无线本地环路（WLL）的应用和发展

2019-11-03 09:49:46

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无线本地环路（WLL）的应用和发展（苏占学、陈传红）［摘要］本文首先对无线本地环路作了简单的介绍，然后对无线本地环路的几种技术方案作了扼要的评述，最后对其技术应用和前景进行了阐述。［关键词］无线本地环路；智能天线；蜂窝技术近年来随着无线蜂窝技术。无绳电话技术等的发展，WLL技术有了飞跃的发展，出现了多种制式、多种方案的系统。但是对用户而言，选择何种方案、何种体制来实现电信服务是非常重要的，不仅影响经济效益，甚至影响它的市场寿命。要正确的选择适用价廉的WLL系统，必须了解WLL目前状况和发展前景。本文对WLL作一介绍，以供系统建设者建网时参考。无线本地环路WLL概述目前国际上“WLL”是指利用无线技术（包括微波、VSAT、蜂窝通信、无绳电话传输）为固定用户区域的移动用户提供电信业务。简单而言，用无线电连接来代替用户电话机和电话公司交换局之间的电线、电缆。一般来说，在用户环路段采用无线技术提供电信业务的无线传输系统均属无线本地环路（WLL）。（1）WLL的优缺点与有线用户环路相比，无线本地环路具有以下点： ·经济。无线本地环路初期投资与有线用户相当，但运营维护费大大低于有线用户环路，而且成本与距离因素关系不大，用于农村及边远地区有优势。 ·能迅速提供业务。一般6个月即可投入使用，而有线用户环路需18－30个月。 ·灵活可变。可随时按需要调整网络结构及任务量，扩容方便。 ·安全可靠。 ·容量大。特别是采用小区覆盖，频率可重复使用。但是它也有以下缺点： *音质不如有线用户环路好。 *占用宝贵的频率资源。 *受环境变化影响大。总之，无线本地环路在发达地区可以作为有线网的补充，能迅速及时替代有故障的有线系统或提供短期临时业务；在农村或边远地区可广泛用来替代有线用户环路，节省时间和投资。（2）WLL的分类按其定义WLL大致有两类性质： ·无线延伸——把终端用户看作是网络用户的无线延伸。 ·网络覆盖——把WLL看作是现有网络的一部分。属于哪一类性质的系统，取决于以下条件： ①位置条件用户是在预定位置（如在办公室或在家）还是在移动（在蜂窝网）中始发呼叫？前者是属于“无线延伸”，后者是属于“网络覆盖”。 ②接口条件在用户和公共网络之间，通过局交换机入网还是用特殊用户设备（如蜂窝手机）经接入网（移动交换机或PBX）人网。前者属于“无线延伸”，后者属于“网络覆盖”。 ③业务条件用户是象标准的有线用户一样，通过标准拨号音，接入相同的业务和功能，还是象蜂窝用户一样，受特殊交换机（如移动交换或PBX）控制。前者属于“无线延伸”，后者属于“网络覆盖”。（3）典型的WLL系统结构来自中心局的各用户电话线连到网络接口设备上，网络接口设备将用户线路信号转为数字传输中继线路信号。这种数字传输线路可以是电缆、光纤、无线、微波，线路信号经无线基站转为无线空间接口标准信号发送出去。用户终端接收到基站来的无线信号后，再转为话机或手机上的信号。2现有技术方案根据现有的技术，目前世界上主要有以下几种WLL方案：（1）点对点和点对多点（P－MP）系统方案这种方案是在WLL市场上最早出现的。其工作频段范围大，从900MHz到42GHz，以视距工作，用户和中心站之间没有障碍物。由于这些系统具有高带宽、高速数据传输、高话音质量等特点，能有效降低成本，成为高密度用户（如办公大楼）与公共网络之间的链路。但是，这种系统在用户端通过“集群接入”到PBX，而不是“环路接入”到单个用户，这样大部分的P－MP系统通常不能考虑成真正的WLL方案。（2）基于固定蜂窝系统的方案这种方案是采用GSM（全球移动通信系统）或AMPS（先进的移动电话业务）的移动设备，相当于只是取消了移动功能的“固定蜂窝”。虽然这种系统有许多冗余结构，但使用蜂窝电话作为用户终端仍可降低系统成本。通常固定蜂窝用户首先连接到移动交换中心，然后才接到公共网络。它采用先进的话直压缩技术（8kbps或13kbps），在频谱很窄的模拟网络上增加了频谱使用的有效性，然而这导致了话音质量和传真／数据传输速率降低。且典型的系统采用800－900MHz频段，由于该频段已分配给移动许可营运部门，因此存在设置和容量问题。（3）基于PCS（个人通信业务）或PHS（个人手持电话系统）标准的WLL系统这种系统也是固定蜂窝方案，但有差别。它们采用32kbps（ADPCM）话音编码系统，使其话音质量和传真／数据传输同有线本地环路业务一样。这些系统采用1895－1918MHz频段，比800－900MHz蜂窝系统有更小的小区，每个小区基站能容纳更多的用户容量。（4）基于无绳电话DECT（先进的数字无绳电话）规范的WLL系统这种方案采用了1800－900MHz频段。最初DECT的设计只限用于PBX中的无绳应用，不是一个真正的WLL系统。但DECT具有低功率、范围有限的特性。 3 WLL技术的应用发展（1）基于固定蜂窝系统的WLL技术的应用目前许多WLL系统是由蜂窝制造商设计的，他们改变蜂窝系统的结构使其适应WLL市场。但是无线接入的快速设置。灵活性好、覆盖范围大等优点还不能充分发挥。因此对“无线延伸”性质用户来说，尤其是非移动用户，蜂窝结构对WLL不是最佳的。例如：用户始发呼叫时，首先与移动交换中心建立通信，然后才接入电话公司交换机，不能快速接入。另外蜂窝被设想成能使用户电话业务随着用户离开办公室或家一起“旅行”。通常蜂窝用户为了能在每小时60英里的汽车内打电话，将支付额外的费用，且要付出话音质量降低、呼叫衰落、电池寿命缩短等其它代价。据统计，平均来说，蜂窝用户仅有10％在没有有线业务时，才在他的蜂窝电话上打电话。其结果，蜂窝用户使用容量只是有线用户的十分之一。蜂窝用户和有线用户在使用中有值得注意的几个差别，如表1所示。Untitled Document

表1

	蜂窝电话	有线电话
使用情况	100分钟/月	1000分钟/月
预计呼叫成功率	96%	99%
话音质量	8-13kbps	32-64kbps
数据传输率	4.8kbps	28.8kbps

根据上述这些因素，有线用户的容量大约是蜂窝用户的50倍。因此这种基于蜂窝系统的WLL系统，从容量上来说不能完全适应WLL市场。（2）智能天线对WLL系统的作用传统上，个人通信系统中有许多部件单元（如天线）极大影响着频谱使用效率、网络的成本和服务质量。在新型的WLL系统中，基站采用智能天线技术，将使系统有高的频率效率、低网络成本和好的服务质量。智能天线不是硬件，而是适应性软件，它集成于天线单元系统中。根据接收到的RF信号以及收集用户位置的信息，在传输过程中进行实时代化调整，采取措施避免发送信号对其它信号的干扰。这种先进的技术主要是采用自适应交换束技术，可快速分析RF环境，调整它们的传输模式以减小干扰对服务质量和容量的影响，且在小的、预定的扇区内实时调整传输，减小散射效应。在固定用户环境中，这也是重要的。因为固定用户不是一个不变的环境，RF环境有许多不可预见的变化，如雨、日光、雾以及物体的移动（车辆）、甚至季节，这些在传播条件中会极大的降低无线通信链路的性能。随着用户的增加，各种不可预见的因素的干扰都会成为网络扩展方面的难题。要达到WLL比蜂窝电话大50倍的容量，智能天线技术是不可缺少的技术手段。（3）WLL的最新趋势 WLL的最新趋势之一是WLL应用从最基本出发点来建设系统，即取消越区移动功能，从基站直接与中心站相连。这种方案有以下优点： ·32或64kbps话音编码的高质量业务； ·对于所有标准电话设备有广泛的标准电话插座； ·灵活的网络接口（如ETST的V5.2或Bellcore的TR303）设计，透明地接入中央交换机等功能和业务，无缝地集成于有线系统的计费和网络管理系统中； ·智能的无线调度系统，比传统的蜂窝系统可改善有效频谱2至20倍。新一代的WLL方案将会采用无绳技术（如DECT或PHS）和吸收其它先进技术，来满足不同用户不同的需求。4WLL的市场前景目前许多WLL业务都集中在发展中国家，他们可以避免传统的布线布电缆工程中所花费长时间和高成本，用WLL建立基本的电信业务；并且在许多发达国家也一直关注并发展WLL技术。因为这种技术为电话网络的其余地区如边远或人口稀少地区提供了一种更好的入网方法。到2000年大约在99个国家有300多个WLL试验网安装完成或正在安装中，这些网络主要由20多个知名的供应商提供。当前在WLL市场参与中，许多领先者都是蜂窝系统或公共网络的供应商。这些蜂窝系统供应商由于有蜂窝设备的建设经验，能降低WLL设备的成本，向运营商提供WLL设备，参与WLL的市场。而对于资金较小的供应商，他们将和新的运营商一起，抓住这日益增长的WLL市场，也会有很大的发展空间。今天，WLL技术备受人们的青睐，已经成为： ·推进竞争服务的手段； ·促进经济增长和减少电话等待时间的手段； ·提高城乡地区比有线电话成本更低廉的电信服务手段，更有效地适用于边远地区或经济落后的地区； ·捕捉Internet市场增长的真正潜力。摘自《移动通信》

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