我國4G移動通信展望與探究——論文正文43704

1、我國4G移動通信展望與探究論文正文.txt“戀”是個很強(qiáng)悍的字。它的上半部取自“變態(tài)”的“變”，下半部取自“變態(tài)”的“態(tài)”。 本文由shuanger912貢獻(xiàn) doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 目錄 1,移動通信發(fā)展的背景 2 2,4G 移動通信簡介 2 3,4G 移動通信的特點(diǎn) 3 4,4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu): 4 5,4G 移動通信的接入系統(tǒng) 5 6,4G 移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 6 (1)正交頻分復(fù)用(OFDM )技術(shù) 6 (2)智能天線技術(shù) 7 (3)無線鏈路增強(qiáng)技術(shù) 8 (4)軟件無線電(S D R )技術(shù) 8 (5)多用戶檢測技術(shù) 9

2、(6)IPv6 技術(shù) 9 (7)MIMO 技術(shù) 10 7,OFDM 技術(shù)在 4G 中的應(yīng)用 10 8, 4G, 3G 對比 10 8.1 3G 的局限性: 10 8.2 4G 的超越之處: 11 9, 4G 的發(fā)展趨勢 11 10,4G 移動通通信中個人通訊研究 12 10.1,個人通訊的發(fā)展 12 10.2 WPN 發(fā)展帶來的挑戰(zhàn) 12 10.3 可行解決方案 13 10.4,體系結(jié)構(gòu) 14 10.5,結(jié)論 14 11,我國第四代移動通信的發(fā)展 14 11.1,以 3G 的戰(zhàn)略發(fā)展 4G 15 11.2,中國 4G 的實際進(jìn)展 15 11.3,外資企業(yè)的憂慮 16 12,結(jié)束語 16 1,移

3、動通信發(fā)展的背景 移動通信是移動用戶之間,或移動用戶與固定用戶之間的通信.隨著電子技 術(shù)的發(fā)展,特別是半導(dǎo)體,集成電路和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,移動通信得到了迅速 的發(fā)展.隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大和對性能要求的提高,促使移動通信在技術(shù)上和 理論上向更高水平發(fā)展.20 世紀(jì) 80 年代以來,移動通信已成為現(xiàn)代通信網(wǎng)中不 可缺少并發(fā)展最快的通信方式之一. 在移動通信領(lǐng)域,每 10 年就發(fā)生一次革命性變化.80 年代的第一代模擬移 動通信系統(tǒng)和 90 年代的第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)主要用于話音業(yè)務(wù)和支持電路 交換類型的業(yè)務(wù),這兩代系統(tǒng)的空中接口速率只有幾百 kbit/s.將在 21 世紀(jì)初 投入使用的 3G 系

4、統(tǒng) IMT-2000 在室內(nèi)環(huán)境下能提供 2Mbit/s 的速率, 在車載情況 下速率至少為 144kbit/s.移動通信已成為當(dāng)代通信領(lǐng)域發(fā)展?jié)摿ψ畲?市場前 景最廣的熱點(diǎn)技術(shù).當(dāng)今移動通信系統(tǒng)正向高數(shù)據(jù)率,高度移動性和大范圍覆蓋 方向發(fā)展. 回顧移動通信的發(fā)展歷程,移動通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段:第一 代移動通信技術(shù)主要指蜂窩式模擬移動通信, 技術(shù)特征是蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)克服了大 區(qū)制容量低,活動范圍受限的問題.第二代移動通信是蜂窩數(shù)字移動通信,使蜂 窩系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸所能提供的綜合業(yè)務(wù)等種種優(yōu)點(diǎn). 第三代移動通信的主要特 征是除了能提供第二代移動通信系統(tǒng)所擁有的各種優(yōu)點(diǎn),克服了其缺點(diǎn)外,

5、還能 夠提供寬帶多媒體業(yè)務(wù),能提供高質(zhì)量的視頻寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù),并能實現(xiàn)全 球漫游. 盡管 3G 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)比現(xiàn)有無線技術(shù)更強(qiáng)大,但也將面臨競爭和標(biāo)準(zhǔn)不兼容等 問題.人們呼吁移動通信標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,期望通過第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)的制定來解 決兼容問題. 國際電信聯(lián)盟(ITU)目前已開始研究制定 4G 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn),把移動通信系統(tǒng)同 其他系統(tǒng)(如無限局域網(wǎng),WLAN)結(jié)合起來,產(chǎn)生 4G 技術(shù),2010 年前使數(shù)據(jù)傳 輸速率達(dá)到 100Mbit/s.提供更有效的多種業(yè)務(wù),實現(xiàn)商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò),局域網(wǎng), 藍(lán)牙,廣播,電視衛(wèi)星通信等的無縫銜接并相互兼容.4G 應(yīng)具有更高的數(shù)據(jù)率 和頻譜利用率, 更高的安全性, 智能

6、性和靈活性, 更高的傳輸質(zhì)量和服質(zhì)量 (QoS) . 4G 系統(tǒng)應(yīng)體現(xiàn)移動與無線接入網(wǎng)及 IP 網(wǎng)絡(luò)不斷融合的發(fā)展趨勢.因此 4G 系統(tǒng) 應(yīng)當(dāng)是一個全 IP 的網(wǎng)絡(luò). 2,4G 移動通信簡介 第四代移動通信技術(shù)的概念可稱為寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò), 具有非對稱的超過 2Mbit/s 的數(shù)據(jù)傳輸能力.它包括寬帶無線固定接入,寬帶無線局域網(wǎng),移動寬 帶系統(tǒng)和交互式廣播網(wǎng)絡(luò).第四代移動通信標(biāo)準(zhǔn)比第三代標(biāo)準(zhǔn)擁有更多的功能. 第四代移動通信可以在不同的固定, 無線平臺和跨越不同的頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無 線服務(wù),可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)(包括衛(wèi)星通信和平流層通信) ,能 夠提供定位定時,數(shù)據(jù)采集,遠(yuǎn)程控制等綜

7、合功能.此外,第四代移動通信系統(tǒng) 是集成多功能的寬帶移動通信系統(tǒng),是寬帶接入 IP 系統(tǒng). 未來的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)想:用戶可以在任何地點(diǎn),任何時間以任何方式不受限地 接入網(wǎng)絡(luò)中來;移動終端可以是任何類型的;用戶可以自由地選擇業(yè)務(wù),應(yīng)用和 網(wǎng)絡(luò);可以實現(xiàn)非常先進(jìn)的移動電子商務(wù);新的技術(shù)可以非常容易地被引入到系 統(tǒng)和業(yè)務(wù)中來. 3,4G 移動通信的特點(diǎn) 目前正在開發(fā)和研制中的 4G 通信將具有以下特征: (1)通信速度快 由于人們研究 4G 通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪 問 Internet 的速率,因此 4G 通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度.專 家 預(yù) 估 , 第 四

8、代 移 動 通 信 系 統(tǒng) 的 速 度 可 達(dá) 到 10-20Mbit/s , 最 高 可 以 達(dá) 到 100Mbit/s. (2)網(wǎng)絡(luò)頻譜寬 要想使 4G 通信達(dá)到 100Mbit/s 的傳輸速度, 通信運(yùn)營商必須在 3G 通信網(wǎng)絡(luò) 的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行大幅度的改造, 以便使 4G 網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比 3G 網(wǎng)絡(luò)的帶寬 高出許多.據(jù)研究,每個 4G 信道將占有 100MHz 的頻譜,相當(dāng)于 W-CDMA3G 網(wǎng)絡(luò) 的 20 倍. (3)多種業(yè)務(wù)的完整融合 個人通信,信息系統(tǒng),廣播,娛樂等業(yè)務(wù)無縫連接為一個整體,滿足用戶的 各種需求.4G 應(yīng)能集成不同模式的無線通信從無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等室內(nèi)網(wǎng) 絡(luò),

9、蜂窩信號,廣播電視到衛(wèi)星通信,移動用戶可以自由地從一個標(biāo)準(zhǔn)漫游到另 一個標(biāo)準(zhǔn).各種業(yè)務(wù)應(yīng)用,各種系統(tǒng)平臺間的互聯(lián)更便捷,安全,面向不同用戶 要求,更富有個性化.而且 4G 手機(jī)從外觀和式樣上看將有更驚人的突破,可以 想象的是,眼鏡,手表,化妝盒,旅游鞋都有可能成為 4G 終端. (4)智能性能高 第四代移動通信的智能性更高,4G 通信系統(tǒng)將是一個高度自治,自適應(yīng)的 網(wǎng)絡(luò). 采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行結(jié)合的正常發(fā) 送與接收,有很強(qiáng)的智能性,適應(yīng)性和靈活性.不僅表現(xiàn)在 4G 通信的終端設(shè)備 的設(shè)計和操作具有智能化,更重要的是 4G 手機(jī)可以實現(xiàn)許多難以想象的功能. 例如,

10、4G 手機(jī)將能根據(jù)環(huán)境,時間以及其他因素來適時提醒手機(jī)的主人. (5)兼容性能平滑 要使 4G 通信盡快地被人們接受,還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的 情況下輕易地過渡到 4G 通信.因此,從這個角度來看,4G 通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全 球漫游,接口開放,能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),終端多樣化以及能從 2G,3G 平穩(wěn)過渡 等特點(diǎn) (6)實現(xiàn)更高質(zhì)量的多媒體通信 4G 通信提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音,數(shù)據(jù),影像等,大量信息 透過寬頻的信道傳送出去,為此 4G 也稱為多媒體移動通信 . (7)通信費(fèi)用便宜 由于 4G 通信不僅解決了與 3G 的兼容性問題,讓更多的現(xiàn)有通信用戶能輕易 地升級到 4G

11、通信,而且 4G 通信引入了許多尖端通信技術(shù),因此,相對其他技術(shù) 來說,4G 通信部署起來就容易,迅速得多.同時在建設(shè) 4G 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時,通 信運(yùn)營商們將考慮直接在 3G 通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施之上,采用逐步引入的方法, 這樣就能夠有效地降低運(yùn)營成本. (8)實現(xiàn)真正的無縫漫游. 4G 移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),能使各類媒體,通信主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)之間 進(jìn)行無縫連接 ,真正實現(xiàn)一部手機(jī)在全球的任何地點(diǎn)都能進(jìn)行通信. (9)良好的覆蓋性能. 4G 通信系統(tǒng)應(yīng)具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸.對于室內(nèi)環(huán)境, 由于要提供高速傳輸,小區(qū)的半徑會更小. (10) 基于 IP 的網(wǎng)絡(luò). 4G 通信系統(tǒng)

12、將會采用 IPv6,IPv6 將能在 IP 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù). (11)實現(xiàn)不同 QoS 的業(yè)務(wù). 4G 通信系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同質(zhì)量的業(yè)務(wù). (12)靈活性強(qiáng). 4G 擬采用智能技術(shù),可自適應(yīng)地進(jìn)行資源分配.采用智能信號處理技術(shù)對 信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行信號的正常收發(fā).有很強(qiáng)的智能性,適應(yīng)性和 靈活性. (13)兼容性好. 目前 ITU 承認(rèn)的,已有相當(dāng)規(guī)模的移動通信標(biāo)準(zhǔn)有 GSM,CDMA 和 TDMA 三大分 支,可通過 4G 標(biāo)準(zhǔn)的制定來解決兼容問題. (14)用戶共存性. 4G 能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況和信道條件進(jìn)行自適應(yīng)處理,使低,高速用戶和各種用

13、 戶設(shè)備能夠并存與互通從而滿足多類型用戶的需求. (15)業(yè)務(wù)多樣性. 未來通信中所需的是多媒體通信:個人通信,信息系統(tǒng),廣播和娛樂等將結(jié) 合成一個整體.4G 能提供各種標(biāo)準(zhǔn)的通信業(yè)務(wù),滿足寬帶和綜合多種業(yè)務(wù)需求. (16)技術(shù)基礎(chǔ)較好. 4G 將以幾項突破性技術(shù)為基礎(chǔ),如 OFDM,無線接入,軟件無線電等,能大幅 提高頻率使用效率和系統(tǒng)可實現(xiàn)性. (17)隨時隨地的移動接入. 4G 利用無線接入技術(shù),提供話音,高速信息業(yè)務(wù),廣播及娛樂等多媒體業(yè)務(wù) 接入方式,用戶可隨時隨地接入系統(tǒng). (18)自治的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu). 4G 網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治,自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò).可自動管理,動態(tài)改變自己的結(jié) 構(gòu)以滿足系統(tǒng)

14、變化和發(fā)展的要求. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu): 4,4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu): 4G 系統(tǒng)針對各種不同業(yè)務(wù)的接入系統(tǒng),通過多媒體接入連接到基于 IP 的核 心網(wǎng)中.基于 IP 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使用戶可實現(xiàn)在 3G,4G,WLAN 及固定網(wǎng)間無縫 漫游.4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為三層:物理網(wǎng)絡(luò)層,中間環(huán)境層,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層.物理 網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能,中間環(huán)境層的功能有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量映射,地址 變換和完全性管理等. 物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán)境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放 的,使發(fā)展和提供新的服務(wù)變得更容易,提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù),并運(yùn)行 于多個頻帶,這一服務(wù)能自適應(yīng)于多個無線標(biāo)準(zhǔn)及多模終端,跨越多個運(yùn)營商和 服務(wù)商,提供更大范

15、圍服務(wù). 4G 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有如下特征: (1)支持現(xiàn)有的系統(tǒng)和將來系統(tǒng)通用接入的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu); (2)與 Internet 集成統(tǒng)一,移動通信網(wǎng)僅僅作為一個無線接入網(wǎng); (3)具有開放,靈活的結(jié)構(gòu),易于擴(kuò)展; (4)是一個可重構(gòu)的,自組織的,自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò); (5)智能化的環(huán)境,個人通信,信息系統(tǒng),廣播,娛樂等業(yè)務(wù)無縫連接為 一個整體,滿足用戶的各種需求; (6)用戶在高速移動中,能夠按需接入系統(tǒng),并在不同系統(tǒng)無縫切換,傳 送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù); (7)支持接入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)各自獨(dú)立發(fā)展. 5,4G 移動通信的接入系統(tǒng) 4G 移 動 通 信 接 入 系 統(tǒng) 的 顯 著 特 點(diǎn) 是 , 智 能 化 多 模

16、 式 終 端 (multi-modeterminal)基于公共平臺,通過各種接技術(shù),在各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(平 臺)之間實現(xiàn)無縫連接和協(xié)作.在 4G 移動通信中,各種專門的接入系統(tǒng)都基于 一個公共平臺,相互協(xié)作,以最優(yōu)化的方式工作,來滿足不同用戶的通信需求. 當(dāng)多模式終端接入系統(tǒng)時,網(wǎng)絡(luò)會自適應(yīng)分配頻帶,給出最優(yōu)化路由,以達(dá)到最 佳通信效果.目前,4G 移動通信的主要接入技術(shù)有:無線蜂窩移動通信系統(tǒng)(例 如 2G,3G) ;無繩系統(tǒng)(如 DECT) ;短距離連接系統(tǒng)(如藍(lán)牙) ;WLAN 系統(tǒng);固 定無線接入系統(tǒng);衛(wèi)星系統(tǒng);平流層通信(STS) ;廣播電視接入系統(tǒng)(如 DAB, DVB-T,CATV)

17、 .隨著技術(shù)發(fā)展和市場需求變化,新的接入技術(shù)將不斷出現(xiàn). 不同類型的接入技術(shù)針對不同業(yè)務(wù)而設(shè)計,因此,我們根據(jù)接入技術(shù)的適用 領(lǐng)域,移動小區(qū)半徑和工作環(huán)境,對接入技術(shù)進(jìn)行分層. 分配層:主要由平流層通信,衛(wèi)星通信和廣播電視通信組成,服務(wù)范圍覆蓋 面積大. 蜂窩層:主要由 2G,3G 通信系統(tǒng)組成,服務(wù)范圍覆蓋面積較大. 熱點(diǎn)小區(qū)層:主要由 WLAN 網(wǎng)絡(luò)組成,服務(wù)范圍集中在校園,社區(qū),會議中 心等,移動通信能力很有限. 個人網(wǎng)絡(luò)層:主要應(yīng)用于家庭,辦公室等場所,服務(wù)范圍覆蓋面積很小.移 動通信能力有限,但可通過網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)連接其他網(wǎng)絡(luò)層. 固定網(wǎng)絡(luò)層:主要指雙絞線,同軸電纜,光纖組成的固定通信

18、系統(tǒng). 網(wǎng)絡(luò)接入系統(tǒng)在整個移動網(wǎng)絡(luò)中處于十分重要的位置. 未來的接入系統(tǒng)將主 要在以下三個方面進(jìn)行技術(shù)革新和突破:為最大限度開發(fā)利用有限的頻率資源, 在接入系統(tǒng)的物理層, 優(yōu)化調(diào)制, 信道編碼和信號傳輸技術(shù), 提高信號處理算法, 信號檢測和數(shù)據(jù)壓縮技術(shù),并在頻譜共享和新型天線方面做進(jìn)一步研究.為提高 網(wǎng)絡(luò)性能,在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面,研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動重構(gòu)技術(shù),動 態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù),網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間協(xié)作.提高和擴(kuò)展 IP 技術(shù)在移動網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用;加強(qiáng)軟件無線電技術(shù);優(yōu)化無線電傳輸技術(shù),如支持 實時和非實時業(yè)務(wù),無縫連接和網(wǎng)絡(luò)安全. 6,4G 移動通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù) 4G

19、 移動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為 3 層:物理網(wǎng)絡(luò)層,中間環(huán)境層,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層. 物理網(wǎng)絡(luò)層提供接入和路由選擇功能,它們由無線和核心網(wǎng)的結(jié)合格式完成. 中間環(huán)境層的功能有 QoS 映射,地址變換和完全性管理等.物理網(wǎng)絡(luò)層與中間環(huán) 境層及其應(yīng)用環(huán)境之間的接口是開放的,它使發(fā)展和提供新的應(yīng)用及服務(wù)變得更 為容易,提供無縫高數(shù)據(jù)率的無線服務(wù),并運(yùn)行于多個頻帶. 第四代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括信道傳輸;抗干擾性強(qiáng)的高速接入技術(shù);調(diào) 制和信息傳輸技術(shù);高性能,小型化和低成本的自適應(yīng)陣列智能天線;大容量,低 成本的無線接口和光接口;系統(tǒng)管理資源;軟件無線電;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)協(xié)議等. (1)正交頻分復(fù)用(OFDM )技術(shù)

20、正交頻分復(fù)用( 第四代移動通信系統(tǒng)主要是以 OFDM 為核心技術(shù). OFDM 技術(shù)實際上是多載波 調(diào)制的一種.其主要思想是:將信道分成若干正交子信道,將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換 成并行的低速子數(shù)據(jù)流,調(diào)制在每個子信道上進(jìn)行傳輸.正交信號可以通過在接 收端采用相關(guān)技術(shù)來分開,這樣可以減少子信道之間的相互干擾.每個子信道上 的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬,因此每個子信道可以看成平坦性衰落,從而可 以消除符號間干擾.而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分, 信道均衡變得相對容易. OFDM 技術(shù)之所以越來越受關(guān)注,是因為 OFDM 有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn): a) 頻譜利用率高,頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍

21、.OFDM 信號的相鄰子載波相互重疊,其頻譜利用率可以接近 Nyquist 極限. b) 抗衰落能力強(qiáng).OFDM 把用戶信息通過多個子載波傳輸,這樣在每個子載 波上的信號時間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長很多倍, 從而使 OFDM 對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng). c) 適合高速數(shù)據(jù)傳輸. OFDM 自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道 情況和噪聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式.當(dāng)信道條件好的時候,應(yīng)采用效率 高的調(diào)制方式;而當(dāng)信道條件差的時候,則應(yīng)采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式.再 有,OFDM 加載算法的采用,使得系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道 上以高速率進(jìn)行傳送.

22、因此,OFDM 技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸. d) 抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng).碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最 主要的干擾,它與加性的噪聲干擾不同,是一種乘性干擾.造成碼間干擾的原因 有很多, 實際上, 只要傳輸信道的頻帶是有限的, 就會造成一定的碼間干擾. OFDM 由于采用了循環(huán)前綴,故對抗碼間干擾的能力很強(qiáng). 未來無線多媒體業(yè)務(wù)既要求數(shù)據(jù)傳輸速率高,又要保證傳輸質(zhì)量,這就要求 所采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)既要有較高的信元速率, 又要有較長的碼元周期, OFDM 技 術(shù)正滿足這一需求.OFDM 是一種無線環(huán)境下的高速傳輸技術(shù).無線信道的頻率 響應(yīng)曲線大多是非平坦的,OFDM 技術(shù)的主要思想

23、就是在頻域內(nèi)將給定信道分成 許多正交子信道, 在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制, 各子載波并行傳輸, 這樣盡管總的信道是非平坦的,但每個子信道是相對平坦的.且在各子信道上進(jìn) 行的是窄帶傳輸,信號帶寬小于信道帶寬,大大消除信號波形間的干擾.OFDM 技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是能對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾, 從而減小各子載波間的相 互干擾,提高頻譜利用率. (2)智能天線技術(shù) 智能天線采用了空時多址(SDMA)的技術(shù),利用信號在傳輸方向上的差別, 將同頻率或同時隙,同碼道的信號進(jìn)行區(qū)分,動態(tài)改變信號的覆蓋區(qū)域,將主波 束對準(zhǔn)用戶方向,旁瓣或零陷對準(zhǔn)干擾信號方向,并能夠自動跟蹤用戶和監(jiān)測環(huán) 境變化,為每

24、個用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號從而達(dá)到抑制干擾,準(zhǔn) 確提取有效信號的目的.這種技術(shù)具有抑制信號干擾,自動跟蹤及數(shù)字波束等功 能,被認(rèn)為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù). 智能天線具有抑制信號干擾,自動跟蹤及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等功能,被認(rèn)為是未 來移動通信的關(guān)鍵技術(shù).智能天線成形波束可在空間域內(nèi)抑制交互干擾,增強(qiáng)特 殊范圍內(nèi)想要的信號,既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸容量.其基本原理是在無 線基站端使用天線陣和相干無線收發(fā)信機(jī)來實現(xiàn)射頻信號的收發(fā),同時,通過基 帶數(shù)字信號處理器,對各天線鏈路上接收到的信號按一定算法進(jìn)行合并,實現(xiàn)上 行波束賦形. 目前, 智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的

25、波束切換 方式.全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu),但相對而言各種算法均 存在所需數(shù)據(jù)量,計算量大,信道模型簡單,收斂速度較慢,在某些情況下甚至 可能出現(xiàn)錯誤收斂等缺點(diǎn),實際信道條件下,當(dāng)干擾較多,多徑嚴(yán)重,特別是信 道快速時變時,很難對某一用戶進(jìn)行實時跟蹤.在基于預(yù)多波束的切換波束工作 方式下,全空域被一些預(yù)先計算好的波束分割覆蓋,各組權(quán)值對應(yīng)的波束有不同 的主瓣指向,相鄰波束的主瓣間通常會有一些重疊,接收時的主要任務(wù)是挑選一 個作為工作模式,與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實現(xiàn),是未來智能天線技術(shù)發(fā) 展的方向. 智能天線具有抑制信號干擾,自動跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能,能滿 足數(shù)據(jù)

26、中心,移動 IP 網(wǎng)絡(luò)的性能要求.智能天線成形波束能在空間域內(nèi)抑制交 互干擾,增強(qiáng)特殊范圍內(nèi)想要的信號,這種技術(shù)既能改善信號質(zhì)量又能增加傳輸 容量. 目前, 智能天線的工作方式主要有全自適應(yīng)方式和基于預(yù)多波束的波束切換 方式.全自適應(yīng)智能天線雖然從理論上講可以達(dá)到最優(yōu),但相對而言各種算法均 存在所需數(shù)據(jù)量,計算量大,信道模型簡單,收斂速度較慢,在某些情況下甚至 出現(xiàn)錯誤收斂等缺點(diǎn),實際信道條件下,當(dāng)干擾較多,多徑嚴(yán)重,特別是信道快 速時變時,很難對某一用戶進(jìn)行實際跟蹤.在基于預(yù)多波束的切換波束工作方式 下,全空域被一些預(yù)先計算好的波束分割覆蓋,各組權(quán)值對應(yīng)的波束有不同的主 瓣指向,相鄰波束的主

27、瓣間通常會有一些重疊,接收時的主要任務(wù)是挑選一個作 為工作模式,與自適應(yīng)方式相比它顯然更容易實現(xiàn),是未來智能天線技術(shù)發(fā)展的 方向. (3)無線鏈路增強(qiáng)技術(shù) 可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強(qiáng)技術(shù)有:分集技術(shù),如通過空間分集, 時間分集(信道編碼),頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能;多天 線技術(shù),如采用 2 或 4 天線來實現(xiàn)發(fā)射分集,或采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)來 實現(xiàn)發(fā)射和接收分集.MIMO 技術(shù)是指利用多發(fā)射,多接收天線進(jìn)行空間分集的 技術(shù),它采用的是分立式多天線,能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子 信道,從而大大提高容量.信息論已經(jīng)證明,當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射

28、天 線之間互不相關(guān)時,MIMO 系統(tǒng)能夠很好地提高系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能,從而 獲得巨大的容量.在功率帶寬受限的無線信道中,MIMO 技術(shù)是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率, 提高系統(tǒng)容量,提高傳輸質(zhì)量的空間分集技術(shù). (4)軟件無線電(S D R )技術(shù) 軟件無線電( 在 4G 移動通信系統(tǒng)中,軟件將會變得非常繁雜.為此,專家們提議引入軟件 無線電技術(shù),將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁. 軟件無線電技術(shù)能夠?qū)⒛M信號的數(shù)字化過程盡可能地接近天線,即將 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近 RF 前端,利用 DSP 進(jìn)行信道分離,調(diào)制解調(diào)和信道編 譯碼等工作.它旨在建立一個無線電通信平

29、臺,在平臺上運(yùn)行各種軟件系統(tǒng),以 實現(xiàn)多通路,多層次和多模式的無線通信.因此,應(yīng)用軟件無線電技術(shù),一個移 動終端,就可以實現(xiàn)在不同系統(tǒng)和平臺之間,暢通無阻的使用.目前比較成熟的 軟件無線電技術(shù)有參數(shù)控制軟件無線電系統(tǒng) 軟件無線電是將標(biāo)準(zhǔn)化,模塊化的硬件功能單元經(jīng)一通用硬件平臺,利用軟 件加載方式來實現(xiàn)各類無線電通信系統(tǒng)的一種開放式結(jié)構(gòu)的技術(shù). 通過不同軟件 程序,在硬件平臺上實現(xiàn)在不同系統(tǒng)中利用單一終端漫游.其核心思想是在盡可 能靠近天線的地方使用寬帶 A/D 和 D/A 變換器, 盡可能多地用軟件來定義無線功 能.其軟件系統(tǒng)包括各類無線信令規(guī)則與處理軟件,信號流變換軟件,調(diào)制解調(diào) 算法軟件,

30、信道糾錯編碼軟件,信源編碼軟件等.軟件無線電技術(shù)主要涉及數(shù)字 信號處理硬件(DSPH) ,現(xiàn)場可編程器件(FPGA) ,數(shù)字信號處理(DSP)等. 在 4G 系統(tǒng)中,若要實現(xiàn)任何人在任何地點(diǎn)以任何形式接入網(wǎng)絡(luò)的理想 通信方式,則至少需要保證移動終端能夠適合各種類型的空中接口,能夠在各類 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無縫漫游,并可以在不同類型的業(yè)務(wù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換.這就意味著在 4G 系統(tǒng)中,軟件將會變得非常復(fù)雜.為此,專家們提議引入軟件無線電技術(shù), 軟件無線電是近幾年隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步而迅速發(fā)展起來的新技術(shù), 它以現(xiàn)代 通信理論為基礎(chǔ),以數(shù)字信號處理為核心,以微電子技術(shù)為支持.軟件無線電概 念一經(jīng)提出, 就受到各

31、方的極大關(guān)注, 這不僅是因為軟件無線電概念新技術(shù)先進(jìn), 發(fā)展?jié)摿Υ?更為重要的是它潛在的市場價值也是極具吸引力的.軟件無線電強(qiáng) 調(diào)以開放性最簡硬件為通用平臺,盡可能地用可升級,可重配置的不同應(yīng)用軟件 來實現(xiàn)各種無線電功能的設(shè)計新思路.其中心思想是:構(gòu)造一個具有開放性,標(biāo) 準(zhǔn)化,模塊化的通用硬件平臺,將工作頻段,調(diào)制解調(diào)類型,數(shù)據(jù)格式,加密模 式,通信協(xié)議等各種功能用軟件來完成,并使寬帶 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器盡可能靠 近天線,以研制出具有高度靈活性,開放性的新一代無線通信系統(tǒng).在 4G 眾多 關(guān)鍵技術(shù)中,軟件無線電技術(shù)是通向未來 4G 的橋梁.由于各種技術(shù)的交迭有利 于減少開發(fā)風(fēng)險,所以未

32、來 4G 技術(shù)需要適應(yīng)不同種類的產(chǎn)品要求,而軟件無線 電技術(shù)則是適應(yīng)產(chǎn)品多樣性的基礎(chǔ),它不僅能減少開發(fā)風(fēng)險,還更易于開發(fā)系列 型產(chǎn)品.此外,它還減少了硅芯片的容量,從而降低了運(yùn)算器件的價格,其開放 的結(jié)構(gòu)也會允許多方運(yùn)營的介入. (5)多用戶檢測技術(shù) 4G 系統(tǒng)的終端和基站將用到多用戶檢測技術(shù)以提高系統(tǒng)的容量.多用戶檢 測技術(shù)的基本思想是: 把同時占用某個信道的所有用戶或部分用戶的信號都當(dāng)作 有用信號,而不是作為噪聲處理,利用多個用戶的碼元,時間,信號幅度以及相 位等信息聯(lián)合檢測單個用戶的信號,即綜合利用各種信息及信號處理手段,對接 收信號進(jìn)行處理,從而達(dá)到對多用戶信號的最佳聯(lián)合檢測.它在傳統(tǒng)

33、的檢測技術(shù) 的基礎(chǔ)上,充分利用造成多址干擾的所有用戶的信號進(jìn)行檢測,從而具有良好的 抗干擾和抗遠(yuǎn)近效應(yīng)性能,降低了系統(tǒng)對功率控制精度的要求,因此可以更加有 效地利用鏈路頻譜資源,顯著提高系統(tǒng)容量. 現(xiàn)有的多用戶檢測算法在計算復(fù)雜度與處理時延問題上存在不足, 且算法中 一些參數(shù)(頻率,幅度,定時,相位等)估計有誤時, 會使得相關(guān)矩陣產(chǎn)生較大 偏差,導(dǎo)致整個系統(tǒng)性能急劇下降.另一方面, 當(dāng)前的 MUD 算法只考慮了同小 區(qū)內(nèi)的干擾,而沒有考慮相鄰小區(qū)間的同頻率用戶干擾.一般的多用戶檢測研究 都假設(shè)用戶數(shù)據(jù)是獨(dú)立等概率的,沒有考慮信道編碼的影響,現(xiàn)在組合信道編碼 和多用戶檢測的研究受到越來越多的重視

34、.另外,目前的研究方向還包括多速率 多用戶檢測和多用戶檢測與空時二維信號處理,多載波調(diào)制,功率控制等技術(shù)的 結(jié)合. (6)IPv6 技術(shù) 4G 通信系統(tǒng)選擇了采用基于 IP 的全分組方式傳送數(shù)據(jù)流,因此 IPv6 技術(shù) 將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議.選擇 IPv6 協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)考慮: a) 巨大的地址空間.在一段可預(yù)見的時期內(nèi),它能夠為所有可以想像出的 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個全球惟一的地址. b) 自動控制.IPv6 還有另一個基本特性就是它支持無狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地 址自動配置方式.無狀態(tài)地址自動配置方式是獲得地址的關(guān)鍵.在這種方式下, 需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制來獲得一個局部連接

35、地址. 一旦得到 這個地址之后,它將用另一種即插即用的機(jī)制,在沒有任何人工干預(yù)的情況下, 獲得一個全球惟一的路由地址. c) 服務(wù)質(zhì)量.服務(wù)質(zhì)量(QoS)包含幾個方面的內(nèi)容.從協(xié)議的角度看,IPv6 與目前的 IPv4 具有相同的 QoS,但是 IPv6 能提供不同的服務(wù).這些優(yōu)點(diǎn)來自于 IPv6 報頭中新增的字段流標(biāo)志 .有了這個 20 位長的字段,在傳輸過程中, 中國的各節(jié)點(diǎn)就可以識別和分開處理任何 IP 地址流.盡管對這個流標(biāo)志的準(zhǔn)確 應(yīng)用還沒有制定出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),但將來它無疑將用于基于服務(wù)級別的新計費(fèi)系統(tǒng). d) 移動性.移動 IPv6 在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性.每個 移動設(shè)

36、備設(shè)有一個固定的家鄉(xiāng)地址,這個地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無 關(guān).當(dāng)設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時,通過一個轉(zhuǎn)交地址即可提供移動節(jié)點(diǎn)當(dāng)前 的位置信息. 移動設(shè)備每次改變位置都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所 對應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn). (7)MIMO 技術(shù) 多輸入多輸出技術(shù)(MIM0)是指在基站和移動終端都有多個天線.MIM0 技術(shù) 為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益. 空間復(fù)用是在接收端和發(fā)射端使用多 副天線,充分利用空間傳播中的多徑分量,在同一頻帶上使用多個子信道發(fā)射信 號, 使容量隨天線數(shù)量的增加而線性增加. 空間分集有發(fā)射分集和接收分集兩類. 基于分集技術(shù)與信道編碼技術(shù)的空時碼可獲得高的編碼

37、增益和分集增益, 已成為 該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).MIM0 技術(shù)可提供很高的頻譜利用率,且其空間分集可顯著 改善無線信道的性能,提高無線系統(tǒng)的容量及覆蓋范圍. 7,OFDM 技術(shù)在 4G 中的應(yīng)用 若以技術(shù)層面來看,第三代移動通信系統(tǒng)主要是以 CDMA 為核心技術(shù),第四 代 移 動 通 信 系 統(tǒng) 技 術(shù) 則 以 正 交 頻 分 復(fù) 用 ( Orthogonal Freqency Division Multiplexer,OFDM)最受矚目,特別是有不少專家學(xué)者針對 OFDM 技術(shù)在移動通 信技術(shù)上的應(yīng)用,提出相關(guān)的理論基礎(chǔ).例如無線區(qū)域環(huán)路(WLL) ,數(shù)字音訊廣 播(DAB)等,都將在未來采用

38、OFDM 技術(shù),而第四代移動通信系統(tǒng)則計劃以 OFDM 為核心技術(shù),提供增值服務(wù). 在時代交替之際,舊有系統(tǒng)之整合與升級是產(chǎn)業(yè)關(guān)心的話題,目前大家談的 是 GSM 如何升級到第三代移動通信系統(tǒng); 而未來則是 CDMA 如何與 OFDM 技術(shù)相結(jié) 合.可以預(yù)計,CDMA 絕對不會在第四代移動通信系統(tǒng)中消失,而是成為其應(yīng)用 技術(shù)的一部份,或許未來也會有新的整合技術(shù)如 OFDM/CDMA 產(chǎn)生,前文所提到的 數(shù)字音訊廣播,其實它真正運(yùn)用的技術(shù)是 OFDM/FDMA 的整合技術(shù),同樣是利用兩 種技術(shù)的結(jié)合.因此未來以 OFDM 為核心技術(shù)的第四代移動通信系統(tǒng),也將會結(jié) 合兩項技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),一部份將是以

39、CDMA 的延伸技術(shù). 4G, 對比 8, 4G, 3G 對比 8.1 的局限性 3G 的局限性: 第三代移動通信系統(tǒng)是能夠滿足國際電聯(lián)提出的 IMT - 2000PFPLMTS 系統(tǒng)標(biāo) 準(zhǔn)的新一代移動通信系統(tǒng),要求具有很好的網(wǎng)絡(luò)兼容性,能夠?qū)崿F(xiàn)全球范圍內(nèi)多 個不同系統(tǒng)間的漫游,不僅要為移動用戶提供話音及低速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而且要提 供廣泛的多媒體業(yè)務(wù).根據(jù) ITU 的標(biāo)準(zhǔn),世界各大電信公司聯(lián)盟均己提出了自 己的第三代移動通信系統(tǒng)方案,主要有 W-CDMA,CDMA2000,TD-CDMA 以及我國提 出的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的 TD-SCDMA.但 3G 也存在以下幾方面的局限性: 不能支持較高的通

40、信速率.3G 雖然標(biāo)稱能達(dá)到 2Mbit/s 的速率,但平均速 率只能達(dá)到 384 kbit/s.盡管目前 3G 增強(qiáng)型技術(shù)不斷發(fā)展,但其傳輸速率還有 差距. 不能提供動態(tài)范圍多速率業(yè)務(wù).由于 3G 空中接口主流的三種體制 WCDMA, cdma2000,TD-SCDMA 所支持的核心網(wǎng)不具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),難以提供具有多種 QoS 及性能的多速率業(yè)務(wù). 不能真正實現(xiàn)不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境間的無縫漫游. 由于采用不同頻段的 不同業(yè)務(wù)環(huán)境,需要移動終端配置有相應(yīng)不同的軟,硬件模塊,而 3G 移動終端 目前尚不能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)環(huán)境的不同配置.由于 3G 系統(tǒng)以上的局限性,目前,很 多公司已經(jīng)開始著手 4G

41、 概念通信系統(tǒng)的研究. 的超越之處: 8.2 4G 的超越之處: 與今年年內(nèi)即將推出的 3G 移動通信服務(wù)相比,4G 技術(shù)更為復(fù)雜,4G 技術(shù)在通 信特點(diǎn)方面較 3G 移動通信技術(shù)相比,有許多超越之處: (1)4G 移動通信技術(shù)的信息傳輸級數(shù)要比 3G 移動通信技術(shù)的信息傳輸級數(shù) 要高一個等級,其最大的傳輸速度將是目前i-mode服務(wù)的 10000 倍. (2)主要發(fā)展數(shù)字廣帶(Broad band)為基礎(chǔ)的概念?在毫米過程中,傳播 條件相對困難,蜂窩小區(qū)也會相應(yīng)小很多,這會引起一系列技術(shù)上的難題. (3)靈活性要比 3G 強(qiáng)得多?它能自適應(yīng)的資源分配,能夠處理變化的業(yè)務(wù)流? 信道條件不同的環(huán)

42、境,有很強(qiáng)的自組織性和靈活性. (4)4G 移動通信技術(shù)將可讓所有移動通信運(yùn)營商的用戶,享受共同的 4G 服 務(wù). (5)該技術(shù)應(yīng)該能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)和自行變化的信道條件,使低碼與高碼的 用戶能夠共存?這些方面都要比 2G?3G 先進(jìn). (6)它能綜合固定移動廣播網(wǎng)絡(luò)或其他的一些規(guī)則,實現(xiàn)對這些功能體積分 布的控制. (7)該技術(shù)將以幾項突破性技術(shù)為基礎(chǔ),例如一些光纖產(chǎn)品公司用來提高 Internet 主干帶寬的技術(shù),它將對無線頻率的使用效率比第二代和第三代系統(tǒng)都 高得多. 我們相信,在不久的將來 4G 在業(yè)務(wù)上,功能上,頻寬上均有別于 3G,應(yīng)該將 會是將所有無線服務(wù)聯(lián)合在一起,能在任何地方接

43、入互聯(lián)網(wǎng),包括衛(wèi)星通訊, 定位 定時,數(shù)據(jù)收集,遠(yuǎn)程控制等綜合功能,移動無線互聯(lián)網(wǎng)會是無邊無際,而預(yù)計 兩年后 3G 的傳輸速度上限 2Mbps 很可能會到達(dá)飽和, 所以 4G 將會是多功能集成 的寬帶流動通訊系統(tǒng),是寬帶接入 IP 的系統(tǒng). 9, 4G 的發(fā)展趨勢 從 4G 的發(fā)展前景看, 0FDM 和智能天線等核心技術(shù)外還包含一些相關(guān)技術(shù). 除 (1)交互干擾抑制和多用戶識別:待開發(fā)的交互干擾抑制和多用戶識別技 術(shù)應(yīng)成為 4G 的組成部分.它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系 統(tǒng),消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾,確保接收高質(zhì)量信號.這種組 合將滿足更大用戶容量和覆蓋范圍,

44、大大減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署,確保服務(wù)質(zhì) 量. (2)可重構(gòu)性自愈網(wǎng)絡(luò):4G 無線網(wǎng)絡(luò)中將采用智能處理器,可處理節(jié)點(diǎn)故 障或基站超載.網(wǎng)絡(luò)各部分采用基于知識解答裝置,可糾正網(wǎng)絡(luò)故障. (3)微微無線電接收器:未來 4G 中要研究的另一重點(diǎn),它是嵌入式無線 電.采用此技術(shù),功耗是采用現(xiàn)有技術(shù)的 l/101/100. (4)無線接入網(wǎng)(RAN) :4G 系統(tǒng)高速度,大容量,低比特成本.4G 系統(tǒng) RAN 的發(fā)展趨勢是電路交換向基于 IP 分組交換發(fā)展,設(shè)備分集向網(wǎng)絡(luò)分集發(fā)展.這 種基于 IP 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得在 3G,4G,W-LAN,固定網(wǎng)之間漫游得以實現(xiàn), 并支持下一代因特網(wǎng). 10, 10,

45、4G 移動通通信中個人通訊研究 10.1,個人通訊的發(fā)展 隨著無線和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,無線通信網(wǎng)絡(luò)的重要性日益顯著.一個 有發(fā)展?jié)摿Φ?4G 無線個人通信網(wǎng)絡(luò)(WPN)的框架,應(yīng)該提供給用戶更高的帶寬 服務(wù);透明地將技術(shù)集成到系統(tǒng)環(huán)境中,從而實現(xiàn)位置的無關(guān)性; Internet 技 術(shù)和新 WLAN 可以很好地協(xié)同發(fā)展. 10.2 10.2 WPN 發(fā)展帶來的挑戰(zhàn) WPN 所面對的挑戰(zhàn)和其他網(wǎng)絡(luò)非常相似,即目前還很難適用于那些具有有限 資源的小型移動設(shè)備.這一點(diǎn)可以體現(xiàn)在以下這些特殊的需求上. (1)比特率和設(shè)備容量的可擴(kuò)展性將是體系的一部分.實際的網(wǎng)絡(luò)必須是異構(gòu) 的而且支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的

46、相互通信. (2)為了支持不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信,面向無線節(jié)點(diǎn)的中間介質(zhì)間必須依靠從源 節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的信息.另外,除了 MANET 路由方案,還應(yīng)該有一種到基干網(wǎng)絡(luò) 的透明連接機(jī)制. (3)無線 TCP 是當(dāng)前的一個研究熱點(diǎn),特別是關(guān)于 MAC 層和上層之間的通信上. 在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,由于不同類型的 MAC 層和物理層的共存,使得這個問題更加 復(fù)雜化. (4)另一個基本需求是安全和隱私問題.作為一個必須具有的功能,在無線通 信中更易遭受各種攻擊的情況下就變得更具挑戰(zhàn)性. 在系統(tǒng)設(shè)計時完成提供一個 端到端的安全體系是很困難的; 如果放到系統(tǒng)建成之后再去加強(qiáng)安全方面的功能 也是非常困難,代價非常的

47、昂貴. (5)網(wǎng)絡(luò)無處不在以及個性化的發(fā)展趨勢帶來了額外的復(fù)雜需求.這樣,不僅 僅需提供應(yīng)用和服務(wù),而且還應(yīng)該考慮用戶的喜好,注重個性化服務(wù). (6)還需要新的控制層來協(xié)助中間層通信,完成全局管理任務(wù)以及進(jìn)行一些不 可避免地分層管理工作.歐洲的 IST 協(xié)作 R&D 項目PACWOMAN2和 6HOP3 正在致力于解決所提到的難題. 10.3 10.3 可行解決方案 (1).可擴(kuò)展性 在 IEEE802.15 中,IEEE802.15.4a 協(xié)議組正在設(shè)計低容量無線接口,也正 在考慮支持超寬帶技術(shù)(Ultra-Wideband) ,但要保證其他的方案如混合 OFDM 也 能良好運(yùn)行.為了支持

48、LDR 設(shè)備和其他設(shè)備的互相連接,除了物理層和鏈路層, 還有另外一個重要的方面需要考慮.IP 可以被用作一種粘合技術(shù),但是 LDR 終端可能不具有這種功能,因為它們可能不是完全 IP 適應(yīng)的,所以應(yīng)該開發(fā)其 他的方式.一些 LDR 設(shè)備是和輕量級的操作系統(tǒng)合為一體的,具有一個簡化的 IP 棧.因此對于現(xiàn)實的組合網(wǎng)絡(luò),完全 IP 適應(yīng)方式不是最合適的.相反,我們 假設(shè)一個不同的策略,其中一簇 LDR 終端受一個功能比較強(qiáng)大的 LDR 終端控制, 該 LDR 終端的特點(diǎn)是有一個雙協(xié)議棧,目的是允許 LDR 和外部設(shè)備通過傳統(tǒng) IP 通信來相互連接.這種方式需要網(wǎng)絡(luò)中有許多這樣的 LDR 終端. (

49、2) .增強(qiáng) Ad hoc 路由 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)使得下一代 WPN 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的可能性大大增加.MANET 項目組已經(jīng) 走出了第一步,通過指定基礎(chǔ)協(xié)議來支持多跳網(wǎng)絡(luò)中的通信.但是在包含成百上 千個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中迫切需要一種通用實現(xiàn)方式,而且具有很好的流動性.需要理 解 ad hoc 路由機(jī)制,例如,MIT 已經(jīng)得出了一些有趣的調(diào)查結(jié)果,結(jié)果表明有 時候最短的路徑是不足夠的 4;跨層協(xié)議優(yōu)化需要有一個通用的框架,這 個框架允許過過眾所周知的接口訪問需要的信息. (3) .主干網(wǎng)絡(luò)的互相連接 下一代 WPN 需要全球范圍內(nèi)的無縫連接. 用戶可以在任何時候任何地點(diǎn)接入 網(wǎng)絡(luò),還可以使用最適合的接口.

50、傳統(tǒng)的概念上網(wǎng)關(guān)是提供連接到主干網(wǎng)絡(luò)的一 個接口,在 WPN 網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)關(guān)的概念應(yīng)該被拓寬,它應(yīng)具有單獨(dú)或者群集的 WPN 所固有的移動性.IETF 的 NEMO 工作組認(rèn)為移動網(wǎng)絡(luò)是一個具有 Internet 接入 點(diǎn)的獨(dú)立單元5.也可以認(rèn)為它是一個葉子網(wǎng)絡(luò),因此不會帶來網(wǎng)絡(luò)阻塞.不 過,無論是使用多個移動路由器還是使用具有多個接口的單個移動路由器,都有 可能是多地址的.將來的網(wǎng)關(guān)不僅具有提供和主干網(wǎng)絡(luò)連接的功能,而且還需要 具有進(jìn)行用戶位置注冊和用戶位置發(fā)現(xiàn)的功能.未來 WPN 具備的另一個特征是, 多地址和在多域環(huán)境中的移動性. 在不同作用域之間移動時連接能夠保持而且連 接路徑是最優(yōu)的,

51、這將產(chǎn)生額外的需求如無線裝置資源管理和最優(yōu)連接線路切 換. (5) .協(xié)議擴(kuò)展 WPN 中有必要在無線連接包括遺留系統(tǒng)上提供最好的 IP 性能.但是在一些 網(wǎng)絡(luò)路徑中由于鏈接的特點(diǎn),TCP/IP 的性能降低了.PILCIETF 工作組選擇提高 性能的代理(PEP)來提高網(wǎng)絡(luò)路徑中 Internet 協(xié)議的性能.不同類型的 PEP, 可以依據(jù)基本功能來區(qū)分.一些 PEP 試圖通過修改協(xié)議本身來彌補(bǔ)性能.另一些 采用對稱/不對稱的且對上層透明的擴(kuò)展方式,通常更有效率和更靈活.包含各 種擴(kuò)展協(xié)議的通用框架提供了較高的靈活性,其適用于各種情況下的連接.然而 這樣需要簡化協(xié)調(diào)需求信息共享(跨層的通信和配

52、置)的控制層.另外 PEP 通常 在最后一跳使用,所以多跳通信的出現(xiàn)帶來了另外的要求,就是 PEP 能夠在多跳 網(wǎng)絡(luò)中使用. (6) .位置發(fā)現(xiàn)和用戶喜好 未來的服務(wù)和應(yīng)用將根據(jù)用戶及環(huán)境來采取不同的行為, 用戶的定位是基本 功能.典型應(yīng)用的例子很多,如允許環(huán)境敏感型服務(wù)的建立;到達(dá)機(jī)場的時候, 在 PDA 上獲取計劃表以及飛行時間表; 在觀光時, 獲得地點(diǎn)和紀(jì)念物的實時信息. 如果用戶身邊有各種不同的設(shè)備,而且將計算任務(wù)分布到這些設(shè)備上執(zhí)行,為了 使這種想法成為現(xiàn)實, 未來的設(shè)備應(yīng)該能夠為應(yīng)用提供一系列接口來很容易地獲 取周圍有什么和它可以做什么等信息.另一方面是先進(jìn)的智能卡技術(shù)可 以用來開

53、發(fā)控制板.新的無線個人用戶識別模塊(WPSIM)可以通過智能卡提供 通用的和個性化的用戶,訪問,賬單,配置和安全等信息. 10.4, 10.4,體系結(jié)構(gòu) .4 有必要提供一個通用的平臺來保證信息在不同協(xié)議層和實體之間傳送. PACWOMAN 已經(jīng)將這個平臺命名為 PAN 和 CAN 優(yōu)化層(PCOL) 6HOP 稱它為無線 , 適應(yīng)框架(WAF) .PCOL 是一種為 PAN 和 CAN 提出的特定解決方案,而 WAF 更適 用于多跳環(huán)境的無線網(wǎng)絡(luò).圖 1 中給出了 PCOL 和 WAF 的體系結(jié)構(gòu). 10.5,結(jié)論 10.5, .5 新的 4G 無線網(wǎng)絡(luò)是以用戶為中心,異構(gòu)的,自動配置和自適

54、應(yīng)的網(wǎng)絡(luò).為 了達(dá)到這些目標(biāo),需要對協(xié)議棧的不同層以及 WPN 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行大量的研 究.通過對目前工作的研究,本文得出的主要結(jié)論是對于重組和重新配置的可能 性不斷增長的需求,使得需要解決可伸縮性,ad hoc 路由性能提高,體系間通 信,IP 協(xié)議棧擴(kuò)展以及安全性,位置透明性和用戶體驗等所帶來的挑戰(zhàn).另外, 需要定義控制板,接口以及體系結(jié)構(gòu)的概念. 影響 WPN 發(fā)展的關(guān)鍵因素是通用的無線接口技術(shù),高復(fù)雜度,單純 ad hoc 路由 協(xié)議的不完善以及安全性問題. 多跳網(wǎng)絡(luò)中的 TCP 協(xié)議的低性能以及吞吐量的不 穩(wěn)定性也是所關(guān)心的問題.這些課題必須在未來的研究中解決.IST 項目只是局

55、部解決方案的第一步,要使 WPN 得到普遍應(yīng)用,還有許多課題需要研究解決. 11,我國第四代移動通信的發(fā)展 11,我國第四代移動通信的發(fā)展 當(dāng)中國自主知識產(chǎn)權(quán)的 3G 標(biāo)準(zhǔn) TD-SCDMA 產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程越來越快,大規(guī)模 使用近在咫尺的時候,國家有關(guān)部門已經(jīng)在密切關(guān)注下一代通信技術(shù)(4G)的最 新進(jìn)展,并積極參與有關(guān)技術(shù)的研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)的制定,期望在 4G 上奪得先機(jī). 1 月中旬,信產(chǎn)部副部長奚國華等人到廣東省進(jìn)行調(diào)研,并參觀了華為,中 興等通信企業(yè).知情人士透露,在 1 月 11 日的有關(guān)會議上,奚國華提出希望華 為,中興能積極參與到下一代標(biāo)準(zhǔn)的制定,并組建4G 標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟 . 11.1,以 3

56、G 的戰(zhàn)略發(fā)展 4G .1, 來自廣東省通信管理局的消息顯示,奚國華在座談會上對華為,中興提出要 求, 密切跟蹤新技術(shù)的發(fā)展動態(tài)和市場應(yīng)用,加大對下一代標(biāo)準(zhǔn)的研究,加強(qiáng) 自主創(chuàng)新的力度. 有參會知情人士表示,政府的態(tài)度是希望4G 按照 3G 的思 路發(fā)展 . 按照我國目前 TD 的發(fā)展思路,1998 年,大唐提出 TD 標(biāo)準(zhǔn)并提交國際電信 聯(lián)盟(ITU) ,2000 年 TD 被國際電聯(lián)定為 3G 候選標(biāo)準(zhǔn);2002 年在國家多個部委 的支持下, 國內(nèi)八大企業(yè)聯(lián)合成立了 TD 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟, 開始了 TD 的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)工作; 2006 年 1 月,TD 被信產(chǎn)部定為國內(nèi) 3G 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),也就是國

57、家標(biāo)準(zhǔn). 從標(biāo)準(zhǔn)的制定到產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn),TD 經(jīng)歷了漫長的等待.上述會議知情人士 表示,在 1G 時代,我國根本沒有自主專利,2G 我國基本是從產(chǎn)業(yè)末端介入,3G 則是從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定末端介入.由于現(xiàn)在國內(nèi)的 4G 研究主要由高校組織,政府 希望能吸取 3G 產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)驗和教訓(xùn),從一開始就發(fā)動企業(yè)參與其中,共同推進(jìn) 4G 的研發(fā). 據(jù)第一財經(jīng)日報了解,在 3G 走向商用的同時,國外有關(guān) 4G 的研究已經(jīng) 小有成果,歐盟,日本,韓國都啟動了相關(guān)計劃,三星,西門子,摩托羅拉等企 業(yè)以及運(yùn)營商 NTT DoCoMo 都在研究方面相對領(lǐng)先. 據(jù)國家 863 計劃通信領(lǐng)域?qū)＜医M成員, 清華信息科學(xué)與技術(shù)國家實驗室副主 任王京介紹,4G 國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在還未確定,20072008 年,國際電信聯(lián)盟將會征集 4G 標(biāo)準(zhǔn).國家 863 計劃組教授郭強(qiáng)表示,在 4G 上,不可能有任何一個國家或者 企業(yè)可以掌握全部核心技術(shù),而是各國都有知識產(chǎn)權(quán),中國已經(jīng)計劃在 2007 年 后向國際電聯(lián)提交 4G 標(biāo)準(zhǔn). TD 的產(chǎn)業(yè)化大概用了 8 年,4G 的產(chǎn)業(yè)化也將是一個漫長的過程. 王京表 示.