無線本地環路

無線本地環路（WLL），是通過無線信號取代電纜線，連接用户和公共交換電話網絡（PSTN）的一種技術。WLL 系統包括無線接入系統、專用固定無線接入以及固定蜂窩系統。在某些情況下，WLL 又稱之為環內無線（RITL）接入或固定無線接入（FRA）。WLL 的帶寬使用率高於電纜環路。對於不具備線路架構條件的地方，如某些偏遠地區或發展中國家而言，WLL 提供了一種既實用又經濟的最後一英里（Last Mile 或最初一英里 First Mile）的解決方案。

無線用户環路技術，主要以蜂窩技術、微蜂窩技術以及數字微波等技術為基礎，其用户終端主要是固定終端和只有一個基站覆蓋範圍內移動的終端。無線本地環路可以提高網絡的靈活性，擴展傳輸的距離，在偏僻農村地區或地廣人稀的地區用這種無線接入方式不僅可以實現速度快、靈活方便，而且可以大大降低建設的投資 ^[1]  。

WLL是現代無線技術、數字信號處理技術和傳統電話本地局的功能相結合的產物 。作為有線環路的擴充 ,它具有自身的優勢:

經濟。無線本地環路初期投資與有線用户相當，但運營維護費大大低於有線用户環路，而且成本與距離因素關係不大，用於農村及邊遠地區有優勢。

能迅速提供業務，靈活可變。部署靈活 ，便於施工和安裝 ；建網速度快 ，環境適應能力強 ；方便按需要調整網絡結構及任務量 ，安全可靠。

容量大。特別是採用小區覆蓋，頻率可重複使用 ，且與移動通信兼容性好 ，通信覆蓋能力強 。

典型代表是 70年代推出的一點多址系統 . 初期採用模擬製式 ,很快就採用了 TDMA數字傳輸方式 . 這類系統主要由中心站、外圍站和中繼站組成 . 中心站負責與交換機連接 ,外圍站與用户機連接 ,繼站可延長交換機到用户之間的距離 . 這一代系統主要為農村、海島、居民點用户分散的邊遠地區設計 ,因而基本單元的最大用户數一般在 128～ 512之間 ,容量較小 ;由於主要服務於用户分散的地區 ,因此覆蓋範圍較大 ,無中繼通信距離一般為 30 km,在有中繼站時 ,最大通信距離可達 600 km;系統通常用於電話交換網的末端 ,作為電話網的用户環路與交換機的用户接入端口相連 ,不獨立組網 . 無線傳輸採用特高頻、微波通信或衞星通信進行 . 典型的系統有加拿大 SRT公司的 SR100、 SR500,日本 N EC公司的 DRM ASS 、美國 A T& T公司和法國 TRT公司合作的 IRT1500、 IRT2000等 ^[2]  .

80年代中期以來 ,隨着模擬蜂窩移動通信技術的日益成熟 ,通信網絡的快速增長 ,第一代無線本地環路已不能滿足用户需求 ,基於 450M Hz及 900M Hz模擬蜂窩移動通信技術的第二代模擬製無線本地環路系統應運而生 . 它通常由網絡接口、系統控制器、基站及用户單元構成 . 它去掉移動通信中的移動交換局 ,基站通過控制單元和網絡接口接在市話端局交換機上 ,在基站覆蓋範圍內用户通過無線方式接入基站與市話交換機相聯 ,構成無線本地環路 . 在初期產品中 ,由於是直接從蜂窩移動通信技術演變而來 ,因此每個用户話務量設計過低 ,易受移動通信共頻段干擾 ,不支持高速 FAX /M ODEM 和ISDN ,每部收發信機只支持一個用户 ,基礎設施費用較高 . 到 90年代初 ,許多無線本地環路系統已有效地克服了上述缺點 ,提高了用户話務量和系統容量 ,每部收發信機有多個信道 ,可同時為多個用户服務 ,有效地降低了每個用户的平均基礎設施費用 ,同時也可以支持高速 FAX /M ODEM 和 ISDN. 這一時期的典型產品有 AT& T公司的 WSS系統 ,其工作頻段為 824 ～ 849M Hz(上行 ) , 869 ～ 894 M Hz(下行 )或 890～ 905M Hz(上行 ) , 935～ 950 M Hz(下行 ). W SS的接口方式有兩種 ,小區制 ( 12 ～ 40 km )時採用用户線接口方式和數字中繼線接口方式 ,大區制採用多基站聯網方式 . 系統的總用户數可達 960, 000個 ,除支持市話外還可支持移動電話業務、FAX和 9600 b /s的 MODEM 業務等 ^[2]  .

進入 90年代以後 ,隨着數字移動通信技術進入實用階段 ,採用時分多址 ( TDM A)和碼分多址( CDM A)技術的無線本地環路系統開始興起 . 第三代系統通常由網絡接口單元、基站控制器、基站、無線用户端站和監控操作單元組成 . 其系統結構與第二代系統基本相同 . 除了第二代模擬製系統的一般特性 ,它還有數字通信的共有特點 ,如保密性強、頻帶寬、容量大、可提供ISDN等寬帶業務和許多非話新業務等 . TDM A系統已於 1994年 進入實用 ,在許多國家均有應用 . 典型產品有美國休斯公司的GM H2000,採用 TDM A多址技術 ,使用 5 kb /s 的 CELP話音編碼器 ,工作頻段為 824～849M Hz(上行 ) , 869 ～ 894 M Hz(下行 ) ,信道間隔為 30 k Hz,調製方式為 π /4Q PSK,信息速率為 48. 6 kb /s. CDM A 系統於 1995年末進入市場 ,開始向各國推廣 . 其典型代表有MOTOROLA 公司的 CDAwill系統 , QUALCOMM 公司的 Qctel系統 ,朗訊公司的Airloop系統 . 其中Qctel系統的空中接口與 TIAPN- 3118兼容 ,擴頻帶寬也是1. 25M Hz,每扇區每載頻有40個話音信道 ; CDMAw ill系統基於 IS- 95 CDMA蜂房移動通信技術 ,擴頻帶寬 1. 25 M Hz,每載頻有 108個業務通道 ;而 Airloop系統是採用的寬帶擴頻 ,擴頻帶寬是10M Hz,每載頻有 115個話音信道 ,除了提供普通電話業務、三類傳真和高達28. 8 kb /s的話音頻帶數據 ,還可以提供 ISDN 2B+ D業務 ^[2]  。

已建有大量有線本地環路但急需擴容的城市或地區 ；有線基礎設施缺乏的新興工業城市、地區或城市開發區及住宅小區 ；難以或限制鋪設有線本地環路的農村、島嶼、山區、林區及特殊地區 ；臨時急需大量通信業務的環境 ,如災區、新開發的油田、礦山等 。

WLL 系統基於全雙工（Full-Duplex）無線網絡，為用户組提供一種類似電話的本地業務。WLL 單元由無線電收發器和 WLL 接口組成，它們統一安裝在一個金屬盒中。出口處提供兩根電纜和一個電話連接器，其中一根電纜連接定向天線（Directional Antenna）和電話插座，另一根連接通用電話裝置。如果是傳真或計算機通信業務，就連接傳真機或調制解調器。

多址技術。在無線本地環路系統中 ,多址方式不外乎FDMA、TDMA和 CDMA或它們的混合 . FDMA方式技術成熟 ,覆蓋範圍大 ,抗干擾能力低 ,保密性差 ,頻率複用率偏低 ,容量小 ,只適用於偏遠農村和小城鎮 ; TDMA方式技術成熟 ,抗干擾能力強 ,頻率利用率高 ；CDMA方式 ,技術趨於成熟 ,容量大 ,頻率資源共享 ,抗多徑干擾能力強 . 可見 ,在 W LL系統中 , CDMA技術具有其它多址方式難得的優越性 ^[3]  。

雙工方式。常用雙工方式有時分雙工 ( TDD)和頻分雙工 ( FDD)兩種。從頻譜利用、系統設計及實現等方面綜合考慮。如果有相應的可用頻譜 ，FDD是首選的 。對小範圍區域服務，如居民住宅或建築物內應用，TDD在頻譜靈活和簡化手機天線分集實現方面有優勢。但另一方面，在公網服務，TDD引入了同步問題 ，且在有限延遲環境中基站利用率不高。FDD通常沒有這些問題，但其頻譜區缺乏靈活性，在手機設計方面也有一些問題 。

信道指派方案 。在 FDMA系統中 ，信道指派是指工作頻率的確定 。在TDMA系統中，信道指派是指頻率和時隙的確定。在CDMA系統中，其信道區分是靠碼型來區分的，它們共同享有一段頻率 。信道指派方案，從傳統的固定指派 ( FCA- Fixed Channel Assig nm ent)方案已演變成兩種信道指派方案，準靜態自動頻率指派 ( QSAFA)方案和動態信道指派( DCA)方案 。分析結果表明 ，在負載較輕的條件下，DCA在頻率再用問題上是比較有效和靈活的，因此它適於小型專用系統 。QSAFA方法能提供快速的鏈路建立和信道切換，因此它適用於話務負載較重的公用系統 。

信道調製方式 。在無線通信系統中，調製技術是關鍵問題之一 。在給定信道條件下，尋求高頻譜效率高性能的調製技術一直是重要的研究課題。 各種無線本地環路產品使用了多種調製技術，常用的有 DQPSK、 FFSK、 GFSK、TCM 及 DS-BPSK等。在採用 CDMA技術的 W LL系統中，用的較多的是直接序列 ( DS)擴頻，它具有低功率譜密度、抗干擾性強、抗多徑干擾等特點。信道調製通常採用 BPSK或 QPSK。

隨着無線通信向着高速率寬帶傳輸及個人通信方向發展 ，一些先進的技術相應地發展起來 。如用於傳輸大容量信息的多級調製，根據信道條件自適應地改變調製級別、信號速率和業務量；根據信號容量 ，改變載波數目的自適應多載波系統，可用於多媒體信號傳輸。

包括兩個方面: 無線 (空中 )接口的技術參數和有線接口的技術參數 。無線接口的技術參數有工作頻率、載頻間隔、調製方式、信道速率、上行和下行信道鏈路的接入方式、雙工方式等 。有線接口的技術參數 ，在固定用户終端與用户之間有線路阻抗、話音編碼、用户撥號方式、環路電壓及最小環路電流等 ；在端局交換機與基站控制器之間也有相應的接口要求 ,它們應符合公網局間中繼標準 。