通信網(wǎng)banner.jpg)
相關(guān)專題：
1、簡介
為了滿足不斷發(fā)展的移動(dòng)無線通信以及更高的數(shù)據(jù)速率的需求，作為研究開始的第一步，ITU-R M.1645建議定義了IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的框架和總體目標(biāo)。此框架是基于全球用戶和技術(shù)趨勢，并且也包含了發(fā)展中國家的需求。
另外，基于ITU-R228號(hào)決議，WRC-03確立了WRC07大會(huì)的議題1.4，考慮IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced相關(guān)的頻率事宜。ITU-R 228號(hào)決議要求ITU-R在IMT-Advanced的頻譜需求和潛在的適宜的頻段范圍方面研究結(jié)論的基礎(chǔ)上，及時(shí)向WRC-07提供相關(guān)的技術(shù)研究報(bào)告。在上述條件的基礎(chǔ)上，ITU-R SG8 WP8F開始研究與IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的頻率相關(guān)的事宜，其與頻譜計(jì)算方法和需求測算結(jié)果相關(guān)的報(bào)告包括：Report ITU-R M.[IMT.MARKET]，Report ITU-R M.[IMT.RAD_ASPECTS]，Report ITU-R M.[IMT.METH]和Report ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]。Report ITU-R M.[IMT.MARKET]研究未來系統(tǒng)的市場趨勢，如2010年以后的業(yè)務(wù)總量。這些數(shù)據(jù)將決定需求帶寬的計(jì)算以及潛在的適宜的頻段范圍的選擇。報(bào)告ITU-R M.[IMT.MARKET]主要解決IMT-Advanced的業(yè)務(wù)和市場問題。Report ITU-R M.[IMT.RAD_ASPECTS]是無線部分的研究，如對(duì)2010年以后的技術(shù)趨勢的研究，也是對(duì)IMT-Advanced的需求帶寬的計(jì)算以及潛在的適宜的頻段范圍進(jìn)行選擇必不可少的。這些研究應(yīng)當(dāng)技術(shù)中立且包含技術(shù)參數(shù)，例如：無線環(huán)境傳播參數(shù)和頻譜效率。報(bào)告ITU-R M.[IMT.RAD_ASPECTS]主要考慮IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的技術(shù)和覆蓋因素，從技術(shù)角度和頻譜效率立場出發(fā)解決業(yè)務(wù)在不同的無線環(huán)境間的分配比例的問題。Report ITU-R M.[IMT.METH]定義了IMT-Advanced的計(jì)算方法。Report ITU-R M.[IMT.ESTIMATE]主要解決的是IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的頻率需求的問題。頻率需求是按照在ITU-R M.[IMT.METH]建議中定義的計(jì)算方法計(jì)算得出的。在計(jì)算IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的頻率方法中引入了一些新的定義包括：業(yè)務(wù)、多種補(bǔ)充系統(tǒng)和無線接入技術(shù)分組的綜合參數(shù)。
2、主計(jì)算流程
以往進(jìn)行頻譜估算一般采用的是ITU-R M.1390，M.1390是用于計(jì)算2G系統(tǒng)以及IMT-2000系統(tǒng)的計(jì)算方法，主要考慮到語音基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的系統(tǒng)頻率需求。在Report ITU-R M.2023中，以M.1390為計(jì)算方法，得出了2005年和2010年的頻率需求。在WP8F新的M.1645建議中提出未來的業(yè)務(wù)將由以語音業(yè)務(wù)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐远嗝襟w通信業(yè)務(wù)為主。以IP為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將主導(dǎo)未來的通信網(wǎng)絡(luò)。如果用M.1390計(jì)算IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的頻率需求，還存在以下的局限性：
�。�1）僅局限于蜂窩網(wǎng)絡(luò)；
�。�2）忙時(shí)概念；
�。�3）未充分考慮分組交換應(yīng)用；
�。�4）對(duì)于所有的應(yīng)用環(huán)境和移動(dòng)性的系統(tǒng)容量沒有變化；
�。�5）獨(dú)立處理不同的應(yīng)用環(huán)境。
由此，WP8F決定研究新的計(jì)算方法用于計(jì)算IMT-2000未來發(fā)展和IMT-Advanced的頻率需求。經(jīng)過10次會(huì)議的討論，WP8F已經(jīng)形成了新的Report ITU-R M.[IMT.METH]建議。
新的計(jì)算方法的流程圖如圖1所示。
圖1中，步驟1為確定計(jì)算方法中的定義。
步驟2為分析市場數(shù)據(jù)，市場數(shù)據(jù)來源于Report ITU-R M.[IMT.MARKET]報(bào)告。
步驟3通過業(yè)務(wù)環(huán)境和業(yè)務(wù)類別計(jì)算業(yè)務(wù)量。
步驟4分配業(yè)務(wù)到不同的RATG和每個(gè)RATG中的無線環(huán)境。
步驟5分析系統(tǒng)容量，對(duì)于電路交換和分組交換業(yè)務(wù)使用不同的計(jì)算方法。
步驟6計(jì)算RATG1和RATG2的頻譜需求。
步驟7考慮到實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的情況進(jìn)行必要的調(diào)整。
步驟8計(jì)算頻譜需求的總數(shù)。
步驟9輸出RATG1和RATG2的頻譜需求。
3、計(jì)算中主要的定義和參數(shù)
3.1 業(yè)務(wù)類別
業(yè)務(wù)類別（SC）是用業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)級(jí)別定義的。如表1所示：
其中，非常低速的數(shù)據(jù)包含語音和SMS。
3.2 業(yè)務(wù)類型
業(yè)務(wù)類型是用峰值比特率來定義的，不同的業(yè)務(wù)被劃分為5種業(yè)務(wù)類型。如表2所示：
在上表中，非常低速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)類型指的是峰值比特率最高達(dá)到16 kb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其典型的應(yīng)用是語音業(yè)務(wù)和簡單的消息類業(yè)務(wù)，另外，傳感器通信和低比特率的數(shù)據(jù)電信測繪業(yè)務(wù)也屬于這種業(yè)務(wù)類型的應(yīng)用。低速數(shù)據(jù)&低速多媒體業(yè)務(wù)類型指的是峰值比特率低于144 kb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。一般指的是IMT-2000之前的系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。中速多媒體業(yè)務(wù)類型指的是峰值比特率最高達(dá)到2Mb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。一般指的是IMT-2000系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用。高速多媒體業(yè)務(wù)類型指的是峰值比特率最高達(dá)到30Mb/s的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其典型應(yīng)用包含多媒體視頻流式業(yè)務(wù)，類似于固定無線接入通信提供的xDSL業(yè)務(wù)。超高速多媒體業(yè)務(wù)類型指的是速率非常高的多媒體數(shù)據(jù)，其典型應(yīng)用類似于有線通信系統(tǒng)的光纖到戶（FTTH）的業(yè)務(wù)。
3.3 業(yè)務(wù)等級(jí)
業(yè)務(wù)等級(jí)采用了ITU-R建議M.1079-2的分級(jí)方法，從用戶觀點(diǎn)將業(yè)務(wù)分為四個(gè)QoS等級(jí)：
◆會(huì)話業(yè)務(wù)
◆交互式業(yè)務(wù)
◆流式業(yè)務(wù)
◆后臺(tái)處理式業(yè)務(wù)
這四類業(yè)務(wù)的主要區(qū)別是其業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的敏感性，會(huì)話業(yè)務(wù)是對(duì)時(shí)延最敏感的業(yè)務(wù)，而后臺(tái)處理式業(yè)務(wù)是對(duì)時(shí)延最不敏感的業(yè)務(wù)。按照ITU-R M.1079-2建議，會(huì)話業(yè)務(wù)和流式業(yè)務(wù)屬于電路交換型業(yè)務(wù)，而后臺(tái)處理式業(yè)務(wù)和交互式業(yè)務(wù)屬于分組類業(yè)務(wù)。
在上述的四種業(yè)務(wù)分級(jí)中，會(huì)話業(yè)務(wù)最著名的應(yīng)用場景就是電話語音業(yè)務(wù)，但隨著VoIP和視頻電話的等新的應(yīng)用的產(chǎn)生，這些新的業(yè)務(wù)也具有了會(huì)話業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。交互式業(yè)務(wù)就是用戶或者終端在線請(qǐng)求遠(yuǎn)端設(shè)備響應(yīng)，典型的應(yīng)用場景就是Web瀏覽，數(shù)據(jù)庫檢索和服務(wù)器接入等。流式業(yè)務(wù)是指用戶收聽實(shí)時(shí)的音頻廣播或者觀看實(shí)時(shí)的視頻廣播，是一種單方向的數(shù)據(jù)傳輸。后臺(tái)處理式業(yè)務(wù)指終端用戶，一般是一臺(tái)電腦，以后臺(tái)處理方式發(fā)送或者接受數(shù)據(jù)文件，這種業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用包括發(fā)送E-MAIL、SMS、下載數(shù)據(jù)庫文件或者接收測量的結(jié)果。
3.4 業(yè)務(wù)類別參數(shù)
依照ITU-R M.[IMT.MARKET]的建議，業(yè)務(wù)類別主要的參數(shù)為：
◆用戶密度（用戶/km2）
◆每個(gè)用戶的進(jìn)程到達(dá)率（進(jìn)程/（s*user））
◆平均業(yè)務(wù)比特率（bit/s）
◆平均進(jìn)程持續(xù)時(shí)間（s/進(jìn)程）
◆移動(dòng)性比率
前四個(gè)參數(shù)描述了不同的業(yè)務(wù)類別的需求，移動(dòng)性參數(shù)用于業(yè)務(wù)分配，在后面的文字中還會(huì)有進(jìn)一步的描述。在以前的ITU-R M.1390建議中是將移動(dòng)性定義為（i）室內(nèi)（ii）步行和（iii）車載，但在新的ITU-R M.[IMT.MARKET]報(bào)告中，對(duì)移動(dòng)性的定義進(jìn)行了更新，移動(dòng)性分級(jí)為以下級(jí)別：
◆固定（0km/h）
◆低（＞0km/h and＜4km/h）
◆高（＞4km/h and＜100km/h）
◆非常高（＞100km/h and＜250km/h）
由于典型的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)要求用戶停留在小區(qū)中的時(shí)間要遠(yuǎn)大于切換的發(fā)起時(shí)間和執(zhí)行時(shí)間，因此小區(qū)的大小就限制了小區(qū)所支持的速度類型。因此pico小區(qū)僅能支持步行速率（達(dá)到3km/h～10km/h），micro小區(qū)支持城市車輛速率50km/h，而macro小區(qū)支持其它類型的移動(dòng)性應(yīng)用。因此為了在計(jì)算方法中便于應(yīng)用，所以在計(jì)算方法中將移動(dòng)性重新劃分為如下類型：
◆固定/步行（O～4km/h）
◆低（＞4km/hand＜50km/h）
◆高（＞50km／h）
3.5 RATG定義
RATG是計(jì)算方法中最重要的一個(gè)定義，在ITU-R M.1645建議中用戶使用趨勢以及業(yè)務(wù)和應(yīng)用，將無線通信技術(shù)分為如下的三種能力：IMT-2000系統(tǒng)能力；新的移動(dòng)接入能力和；游牧/本地?zé)o線接入能力。最后兩種能力是IMT-Advanced提供的新的能力。
RATG的劃分既考慮了M.1645建議，也同時(shí)考慮了WRC1.4議題和228決議（WRC2003）的內(nèi)容，將RATG劃分為如下四種分組：
◆RATG1：Pre-IMT系統(tǒng)，IMT-2000和IMT-2000增強(qiáng)型系統(tǒng)（這一分組包括了數(shù)字蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)，IMT-2000系統(tǒng)和IMT-2000增強(qiáng)型系統(tǒng)）。
◆RATG2：IMT-Advanced系統(tǒng)（如ITU-R M-1645所描述的新的移動(dòng)接入和新的游牧/本地?zé)o線接入能力，但不包括其它任何已經(jīng)包含在其它RATG中的系統(tǒng)）。
◆RATG3：現(xiàn)有的無線LAN和其增強(qiáng)型系統(tǒng)。
◆RATG4：數(shù)字移動(dòng)廣播系統(tǒng)和其增強(qiáng)型系統(tǒng)（這一分組包含了對(duì)移動(dòng)和手持終端進(jìn)行廣播的系統(tǒng)）。
3.6 頻譜計(jì)算中的無線參數(shù)取值
表3～表6分別給出了RATG1、RATG2、RATG3和RATG4的輸入?yún)?shù)取值。
3.7 頻譜效率矩陣
從頻譜需求計(jì)算中使用的區(qū)域的頻譜效率（b/s/cell）可以轉(zhuǎn)換得到單位Hz上的頻譜需求。RATG1/RATG2的頻譜效率根據(jù)預(yù)測年份的不同而不同，表7～表12分別給出了2010、2015和2020RATG1、RATG2的頻譜效率。
3.8 RATG間的業(yè)務(wù)分配比率
業(yè)務(wù)在RATG間在每種無線和業(yè)務(wù)環(huán)境中的分配比率是和可應(yīng)用的RATG的數(shù)量有關(guān)的。隨著市場的發(fā)展，新的RATG技術(shù)的不斷增長的應(yīng)用，RATG間的業(yè)務(wù)分配比率在不同的年份有所不同。表13～表15分別給出了2010、2015和2020年的RATG間的業(yè)務(wù)分配比率。
4、全球不同市場的頻譜需求時(shí)間趨勢
由于全球市場的不平衡發(fā)展，圖2給出了全球不同的市場的發(fā)展趨勢和頻譜需求的關(guān)系的定性描述。一些國家希望盡可能快的實(shí)現(xiàn)IMT-Advanced通信系統(tǒng)，其系統(tǒng)的部署如圖2中最上面的藍(lán)色曲線描述，此類市場被稱為“先進(jìn)型市場”。也有的國家其IMT-Advanced通信系統(tǒng)會(huì)晚于藍(lán)色曲線描述的市場，這種市場的描述如淡藍(lán)色曲線描述，此類市場是中等發(fā)展的市場，稱為“平均型市場”；還有一些國家其IMT-Advanced通信系統(tǒng)發(fā)展很慢，則其市場為最底下的紅紫色曲線描述的市場；此類市場稱為“后進(jìn)型市場”。三類市場的劃分是基于不同的市場預(yù)測情況，最大的不同是在2010和2015年的市場發(fā)展情況，因此2010和2015年間的市場趨勢用虛線標(biāo)出。
5、結(jié)論
RATG1（Pre-IMT，IMT-2000和IMT-2000增強(qiáng)型系統(tǒng)）和RATG2（IMT-Advanced）在2010，2015和2020年的計(jì)算結(jié)果如表16所示。
上表的需求是一個(gè)運(yùn)營商的情況，不同數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)，會(huì)有不同的頻譜需求，表17（a）和表17（b）是不同數(shù)量網(wǎng)絡(luò)情況下的頻譜需求。
從報(bào)告的結(jié)果可以看出，到2020年，總和按照兩個(gè)運(yùn)營商計(jì)算，RATG1和RATG2總的頻譜需求范圍是1440MHz～1760MHz，最低的頻譜需求也要1440MHz。按照我國的業(yè)務(wù)和市場預(yù)測情況，信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院按照WP8F提出的ITU-R M.[IMT.METH]建議中定義的計(jì)算方法計(jì)算得出了我國的2020年的頻率需求，總的頻譜需求為1360MHz。其中RATG1的頻譜需求為560MHz，RATG2的頻譜需求達(dá)到了800MHz。
目前在我國已經(jīng)分配給RAT1的頻譜總量在500MHz左右，因此我國在2020年的新增的頻譜需求至少應(yīng)當(dāng)是860MHz左右，這個(gè)需求接近現(xiàn)在分配給蜂窩移動(dòng)通信頻率總量的兩倍!從現(xiàn)在就開始對(duì)我國5GHz頻段以下的頻率使用情況進(jìn)行研究，調(diào)查我國哪些5GHz以下的頻段可以用于移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)非常必要。
