新世纪的移动通信与接入网技术(二)

　　无线互联网

　　目前，互联网上存贮了大量信息，若移动用户能够方便地利用这些信息，将会带来很大的便利。许多手机用户将会在装配WAP和无线Java后实现上网浏览功能。当互联网数据能够根据移动用户的定位，进行传输时就会更方便。

　　为了传输互联网数据，需要建立分组交换网络。这就需要解决以下两个问题：IP网上的话音传输是否可行，当数据业务较多时，全IP无线网是否能够同时传输数据和话音业务。在3G系统中，分组交换数据通道能够解决数据的有效传输问题。但IP协议在传输话音时频谱利用率很低。因此，能实现话音和数据交换的全无线IP网在近期内很难得到推广。由于无线通信的带宽有限且昂贵，也可能造成令人无法忍受的时延。

　　对在基站和网络之间的无线接口而言，全IP网是可行的。然而，数据在过渡到全IP网之前，必须先过渡到ATM网络。ATM网络能够保证数据和话音业务的质量，一旦带宽得到保证，全IP网就可以与不同的网络进行数据交换。

　　目前语音信号通过MSC实现传输，而数据通过路由器传输。将来会出现一种能够代替独立的MSC和路由器的软件交换方式，它可降低网络的费用，并提高OAM（运营、管理和维护）性能。

　　无线接入网

　　新技术展望

　　2001年，3G网络开始向用户提供多媒体业务。新技术的标准化和发展是一个长期的过程，相关的工作目前刚刚开始。然而，未来发展的目标何在？

　　频谱是有限资源，无线业务的开展要求更高的频谱利用率、更多的频谱资源。日益增长而且价格低廉的计算处理能力使更为复杂的运算，如编码、解码、测量、软件无线电等成为可能。具有不同灵活性和带宽的接入技术不断出现，在建立灵活的可移植平台后，这些技术能够对用户的单个终端提供更多的服务。用户期望能够得到与目前的有线网相媲美的QoS无线服务。

　　典型的通信模式将会采用现有的或研制中的接入网技术，该模式要求系统向用户提供令人满意的服务。从1990年3G标准提出以来，不同无线接入系统，如蜂窝、无绳等的容量应当得到不同无线环境的统一接口支持。在UMTS定义和标准化阶段，没有什么技术能够满足所有的应用要求。因此，UTRA结合了FDD和TDD来支持不同的对称或非对称业务。

　　由于上述因素的存在，3G系统将主要采用纵向通信模式，不同的接入方式如蜂窝、无绳、WLAN、短距离连接系统等可以共存于同一平台，取长补短，以满足不同用户的需求。这些接入系统将会与一个灵活、无缝的核心网相连，对这些技术而言，实现全球漫游是必须的。另外，在不同的接入技术之间进行纵向、横向切换和无缝服务，并保证业务的移动性、安全性、QoS 等已成为必须解决的问题，其彻底解决有待于接入技术和核心网的发展。

　　其系统的主要特征包括：

　　* 在2G向3G的演变过程中，系统支持不同速率的数据业务，宽带接入、短距离连接系统以及有线系统（如xDSL系统）；

　　* 支持当前和未来的带宽；

　　* 在不同的系统和不同的运营商之间分配频谱，使其能实现最大利用；

　　* 支持新的网络类型和网络管理方式（如自动网络分配和动态网络分配），在同一平台上能够支持不同接入系统的动态频谱分配；

　　* 利用FDD和TDD系统支持对称和非对称业务；

　　* 核心网和接入网能够支持实时业务的QoS要求，以满足数据包传输的需求；

　　* 为非对称传输提供更好的链路服务；

　　* 目前，核心网和接入网建立在IP的基础上，能够降低重建费用，使新技术的移植更为便利；

　　* 物理层和不同接入技术分离，Java Virtual和CORBA技术使软件和硬件实现分离。

　　接入网技术的发展

　　多种接入网技术将在近期内得到快速发展。这些技术大致可分为以下几种：

　　* 蜂窝移动通信系统（2G，如GSM；3G，如IMT-2000/UMTS）

　　* 无绳系统（如DECT）

　　* 短距离连接系统(蓝牙，DECT系统）

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

　　* 固定无线接入和无线环网

　　* 卫星通信

　　* 广播系统（如DAB、DVB-T）

　　* 有线系统（如xDSL、CATV系统）

　　上述系统的设计都适用于数据传输。WLAN系统主要用来进行高速数据接入，可用于公用网络和一些接入设施，以及会议中心、展览馆、机场、饭店、火车站等。ETSI BRAN系统的物理层HIPERLAN2由IEEE 802.11a和日本的MMAC进行协调，其中后者允许全球漫游。另外，在日本有一种新的接入技术正在研究之中，该技术支持高移动性和高数据速率。自组网络也能对低功率系统和某些特殊业务起到补充作用。在这些系统中，移动台的作用相当于在多跳传输系统中充当远端手机和基站之间的中继站。移动台有支持基站的能力，直接的手机—手机呼叫是可行的。

　　固定无线接入和无线环网将取代或补充有线接入网，但这些系统并不支持移动通信。DAB和DAB-T可以在下行链路中用于宽带广播数据服务。这些系统可以与蜂窝移动系统（如GSM和UMTS）或公用交换网（PSTN、ISDN）结合，以支持下行不对称数据业务。目前大量采用的是铜双绞线和同轴电缆网络，后者支持宽带数据传输，前者则可用于ISDN和xDSL(主要是ADSL)。

　　上述技术代表了未来业务平台的多种技术方案。然而，这些技术大部分是独立设计的，未考虑彼此间的兼容性。它们的设计主要用于支持特定的传统业务。在未来的用户需求和经济需求的基础上，将会有能够满足宽带、高移动性的新接入网方案出现。

　　面向3G的接入网技术面临的挑战

　　目前仍存在许多技术上的问题，它们有待于进一步的解决，其中最主要的就是同一平台上不同接入网间的交互、多模式或者自适应转换，以及服务范围的进一步扩大。在无线接口、无线接入、核心网等方面，当前的技术也面临挑战。

未来的系统需要尽可能地利用频谱资源。因此，需要首先解决以下几个与物理层相关的问题：

　　* 优化接入网系统，改善调制和编码方案以进一步提高频谱利用率和系统性能；

　　* 提高检测能力，如多用户检测等；

　　* 选择在处理精度和算法复杂度之间取得最佳折衷的信号处理算法；

　　* 源代码压缩技术，以降低用户数据速率。

　　目前有下列解决方案：

　　* 链路自适应能力，可根据信道状况、流量、频率资源和系统性能自动调整；

　　* 不同系统间的频谱和共享，不同无线接入系统间的共存性检测；

　　* 先进的天线技术以提高链路质量和信道容量。

　　上述方案用于提高无线链路的容量。分集天线主要是减少多径传输带来的衰落现象。多重天线的概念是分集天线的延伸，由基站和终端的不同天线之间的不相关多径传输构成。在平行的传输信道中同时复用相同频段，以增加信道容量。自适应天线提高了链路性能，降低了不同方向间信道的相互干扰，并利用SDMA技术实现不同用户、不同方向的相同频率复用。控制信道和信号处理等系统方面的技术是天线的核心技术，它们可以实现频谱的最大利用率。UMTS论坛已考虑到自适应天线的技术要求和前题，但是各种射频前端和基带信号的处理成本问题是我们面临的技术挑战。

　　无缝网络包括多个接入网系统和它们之间的无缝切换。功率低、体积小的多模式和多频带终端将在近期与用户见面。不同的终端类型，如PDA、笔记本、手机等都支持上述的应用。另外，高级信号处理平台的概念是将不同的接入网参数下载到信号处理单元中。最先进的可编程信号处理机能适应任何实际接入系统。软件无线电技术则是终端技术中最难实现的。随着半导体技术和信号处理能力的不断发展，上述方案和概念最终将成为现实。

　　从用户的观点来看，人机界面必须简单易用，便于残疾人和老人使用。当然，这些技术和概念必须能够与目前的承载能力相吻合。

　　技术竞争

　　现存许多无线或是有线技术，包括固定无线网、宽带无线网（LMDS和MMDS）、卫星通信等均试图与蜂窝移动技术相媲美。

　　固定无线网技术曾流行一时，但从技术角度而言，它并不太适合无线环境。但是，高增益的窄波束技术可以大大提高覆盖范围，降低功率损耗。由于不需要硬切换，因而系统结构可以大大简化。人们有理由相信,改进后的固定无线网可能比目前的移动网造价更低、更有效地满足网络的需求。

　　当前，固定无线网的希望并不大。困难之一在于移动通信中的竞争激烈。只要移动通信的主要业务仍是话音，那么固定无线网就很难主宰移动业务。相应的技术设计的改进需要大量的投资，在当前移动系统早已占有巨大市场份额的情况下，这显然并不容易。另外，如果使用窄波束技术的话，固定无线网将会更加费时费力。以前曾有不少固定无线解决方案，由于价格方面不能与现存的网络抗衡而无法实施。

　　无线解决方案中也包括LMDS和MMDS的点对点和点对多点解决方案。由于微波的价格高昂，因此LMDS和MMDS解决方案开始可能只能为SOHO提供服务，其初期用户将比移动市场的用户少得多。

　　随着铱星计划的惨败，卫星和蜂窝移动技术之间在话音业务领域的竞争已告结束。即使技术上可行，利用卫星进行话音通信的费用也比目前的费用高得多。综上所述，在最近

几年内，用于传送话音的移动技术仍然会保持当前的强势。

　　随着数据业务的发展，上述无线解决方案可能会有所不同。以固定无线网技术为例，在使用窄波束技术后，该技术可以提高频谱利用率。考虑到用户对语音和数据混合传输的要求，在此基础上，固定无线网技术对室内无线应用而言，是很有吸引力的。另外，LMDS和卫星解决方案可利用它们的带宽优势传送高速数据。因此，在数据传输方面，还会有激烈的技术竞争。

　　移动多媒体的应用随着2G的发展而不断扩大。3G系统则为移动多媒体的发展提供了更多的机遇、更灵活的界面和更宽的带宽。3G后的系统将会建立在更灵活的网络平台基础上。依靠接入系统和承载层的能力，新的系统选择最佳的接入方式，并根据小区的大小、覆盖范围、对全球移动性和无缝传输的要求将不同的接入系统应用于不同的小区。从目前的情况来看，接入系统平台的可移植性和核心网将会建立在IP技术和透明传输的基础上，以保证通信环境的自由性。另外，重组自优化网络和自适应网需要采用新的算法，并加入新的网络实体和接入系统。

　　新技术的关键在于同一平台上不同接入系统的纵向或横向切换、无缝服务的实现和全球漫游。目前仍有许多技术上的问题需要解决，应在接入系统、无线IP网和移动管理领域开展广泛的国际合作研究。在解决上述问题的过程中，国际标准的制定将显得尤为重要。

　　移动通信只有不到50年的历史，却已经改变了人们相互交流的方式。未来将会有更多的新技术使人们的通信方式发生新的变革，最终使随时随地与任何对象的通信成为可能。

摘自《通讯世界》