集中在2.4GHz频段和5GHz频段。2.4GHz频段为ISM频段，有IEEE 802.11b和IEEE 802.11g标准支撑，5GHz频段则有IEEE 802.11a标准支撑。目前，国内主流的产品以2.4GHz频段为主，5GHz频段的产品应用较少。从运营商的角度出发，无论是固网运营商，还是移动运营商，在利用WLAN建网的时候，都必须首先考虑充分利用现有资源，这样才能降低投资成本。在对用户推广业务的时候，用户易于接受，业务易于推广，可操作性强。因此，出现了现有技术与WLAN技术融合的多种方案，如ADSL+WLAN，GPRS+WLAN，CDMA 1x+WLAN等。WLAN技术与现有技术互相融合，互为补充，互相渗透。在WLAN技术发展中，目前面临的较大问题是运营商如何能盈利，热点地区之间如何互联以及如何保证客户的连续性等。



四、标准化情况



1．国际标准化情况



　　在宽带固定无线接入技术领域，欧洲电信标准组织（ETSI）和IEEE 802.16曾经制订了相关标准，但是其工作重点各有侧重。ETSI主要对不同多址方式的系统提出了通用要求，没有规范空中接口，其中包含FDMA，TDMA，DS-CDMA，FH-CDMA和多载波TDMA等方式。而IEEE 802.16则主要研究了宽带固定无线接入的空中接口标准，包括2～11GHz和10～66GHz空中接口的物理层（PHY）和媒质接入控制层（MAC）标准。



　　无线局域网的标准主要由IEEE 802.11负责制订。从1997年开始发布第一个WLAN标准802.11以来，IEEE 802.11还发布了802.11b，802.11a，802.11g等一系列标准，主要规范了无线局域网的物理层和媒质接入控制层。



2．行业标准化情况



　　在我国，随着2000年我国无线电管理局为固定无线接入规划3.5GHz频率，同时为了配合国家的频率招标，由信息产业部电信传输研究所负责起草了固定无线接入的标准。目前，在固定无线接入领域，已经由信息产业部科技司颁布的标准有：



（1）YD/T 1158-2001《接入网技术要求：3.5GHz固定无线接入》。



（2）YD/T 1197-2002《接入网测试规范：3.5GHz固定无线接入》。



（3）YD/T 1186-2002《接入网技术要求：26GHz本地多点分配系统（LMDS）》。



　　在技术要求中，标准主要规范了系统参考模型、工作频段和波道配置、业务支持能力、接口、系统性能和功能、无线收发设备、网管功能以及其他要求。3.5GHz固定无线接入和LMDS均采用点对多点的结构，系统构成包括中心站、终端站和网管系统三大部分。标准中，按照多址方式和调制方式的不同，规定了不同实现方式下的收发信机指标和性能。在行业标准中，考虑固定无线接入互通的必要性不是很大，在当时也不存在一种主流的空中接口技术，并不具备互通的可能性，因此暂时没有统一空中接口。以上标准已经在设备选型和网络测试中取得了很好的应用。



3．标准化工作的进展



　　随着固定无线接入技术的发展，一些设备厂商希望能统一空中接口，这样将有助于设备成本的下降和设备互通。由主流无线接入设备制造商和芯片制造商参与形成了WiMax联盟，希望通过统一的空中接口标准IEEE 802.16实现设备的互操作性，从而推动固定无线接入技术的发展。但是，实现这种统一需要芯片商和设备制造商的共同推进。另外，IEEE 802.16的任务组TGe目前正在基于802.16的固定无线接入标准制订移动性增强规范，希望能解决部分移动性的问题。根据技术的不断发展和应用环境的变化，我国行业标准也会及时跟进，以更好地规范宽带无线接入的市场。



五、结束语



　　无线接入作为有线接入的补充，作为重要通信的备份手段，有着广阔的市场发展空间。而用户对宽带业务的旺盛需求也促进了宽带无线接入技术的发展。随着二期频率招标工作的完成，越来越多的设备开始在网上应用，结合运营中出现的主要问题，设备制造商不断改进设备，更好地满足了市场的需要。无线接入技术的发展需要频率的统一合理规划，也需要标准化工作的推进。有理由相信，无线接入产业的整体规模会越来越大。