無線LAN融入4G

陳代壽

　　3G的概念剛剛進(jìn)入廣大消費(fèi)者的頭腦中，如今，第四代蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（4G）正向人們走來，它提供的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信速率可達(dá)100Mbps甚至更高。



　　業(yè)界人士預(yù)計(jì)，4G最早有望在2010出現(xiàn)，一些蜂窩電話生產(chǎn)商甚至將時(shí)間鎖定在2006年。據(jù)第四代移動(dòng)通信論壇（FGMF）估計(jì)，到年底，全球在4G領(lǐng)域的投資將達(dá)300億美元。




　　3G不成熟導(dǎo)致4G出臺(tái)




　　3G技術(shù)發(fā)展至今仍不是很成熟。目前，3G還缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，即使是在美國，也存在三種互不兼容的規(guī)范；3G所運(yùn)用的語音交換架構(gòu)仍承襲了第二代（2G）的電路交換，而不是純IP方式；被人們炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的流媒體（視頻）應(yīng)用也不盡如人意——猶如放幻燈片；更為重要的一點(diǎn)是，它的數(shù)據(jù)傳輸率只接近于普通撥號(hào)接入的水平，更趕不上DSL。



　　3G開發(fā)之初，人們對其數(shù)據(jù)通信功能寄予厚望，但事實(shí)上開發(fā)3G主要受經(jīng)濟(jì)因素的驅(qū)動(dòng)，即為了盡早推向市場，容納更多的窄帶語音應(yīng)用。迄今為止，人們?nèi)砸曂瞥龅?G系統(tǒng)為測試版本，很多功能沒能真正實(shí)現(xiàn)，3G也無法做到當(dāng)初開發(fā)人員對它的功能性要求。如今3G的數(shù)據(jù)傳輸率已有所提高，但要快速傳輸較大的電子郵件附件，仍然不具備足夠的帶寬，更不可能實(shí)現(xiàn)蜂窩電話開發(fā)商早期所宣揚(yáng)的，以廣播電視的質(zhì)量提供流式音/視頻服務(wù)。

　　有別于以往的無線通信系統(tǒng)，4G將能夠提供全息錄音、遠(yuǎn)程控制卡以及移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)等功能。4G將不僅僅應(yīng)用于蜂窩電話通信領(lǐng)域，日本及歐洲一些移動(dòng)運(yùn)營商正在開發(fā)相關(guān)增值服務(wù)，而美國的固定無線通信服務(wù)商則試圖通過改變網(wǎng)絡(luò)靈活性向4G過渡。另外，4G將融合新型無線LAN技術(shù)，因?yàn)闊o線LAN技術(shù)提供的速率已接近4G的水平。




　　4G可以是移動(dòng)寬帶系統(tǒng)（MBS）




　　雖然人們現(xiàn)在才談?wù)?G，但對其醞釀開發(fā)卻是十多前年的事。歐洲早在上世紀(jì)90年代就在進(jìn)行相關(guān)研究，現(xiàn)在的核心問題是如何開發(fā)更高數(shù)據(jù)傳輸率的技術(shù)，以適應(yīng)未來移動(dòng)通信的需求。



　　目前，最先進(jìn)的4G方案是在歐盟領(lǐng)導(dǎo)下由眾多公司和大學(xué)協(xié)作開發(fā)的移動(dòng)寬帶系統(tǒng)（MBS）。MBS的目標(biāo)是使蜂窩系統(tǒng)具備低時(shí)延、高QoS保證，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到OC-3（155M）的水平，比現(xiàn)行速率要快數(shù)千倍。



　　MBS創(chuàng)建于1995年，原型的數(shù)據(jù)傳輸率為E3（34M）的水平，但通過并行運(yùn)用多路鏈接可提高數(shù)據(jù)傳輸率。MBS經(jīng)過很多室內(nèi)和室外環(huán)境的測試，包括在比較擁塞的城區(qū)以每小時(shí)30英里的速度行進(jìn)。MBS的物理層采用獨(dú)特的時(shí)分多路接入（TDMA）技術(shù)，這也是大多數(shù)2G蜂窩電話所采納的標(biāo)準(zhǔn)；更高層則采用ATM方式。



　　不過開發(fā)人員認(rèn)為，MBS原型的功能仍不是很強(qiáng)，估計(jì)要經(jīng)過15年左右時(shí)間才能進(jìn)行商品化生產(chǎn)：成熟的產(chǎn)品將在2010年出現(xiàn)，廣泛配置要到2020年。這期間規(guī)范肯定要作相應(yīng)變更，物理層將會(huì)采用OFDM（正交頻分多路復(fù)用）技術(shù)，因?yàn)樗�的抗干擾能力強(qiáng)；由于將來采用IPv6協(xié)議，ATM方式將被舍棄。



　　系統(tǒng)到底采用哪類無線頻譜目前仍在討論中。MBS原型運(yùn)用60GHz頻段，這有大量可利用帶寬，但傳輸距離限制在約100米范圍內(nèi)。因此，構(gòu)建這樣一個(gè)全國性網(wǎng)絡(luò)需要數(shù)百萬個(gè)基站，而且每個(gè)基站規(guī)模不能太大。歐洲無線戰(zhàn)略動(dòng)議（EWSI）小組認(rèn)為，應(yīng)將頻譜定在40 GHz，以容納更多蜂窩電話接入，而且能夠節(jié)省網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造成本。



　　以前的無線通信系統(tǒng)主要關(guān)注語音應(yīng)用，其中也融合有短消息服務(wù)（SMS）等其它類型的通信。MBS將朝著“與服務(wù)無關(guān)性”方向發(fā)展：隨著數(shù)據(jù)傳輸率的提高，無線通信設(shè)備將能實(shí)現(xiàn)任何應(yīng)用。



　　迄今為止，日本是廣泛運(yùn)用移動(dòng)數(shù)據(jù)通信并獲利的唯一國家，這使得日本運(yùn)營商最有可能成為引導(dǎo)4G發(fā)展的先鋒。NTT DoCoMo提供的i-mode服務(wù)模式已在日本贏得了廣泛的市場，它能通過蜂窩電話提供有限的Web接入服務(wù)。DoCoMo借助i-mode而一舉成為全球最大的ISP（接入用戶數(shù)最多）。DoCoMo認(rèn)為，真正的移動(dòng)寬帶網(wǎng)將完全取代固定接入模式，它計(jì)劃在2006年前開發(fā)出可投入實(shí)際運(yùn)用的4G系統(tǒng)。DoCoMo甚至預(yù)計(jì)，將來的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信將不僅僅是Web沖浪和接入公司服務(wù)器這類簡單應(yīng)用，將會(huì)出現(xiàn)“機(jī)對機(jī)”通信的巨大市場應(yīng)用。例如，汽車從交通中心的計(jì)算機(jī)中獲取方位信息，家電能夠自動(dòng)訂購物品。




　　實(shí)現(xiàn)4G接入




　　大多數(shù)服務(wù)提供商希望通過提高現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)的速率來達(dá)到4G標(biāo)準(zhǔn)；有的則建議在現(xiàn)行寬帶無線系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加更多的靈活性，實(shí)現(xiàn)4G接入，因?yàn)槿缃竦墓潭�無線網(wǎng)已能提供數(shù)十兆的通信速率，可與DSL、Cable Modem甚至是光纖相媲美。



　　高容量固定無線網(wǎng)采用點(diǎn)對點(diǎn)連接，難以進(jìn)行靈活性改造：ISP用于上行傳輸?shù)墓潭ㄌ炀�需要實(shí)時(shí)跟蹤每個(gè)用戶，也就是說發(fā)射信號(hào)需要針對每個(gè)目標(biāo)用戶自動(dòng)定向。



　　4G的接入解決方案之一是MMDS（多點(diǎn)多信道分布式系統(tǒng)），它運(yùn)用類似于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的“一點(diǎn)對多點(diǎn)”體系結(jié)構(gòu)，采用的頻譜也跟3G差不多，傳輸距離大致為35英里，最大數(shù)據(jù)傳輸率略低于10M——最終數(shù)據(jù)傳輸率依賴于特定的服務(wù)提供商。



　　不過由于固定無線網(wǎng)不夠靈活（兩通信終端之間不能有障礙物，相關(guān)設(shè)備體積龐大，且需要專業(yè)人安裝），其應(yīng)用受到很大限制。用戶能對終端設(shè)備進(jìn)行一些改進(jìn)，但大多受開發(fā)商專有技術(shù)的限制，且不支持與基于其它技術(shù)的蜂窩網(wǎng)間的漫游。



　　IEEE正在完善MMDS標(biāo)準(zhǔn)——802.16a，使這些問題最終可能得以解決。802.16a能大大提升網(wǎng)絡(luò)的互操作性。IEEE 802.16a基于OFDM技術(shù)，它能降低設(shè)備間可視要求，但用戶仍需將設(shè)備調(diào)整至大致準(zhǔn)確的方位，只是不需要精確地排成一行。



　　但是，頻譜的嚴(yán)重不足可能最終導(dǎo)致MMDS淡出市場。而另一實(shí)現(xiàn)途徑是無線LAN。固定無線網(wǎng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)都可使用未經(jīng)授權(quán)頻譜，如今的無線LAN速率已達(dá)數(shù)十兆，這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)本身受行政干預(yù)少，也不會(huì)面臨其它大型通信服務(wù)商的競爭。



摘自《中國計(jì)算機(jī)報(bào)》