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未來無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架
無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，源于人們擺脫束縛的愿望。近年來，3G、WiMAX、WLAN、UWB和Zigbee等各種無線通信技術(shù)層出不窮，人們?cè)谙硎茏杂赏ㄐ诺耐瑫r(shí)也不得不面對(duì)這樣一個(gè)問題：無線技術(shù)將朝著怎樣的方向發(fā)展？
“4化”成為發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前，無線通信技術(shù)和市場(chǎng)飛速發(fā)展，在新技術(shù)和市場(chǎng)需求的共同作用下，未來的無線通信技術(shù)呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)化、扁平化、IP化、泛在化等幾大趨勢(shì)。
異構(gòu)化異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)融合是移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。為了適應(yīng)不同的通信環(huán)境以及滿足用戶業(yè)務(wù)的寬帶化、個(gè)性化、智能化要求，無線接入網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了多種技術(shù)并存的情況。一方面，3G技術(shù)擁有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)提供能力；另一方面，IEEE802系列的技術(shù)研發(fā)和商業(yè)應(yīng)用的速度非常迅速，并且其鮮明的技術(shù)特征、清晰的市場(chǎng)定位成為這些技術(shù)快速占領(lǐng)市場(chǎng)的關(guān)鍵。此外，包括超寬帶(UWB)、藍(lán)牙等在內(nèi)的短距離無線通信為用戶提供了更高速、更快捷的無線接入。因此，異構(gòu)性更強(qiáng)、多樣化更明顯成為今后無線通信發(fā)展的主旋律。
扁平化未來無線通信的發(fā)展中，扁平化也是一個(gè)重要的特征。層次復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，會(huì)造成一些嚴(yán)重的問題：首先，全網(wǎng)多級(jí)投資計(jì)劃建設(shè)，建設(shè)模式不盡相同，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和管理，難以達(dá)到全網(wǎng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)；其次，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次和網(wǎng)絡(luò)管理層次增多，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)下降，同時(shí)加大了建設(shè)和維護(hù)成本；第三，較多的網(wǎng)絡(luò)層次，會(huì)使業(yè)務(wù)開展成本和業(yè)務(wù)維護(hù)成本增加，尤其是給全網(wǎng)性增值業(yè)務(wù)的開放帶來困難。因此，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化、扁平化已成為未來無線通信發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。
IP化隨著IP技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)逐漸面向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)發(fā)展。業(yè)界希望最終能夠形成具備互操作的、融合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這將使得企業(yè)節(jié)省大量的投資，控制成本和風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)最終用戶實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)的漫游和業(yè)務(wù)接入。未來要實(shí)現(xiàn)不同無線技術(shù)共用同一個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)，就必須積極推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合工作，網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化有助于無線技術(shù)和核心技術(shù)的緊密集成。除此之外，全球移動(dòng)用戶和業(yè)務(wù)流量將不斷增加，無線通信中不同的應(yīng)用和服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)速度和帶寬會(huì)產(chǎn)生不同的需求，只有使網(wǎng)絡(luò)向著全I(xiàn)P的方向演進(jìn)，才能同時(shí)滿足各種高流量等級(jí)和不斷變化的需求。未來網(wǎng)絡(luò)的全I(xiàn)P化將是一個(gè)漸進(jìn)的過程，它會(huì)逐步從核心網(wǎng)到接入網(wǎng)再到移動(dòng)臺(tái)。
泛在化隨著IT產(chǎn)業(yè)的深入發(fā)展，信息逐漸滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷�。網(wǎng)絡(luò)的泛在化使得任何人無論何時(shí)何地都可以通過合適的終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，獲取個(gè)性化的信息服務(wù)。在未來的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，網(wǎng)絡(luò)將自然而深刻地融入人們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钪�，主�?dòng)感知用戶場(chǎng)景的變化并進(jìn)行信息交互，通過分析用戶的個(gè)性化要求主動(dòng)地提供服務(wù)。相應(yīng)地，終端設(shè)備也將具備智能型接口及環(huán)境感知能力，使用戶的使用更加簡(jiǎn)單和方便，從而滿足我們對(duì)未來無線通信技術(shù)以用戶為中心、隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)的要求。
3大關(guān)鍵技術(shù)
未來無線通信技術(shù)的傳輸速率更高，同時(shí)具有更高的安全性、智能性和靈活性，以及更好的傳輸質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。為了達(dá)到這樣的設(shè)計(jì)目標(biāo)，未來無線通信系統(tǒng)中，將可能采用以下一些關(guān)鍵技術(shù)。
智能天線智能天線采用空分多址(SDMA)技術(shù)，利用有用信號(hào)和干擾信號(hào)在傳播方向上的差別，選擇恰當(dāng)?shù)暮喜?quán)值，形成正確的天線接收模式，將同頻率、同時(shí)隙的信號(hào)從空域區(qū)分開來。它能夠成倍地?cái)U(kuò)展通信容量，并能夠和其他復(fù)用技術(shù)相結(jié)合，最大限度地利用有限的頻譜資源，同時(shí)還可以有效地克服無線通信中復(fù)雜地形、建筑物結(jié)構(gòu)等對(duì)電波傳播的影響，以及多徑、共信道干擾等產(chǎn)生的不利影響。隨著技術(shù)的日益成熟，智能天線將在未來的無線通信中得到更為廣泛的應(yīng)用。
軟件無線電軟件無線電技術(shù)的基本思想是將寬帶A/D(模-數(shù)轉(zhuǎn)換)和D/A(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)靠近射頻天線，并盡可能多地用軟件來定義無線功能，使得各種功能和信號(hào)處理都盡量用軟件實(shí)現(xiàn)。其技術(shù)核心是在通用的通信硬件平臺(tái)上，加載不同的通信軟件以實(shí)現(xiàn)不同通信方式的轉(zhuǎn)換。它不僅能夠極大地縮短通信系統(tǒng)開發(fā)的時(shí)間和成本，還可以解決未來不同標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)間的兼容性，滿足系統(tǒng)高度靈活性和擴(kuò)展升級(jí)能力的需求。
MIMO技術(shù)MIMO技術(shù)是指在發(fā)射和接收端同時(shí)使用多個(gè)天線傳送和接收信號(hào)的無線通信技術(shù)。它運(yùn)用先進(jìn)的無線傳輸與信號(hào)處理技術(shù)，利用無線信道的多徑傳播，開發(fā)空間資源，建立空間并行傳輸通道，在不增加帶寬與發(fā)射功率的情況下，成倍提高無線通信的質(zhì)量與數(shù)據(jù)速率。具體而言，它具有減輕多徑衰落、有效抑制或消除共道干擾、提高頻譜利用率、增加發(fā)射效率、減小空間電磁干擾及增大系統(tǒng)容量等優(yōu)點(diǎn)，有效地提高了系統(tǒng)性能，是未來無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。
OFDM技術(shù)OFDM技術(shù)的基本思想是將高速數(shù)據(jù)流分解成多個(gè)低速數(shù)據(jù)流，使各個(gè)低速數(shù)據(jù)流在不同的子載波上并行傳輸。子載波上較低的傳輸速率意味著每個(gè)子載波信道都具有平衰落特性，從而有效克服頻率選擇性衰落帶來的不利影響，減少由于符號(hào)間干擾所帶來的性能損失。最大限度地利用頻譜資源來提高系統(tǒng)吞吐量。未來,OFDM技術(shù)可用來解決高速信息流在無線信道中的傳輸問題，實(shí)現(xiàn)更為廣泛的多媒體業(yè)務(wù)和更快的傳輸速度。
融合成為主旋律
無線通信飛速發(fā)展，新的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)層出不窮,但是，孤立的網(wǎng)絡(luò)連接在未來通信中是毫無意義的。用戶更希望能通過手中的多模終端，根據(jù)自己的需求隨意地接入合適的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,即未來各無線技術(shù)間應(yīng)該是融合的、可快速切換的。
融合是未來無線技術(shù)發(fā)展的主旋律，具體來講，主要有以下幾個(gè)鮮明的發(fā)展方向：
第一，網(wǎng)絡(luò)泛在化推動(dòng)短距離無線技術(shù)與蜂窩網(wǎng)技術(shù)走向融合。短距離無線通信技術(shù)一直多用于物流和消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，主要實(shí)現(xiàn)計(jì)費(fèi)和監(jiān)測(cè)功能。近年來，隨著通信技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，RFID、Zigbee、藍(lán)牙等短距離無線技術(shù)開始和蜂窩網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，并衍生出了一系列新業(yè)務(wù)。日韓、歐洲推出的無所不在的網(wǎng)絡(luò)(泛在網(wǎng)絡(luò))概念中，短距離無線通信也被賦予了關(guān)鍵的任務(wù)。在香港，首個(gè)融合了RFID與3G技術(shù)的物業(yè)資產(chǎn)管理解決方案已經(jīng)在數(shù)碼港試用，并達(dá)到了縮短物業(yè)管理人員檢查和響應(yīng)時(shí)間的效果。隨著IPv6以及物流技術(shù)的發(fā)展，短距離無線技術(shù)會(huì)更多地與蜂窩網(wǎng)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。
第二，移動(dòng)與寬帶無線技術(shù)在互補(bǔ)和競(jìng)爭(zhēng)中走向融合。移動(dòng)通信的成功發(fā)展、寬帶業(yè)務(wù)的迅速增長(zhǎng)以及Wi-Fi的成功，促成了WiMAX、Flash-OFDM等多種寬帶無線技術(shù)的誕生。另一方面，WiMAX的出現(xiàn)又推動(dòng)了3G增強(qiáng)型技術(shù)的發(fā)展。兩者將在互補(bǔ)和相互競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展，最終在4G時(shí)代實(shí)現(xiàn)融合。在具體實(shí)現(xiàn)上，既要兼顧網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端對(duì)寬帶無線技術(shù)與3G的支持，又要對(duì)終端產(chǎn)品進(jìn)行改造。目前，眾多手機(jī)和筆記本電腦制造商都開始大力開發(fā)3G/WiMAX雙模甚至3G/WiMAX/Wi-Fi三模手機(jī)，以及兼容這些無線技術(shù)的筆記本電腦，并已經(jīng)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家成功應(yīng)用。
第三，視頻、多媒體業(yè)務(wù)的需求刺激數(shù)字電視廣播和無線通信技術(shù)走向融合。利用地面數(shù)字電視廣播技術(shù)為移動(dòng)用戶提供語音、視頻節(jié)目也是無線通信技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。就視頻業(yè)務(wù)來說，在現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上開展視頻業(yè)務(wù)存在著網(wǎng)絡(luò)帶寬、功耗、資費(fèi)以及合適的商業(yè)模式等問題。而地面數(shù)字電視廣播則具有高傳輸碼率、大帶寬的廣播信道，資費(fèi)相對(duì)低廉等特點(diǎn)，兩者的結(jié)合可以為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中存在的上述問題提供新的思路。
靈活、便捷、無限自由溝通是人們對(duì)未來通信的需求，也是推動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力。多樣化的無線技術(shù)的背后是各種技術(shù)融合的發(fā)展趨勢(shì)。如何將應(yīng)用于不同場(chǎng)景下的無線技術(shù)融于全I(xiàn)P的泛在網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)十分具有挑戰(zhàn)性的課題。
