3.5GHz无线接入技术概要
作者：王庆
摘要：首先给出了越来越受关注的3.5GHz系统的模型，接着详细介绍了3.5GHz无线接入系统的功能、接口技术和标准，最后给出了3.5GHz无线接入系统的基本技术参数指标。
目前，在移动接入层的建设中光缆线路未能到达的地方，大多数都采用PDH微波电路作为光缆传输系统的补充。随着各种新业务的不断推出，尤其是数据业务的开展，移动公司对接入网提出了新的要求，不仅业务接入点的分布难以预测，而且还会对开通时间提出苛刻的要求。为了应对这种挑战，在今后的接入网中若能根据需要，灵活地引进适当的无线系统将会对建设十分有利，因为无线系统具有建设速度快、不受道路条件影响等优点，能比光缆系统更好地适应上述需求。
1、3.5GHz无线接入系统模型
3.5GHz无线接入作为接入网解决方案，通过城域网接入移动IP骨干网(即CMNet)，为用户提供Internet接入、VPN、集团IP电话、IP增值、LAN互连、会议电视等业务。其系统模型如图1所示。
图1 3.5GHz无线接入系统模型
2、功能描述
2.1系统组成
如图2所示，3.5GHz无线接入系统采用了点到多点的结构(PMP)，采用扇区蜂窝制完成区域的覆盖，其传输质量基本达到光缆的传输质量水平。系统包括中心站、终端站和网管系统三大部分。与终端站相接的用户(通过UNI接口)可以是单个用户终端(TE)，也可以是一个用户驻地网(CPN)。
图2 3.5GHz无线接入系统的组成
CS：中心站TS：终端站 CCS：中心控制站 RS：接力站 CRS：中心射频站 TE/CPN：终端设备/用户驻地网 SNI：业务接点接口 UNI：用户网络接口
(1)中心站
中心站的作用是完成业务的汇聚和分发，提供到网络侧和空中的接口，完成基带和射频收发处理等。中心站所覆盖的服务区域一般划分成多个扇区，每个扇区天线对应一个扇区，为扇区内的一个或多个终端服务。
(2)终端站
终端站置于用户驻地，可服务于一个或多个用户终端设备，其射频收发设备和业务控制部分是采用分立方式实现的。
终端站使用小波束角定向天线，它在上行方向将来自用户终端或用户驻地网的业务适配、汇聚，通过无线链路传送到中心站；在下行方向提取本站业务，分配给终端用户。
(3)网管系统
网管系统的作用是完成设备的基本配置、故障、性能、安全管理以及计费等信息的采集。
2.2主要功能描述
3.5GHz无线接入系统是基于IP平台并兼顾少量E1电路连接设计的，其标准开放的结构使电信服务商能为客户提供一系列的数据语音通信服务，包括带宽出租和数据传送、Internet接入、VPN、集团IP电话、专线业务、视频业务、WLAN接入、机动服务、应急备份等和其他基于IP的增值业务。
2.3其他功能描述
(1)动态带宽分配
按需分配带宽的机制提供以1kbit/s为单位的灵活带宽分配。带宽预留功能可以为敏感或高级别的业务预留空中时间。系统可以对每个终端分别设置最小保证带宽和最大带宽，系统还可以通过空中带宽分配算法进行IP业务带宽在不同终端之间的动态共享。动态带宽分配可使无论是电路还是分组类的信道都支持话音和数据的传输。终端站的电路业务端口和IP业务端口通过网管可以任意分配带宽，IP业务端口下的接入用户基于IEEE802.3的方式进行带宽动态共享，此外还可进行端口下的用户管理，支持同一中心站所带的不同终端站之间的动态带宽分配和同一终端站中不同接口之间的动态带宽分配。对于电路业务，采用网管指配的方式进行静态带宽分配；对于数据业务，采用网管指配的方式规定最小空中传输带宽，并且根据各端口的业务流量在空中实现实时动态带宽分配。
(2)网管系统
网管系统采用分级管理、用户鉴权、数据56DES加密等多种方法有效地保护用户信息安全和提高系统安全性，可实现对整个网络系统的监控管理、配置和维护功能。采用带内集中网管，支持SNMPv2协议，并可随时查看网络运行状况；支持本地、远程软件升级，可以在本地对中心站进行操作维护，也可以在网管中心进行管理；可对网络侧端口、用户侧端口、无线链路和特定连接的性能加以统计分析。
网管系统具有良好的安全性，提供无线密码保护、用户认证和过滤、分级管理等多种安全保护方式。
2.4业务实现方式
(1)Internet接入
由于Internet业务为典型的IP数据应用，只需将中心站的以太口接入Internet接口，终端站的以太口接入用户端的计算机网络端口或HUB端口(多个用户)，再配以适当的IP地址，即可开展业务。在整个网络中配置用户管理、认证和计费系统，提供用户登录、认证和授权(AAA)、用户管理、用户计费、业务选择、安全管理等功能。
(2)虚拟专用网(VPN)
可以在同一个中心站的多个终端站之间、多个中心站之间实现VPN。
●用户鉴别(Authentication)：防止IP地址欺骗。
●数据加密(DataEncryption)：可以使用多种加密算法对链路上的数据进行加密传输，防止第三方对数据进行截取。使用IKE(Internet密钥交换)实现密钥协商和交换。
(3)集团IP电话
由公用网给出的一个E1可提供VoIP网络中满负载300个语音话路的需要。
(4)专线业务
●DDN专线：通过TDMoIP设备，将同步比特流置于数据包中，加入IP包头组成IP数据包，IP数据包通过IP网络被传送到目的地。在接收方，源比特流被重组，去掉IP头，恢复比特流和时钟信号。它可以提供N×64kbit/s或2048kbit/sE1速率的专线服务。通过对IP包优先级设置和改变包延时可以保证良好的QoS。
●企业互连、局域网互联：典型的IP数据应用非常适合在本系统上实现。只需将中心站的以太端口和各终端站的以太端口接入企业网、局域网接口，再配以适当的IP地址，即可开展业务。
●基于IP的会议电视业务：在用户端安装会议电视终端，以3.5GHz无线接入系统为会议电视业务提供IP宽带连接。
(5)视频业务
●网上两点(多点)PC的视频业务；
●监视系统；
●单向或双向监测。通过IP网络，利用计算机终端传输实时视频、音频和数据。
3、接口技术和标准
3.1网络侧接口和标准
(1)100BaseT接口
10BaseT或1OOBase-TX或100Base-FX接口支持全双工和半双工方式，接口协议还符合IEEE802.3的相关规定并支持接口的自动协商过程。
(2)电路型接口
可提供E1或部分E1业务节点接口。E1接口和部分E1接口性能指标满足ITU-T建议G.703的要求。
(3)网管接口
中心站设备具有汇集终端站设备网管信息的功能，中心站设备与管理网的接口在逻辑上独立于业务节点接口。
网管接口协议支持的MIB库包括网管系统配置提供网络侧接口和用户侧接口的配置管理功能、具有为不同接口的用户分配带宽的功能、需要提供一组描述接口对象的MIB。
网管系统提供对无线通信的管理维护功能，提供描述空中接口对象及MAC协议对象的MIB。也可针对自己的设备增加私有的MIB。
3.2用户侧接口和标准
(1)10BaseT接口
10BaseT或100Base-TX或100Base-FX接口支持全双工和半双工方式，接口协议符合IEEE802.3的相关规定并支持接口的自动协商过程。
(2)电路型接口
可提供E1或部分E1业务节点接口，E1接口和部分E1接口性能指标满足ITU-T建议G.703的要求。
中心站及终端站接口类型见表1。
表1 中心站及终端站接口类型
|
中心站接口类型 | |
|
10/100 Base T |
网络侧接口 |
|
终端站接口类型 | |
|
10/100 Base T |
具有10/100BaseT接口 |
|
V.35 |
根据用户要求，提供外挂的接口 |
|
E1/T1，Fractional |
根据用户要求，提供外挂的接口 |
|
N×64kbit/s |
根据用户要求，提供外挂的接口 |
|
ISDN |
根据用户要求，提供外挂的接口 |
4、3.5GHz无线接入系统指标
3.5GHz无线接入系统的基本技术参数指标见表2。表2 3.5GHz宽带无线接入网的基本技术参数指标
|
信道带宽(MHz) |
3.5 | |
|
峰值传输容量(Mbit/s) |
9.2 | |
|
在频段内的波道间隔 |
3.5 | |
|
射频指标 |
下行频率：3499.500-3531.000MHz | |
|
频谱利用率 |
2.92bit/s/Hz | |
|
净负荷频谱利用率 |
2.62bit/s/Hz | |
|
点到多点净数据吞吐量(Mbit/s) |
13.8 | |
|
可用射频频段 |
2×31.5MHz | |
|
频段可调范围 |
上行(终端站发射)频段为3399.50-3431.00MHz | |
|
下行(中心站发射)频段为3499.50-3531.00MHz | ||
|
目前使用频段 |
下行频率：3499.500-3531.000MHz | |
|
上行频率：3399.500-3431.000MHz | ||
|
传输性能指标 |
中心站 |
终端站 |
|
天线口发信功率 |
25dBm |
25dBm |
|
天线增益 |
21dBi |
15dBi |
|
天线极化方式 |
水平极化、垂直极化 | |
|
残余误码率 |
BER=1×10-9 | |
|
频率复用方式 |
同一扇区邻频复用，对角扇区同频复用，隔扇区同频复用 | |
|
单扇区最多终端站数 |
|
128 |
|
单扇区忙时最大用户数 |
|
128 |
|
扇区用户最大数据吞吐量(Mbit/s) |
|
13.8 |
|
单中心站扇区数 |
1、2、4、6、8、12 |
|
|
扇区角度 |
360°、180°、90°、60°、45°、30° | |
|
最大覆盖范围 |
10km | |
|
动态功率控制 |
中心站20dBm,终端站40dBm | |
|
动态带宽分配 |
支持动态带宽分配，颗粒度为1kbit/s | |
|
接收灵敏度 |
-84dBm |
-76dBm |
|
噪声系数 |
≤4dB | |
|
抗邻频干扰能力 |
≤-12dB | |
|
频率稳定度 |
25ppm | |
|
运行环境 | ||
|
温度 |
室内：0℃～+45℃ |
室外：-40℃～+55℃ |
|
相对湿度 |
室内：≤95% |
室外：≤100% |
|
风荷(km/hr) |
＞2.1 | |
|
MTBF(平均故障间隔时间) |
200000h | |
|
系统采用协议 |
增强型DOCSIS协议 | |
|
Ethernet Interface |
IEEE 802.3的相关规定 |
IEEE 802.3的相关规定 |
网络是用来承载业务的，特别是在接入网这一侧，各个运营商都对业务接口提出了非常高的要求，而设备供应商提供的产品，其业务接口越丰富也就越受运营商的青睐。
3.5GHz技术的不断演进，正促使相关产品不断升级换代。通过对3.5GHz接入技术的分析，我们更可以清晰地把握其发展的脉络。（宁一 编辑）
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