新世紀的移動通信與接入網技術（二）

2019-11-03 09:41:58

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

　　無線互聯網

　　目前，互聯網上存貯了大量信息，若移動用戶能夠方便地利用這些信息，將會帶來很大的便利。許多手機用戶將會在裝配WAP和無線java后實現上網瀏覽功能。當互聯網數據能夠根據移動用戶的定位，進行傳輸時就會更方便。

　　為了傳輸互聯網數據，需要建立分組交換網絡。這就需要解決以下兩個問題：ip網上的話音傳輸是否可行，當數據業務較多時，全IP無線網是否能夠同時傳輸數據和話音業務。在3G系統中，分組交換數據通道能夠解決數據的有效傳輸問題。但IP協議在傳輸話音時頻譜利用率很低。因此，能實現話音和數據交換的全無線IP網在近期內很難得到推廣。由于無線通信的帶寬有限且昂貴，也可能造成令人無法忍受的時延。

　　對在基站和網絡之間的無線接口而言，全IP網是可行的。然而，數據在過渡到全IP網之前，必須先過渡到ATM網絡。ATM網絡能夠保證數據和話音業務的質量，一旦帶寬得到保證，全IP網就可以與不同的網絡進行數據交換。

　　目前語音信號通過MSC實現傳輸，而數據通過路由器傳輸。將來會出現一種能夠代替獨立的MSC和路由器的軟件交換方式，它可降低網絡的費用，并提高OAM（運營、管理和維護）性能。

　　無線接入網
　　新技術展望

　　2001年，3G網絡開始向用戶提供多媒體業務。新技術的標準化和發展是一個長期的過程，相關的工作目前剛剛開始。然而，未來發展的目標何在？

　　頻譜是有限資源，無線業務的開展要求更高的頻譜利用率、更多的頻譜資源。日益增長而且價格低廉的計算處理能力使更為復雜的運算，如編碼、解碼、測量、軟件無線電等成為可能。具有不同靈活性和帶寬的接入技術不斷出現，在建立靈活的可移植平臺后，這些技術能夠對用戶的單個終端提供更多的服務。用戶期望能夠得到與目前的有線網相媲美的QoS無線服務。

　　典型的通信模式將會采用現有的或研制中的接入網技術，該模式要求系統向用戶提供令人滿意的服務。從1990年3G標準提出以來，不同無線接入系統，如蜂窩、無繩等的容量應當得到不同無線環境的統一接口支持。在UMTS定義和標準化階段，沒有什么技術能夠滿足所有的應用要求。因此，UTRA結合了FDD和TDD來支持不同的對稱或非對稱業務。

　　由于上述因素的存在，3G系統將主要采用縱向通信模式，不同的接入方式如蜂窩、無繩、WLAN、短距離連接系統等可以共存于同一平臺，取長補短，以滿足不同用戶的需求。這些接入系統將會與一個靈活、無縫的核心網相連，對這些技術而言，實現全球漫游是必須的。另外，在不同的接入技術之間進行縱向、橫向切換和無縫服務，并保證業務的移動性、安全性、QoS 等已成為必須解決的問題，其徹底解決有待于接入技術和核心網的發展。

　　其系統的主要特征包括：
　　* 在2G向3G的演變過程中，系統支持不同速率的數據業務，寬帶接入、短距離連接系統以及有線系統（如xDSL系統）；
　　* 支持當前和未來的帶寬；
　　* 在不同的系統和不同的運營商之間分配頻譜，使其能實現最大利用；
　　* 支持新的網絡類型和網絡管理方式（如自動網絡分配和動態網絡分配），在同一平臺上能夠支持不同接入系統的動態頻譜分配；
　　* 利用FDD和TDD系統支持對稱和非對稱業務；
　　* 核心網和接入網能夠支持實時業務的QoS要求，以滿足數據包傳輸的需求；
　　* 為非對稱傳輸提供更好的鏈路服務；
　　* 目前，核心網和接入網建立在IP的基礎上，能夠降低重建費用，使新技術的移植更為便利；
　　* 物理層和不同接入技術分離，Java Virtual和CORBA技術使軟件和硬件實現分離。
　　
　　接入網技術的發展

　　多種接入網技術將在近期內得到快速發展。這些技術大致可分為以下幾種：
　　* 蜂窩移動通信系統（2G，如GSM；3G，如IMT-2000/UMTS）
　　* 無繩系統（如DECT）
　　* 短距離連接系統(藍牙，DECT系統）
　　* WLAN（如ETSI BRAN HIPERLAN2和HIPER access、IEEE802.11a）
　　* 固定無線接入和無線環網
　　* 衛星通信
　　* 廣播系統（如DAB、DVB-T）
　　* 有線系統（如xDSL、CATV系統）

　　上述系統的設計都適用于數據傳輸。WLAN系統主要用來進行高速數據接入，可用于公用網絡和一些接入設施，以及會議中心、展覽館、機場、飯店、火車站等。ETSI BRAN系統的物理層HIPERLAN2由IEEE 802.11a和日本的MMAC進行協調，其中后者允許全球漫游。另外，在日本有一種新的接入技術正在研究之中，該技術支持高移動性和高數據速率。自組網絡也能對低功率系統和某些特殊業務起到補充作用。在這些系統中，移動臺的作用相當于在多跳傳輸系統中充當遠端手機和基站之間的中繼站。移動臺有支持基站的能力，直接的手機—手機呼叫是可行的。

　　固定無線接入和無線環網將取代或補充有線接入網，但這些系統并不支持移動通信。DAB和DAB-T可以在下行鏈路中用于寬帶廣播數據服務。這些系統可以與蜂窩移動系統（如GSM和UMTS）或公用交換網（PSTN、ISDN）結合，以支持下行不對稱數據業務。目前大量采用的是銅雙絞線和同軸電纜網絡，后者支持寬帶數據傳輸，前者則可用于ISDN和xDSL(主要是ADSL)。

　　上述技術代表了未來業務平臺的多種技術方案。然而，這些技術大部分是獨立設計的，未考慮彼此間的兼容性。它們的設計主要用于支持特定的傳統業務。在未來的用戶需求和經濟需求的基礎上，將會有能夠滿足寬帶、高移動性的新接入網方案出現。

　　面向3G的接入網技術面臨的挑戰

　　目前仍存在許多技術上的問題，它們有待于進一步的解決，其中最主要的就是同一平臺上不同接入網間的交互、多模式或者自適應轉換，以及服務范圍的進一步擴大。在無線接口、無線接入、核心網等方面，當前的技術也面臨挑戰。
未來的系統需要盡可能地利用頻譜資源。因此，需要首先解決以下幾個與物理層相關的問題：
　　* 優化接入網系統，改善調制和編碼方案以進一步提高頻譜利用率和系統性能；
　　* 提高檢測能力，如多用戶檢測等；
　　* 選擇在處理精度和算法復雜度之間取得最佳折衷的信號處理算法；
　　* 源代碼壓縮技術，以降低用戶數據速率。

　　目前有下列解決方案：
　　* 鏈路自適應能力，可根據信道狀況、流量、頻率資源和系統性能自動調整；
　　* 不同系統間的頻譜和共享，不同無線接入系統間的共存性檢測；
　　* 先進的天線技術以提高鏈路質量和信道容量。

　　上述方案用于提高無線鏈路的容量。分集天線主要是減少多徑傳輸帶來的衰落現象。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多徑傳輸構成。在平行的傳輸信道中同時復用相同頻段，以增加信道容量。自適應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技術實現不同用戶、不同方向的相同頻率復用。控制信道和信號處理等系統方面的技術是天線的核心技術，它們可以實現頻譜的最大利用率。UMTS論壇已考慮到自適應天線的技術要求和前題，但是各種射頻前端和基帶信號的處理成本問題是我們面臨的技術挑戰。

　　無縫網絡包括多個接入網系統和它們之間的無縫切換。功率低、體積小的多模式和多頻帶終端將在近期與用戶見面。不同的終端類型，如PDA、筆記本、手機等都支持上述的應用。另外，高級信號處理平臺的概念是將不同的接入網參數下載到信號處理單元中。最先進的可編程信號處理機能適應任何實際接入系統。軟件無線電技術則是終端技術中最難實現的。隨著半導體技術和信號處理能力的不斷發展，上述方案和概念最終將成為現實。

　　從用戶的觀點來看，人機界面必須簡單易用，便于殘疾人和老人使用。當然，這些技術和概念必須能夠與目前的承載能力相吻合。

　　技術競爭

　　現存許多無線或是有線技術，包括固定無線網、寬帶無線網（LMDS和MMDS）、衛星通信等均試圖與蜂窩移動技術相媲美。

　　固定無線網技術曾流行一時，但從技術角度而言，它并不太適合無線環境。但是，高增益的窄波束技術可以大大提高覆蓋范圍，降低功率損耗。由于不需要硬切換，因而系統結構可以大大簡化。人們有理由相信,改進后的固定無線網可能比目前的移動網造價更低、更有效地滿足網絡的需求。

　　當前，固定無線網的希望并不大。困難之一在于移動通信中的競爭激烈。只要移動通信的主要業務仍是話音，那么固定無線網就很難主宰移動業務。相應的技術設計的改進需要大量的投資，在當前移動系統早已占有巨大市場份額的情況下，這顯然并不容易。另外，如果使用窄波束技術的話，固定無線網將會更加費時費力。以前曾有不少固定無線解決方案，由于價格方面不能與現存的網絡抗衡而無法實施。

　　無線解決方案中也包括LMDS和MMDS的點對點和點對多點解決方案。由于微波的價格高昂，因此LMDS和MMDS解決方案開始可能只能為SOHO提供服務，其初期用戶將比移動市場的用戶少得多。

　　隨著銥星計劃的慘敗，衛星和蜂窩移動技術之間在話音業務領域的競爭已告結束。即使技術上可行，利用衛星進行話音通信的費用也比目前的費用高得多。綜上所述，在最近
幾年內，用于傳送話音的移動技術仍然會保持當前的強勢。

　　隨著數據業務的發展，上述無線解決方案可能會有所不同。以固定無線網技術為例，在使用窄波束技術后，該技術可以提高頻譜利用率。考慮到用戶對語音和數據混合傳輸的要求，在此基礎上，固定無線網技術對室內無線應用而言，是很有吸引力的。另外，LMDS和衛星解決方案可利用它們的帶寬優勢傳送高速數據。因此，在數據傳輸方面，還會有激烈的技術競爭。

　　移動多媒體的應用隨著2G的發展而不斷擴大。3G系統則為移動多媒體的發展提供了更多的機遇、更靈活的界面和更寬的帶寬。3G后的系統將會建立在更靈活的網絡平臺基礎上。依靠接入系統和承載層的能力，新的系統選擇最佳的接入方式，并根據小區的大小、覆蓋范圍、對全球移動性和無縫傳輸的要求將不同的接入系統應用于不同的小區。從目前的情況來看，接入系統平臺的可移植性和核心網將會建立在IP技術和透明傳輸的基礎上，以保證通信環境的自由性。另外，重組自優化網絡和自適應網需要采用新的算法，并加入新的網絡實體和接入系統。

　　新技術的關鍵在于同一平臺上不同接入系統的縱向或橫向切換、無縫服務的實現和全球漫游。目前仍有許多技術上的問題需要解決，應在接入系統、無線IP網和移動管理領域開展廣泛的國際合作研究。在解決上述問題的過程中，國際標準的制定將顯得尤為重要。

　　移動通信只有不到50年的歷史，卻已經改變了人們相互交流的方式。未來將會有更多的新技術使人們的通信方式發生新的變革，最終使隨時隨地與任何對象的通信成為可能。
摘自《通訊世界》

上一篇：Bluetooth ---快速發展的小范圍無線通信技術

下一篇：新世紀的移動通信與接入網技術（一）