移動通信與無線接入業(yè)務(wù)趨于融合

2019-11-03 09:33:01

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供稿：網(wǎng)友

西安電子科技大學(xué)ISN國家重點實驗室肖志剛肖征榮崔丙峰張冰    過去的幾年里，寬帶移動通信引起了人們越來越多的興趣，這主要由于移動用戶數(shù)量的增加以及大量的移動用戶希望能以高速率接入Internet，從而享受移動Internet和電子商務(wù)的樂趣。移動通信和無線接入的融合將會引起無線通信領(lǐng)域的新的熱點，從而會出現(xiàn)一種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，基于這種新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的無線通信系統(tǒng)在普通的配置下就可以向移動用戶提供寬帶服務(wù)并且支持高增值業(yè)務(wù)和交互式多媒體通信。目前半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展也會使這種系統(tǒng)更容易實現(xiàn)。

    移動Internet是兩者業(yè)務(wù)融合后的寬帶無線通信系統(tǒng)的主要應(yīng)用，通信終端會變得高度智能化，能夠提供包括無線多播和無線中繼的移動通信和無線接入服務(wù)，這種新的無線通信終端有以下幾個特點：

＊90%業(yè)務(wù)量以數(shù)據(jù)流方式傳遞；

＊更有保障的安全性能（例如內(nèi)嵌指紋識別芯片）；

＊語音識別功能得到了增強；同時也提供可選的數(shù)字小鍵盤；

＊通信終端可以為單個或多個用戶提供多種選擇；

＊通信終端具有自適應(yīng)功能并且可以通過軟件重新配置（software-reconfigurable）。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)將是一個支持多載波、多帶寬以及多接口標(biāo)準(zhǔn)的開放式平臺，整個網(wǎng)絡(luò)可以向用戶提供基于BoD（bandwidth-on-demand）的服務(wù)。選擇這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是因為該網(wǎng)絡(luò)設(shè)計簡單，系統(tǒng)造價低。參考模型中的基站收發(fā)信臺（BTS）是一個具備內(nèi)嵌式CAI BIOS并支持基本帶寬業(yè)務(wù)硬件管道的智能開放式平臺。系統(tǒng)中的大部分功能模塊都是可通過軟件定義的（software-definable）和重新配置的。分組交換是在骨干網(wǎng)或核心網(wǎng)以及PDM（分組多路復(fù)用）里面完成的，無線的呼叫處理以及其他的操作也都是在這部分網(wǎng)絡(luò)里完成的。網(wǎng)關(guān)（GW）作為骨干網(wǎng)的代理，處理從BTS過來的數(shù)據(jù)流，BTS是支持多個標(biāo)準(zhǔn)的開放式平臺，優(yōu)化協(xié)調(diào)化（harmonization）和服務(wù)融合（convergence）的工作。移動臺（MS）是可以支持單用戶或多用戶的并支持移動通信和無線接入服務(wù)融合后的無線業(yè)務(wù)的通信設(shè)備。

協(xié)議棧

    客戶-服務(wù)器模型建立在無線通信終端設(shè)備和骨干網(wǎng)之間，BTS充當(dāng)?shù)氖莾烧咧g的代理的角色，這種端到端的信令傳輸使得無線通信終端可以設(shè)計的十分智能化。

    服務(wù)會聚層（service covergence layer）支持多種業(yè)務(wù)——ATM、ip、STM和MPEG。為了保證移動用戶的QoS和更高的頻譜利用率，在通過介質(zhì)訪問控制層（MAC）的動態(tài)帶寬分配子層（DBA）的時候進(jìn)行動態(tài)帶寬分配，這種結(jié)構(gòu)的協(xié)議棧優(yōu)化了常規(guī)的協(xié)議分層架構(gòu)，其中DBA的工作是整個MAC的核心內(nèi)容，對于寬帶無線通信鏈路來講這個工作是必不可少的，進(jìn)行動態(tài)的資源分配主要有以下幾個目的：

＊支持多種電信業(yè)務(wù)；

＊對于所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供“協(xié)議未知”（agnostic）支持；

＊消除對業(yè)務(wù)整形（traffic shaping）以及用戶參數(shù)控制的需要；

＊消除端到端的傳輸分組以及信元的時延偏差；

＊提高頻譜利用率。

    傳輸融合層完成處理不同的傳輸調(diào)制、編碼的糾錯、碼組的分段、移動通信的接口映射以及接入到物理層的工作。

開放式核心網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化

    融合了移動通信和無線接入服務(wù)的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個特點：

＊支持多標(biāo)準(zhǔn)：3G和寬帶無線接入的標(biāo)準(zhǔn)；

＊高的信道的使用密度和頻譜使用率；

＊動態(tài)的可變數(shù)據(jù)傳輸速率：從32kb/s到20Mb/s；

＊采用軟件可定義和OTA（over-the-air）技術(shù)的程序化模塊；

＊開放式的核心網(wǎng)絡(luò)：多個可重配置的內(nèi)核和通用無線接口基本輸入輸出系統(tǒng)。

    無線通信應(yīng)用向著多維化發(fā)展的同時，由于用戶的應(yīng)用需求不同，每天都會有不同的新的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，但如果仔細(xì)研究它們的體系結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)它們中的大部分都是相同或相似的：全I(xiàn)P層將是最通用的網(wǎng)絡(luò)平臺；服務(wù)也是基于安全的無線Internet；融合也就是把不同的用戶需要以及傳輸技術(shù)集中起來。

    從技術(shù)實現(xiàn)角度來看，將來構(gòu)造的開放式的無線通信網(wǎng)絡(luò)平臺，軟件會占整個工作的75%，而硬件將只有25%。

    數(shù)字模塊部分將會集中到一個系統(tǒng)中，最終會集成到一個芯片上，模擬部分則是為了作為支持不同的CAI標(biāo)準(zhǔn)的開放式模塊對象而出現(xiàn)的。隨著超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，這個模擬塊可能就成為僅僅是一個獨立的模擬端頭，通過這個硬件構(gòu)成的寬帶傳輸信道就具有可重新配置和自適應(yīng)的功能，CAI BIOS將是接入和控制這個通用硬件平臺的核心軟件部分。

    業(yè)務(wù)融合后的寬帶無線通信系統(tǒng)中的硬件的主要功能，當(dāng)然這些功能的實現(xiàn)也是需要一些控制軟件來配合的，系統(tǒng)主要有四個功能模塊：無線接口模塊、基帶處理單元、數(shù)字的寬帶收發(fā)裝置和智能天線陣列，這些模塊的詳細(xì)的功能對于我們設(shè)想的綜合多種業(yè)務(wù)的無線寬帶系統(tǒng)的實現(xiàn)來說都是必不可少的。

    這種無線寬帶系統(tǒng)的通信終端結(jié)構(gòu)的一個具體的實例。其中的DSP、CAI BIOS和軟件無線API以及中央處理器（MPU/CPU）是三個最重要的單元；射頻/中頻（RF/IF）子系統(tǒng)是一個單獨的單元，主要是為了支持移動通信和無線接入的多種應(yīng)用而配置的；數(shù)字上行轉(zhuǎn)換器（DDC）、數(shù)字下行轉(zhuǎn)換器（DUC）、模數(shù)轉(zhuǎn)化器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）都是數(shù)字寬帶收發(fā)裝置的部件；SIG模塊完成處理不同的協(xié)議棧的信令（例如全I(xiàn)P或無線IP）的工作。

    目前設(shè)想中的4G移動通信是這種融合移動通信和無線接入業(yè)務(wù)的寬帶無線系統(tǒng)的理想的模型，經(jīng)過重新配置后的4G網(wǎng)絡(luò)和通信終端將會具備以下各項性能：

＊根據(jù)不同的業(yè)務(wù)流量、信道條件和服務(wù)環(huán)境進(jìn)行自適應(yīng)資源分配；

＊新的網(wǎng)絡(luò)是固定/移動/廣播網(wǎng)絡(luò)的綜合體，不同的功能實體完成所分配的不同的工作；

＊使用的協(xié)議棧支持網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的適應(yīng)傳輸通道條件的變化、支持低速率和高速率的用戶需求、支持高速率用戶在基站之間的越區(qū)切換，隨著傳輸通道的條件的變化，阻塞控制算法也會隨著調(diào)整等；

＊數(shù)字寬帶毫米波系統(tǒng)概念的發(fā)展可以滿足寬帶無線接入應(yīng)用的更高數(shù)據(jù)率的要求。

    因此4G網(wǎng)絡(luò)可以通過使用多個頻段在多個無線移動和接入網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上提供高速率的無縫隙的服務(wù)，這種服務(wù)可以同多個無線標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，也可以在不同帶寬的無線信道上支持實時性的或者是非實時性的應(yīng)用，并可以通過多個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商來充分滿足由用戶所要求的不同QoS級別的服務(wù)。

摘自《通訊世界》2001.12

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