网络工程：5GHz频段的优势及其宽带接入方案

5GHz是宽带无线挂入技术的黄金频段

固定无线接入的工作频段很多。目前使用的有：450MHz频段的“无线农话”：1.5GHz频段的点对多点微波通信；2.4GHz频段的无线扩频通信；2.5～2.7GHz频段的数字双向MMDS（多点多信道分配系统）；3.5GHz频段的WLL（无线本地环路）；5.725～5.85GHz频段的点对点无线扩频通信等。可能发展的频段有：5Hz频段的宽带无线接入10GHz、21GHz、24GHz、26GHz、28GHz、31GHz、38GHz频段的LMDS（本地多点分配业务）等。在2000年更有制造商推出了800nm波段的宽带无线红外光接入系统，成为名符其实的“无线光纤”。

一般而言，频段越低，可传输的信息速率也比较低。以3.5GHz频段为例，按通信行业标准《接入网技术要求-3.5GHz固定无线接入》规定，上行频段为3400～3430MHz，下行频段为3500～3530MHz频段间隔为175、3.5、7和14MHz四种：采用频分双工；当复用／多址方式采用TDM／TDMA时，以频道间隔为3.5MHz所能传送的速率来比较，若采用QPSK或与其等效的调制方式时最低可传4Mbps，采用16QAM或与其等效的调制方式时最低可传8Mbps，采用64QAM或与其等效的调制方式时最低可传12Mbps；但调制方式越复杂，成本越昂贵、接收灵敏度越低、误码率越高、抗干扰能力越低，要保持一定的传输距离则需要更大的发射功率。目前在3.5GHz频段，按性能价格比排列，大多数用户选用3.5MHz带宽传输4Mbps速率，比较适合于少数小业务量用户的窄带低速无线接入使用。

而在高频段，目前还未制定相关的频谱规范，以26GHz频段为例，上行频段为25.557～26.061GHz，下行频段为24.549～25.053GHz；上行频道间隔为10MHz，下行频道间隔为56MHz；采用频分双工；上行每频道的传输容量按不同的调制方式分别为QPSK13.3Mbps、16QAM 26.7Mbps、64QAM 40Mbps，下行每频道的传输容量为QPSK66.5Mbps、16QAM 133.5Mbps、64QAM200.0Mbps；调制方式越复杂，接收灵敏度越低，所需发射功率越大；通信距离一般不超过3公里。在20GHz以上的频段，雨衰和多径的影响都比较严重，南方地区的雨衰几乎不可避免雨衰的计算繁杂而不准确，甚至树叶的衰耗也不可忽视，加之技术难度大、设备成本高、大范围、大规模地投入无线接入市场尚有困难。至于无线光通信系统，由于不适于在雨、雪、浓雾和沙尘天气使用，显然在无线接入领域也不会占多少份额。

如果在传输带宽、传输速率、传输距离、传输质量、建设规模、投资成本、运营利润之间进行选择并折衷，在当今的技术条件下，5GHz频段对固定无线接入而言是性能价格比最高的黄金频段。

1997年1月，美国联邦通信委员会（FCC）宣布在5GHz频段分配三个100MHz频段，作为U-NII（无须许可证的信息基础设施）频段使用，以提供快速开通的高速无线数据通信。三个100MHz频段是：5.15～5.25GHz，规定其EIRP不大于23dBm适用于室内无线通信；5.25～5.35GHz，规定其EIRP不大于30dBm，适用于中等距离通信。通常人们选用5.725～5.825GHz来进行社区的宽带无线接入，以获得更佳的性能价格比。FCC规定频道间隔为15MHz，其它的限制很少，以鼓励制造商和运营商的创新，使有限的频谱资源获得更有效的利用。5GHz频段为用户在5-10公里的范围内建立宽带无线接入提供了方便，一般不需要考虑雨衰、沙尘和树叶的影响，人们普遍认为5GHz在接入领域会制造出巨大的社会效益和经济效益。

我国还没有出台5GHz频段的频率计划，但信息产业部无线电管理局十分关注此频段的开发利用，为推进固定无线接入业务的竞争和发展，建议在完善基础研究工作的同时，尽快开展5.725～5.825GHz宽带无线接入系统的技术试验。可以肯定，5.725～5.825GHz频段的试验试用，将为我国的宽带无线接入开辟一个新天地。

5GHz宽带无线接入方案

由于FCC对5GHz频段的具体规定和限制比较少，这给研制者提供了较为自由的创意空间，可以选用多种多样的网络结构和技术体制。但聪明的研制者会运用自己的奇思妙想创造出一些独特的原理、工艺和技术，突破一些矛盾的焦点，在更高的层次上进行融合、兼顾和折衷，而不是一昧地追求高、精、尖、新，从而获得更高的性能价格比和用户满意度。

以下是一个5GHz宽带无线接入系统方案的例子。

系统概述

组网方式：可采用蜂窝结构，每个蜂窝最多可分为6个扇区，每个扇区覆盖60°；也可组成点对多点结构，相当于单独一个扇区工作。

系统构成：基站，每个基站可1个或多个接入点组成，每个接入点有独立的收发信系统，每个基站配备一套ATM／Ethernet交换机和一台控制服务器；用户单元，即远端站，一个接入点最多可带254个用户单元，而每个用户单元又可带有许多用户终端；网络管理系统，由网元管理服务器、网络管理终端和网络管理软件组成，网络协议采用SNMP（简单网络管理协议）。

系统特点：宽带固定无线接入：中心网管系统；提供ATM25或Ethernet 10 BaseT接口；动态调整的TDD（时分双工）双工方式，频谱利用率高、信道利用率高、适合于上／下行对称或非对称通信业务；微小时间片的TDMA多址方式，可以根据每个用户单元的优先级和各个业务的优先级动态地调整分配给各用户单元的ATM信元数，实现自适应按需分组，从而提高信道利用率；空间传输是以ATM信元为单元，一个接入点所辖所有用户单元所占用的信元数决定了这些用户单元所拥有的速率；用户单元为全户外型设计，结构紧凑，便于安装，具有抗恶劣环境的能力；整个系统开通便捷，维护容易。

主要技术指标

工作频段：5.725～5.825GHz；频道间隔：15MHz；双工方式：TDD；多址方式：TDMA：调制方式；相干QPSK；EIRP；≤32.5dbm（发射功率14.5dBm，天线增益18dBi）；接收门限（BER＝10-4、SNR＝14.4Db时）；81.6dBm；中频频率：902.5MHz；传输速率：每扇区的上、下行总速率各为25Mbps；覆盖半径：空间传输衰耗并非主要限制因素，而由于TDD保护时间和时延补偿的限制，典型设置为5.5km；天线：接入点使用平板阵列天线，半功率角为水平60°、垂直7°，增益18dBi，极化软件可调，用户单元使用平板阵列天线，半功率角为水平18°，垂直18°增益18dBi，极化软件可调；接口：接入点为ATM25或Eth-crnet 10 Baset1空中接口为自适应按需分组的ATM信元；用户单元为ATM25或Ethernet 10 BastoT：环境条件：接入点设备和用户单元均安装于室外，工作温度为-40-+55℃，允许相对湿度最高100％（+45℃）允许最大风力50m／e。

关键技术

（1）专利技术——自适应按需分组

接入点与用户单元之间的空间传输通过ATM信元，每个用户单元的业务量不同，一个用户单元不同时刻的业务流量也不同，各个用户单元的优先级不同，各个业务的优先级也不同，自适应按需分组技术即可按照这些不同的需求动态地给各用户单元分配适当的信元数。

动态分配的微小时间片