新世紀(jì)的移動(dòng)通信與接入網(wǎng)技術(shù)（二）

　　無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)





　　目前，互聯(lián)網(wǎng)上存貯了大量信息，若移動(dòng)用戶能夠方便地利用這些信息，將會(huì)帶來(lái)很大的便利。許多手機(jī)用戶將會(huì)在裝配WAP和無(wú)線Java后實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)瀏覽功能。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)能夠根據(jù)移動(dòng)用戶的定位，進(jìn)行傳輸時(shí)就會(huì)更方便。





　　為了傳輸互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，需要建立分組交換網(wǎng)絡(luò)。這就需要解決以下兩個(gè)問(wèn)題：IP網(wǎng)上的話音傳輸是否可行，當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)較多時(shí)，全I(xiàn)P無(wú)線網(wǎng)是否能夠同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)。在3G系統(tǒng)中，分組交換數(shù)據(jù)通道能夠解決數(shù)據(jù)的有效傳輸問(wèn)題。但I(xiàn)P協(xié)議在傳輸話音時(shí)頻譜利用率很低。因此，能實(shí)現(xiàn)話音和數(shù)據(jù)交換的全無(wú)線IP網(wǎng)在近期內(nèi)很難得到推廣。由于無(wú)線通信的帶寬有限且昂貴，也可能造成令人無(wú)法忍受的時(shí)延。





　　對(duì)在基站和網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線接口而言，全I(xiàn)P網(wǎng)是可行的。然而，數(shù)據(jù)在過(guò)渡到全I(xiàn)P網(wǎng)之前，必須先過(guò)渡到ATM網(wǎng)絡(luò)。ATM網(wǎng)絡(luò)能夠保證數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)的質(zhì)量，一旦帶寬得到保證，全I(xiàn)P網(wǎng)就可以與不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。





　　目前語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)MSC實(shí)現(xiàn)傳輸，而數(shù)據(jù)通過(guò)路由器傳輸。將來(lái)會(huì)出現(xiàn)一種能夠代替獨(dú)立的MSC和路由器的軟件交換方式，它可降低網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用，并提高OAM（運(yùn)營(yíng)、管理和維護(hù)）性能。





　　無(wú)線接入網(wǎng)


　　新技術(shù)展望





　　2001年，3G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始向用戶提供多媒體業(yè)務(wù)。新技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，相關(guān)的工作目前剛剛開(kāi)始。然而，未來(lái)發(fā)展的目標(biāo)何在？





　　頻譜是有限資源，無(wú)線業(yè)務(wù)的開(kāi)展要求更高的頻譜利用率、更多的頻譜資源。日益增長(zhǎng)而且價(jià)格低廉的計(jì)算處理能力使更為復(fù)雜的運(yùn)算，如編碼、解碼、測(cè)量、軟件無(wú)線電等成為可能。具有不同靈活性和帶寬的接入技術(shù)不斷出現(xiàn)，在建立靈活的可移植平臺(tái)后，這些技術(shù)能夠?qū)τ脩舻膯蝹�(gè)終端提供更多的服務(wù)。用戶期望能夠得到與目前的有線網(wǎng)相媲美的QoS無(wú)線服務(wù)。





　　典型的通信模式將會(huì)采用現(xiàn)有的或研制中的接入網(wǎng)技術(shù)，該模式要求系統(tǒng)向用戶提供令人滿意的服務(wù)。從1990年3G標(biāo)準(zhǔn)提出以來(lái)，不同無(wú)線接入系統(tǒng)，如蜂窩、無(wú)繩等的容量應(yīng)當(dāng)?shù)玫讲煌瑹o(wú)線環(huán)境的統(tǒng)一接口支持。在UMTS定義和標(biāo)準(zhǔn)化階段，沒(méi)有什么技術(shù)能夠滿足所有的應(yīng)用要求。因此，UTRA結(jié)合了FDD和TDD來(lái)支持不同的對(duì)稱或非對(duì)稱業(yè)務(wù)。





　　由于上述因素的存在，3G系統(tǒng)將主要采用縱向通信模式，不同的接入方式如蜂窩、無(wú)繩、WLAN、短距離連接系統(tǒng)等可以共存于同一平臺(tái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以滿足不同用戶的需求。這些接入系統(tǒng)將會(huì)與一個(gè)靈活、無(wú)縫的核心網(wǎng)相連，對(duì)這些技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)全球漫游是必須的。另外，在不同的接入技術(shù)之間進(jìn)行縱向、橫向切換和無(wú)縫服務(wù)，并保證業(yè)務(wù)的移動(dòng)性、安全性、QoS 等已成為必須解決的問(wèn)題，其徹底解決有待于接入技術(shù)和核心網(wǎng)的發(fā)展。





　　其系統(tǒng)的主要特征包括：


　　* 在2G向3G的演變過(guò)程中，系統(tǒng)支持不同速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，寬帶接入、短距離連接系統(tǒng)以及有線系統(tǒng)（如xDSL系統(tǒng)）；


　　* 支持當(dāng)前和未來(lái)的帶寬；


　　* 在不同的系統(tǒng)和不同的運(yùn)營(yíng)商之間分配頻譜，使其能實(shí)現(xiàn)最大利用；


　　* 支持新的網(wǎng)絡(luò)類型和網(wǎng)絡(luò)管理方式（如自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分配和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)分配），在同一平臺(tái)上能夠支持不同接入系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)頻譜分配；


　　* 利用FDD和TDD系統(tǒng)支持對(duì)稱和非對(duì)稱業(yè)務(wù)；


　　* 核心網(wǎng)和接入網(wǎng)能夠支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS要求，以滿足數(shù)據(jù)包傳輸?shù)男枨螅?br />

　　* 為非對(duì)稱傳輸提供更好的鏈路服務(wù)；


　　* 目前，核心網(wǎng)和接入網(wǎng)建立在IP的基礎(chǔ)上，能夠降低重建費(fèi)用，使新技術(shù)的移植更為便利；


　　* 物理層和不同接入技術(shù)分離，Java Virtual和CORBA技術(shù)使軟件和硬件實(shí)現(xiàn)分離。


　　


　　接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展





　　多種接入網(wǎng)技術(shù)將在近期內(nèi)得到快速發(fā)展。這些技術(shù)大致可分為以下幾種：


　　* 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G，如GSM；3G，如IMT-2000/UMTS）


　　* 無(wú)繩系統(tǒng)（如DECT）


　　* 短距離連接系統(tǒng)(藍(lán)牙，DECT系統(tǒng)）


　　* WLAN（如ETSI BRAN HIPERLAN2和HIPERACCESS、IEEE802.11a）


　　* 固定無(wú)線接入和無(wú)線環(huán)網(wǎng)


　　* 衛(wèi)星通信


　　* 廣播系統(tǒng)（如DAB、DVB-T）


　　* 有線系統(tǒng)（如xDSL、CATV系統(tǒng)）





　　上述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都適用于數(shù)據(jù)傳輸。WLAN系統(tǒng)主要用來(lái)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)接入，可用于公用網(wǎng)絡(luò)和一些接入設(shè)施，以及會(huì)議中心、展覽館、機(jī)場(chǎng)、飯店、火車站等。ETSI BRAN系統(tǒng)的物理層HIPERLAN2由IEEE 802.11a和日本的MMAC進(jìn)行協(xié)調(diào)，其中后者允許全球漫游。另外，在日本有一種新的接入技術(shù)正在研究之中，該技術(shù)支持高移動(dòng)性和高數(shù)據(jù)速率。自組網(wǎng)絡(luò)也能對(duì)低功率系統(tǒng)和某些特殊業(yè)務(wù)起到補(bǔ)充作用。在這些系統(tǒng)中，移動(dòng)臺(tái)的作用相當(dāng)于在多跳傳輸系統(tǒng)中充當(dāng)遠(yuǎn)端手機(jī)和基站之間的中繼站。移動(dòng)臺(tái)有支持基站的能力，直接的手機(jī)—手機(jī)呼叫是可行的。





　　固定無(wú)線接入和無(wú)線環(huán)網(wǎng)將取代或補(bǔ)充有線接入網(wǎng)，但這些系統(tǒng)并不支持移動(dòng)通信。DAB和DAB-T可以在下行鏈路中用于寬帶廣播數(shù)據(jù)服務(wù)。這些系統(tǒng)可以與蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)（如GSM和UMTS）或公用交換網(wǎng)（PSTN、ISDN）結(jié)合，以支持下行不對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前大量采用的是銅雙絞線和同軸電纜網(wǎng)絡(luò)，后者支持寬帶數(shù)據(jù)傳輸，前者則可用于ISDN和xDSL(主要是ADSL)。





　　上述技術(shù)代表了未來(lái)業(yè)務(wù)平臺(tái)的多種技術(shù)方案。然而，這些技術(shù)大部分是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，未考慮彼此間的兼容性。它們的設(shè)計(jì)主要用于支持特定的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)。在未來(lái)的用戶需求和經(jīng)濟(jì)需求的基礎(chǔ)上，將會(huì)有能夠滿足寬帶、高移動(dòng)性的新接入網(wǎng)方案出現(xiàn)。





　　面向3G的接入網(wǎng)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)





　　目前仍存在許多技術(shù)上的問(wèn)題，它們有待于進(jìn)一步的解決，其中最主要的就是同一平臺(tái)上不同接入網(wǎng)間的交互、多模式或者自適應(yīng)轉(zhuǎn)換，以及服務(wù)范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大。在無(wú)線接口、無(wú)線接入、核心網(wǎng)等方面，當(dāng)前的技術(shù)也面臨挑戰(zhàn)。


未來(lái)的系統(tǒng)需要盡可能地利用頻譜資源。因此，需要首先解決以下幾個(gè)與物理層相關(guān)的問(wèn)題：


　　* 優(yōu)化接入網(wǎng)系統(tǒng)，改善調(diào)制和編碼方案以進(jìn)一步提高頻譜利用率和系統(tǒng)性能；


　　* 提高檢測(cè)能力，如多用戶檢測(cè)等；


　　* 選擇在處理精度和算法復(fù)雜度之間取得最佳折衷的信號(hào)處理算法；


　　* 源代碼壓縮技術(shù)，以降低用戶數(shù)據(jù)速率。





　　目前有下列解決方案：


　　* 鏈路自適應(yīng)能力，可根據(jù)信道狀況、流量、頻率資源和系統(tǒng)性能自動(dòng)調(diào)整；


　　* 不同系統(tǒng)間的頻譜和共享，不同無(wú)線接入系統(tǒng)間的共存性檢測(cè)；


　　* 先進(jìn)的天線技術(shù)以提高鏈路質(zhì)量和信道容量。





　　上述方案用于提高無(wú)線鏈路的容量。分集天線主要是減少多徑傳輸帶來(lái)的衰落現(xiàn)象。多重天線的概念是分集天線的延伸，由基站和終端的不同天線之間的不相關(guān)多徑傳輸構(gòu)成。在平行的傳輸信道中同時(shí)復(fù)用相同頻段，以增加信道容量。自適應(yīng)天線提高了鏈路性能，降低了不同方向間信道的相互干擾，并利用SDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同用戶、不同方向的相同頻率復(fù)用�？刂菩诺篮托盘�(hào)處理等系統(tǒng)方面的技術(shù)是天線的核心技術(shù)，它們可以實(shí)現(xiàn)頻譜的最大利用率。UMTS論壇已考慮到自適應(yīng)天線的技術(shù)要求和前題，但是各種射頻前端和基帶信號(hào)的處理成本問(wèn)題是我們面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。





　　無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)接入網(wǎng)系統(tǒng)和它們之間的無(wú)縫切換。功率低、體積小的多模式和多頻帶終端將在近期與用戶見(jiàn)面。不同的終端類型，如PDA、筆記本、手機(jī)等都支持上述的應(yīng)用。另外，高級(jí)信號(hào)處理平臺(tái)的概念是將不同的接入網(wǎng)參數(shù)下載到信號(hào)處理單元中。最先進(jìn)的可編程信號(hào)處理機(jī)能適應(yīng)任何實(shí)際接入系統(tǒng)。軟件無(wú)線電技術(shù)則是終端技術(shù)中最難實(shí)現(xiàn)的。隨著半導(dǎo)體技術(shù)和信號(hào)處理能力的不斷發(fā)展，上述方案和概念最終將成為現(xiàn)實(shí)。





　　從用戶的觀點(diǎn)來(lái)看，人機(jī)界面必須簡(jiǎn)單易用，便于殘疾人和老人使用。當(dāng)然，這些技術(shù)和概念必須能夠與目前的承載能力相吻合。





　　技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)





　　現(xiàn)存許多無(wú)線或是有線技術(shù)，包括固定無(wú)線網(wǎng)、寬帶無(wú)線網(wǎng)（LMDS和MMDS）、衛(wèi)星通信等均試圖與蜂窩移動(dòng)技術(shù)相媲美。





　　固定無(wú)線網(wǎng)技術(shù)曾流行一時(shí)，但從技術(shù)角度而言，它并不太適合無(wú)線環(huán)境。但是，高增益的窄波束技術(shù)可以大大提高覆蓋范圍，降低功率損耗。由于不需要硬切換，因而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以大大簡(jiǎn)化。人們有理由相信,改進(jìn)后的固定無(wú)線網(wǎng)可能比目前的移動(dòng)網(wǎng)造價(jià)更低、更有效地滿足網(wǎng)絡(luò)的需求。





　　當(dāng)前，固定無(wú)線網(wǎng)的希望并不大。困難之一在于移動(dòng)通信中的競(jìng)爭(zhēng)激烈。只要移動(dòng)通信的主要業(yè)務(wù)仍是話音，那么固定無(wú)線網(wǎng)就很難主宰移動(dòng)業(yè)務(wù)。相應(yīng)的技術(shù)設(shè)計(jì)的改進(jìn)需要大量的投資，在當(dāng)前移動(dòng)系統(tǒng)早已占有巨大市場(chǎng)份額的情況下，這顯然并不容易。另外，如果使用窄波束技術(shù)的話，固定無(wú)線網(wǎng)將會(huì)更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力。以前曾有不少固定無(wú)線解決方案，由于價(jià)格方面不能與現(xiàn)存的網(wǎng)絡(luò)抗衡而無(wú)法實(shí)施。





　　無(wú)線解決方案中也包括LMDS和MMDS的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)解決方案。由于微波的價(jià)格高昂，因此LMDS和MMDS解決方案開(kāi)始可能只能為SOHO提供服務(wù)，其初期用戶將比移動(dòng)市場(chǎng)的用戶少得多。





　　隨著銥星計(jì)劃的慘敗，衛(wèi)星和蜂窩移動(dòng)技術(shù)之間在話音業(yè)務(wù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)已告結(jié)束。即使技術(shù)上可行，利用衛(wèi)星進(jìn)行話音通信的費(fèi)用也比目前的費(fèi)用高得多。綜上所述，在最近


幾年內(nèi)，用于傳送話音的移動(dòng)技術(shù)仍然會(huì)保持當(dāng)前的強(qiáng)勢(shì)。





　　隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，上述無(wú)線解決方案可能會(huì)有所不同。以固定無(wú)線網(wǎng)技術(shù)為例，在使用窄波束技術(shù)后，該技術(shù)可以提高頻譜利用率�？紤]到用戶對(duì)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)混合傳輸?shù)囊�求，在此基礎(chǔ)上，固定無(wú)線網(wǎng)技術(shù)對(duì)室內(nèi)無(wú)線應(yīng)用而言，是很有吸引力的。另外，LMDS和衛(wèi)星解決方案可利用它們的帶寬優(yōu)勢(shì)傳送高速數(shù)據(jù)。因此，在數(shù)據(jù)傳輸方面，還會(huì)有激烈的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。





　　移動(dòng)多媒體的應(yīng)用隨著2G的發(fā)展而不斷擴(kuò)大。3G系統(tǒng)則為移動(dòng)多媒體的發(fā)展提供了更多的機(jī)遇、更靈活的界面和更寬的帶寬。3G后的系統(tǒng)將會(huì)建立在更靈活的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)基礎(chǔ)上。依靠接入系統(tǒng)和承載層的能力，新的系統(tǒng)選擇最佳的接入方式，并根據(jù)小區(qū)的大小、覆蓋范圍、對(duì)全球移動(dòng)性和無(wú)縫傳輸?shù)囊�求將不同的接入系統(tǒng)應(yīng)用于不同的小區(qū)。從目前的情況來(lái)看，接入系統(tǒng)平臺(tái)的可移植性和核心網(wǎng)將會(huì)建立在IP技術(shù)和透明傳輸?shù)幕�礎(chǔ)上，以保證通信環(huán)境的自由性。另外，重組自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)網(wǎng)需要采用新的算法，并加入新的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和接入系統(tǒng)。





　　新技術(shù)的關(guān)鍵在于同一平臺(tái)上不同接入系統(tǒng)的縱向或橫向切換、無(wú)縫服務(wù)的實(shí)現(xiàn)和全球漫游。目前仍有許多技術(shù)上的問(wèn)題需要解決，應(yīng)在接入系統(tǒng)、無(wú)線IP網(wǎng)和移動(dòng)管理領(lǐng)域開(kāi)展廣泛的國(guó)際合作研究。在解決上述問(wèn)題的過(guò)程中，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定將顯得尤為重要。





　　移動(dòng)通信只有不到50年的歷史，卻已經(jīng)改變了人們相互交流的方式。未來(lái)將會(huì)有更多的新技術(shù)使人們的通信方式發(fā)生新的變革，最終使隨時(shí)隨地與任何對(duì)象的通信成為可能。


摘自《通訊世界》