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标  题: 无线本地环路
发 信 站: 紫 丁 香
日  期: Wed Apr 16 20:03:59 1997
出  处: sys06.hit.edu.c

发信人: perl@Swan-goose (柠檬的太师傅:Q), 信区: Telecom
标  题: 无线本地环路
发信站: 北邮鸿雁传情站 (Sat Jul  6 18:24:50 1996)
转信站: Swan-goose (local)

                          无线本地环路


                   北方交通大学现代通信研究所教授 /李承恕

      李承恕 北方交通大学通信与控制工程系教授，博士生导师，现代通信研究
所所长。中国通信学会会士、常务理事、无线通信委员会主任委员、《通信学
报》常务编委。 1953年毕业于北方交通大学。 1956年～ 1960年留学苏联，获副博
士学位。 1981年～ 1983年作为访问学者在美国麻省理工学院研究 进修。目前主
要从事无线通信、计算机通信、移动通信、个人通信和扩频通信等领域的研究
工作。出版的论著有《扩展频谱通信》及《数字移动通信》，发表了学术论文
百余篇。

      一、无线本地环路与无线接入系统

      在市内电话网中，一般把从交换机到用户电话机之间的连接线路称为用户
环路或本地环路。通常，用户环路都采用双绞线或电缆线路的有线连接。虽然
这段线路不长，有人称其为从交换机到 电话机的最后一英里，但它在整个市话
网的基础设施中有时占到 50%的投资，采用电缆时的运营维护费用甚至高达整个
运营费用的 70%。在市话需求量急剧增长的情况下，市话局交换机的扩容有时还
比较容易办到，而用户环路的建设却可能难于实现。如铺设电缆或架设电线，
不仅投资大，施工不易，费时也多。因此，用户环路就成了发展市话的瓶颈问
题。如何解决这一难题？在无线通信技术日新月异和应用范围日益扩 大的今天
，自然而然提出用无线来代替有线，迅速解决用户装机难的问题。人们把用无
线通信技术来连接市话交换机至用户电话机的设施称为无线本地环路。当前，
无线本地环路受到越来越多的厂家和运营者的重视。各厂家纷纷推出各种各样
的无线本地环路产品，运营部门也在考虑用无线本地环路来迅速解决日益增长
的用户装机的要求。由此可见，正是由于需求的牵引和无线通信新技术发展，
促使了无线本地环 路受到人们的青睐。现在，有人还把无线本地环路的概念进
一步扩大，对采用无线通信把用户接入市话网的系统，统称为无线接入系统。
这样一来，现在通用的蜂房移动通信、无绳电话、移动卫星通信等都纳入了无
线接入系统的范畴。但本文仅讨论固定用户用无线接入市话交换机的无线本地
环路。这样，在概念上比较明确。同时，在讨论中也可避免许多误解。下面扼
要探讨有关无线本地环路的几个基本问题。

      二、无线本地环路的特点与应用范围

      与有线本地环路比较，无线本地环路有如下特点：

      1. 建设速度快。对于无线系统，只需要安装基站和架设天线，用户设备也
      1. 建设速度快。对于无线系统，只需要安装基站和架设天线，用户设备也
很简单，从而建设周期短（而有线本地环路，则需要挖沟埋缆，或竖杆架线，
建设周期长）。对扩容的用户，甚至可以做到上午申请，下午即可装好通话。

      2. 安装方便灵活。除了上述设备简单，不需特别的房屋设施外，对于用户
，只 要在覆盖区内，不需要特别定位和精确的规划。对于临时性的紧急需要，
更可以迅速投入使用。同时，对地形地物不宜于架线铺缆的环境，采用无线本
地环路更能显出其优点。

      3. 造价低廉。无线终端收发信机，比起铜缆和施工费用来讲要低廉得多。
何况挖沟架线有时还要付通过费用。而长期的维护费用也大为减少。无论对用
户和运营商都可节省大量费用和投资。

      4. 安全性好，抗灾能力强。有线电 缆和明线容易发生故障，且查找困难。
对于地震、风灾、水害等，无线系统的抗灾能力强。同时，易于及时恢复通信
联系，减轻灾害造成的损失。

      5. 易于实现宽带综合服务。无线本地环路，目前有的产品已能做到传输
64Kbps～ 2Mbps速率的数据信息，可满足 ISDN的要求。更宽频带的系统也在研究
开发之中。

      6. 适应于今后个人通信与信息高速公路的发展。无线接入可以使用户随时
随地和世界上的任何人进行通信，不受时间、地点和电话线的约束。无线本地
环路是未来个人通信的不可缺少的组成部分。不言而喻，当然也是国家和全球
信息基础结构的组成部分。

      无线本地环路的应用范围主要是以下三类情况：

      1）人口稀疏的农村及边远地区。在这类地区如果采用有线来把用户接入
市话网，则无论是埋电缆或架明线，都是投资大而效益低。采用无线本地环路
是一种比较好的解决办法。初期无线本地环路的发展正是为了解决农村电话网
的问题而促成的。

      2）城市新兴商业区和居民区。在这类地区，电话的需求量是很大的。原
有的市话已不能满足要求。而新建市话网，则投资大、时间长。采用无线本地
环路，则可以在短时间内迅速满足其经济发展的需要。

      3）在难于架设有线的地区。在这类受到地理或气候条件的限制，埋设电
缆有困难，或架设明线也不易的情况下，唯一的解决办法就是采用无线本地环
路。

      综上所述，无线本地环路既不是用来代替现在的市话网，也不是用来代替
现在的移动通信网。它只是用来作为二者的延伸和补充，在一些特殊情况下加
以应用。从而也就确定了它所应具有的功能和应采用技术。只有这样理解，我
们才能恰如其份地评价各种无线本地环路的优劣和发挥其固有的优势，利用它
去解决一些其他办法难于解决的问题。

      三、无线本地环路的种类

      前面我们强调了无线本地环路的功能和应用范围与移动通信、卫星通信和
微波通信都是有区别的。因此，不能简单地把现有的蜂房移动通信、无绳电话
等用作无线本地环路。一般说来，都要经过一定的改造，以适应无线本地环路
的使用要求和技术特点。归纳起来，现有的无线本地环路可大致分为五类：

      第一类：基于蜂房移动通信的系统

      在希望迅速建立用户网络， 而又没有本地交换局的情况下，可以直接把蜂
房移动通信系统用作无线本地环路，称为固定式蜂房系统，即用户终端（SRT）
是固定的蜂房系统。它由移动交换中心（MSC）、基地站（MS）及用户无线电
终端（SRT）组成。MS通过无线与单线路 SRT（住宅用）或多线路 SRT（办公楼
）相连，并用 2Mbps PCM线路与 MSC连接， MSC直接与 PSTN（公共交换电话网
）相连。此系统对用户的服务是透明的，即 PSTN提供的所有服务都可提供给无
线本地环路用户。但这种直接用蜂房移动通信系统作为无线本地环路存在一些
缺点。因为它本来是为移动用户使用设计的。因此有些功能，如过区切换、漫
游、驻地及访问地登记等对固定用户来说都是多余的。同时，它也是为端对端
定位设计的，而不便于接入 PSTN。因此，可以简化系统不必要的功能，降低造
价，重新设计以符合本地无线环路的使用要求。这种系统称为基于蜂房通信技
术的系统。它由交换接口组件（SIM）用 2Mbps 的 PCM链路与公共交换网（PSTN
）的本地交换局连接，并将电话通信通过交换接口组件（TIM）馈送给无线基地
站（BS）。 BS再通过无线电与固定的用户无线电终端（SRT）通信。SIM可以控
制 90条信道，与 1000个用户连接。在 450MHz频段能覆盖长达 46公里的距离，这
种系统比较符合农村的情况。而 800MHz频段则适于市区范围使用。

      目前这类系统已有多家产品供应市场应用。采用模拟移动通信系统的有美
国 Telnlar公司的固定蜂房系统。该系统可与 NMT900、 TACS、 AMPS等制式的系
统相连。另外爱立信公司的 RAS1000系统和摩托罗拉的 WILL系统则是基于模拟
蜂房技术的无线本地环路系统，它们可以直接接入市话网。此外，尚有 Nokia公
司的无线用户环路系统 WLL、新西兰 Exicom公司的有线无线交换系统和加拿大
NOVATEL公司的 WACS系统等。

      第二类：基于无绳电话技术的系统

      欧洲无绳电话（DECT）标准原设计是适于通信密度高、城市人口稠密 地
区，提供微微蜂房慢速移动通信。DECT采用 32kbps数字话音编码。无线接口采
用时分多址（TDMA），可以支持 2B＋D基本速率的 ISDN（140kbps）。传输距离
最大为 5km，而在建筑物密集地区只有 500m至 1km。DECT型的无线本地环路系
统结构图。来自市话交换网的信息通过中央控制固定部分（CCFP）转发至各
DECT接入节点（DAN），然后由 DAN用无线电传送给远端固定接入装置（FAU
）。 DAN含有 6个 DECT收发信机，每个能同时提供最多 12条话音信道，而且每
个连接多个定向天线，天线一般间隔 60度角，以便提供全向覆盖。这种 DECT型
的无线本地环路适于用户密度高、覆盖距离短的地区。但这种系统也可用无线
中继站（WRS）将传输范围扩展，或用于覆盖受遮挡地区。此外 WRS也可装设
一个朝基地站的定向天线和另一个全向天线以便成为微微蜂房小区，用于支持
100～ 300m半径频距范围内的无绳终端。DECT型无线本地环路的一个特点是容易
接纳多线路设备。一 部收发信机、一套天线、一个电源再加上 12条模拟线路可
组成适用于大楼或办公楼的低成本无线本地环路。

      与 DECT相似的其他无绳电话系统，如 PACS、 PHS等都可构成类似的无线
本地环路。

      第三类：基于集群通信系统的无线本地环路

      对于中小城市和乡镇地区，由于话务量小，可以利用建成的集群移动、通
信系统的多余话务量供固定用户使用。这种方式简单易行，且收效也快。

      第四类：采用一点对多点微波通信系统的本地环路

      采用时分多址（TDMA）的一点对多点微波系统是农村通信的较理想的方
案。这种系统能使用低成本、低功能的中继器覆盖大面积的农村地区。示出一
点对多点微波通信系统结构图。用户可分组连接到终端站或中继站，然后通过
干线中继站连接到中心站。中心站直接与中心交换局连接并发送控制信息。站
与站之间的典型跨距为 5到 50km。若采用中继器，则微波通信系统的 距离可延
长到几百公里以上。基于一点对多点微波通信系统的无线本地环路，如有 120个
可用话音信道时，能够支持 2000个用户。

第五类：基于移动卫星通信系统的无线本地环路

      在遥远的边疆地区、沙漠和海中小岛等，要进行通信联系，采用卫星通信
是唯一可行的方案。但制造的昂贵和两排卫星中继引起的传输延迟使这种系统
实际很难应用。近来发展十分迅速的中低轨道移动卫星通信的出现，可望解决
这一难题。但这种通信系统已经属于广义的无线接入系统，而不应看成是无线
本地环路了！

      四、CDMA无线本地环路

      自进入 90年代以来，除上述模拟蜂房移动通信外，数字蜂房移动通信已大
量应用。例如欧洲的 GSM系统和北美的 IS-54双模制式系统。它们都是采用时分
多址（TDMA）技术。将其用来作为无线本地环路，在容量上和覆盖范围上都达
不到农村边远地区的要求。采用扩频通信技术的码分多址（CDMA）系统已越来
越受到人们的重视。它已成功地应用于数字蜂房移动通信中，成为美国 IS-95标
准。扩频 CDMA蜂房移动通信系统比模拟蜂房系统在容量上大 8— 10倍之多，且
运营者可以在发射功率、距离和容量上全面折衷地考虑选择。下面对 CDMA无
线本地环路的主要情况作简单的介绍。

      1.CDMA的优点

      ① 系统容量大。由于在所有小区和小区中的不同扇区都用同一宽频带，其
频率重用系数为 1，频带利用率高，比起重用系数为 7的系统来，容量增加为 7倍
。另外，采用话音激活检测技术，只在讲话时发射信号，至少可以减少一半干
扰。精确的功率控制，也可减少对邻接小区的干扰。从而对于干扰受限的
CDMA蜂房通信系统来说，还可大为增加系统容量。

      ② 话音质量高。由于采用以下一系列先进技术措施：可变速率声码器、强
有力的纠错编码、频率、空间、时间和路径分集，以及抗多径干扰技术，使话
音质量显著提高。

      ③ 覆盖范围广。由于采用了功率控制及 RAKE接收机，将多径干扰变害为
利，各种抗干扰技术，使 CDMA系统覆盖范围大，对于相同的覆盖范围， CDMA
只需要更少的基站。

      ④ 系统频率规划简单。特别在扩容时不需重新进行系统规划。

      ⑤ 保密性能强。扩频信号对普通的接收机就具有一定的保密性。由于采用
数字信号，又便于加密。
      2.CDMA用于无线本地环路对 CDMA蜂房系统的简化与改进

      基于 CDMA的蜂房系统是为移动通信进行设计的。在用于无线本地环路时
可作一些简化与改进：

      ①由于用户是固定的，可以采用定向天线，既能减少相互干扰，又可增加
通信距离。

      ②由于没有过区切换问题，可以采用 6个扇区，它将进一步增加容量。

      ③运营者可以在发射功率、距离和容量上折衷考虑选择，以达到优化的程
度。

      ④系统可以增加拨号音等功能。

      ⑤系统还可具有安全和保密功能。

      3.Motorola的 CDMA无线本地环路 WILL系统

      Motorola的 WILL系统是基于 IS-95 CDMA蜂房移动通信技术。扩频带宽也是
1.25MHz。它的频谱利用率高，其容量为 86.4（话音信道 /基站 MHz）是 IS-95系统
的两倍、 IS-54和 GSM的 6～ 8倍、 AMPS系统的 20倍。每个基站的用户数可达
7368户，为 IS-54和 GSM系统的 6～ 10倍、 NAMPS的 7倍、 AMPS的 27倍。

      CDMA WILL的系统结构所示。它采用开放式接口，到本地交换机的接口采
用 V5.2标准。无线接入管理器（WAN）包括变码器（XCDR）和无线系统控制器
（WISC），它与 RF操作和维护管理器（OMC-R）相连。Motorola的基 站设备有
一系列产品： SC9600及 SC2400等。前者具有 4个 CDMA载频和 96个模拟收发器，
可支持 432个业务信道，用于室内，多种数模系统共存，采用多载频线性功放，
输出功率为： 70W或 120W /载频。后者具有 2个 CDMA载频， 24个模拟收发信机
，可以支持 216个业务信道，可用于室内 /室外，多种数模系统共存，采用单载
波线性功放，输出功率为 25W /载频。该系统用户单元的特点为：支持 800MHz
CDMA和 1.9GHz CDMA，备用电池可支持 90分 钟连续通话或 8小时的守候，呼叫
信号为双音多频 /脉冲兼容，电源用 120 / 240VAC， 50 / 60Hz或 12V DC直流供电，
可以是台式或壁挂式，同时亦可提供 AMPS， NAMPS， TACS（3W）/ GSM和
DCS1800。该公司实验系统计划今年投放市场。

      4.AT&T的无线本地环路系统 Air Loop

      AT&T的 Air Loop系统也是采用扩频 CDMA。该系统的结构。中央接入和代
码单元（CTRU）通过 2Mbps链路与 V5.1和 V5.2接口标准与本地交换机相连。它还
经过 E1链路或微波线路与中央收发信单元（CTRU）连接。CTRU用无线与用户
收发信单元（STRU）连接。其间距离，在城市为 2.5km，在郊区为 4km，在农村
则为 6km。智能电话插座（ITS）与用户话机连接。

      Air Loop采用宽带扩频。射频频率为 3.6～ 3.9GHz。扩频码率为 8.192mchip / s
。收发信道带宽为 10MHz。它可以支持下列不同的业务之一：

      ·23路 ISDN 2B＋D信道，每路 80kbps；

      ·27路 PCM A-律语声信道，每路 64kbps；

      ·57路 ADPCM编码信 道，每路 32kbps；

      ·115路 LD-CELP数字语声信道，每路 16kbps。

      除 Motorola和 AT&T外，尚有一些其他公司也提供 CDMA无线本地环路：
DSC Communicationas的 Airspan系统， Nortel采用跳频的 C系列， Granger Telecom的
CD 2000系统等。

      5.CDMA无线本地环路的应用前景

      鉴于扩频 CDMA已成为美国数字蜂房移动通信的标准之一： IS-95，中低轨
道的移星通信系统也在应用扩频 CDMA， Qualcomm正在致力于 IS-95扩展至
1.9GHz， CDMA无线本地环路的开发与应用将更显示其生命力。在不远的将来，
CDMA无线本地环路将会得到更为广泛的应用。

      本文概要地介绍了无线本地环路的一些基本问题。在实际应用时，应根据
具体环境和使用要求的不同，选择不同的技术和系统，以达到优化的目的。这
一点应特别注意。




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