无线LAN融入4G

陈代寿

　　3G的概念刚刚进入广大消费者的头脑中，如今，第四代蜂窝网络技术（4G）正向人们走来，它提供的移动数据通信速率可达100Mbps甚至更高。

　　业界人士预计，4G最早有望在2010出现，一些蜂窝电话生产商甚至将时间锁定在2006年。据第四代移动通信论坛（FGMF）估计，到年底，全球在4G领域的投资将达300亿美元。

　　3G不成熟导致4G出台

　　3G技术发展至今仍不是很成熟。目前，3G还缺乏全球统一标准，即使是在美国，也存在三种互不兼容的规范；3G所运用的语音交换架构仍承袭了第二代（2G）的电路交换，而不是纯IP方式；被人们炒得沸沸扬扬的流媒体（视频）应用也不尽如人意——犹如放幻灯片；更为重要的一点是，它的数据传输率只接近于普通拨号接入的水平，更赶不上DSL。

　　3G开发之初，人们对其数据通信功能寄予厚望，但事实上开发3G主要受经济因素的驱动，即为了尽早推向市场，容纳更多的窄带语音应用。迄今为止，人们仍视推出的3G系统为测试版本，很多功能没能真正实现，3G也无法做到当初开发人员对它的功能性要求。如今3G的数据传输率已有所提高，但要快速传输较大的电子邮件附件，仍然不具备足够的带宽，更不可能实现蜂窝电话开发商早期所宣扬的，以广播电视的质量提供流式音/视频服务。

　　有别于以往的无线通信系统，4G将能够提供全息录音、远程控制卡以及移动虚拟现实等功能。4G将不仅仅应用于蜂窝电话通信领域，日本及欧洲一些移动运营商正在开发相关增值服务，而美国的固定无线通信服务商则试图通过改变网络灵活性向4G过渡。另外，4G将融合新型无线LAN技术，因为无线LAN技术提供的速率已接近4G的水平。

　　4G可以是移动宽带系统（MBS）

　　虽然人们现在才谈论4G，但对其酝酿开发却是十多前年的事。欧洲早在上世纪90年代就在进行相关研究，现在的核心问题是如何开发更高数据传输率的技术，以适应未来移动通信的需求。

　　目前，最先进的4G方案是在欧盟领导下由众多公司和大学协作开发的移动宽带系统（MBS）。MBS的目标是使蜂窝系统具备低时延、高QoS保证，数据传输率达到OC-3（155M）的水平，比现行速率要快数千倍。

　　MBS创建于1995年，原型的数据传输率为E3（34M）的水平，但通过并行运用多路链接可提高数据传输率。MBS经过很多室内和室外环境的测试，包括在比较拥塞的城区以每小时30英里的速度行进。MBS的物理层采用独特的时分多路接入（TDMA）技术，这也是大多数2G蜂窝电话所采纳的标准；更高层则采用ATM方式。

　　不过开发人员认为，MBS原型的功能仍不是很强，估计要经过15年左右时间才能进行商品化生产：成熟的产品将在2010年出现，广泛配置要到2020年。这期间规范肯定要作相应变更，物理层将会采用OFDM（正交频分多路复用）技术，因为它的抗干扰能力强；由于将来采用IPv6协议，ATM方式将被舍弃。

　　系统到底采用哪类无线频谱目前仍在讨论中。MBS原型运用60GHz频段，这有大量可利用带宽，但传输距离限制在约100米范围内。因此，构建这样一个全国性网络需要数百万个基站，而且每个基站规模不能太大。欧洲无线战略动议（EWSI）小组认为，应将频谱定在40 GHz，以容纳更多蜂窝电话接入，而且能够节省网络构造成本。

　　以前的无线通信系统主要关注语音应用，其中也融合有短消息服务（SMS）等其它类型的通信。MBS将朝着“与服务无关性”方向发展：随着数据传输率的提高，无线通信设备将能实现任何应用。

　　迄今为止，日本是广泛运用移动数据通信并获利的唯一国家，这使得日本运营商最有可能成为引导4G发展的先锋。NTT DoCoMo提供的i-mode服务模式已在日本赢得了广泛的市场，它能通过蜂窝电话提供有限的Web接入服务。DoCoMo借助i-mode而一举成为全球最大的ISP（接入用户数最多）。DoCoMo认为，真正的移动宽带网将完全取代固定接入模式，它计划在2006年前开发出可投入实际运用的4G系统。DoCoMo甚至预计，将来的移动数据通信将不仅仅是Web冲浪和接入公司服务器这类简单应用，将会出现“机对机”通信的巨大市场应用。例如，汽车从交通中心的计算机中获取方位信息，家电能够自动订购物品。

　　实现4G接入

　　大多数服务提供商希望通过提高现有移动通信系统的速率来达到4G标准；有的则建议在现行宽带无线系统基础上增加更多的灵活性，实现4G接入，因为如今的固定无线网已能提供数十兆的通信速率，可与DSL、Cable Modem甚至是光纤相媲美。

　　高容量固定无线网采用点对点连接，难以进行灵活性改造：ISP用于上行传输的固定天线需要实时跟踪每个用户，也就是说发射信号需要针对每个目标用户自动定向。

　　4G的接入解决方案之一是MMDS（多点多信道分布式系统），它运用类似于蜂窝网络的“一点对多点”体系结构，采用的频谱也跟3G差不多，传输距离大致为35英里，最大数据传输率略低于10M——最终数据传输率依赖于特定的服务提供商。

　　不过由于固定无线网不够灵活（两通信终端之间不能有障碍物，相关设备体积庞大，且需要专业人安装），其应用受到很大限制。用户能对终端设备进行一些改进，但大多受开发商专有技术的限制，且不支持与基于其它技术的蜂窝网间的漫游。

　　IEEE正在完善MMDS标准——802.16a，使这些问题最终可能得以解决。802.16a能大大提升网络的互操作性。IEEE 802.16a基于OFDM技术，它能降低设备间可视要求，但用户仍需将设备调整至大致准确的方位，只是不需要精确地排成一行。

　　但是，频谱的严重不足可能最终导致MMDS淡出市场。而另一实现途径是无线LAN。固定无线网和移动通信系统都可使用未经授权频谱，如今的无线LAN速率已达数十兆，这项标准本身受行政干预少，也不会面临其它大型通信服务商的竞争。

摘自《中国计算机报》