移動(dòng)無(wú)線通信的發(fā)展格局

摘要：在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)朝著高速化、寬帶化、泛在化發(fā)展的過(guò)程中，出現(xiàn)了多種多樣的無(wú)線通信技術(shù)，為其帶來(lái)了豐富的異構(gòu)性。同時(shí)，人們對(duì)于個(gè)性化智能業(yè)務(wù)的需求越來(lái)越迫切，未來(lái)通信系統(tǒng)構(gòu)想了一個(gè)無(wú)所不在的、提供普適服務(wù)的、開(kāi)放融合的、以用戶為中心的無(wú)線世界。

一、引言

當(dāng)?shù)谌�代移�?dòng)通信的開(kāi)發(fā)工作正在如火如荼地進(jìn)行時(shí)，移動(dòng)通信業(yè)界有關(guān)第四代移動(dòng)通信的腳步聲已經(jīng)悄然響起。B3G/4G無(wú)線通信系統(tǒng)是指廣泛應(yīng)用于各種電信環(huán)境的無(wú)線系統(tǒng)的總和，包括蜂窩、固定無(wú)線接入、游牧（Nomadic）接入系統(tǒng)等。未來(lái)的B3G/4G移動(dòng)通信系統(tǒng)，將是多個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)的融合和發(fā)展，為用戶提供全接入的信息服務(wù)。目前，從無(wú)線傳輸、系統(tǒng)、業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)角度來(lái)看對(duì)新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的共識(shí)主要有：

（1）統(tǒng)一的無(wú)線接入，全球無(wú)縫覆蓋以及全球漫游。

（2）高速、高效的空中接口和接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（3）動(dòng)態(tài)支持各種傳輸類型、終端類型、無(wú)線環(huán)境、QoS類型和各種移動(dòng)模式。

（4）基于路由的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，更多的多媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)。

（5）極大的系統(tǒng)容量，更高的頻譜利用率。

二、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和融合

隨著技術(shù)條件的成熟，網(wǎng)絡(luò)的融合正成為電信發(fā)展的大趨勢(shì)。從話音和數(shù)據(jù)的融合到有線和無(wú)線的融合，從傳送網(wǎng)和各種業(yè)務(wù)網(wǎng)的融合到最終實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)的融合將成為下一代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

移動(dòng)通信網(wǎng)分為核心網(wǎng)、接入網(wǎng)和移動(dòng)終端等。網(wǎng)絡(luò)的融合必須解決這幾個(gè)方面融合的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)融合的目的是采用同一個(gè)核心網(wǎng)，支持不同的接入方式，使用相同的鑒權(quán)、認(rèn)證和計(jì)費(fèi)機(jī)制，并能在這個(gè)通信平臺(tái)上開(kāi)展各種業(yè)務(wù)。

（1）核心網(wǎng)的融合無(wú)線網(wǎng)路是有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，是在現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上提供的無(wú)線接入的方式�，F(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要有：主要用于語(yǔ)音通信的公共交換電話網(wǎng)（PSTN）、用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)腎nternet和用于有線電視信號(hào)傳輸?shù)幕旌瞎饫w同軸網(wǎng)（HFC）。這幾種有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)架構(gòu)中，基于IP分組的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最為迅速，已經(jīng)成為了下一代網(wǎng)絡(luò)要采用的基礎(chǔ)架構(gòu)。這種網(wǎng)絡(luò)將為各種接入網(wǎng)提供合適的有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，IP技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得不同的接入網(wǎng)絡(luò)將基于IP網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行融合。

（2）接入網(wǎng)的融合在未來(lái)的B3G系統(tǒng)中。接入網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性將是其顯著的特點(diǎn)。移動(dòng)終端將會(huì)面對(duì)包括WCDMA、cdma2000、GSM、WLAN、WPAN在內(nèi)的不同的移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)。這些接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋不同的區(qū)域，具有不同的技術(shù)參數(shù)，提供不同的業(yè)務(wù)能力，執(zhí)行不同的通信與控制協(xié)議，具有不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。不同的接入網(wǎng)絡(luò)需要協(xié)同工作以支持用戶在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境中的無(wú)縫漫游。這些接入網(wǎng)絡(luò)之間也需要具有一定的信息交互水平以支持基于IP的網(wǎng)絡(luò)融合。軟件無(wú)線電（SDR，SoftwareDefinedRedio）技術(shù)的發(fā)展使得移動(dòng)終端具備了接入不同網(wǎng)絡(luò)的能力。IP技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得不同的接入網(wǎng)絡(luò)將基于IP網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行融合。未來(lái)的B3G/4G移動(dòng)通信系統(tǒng)，將是多個(gè)現(xiàn)有系統(tǒng)的融合和發(fā)展，為用戶提供全接入的信息服務(wù)。

（3）業(yè)務(wù)的融合網(wǎng)絡(luò)融合是以業(yè)務(wù)的融合為動(dòng)力和目的。業(yè)務(wù)的融合要求網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的平臺(tái)和對(duì)用戶隱藏的自動(dòng)切換的機(jī)制，讓用戶感覺(jué)無(wú)論在什么情況下都能進(jìn)行無(wú)阻的最有效率的通信。業(yè)務(wù)的融合是指一種業(yè)務(wù)，可以通過(guò)多種接入技術(shù)，同時(shí)向多個(gè)終端提供服務(wù)。在異構(gòu)無(wú)線環(huán)境中，業(yè)務(wù)將跨越具有不同業(yè)務(wù)支持能力的網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)終端。業(yè)務(wù)不僅需要能夠根據(jù)接入網(wǎng)絡(luò)能力、終端能力、用戶QoS需求選擇合適的服務(wù)級(jí)別，也需要具有一定的適配能力以適應(yīng)呼叫過(guò)程中可能動(dòng)態(tài)變化的底層通信鏈路。新型通信網(wǎng)絡(luò)將構(gòu)建一個(gè)包括網(wǎng)絡(luò)提供商、接入提供商、業(yè)務(wù)提供商、軟件開(kāi)發(fā)商、內(nèi)容提供商甚至用戶本身在內(nèi)的靈活、良性互動(dòng)的業(yè)務(wù)環(huán)境。該業(yè)務(wù)框架基于IP，融合移動(dòng)通信、Internet、固定通信、邊緣自組織網(wǎng)絡(luò)（PAN，BAN、VAN）等多異構(gòu)系統(tǒng)，借助環(huán)境感知、智能控制和開(kāi)放業(yè)務(wù)技術(shù)，以用戶易用、易理解以及易接受的方式提供復(fù)雜智能的業(yè)務(wù)。

（4）終端的融合未來(lái)終端的趨勢(shì)是小型化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化，也是計(jì)算機(jī)、娛樂(lè)、通信集成的終端，即3C融合的終端。未來(lái)的異構(gòu)無(wú)線環(huán)境中，用戶設(shè)備的定義將得到極大的擴(kuò)展，包括計(jì)算設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備等在內(nèi)的多種多樣的設(shè)備均將具有不同的無(wú)線接入能力。移動(dòng)終端需要具有重配置的能力，必須在沒(méi)有用戶干預(yù)的情況下，綜合考慮多種無(wú)線接入技術(shù)的能力、網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、網(wǎng)絡(luò)的使用情況、業(yè)務(wù)需求、資費(fèi)和用戶的偏好等，自主地完成網(wǎng)絡(luò)感知與選擇、軟件升級(jí)與下載等方面的工作，接入不同的網(wǎng)絡(luò)，并能夠?qū)崿F(xiàn)主導(dǎo)的接入網(wǎng)絡(luò)選擇過(guò)程。軟件無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展。促進(jìn)了多�？芍嘏渲靡苿�(dòng)終端的實(shí)現(xiàn)，從而單一移動(dòng)終端具備了接入不同移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的能力。

融合是一個(gè)含義十分廣泛的大課題，但無(wú)論哪一種意義上的融合都意味著成本的節(jié)約和管理的簡(jiǎn)化。融合將涉及大量的技術(shù)、業(yè)務(wù)、市場(chǎng)、體制和監(jiān)管方面的問(wèn)題，決不是一蹴而就的，而是一個(gè)漫長(zhǎng)的，也許是永無(wú)止境的發(fā)展過(guò)程。

三、無(wú)線通信的愿景——泛在業(yè)務(wù)環(huán)境（MUSE）

隨著IT業(yè)的深入發(fā)展，信息將滲透到人們?nèi)粘Ｉ�活的方方面面。就像水、電等基礎(chǔ)設(shè)施一樣，今后信息也是我們所必不可缺的，而且是隨處可得到的一種資源。這樣的社會(huì)，可以稱為“泛在信息社會(huì)”，即無(wú)論何時(shí)、何地、任何人都能夠便捷地獲得并使用信息。得益于微電子等技術(shù)的飛速發(fā)展。智能設(shè)備將嵌入周邊，泛在計(jì)算越來(lái)越靠近我們的生活。RFID、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能電器等將遍布周?chē)�，并且具有無(wú)線接入的能力，能夠感知人們的需求，主動(dòng)地提供服務(wù)。

通過(guò)對(duì)社會(huì)，經(jīng)濟(jì)等方面的分析后，結(jié)合未來(lái)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，在WWRF2004北京會(huì)議上，提出了以用戶為中心的通信系統(tǒng)參考模型，也就是移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境。在該業(yè)務(wù)環(huán)境中，通過(guò)對(duì)數(shù)字信息的綜合采集、管理和有效利用，功能各異、形式多樣的網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備的協(xié)同工作，以無(wú)處不在的靈活的業(yè)務(wù)提供，建立人與其周邊的更加和諧的聯(lián)系。移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境希望在機(jī)器之間、機(jī)器與人之間、人與現(xiàn)實(shí)環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)高效信息交互方式，進(jìn)一步通過(guò)信息的服務(wù)使各種信息技術(shù)融入社會(huì)行為，從信息采集、傳輸、處理、反應(yīng)的整體上優(yōu)化信息流通模式，通過(guò)效率的提升帶動(dòng)人類社會(huì)綜合生產(chǎn)力的提高。

移動(dòng)業(yè)務(wù)環(huán)境的演進(jìn)如圖1所示。

圖1 移動(dòng)業(yè)務(wù)環(huán)境的演進(jìn)

移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境的核心思想是：豐富多樣的業(yè)務(wù)創(chuàng)造、充分適配的業(yè)務(wù)提供、網(wǎng)絡(luò)的融合與協(xié)同、泛在智能的終端環(huán)境。它是一個(gè)擁有許多性能和機(jī)制的業(yè)務(wù)環(huán)境，通過(guò)各個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同支持不同程度的移動(dòng)無(wú)縫連接，同時(shí)泛在智能終端以及傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行環(huán)境感知和上下文信息采集。諸如個(gè)體化需求、周?chē)�環(huán)境的溫度和濕度等信息，支持信息空間與物理空間的融合。協(xié)同網(wǎng)絡(luò)同周邊的泛在系統(tǒng)進(jìn)行交互與融合，產(chǎn)生更為智能的業(yè)務(wù)提供環(huán)境，以向用戶提供始終最佳的業(yè)務(wù)體驗(yàn)為最終目標(biāo)，主動(dòng)進(jìn)行高效的適配性服務(wù)。

在移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境中，不管采取何種接入手段，都能通過(guò)該業(yè)務(wù)環(huán)境獲取業(yè)務(wù)。在異構(gòu)接入網(wǎng)絡(luò)和動(dòng)態(tài)變化終端的情況下，該業(yè)務(wù)環(huán)境也能提供用戶透明的無(wú)縫業(yè)務(wù)切換的普遍業(yè)務(wù)。從用戶角度看，移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境如圖2所示。

圖2 移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境

移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括用戶身份、終端業(yè)務(wù)環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)環(huán)境和業(yè)務(wù)。

用戶身份代表了在整個(gè)移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境中定制一系列特殊業(yè)務(wù)的用戶實(shí)體。用戶身份可以代表一個(gè)真實(shí)的個(gè)人用戶、一群用戶或是一個(gè)企業(yè)用戶。一個(gè)用戶可能會(huì)有多個(gè)用戶身份。終端業(yè)務(wù)環(huán)境指的是用戶周?chē)�的業(yè)務(wù)環(huán)境，能隨用戶移動(dòng)�？捎蓡蝹�(gè)終端設(shè)備或一系列網(wǎng)絡(luò)分布設(shè)備組成，向用戶展示業(yè)務(wù)，同時(shí)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)終端環(huán)境獲取業(yè)務(wù)。此外，為保證用戶獲得最佳用戶體驗(yàn)，終端業(yè)務(wù)環(huán)境還提供終端能力的信息。

網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)環(huán)境包括多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)協(xié)同橋接終端業(yè)務(wù)環(huán)境與業(yè)務(wù)。異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)融合成自適應(yīng)、自組織、自管理的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)終端環(huán)境根據(jù)用戶身份的配置信息來(lái)控制業(yè)務(wù)的資源分配。它能給業(yè)務(wù)和終端提供網(wǎng)絡(luò)性能的信息，因此能給用戶提供最佳業(yè)務(wù)體驗(yàn)，同時(shí)也提供開(kāi)放的平臺(tái)以推動(dòng)以用戶為中心的業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)與部署。

用戶通過(guò)移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境獲取業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)也能通過(guò)移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境獲取終端能力和網(wǎng)絡(luò)性能。所以，業(yè)務(wù)提供者能更靈活地配制高質(zhì)量的業(yè)務(wù)。同時(shí)，業(yè)務(wù)本身也能通過(guò)移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境的開(kāi)放接口提供給用戶，而不必去關(guān)注終端和網(wǎng)絡(luò)細(xì)節(jié)。終端業(yè)務(wù)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)環(huán)境共同完成對(duì)用戶的移動(dòng)管理，而這一切不為業(yè)務(wù)本身所知。

未來(lái)新型移動(dòng)通信以用戶為中心，具備豐富的環(huán)境和感知能力，能提供便捷高效的信息支持和業(yè)務(wù)服務(wù)，提供面向用戶的最佳個(gè)性化體驗(yàn)。移動(dòng)泛在業(yè)務(wù)環(huán)境是新一代適合于未來(lái)個(gè)性化、專業(yè)化無(wú)線業(yè)務(wù)發(fā)展的更為安全、靈活和可靠的業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

我們相信，在不久的將來(lái)，人們肯定會(huì)看到一個(gè)豐富多彩的無(wú)線通信世界，大到衛(wèi)星網(wǎng)，小到無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)。它們彼此相連并與全球網(wǎng)絡(luò)連接，為人類提供從窄帶到寬帶的各種無(wú)線服務(wù)，讓人們盡情享用足夠的帶寬、智能化的個(gè)性服務(wù)以及無(wú)縫覆蓋的移動(dòng)性。