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无线通信技术应用及发展
无线通信技术应用及发展
无线通信技术热点领域
近几年来,全球通信技术的发展日新月异,尤其是近两三年来,
无线通信技术的发展速度与应用领域已经超过了固定通信技术,呈
现出如火如荼的发展态势。
其中最具代表性的有蜂窝移动通信、宽
带无线接入,也包括集群通信、卫星通信,以及手机视频业务与技
术。
蜂窝移动通信从上世纪 80 年代出现到现在,已经发展到了第三
代移动通信技术,目前业界正在研究面向未来第四代移动通信的技
术;宽带无线接入也在全球不断升温,近几年来我国的宽带无线用户
数增长势头强劲。
宽带无线接入研究重点主要包括无线城域网
(WMAN)、无线局域网(WLAN)和无线个域网(WPAN)技术;模拟集
群通信的应用开始得比较早,但随着技术的发展,数字集群通信技
术越来越赢得大家的关注;卫星通信以其特殊的技术特性,已经成为
无线通信技术中不可忽视的一个领域;手机视频广播作为一种新的无
线业务与技术,正在成为目前最热门的无线应用之一。
无线通信技术演进路线
2.1 无线技术与业务发展趋势
无线技术与业务有以下几个发展趋势:
(1)网络覆盖的无缝化,即用户在任何时间、任何地点都能实
现网络的接入。
(2)宽带化是未来通信发展的一个必然趋势,窄带的、低速的
网络会逐渐被宽带网络所取代。
(3)融合趋势明显加快,包括:
技术融合、网络融合、业务融
合。
(4)数据速率越来越高,频谱带宽越来越宽,频段越来越高,
覆盖距离越来越短。
(5)终端智能化越来越高,为各种新业务的提供创造了条件和
实现手段。
(6)从两个方向相向发展——
①移动网增加数据业务:
1xEV-DO、HSDPA 等技术的出现使移
动网的数据速率逐渐增加,在原来的移动网上叠加,覆盖可以连续;
另外,WiMAX 的出现加速了新的 3G 增强型技术的发展;
②固定数据业务增加移动性:
WLAN 等技术的出现使数据速率
提高,固网的覆盖范围逐渐扩大,移动性逐渐增加;移动通信、宽带
业务和 WiFi 的成功,促成 802.16/WiMAX 等多种宽带无线接入技术
的诞生。
(7)B3G 的概念兼顾了移动性和数据速率。
近几年来,全球移动通信市场经历了一个繁荣的发展时期。
从
移动通信用户数量来看,到 2002 年底,全球移动用户超过固定用户,
我国在 2003 年 10 月移动用户数也超过了固定用户数。
2004 年底全
球移动用户超过 17 亿,截至 2005 年 6 月,我国移动用户达到 3.63
亿,固定和移动电话普及率分别达到 26%和 28%,均超过世界平均
水平,固定电话和移动电话总数均为世界第一。
从电信业务收入来
看,全球移动电话和固定电话的收入相当,发展趋势是移动电话收
入增长较快,固定电话的收入缓慢下降。
但我国电信业务收入中,
移动电话的收入已经大于固定电话的收入,数据业务的收入所占比
例虽然还较小,增长很快。
与此同时,互联网和宽带业务增长迅速,主要有这样三个特点:
中国互联网用户已经超过 1 亿户,但普及率只有国际平均水平的一
半,增长潜力巨大;宽带接入用户快速增长,2005 年 6 月底宽带用
户达到 3270 万;但宽带业务的收入与业务量增长不匹配。
从我国通信移动市场发展来看,我国移动业务运营模式雏形已
经形成。
移动通信新业务的健康发展始于良好的收费模式,价值链
已经初步建成;以移动短信业务为代表的移动数据业务逐年稳固快速
发展,年业务收入近 300 亿元。
移动手机已经向兼有照相机、
MP3、视频、PDA、钱包等通信和娱乐功能相结合的个人消费品快
速发展;业务品牌更加多样化,开始走向良性发展的轨道。
但我国在移动业务运营模式良性发展的同时,还存在很多问题:
首先,相对于网络而言,业务领域的标准化程度明显滞后。
业务标
准化起步较晚,分散不成体系。
多种手机操作系统存在,增加了业务
开发和互联互通的难度。
其次,运营商过分强调业务差异化,缺乏
统一标准。
运营商业务差异化的竞争策略虽然可以快速提升企业效
益,但同时也影响了用户选择和跨运营商、跨地域的互通,降低了
规模效应,影响整个行业的发展。
从长远看来,业务标准的统一才
是发展的大趋势。
另外,终端的滞后以及资费等问题也影响着无线
通信市场的发展。
2.2 各种无线通信技术发展演进
图 1 中有两条主线,第一条是蜂窝通信的发展主线,蜂窝通信技
术从 1G、2G 向 3G、4G 发展;第二条线涵盖了
WLAN、WPAN、Bluetooth、WiMAX、RFID 等技术的发展。
这些
技术都朝向移动的、宽带的、高速的方向发展。
各种无线技术标准比较见图 2。
2.2.1 蜂窝移动通信标准的演进
总结这些年来蜂窝移动通信技术的演进过程(见图 3),可以得
出这样几个特点:
(1)无线接口频谱效率更高,速率更快。
首先,每 10 年出现
一代新技术,每 15~20 年退出一代;速率从几十 kbit/s、几百 kbit/s
到几 Mbit/s 再到几百 Mbit/s。
其次,技术在平稳中演进。
第一代模
拟系统已经基本退出;第二代 GSM/CDMA 数字系统处于主导地位,
占据约 95%的市场;3G 技术已经成熟开始商用,今后 10 年将与 2G
长期并存,最终逐步替代 2G;超 3G 正处在初期研究阶段,将在 10
年后进入实质商用阶段。
(2)核心网既考虑与现有网的后向兼容,又积极向基于 IP 的
方向演进。
以 3GPP 标准为例,R99 完全与 GSM/GPRS 兼容,R4 在
电路域引入软交换,R5 保留电路域、分组域,增加 IP 多媒体子系
统(IMS)。
2.2.2 宽带无线接入技术的发展
在 IEEE802 涉及的无线领域中,目前主要分为四类无线接入技
术,分别是个域网(PAN:
802.15)、局域网 WiFi(LAN:
802.11)、城
域网 WiMAX(MAN:
802.16)、广域网(WAN:
802.20)。
这里着重介
绍 WiMAX 技术(802.16)。
802.16d 是一种固定无线接入技术,802.16e 技术目标是一种移
动宽带无线接入技术,支持车速移动(120km/h),可以提供宽带接入
(几十 Mbit/s),覆盖范围一般在几公里之内。
802.16e 具备后向兼
容 802.16d 的能力,物理层主要采用 OFDM、OFDMA 技术。
目前
只对无线接口物理层和 MAC 层进行标准化,预计明年中完成;核心
网部分标准化尚不明朗。
其频谱可能包括现有的固定无线接入频段、
WLAN 频段或新划分许可频段;
WiMAX 可能的应用包括:
接入移动通信网、固定网无线宽带接
入、单独组网。
它与 3G、B3G 的不同在于:
3G 及其增强型技术强调
无处不在(连续覆盖)、移动性和全业务(话音和数据),数据速率较高;
WiMAX 提供的是热点覆盖、游牧式移动或有限移动,以数据业务
为主,数据速率高;B3G 则以蜂窝移动通信技术为主,多种无线技术
集成应用,提供全业务,数据速率高、覆盖连续。
802.16 的目标与 3G、3G 增强型及 B3G 有交叠,并在动态地变
化,采用的关键技术也较接近。
但从标准化程度、产品成熟度、市
场应用和频谱情况等综合分析,3G 及其增强型和 B3G 等蜂窝移动
通信的主导地位难以撼动。
总体上来讲,3G、WiMAX 和 B3G 是满
足不同速率和不同需求,在不同时间推出的技术,是互补和共存的。
国际上对 WiMAX 监管主要体现在频谱分配方面,目前只有韩
国在 2004 年底发放了 WiBro 许可证,使用频段为 2.3 GHz~2.4
GHz。
2.2.3 RFID 技术的发展
RFID(无线射频识别技术)的理念是实现物与物的通信,如图
4 所示,它的发展经过了物品识别、跟踪记录、环境感知阶段,正
向着物物通信和实时控制方向演进。
2.2.4 集群通信技术
集群通信是多个用户共用一组无线电信道的专用移动通信系统
的技术,群组内用户共享前向信道,支持群组呼叫;它采用 PTT 方式,
呼叫接续快,被叫不需摘机,适合调度类业务和专用系统。
相比过去的模拟集群技术,数字集群通信在系统性能、用户体
验等方面有着模拟集群不能比拟的优点。
(1)数字集群采用的大区制
和蜂窝小区技术频率复用率高;
(2)采用数字信令方式、语音编码、调
制解调;频谱利用率高、抗无线信道衰落能力强;(3)在覆盖漫游范围、
容量、保密性、业务种类(数据、短消息)等方面弥补了模拟集群
通信的种种不足。
数字集群的基础技术包括:
TDMA(GT800)、
FDMA/CDMA(GoTa)和 FHMA(跳频)等;运营方式分专网和共
网两种,专网由某一单位独自建设、维护和使用,共网由运营商负
责建设和维护,多个单位通过 VPN 方式共同使用。
共网运营将是数
字集群的发展方向。
2.2.5 手机视频业务与技术
手机视频业务的发展是电信与广播行业融合的起点之一,其基
本工作模式有三种:
(1)基本传播方式:
广播方式/蜂窝移动通信方式;
(2)频带利用方式:
独占方式/共享方式;
(3)信息选播方式:
选台方式/VOD 方式。
2.2.6 IPTV 业务应用系统
IPTV 业务应用系统结构见图 5,电信运营商和广播电视经营者
都想借此机遇,以用户已经熟悉的 TV 业务为突破口,将宽带业务
带入亿万家庭,为下一步提供交互式的宽带电信业务打下良好的基
础。
我国无线通信技术的标准化工作
(1)蜂窝移动通信:
已经制订了由 100 多个标准组成的 3G 系列
标准;包括了 TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000 系列标准;同时积极
参与 3GPPs 面向未来的标准制订。
(2)宽带无线接入:
SCDMA 系列标准、WLAN 系列标准(包
括与蜂窝移动通信的互通、互操作标准)、WiMAX 的行业标准正在
制订中。
(3)数字集群:
我国已经制订了基于 GSM(GT800)和
CDMA(GoTa)技术的数字集群标准。
(4)短距离通信:
UWB、RFID 等技术标准正在研究中。
无线网络融合趋势
融合的层面包括技术和网络融合、业务融合和行业融合三方面。
“十一五”期间,政府对实现三网融合将采取积极政策,出台系列的
政策和法规,促进协调发展。
推动融合的四个决定因素是:
(1)消费者需要:
无缝网络单一契约享受所有需要的业务;多种
技术融合的环境提供优化的服务性能价格比体系。
(2)运营商需求:
业务转型;降低基础设施建设、运维和业务
开发推介成本。
(3)服务和内容提供商需要随时随地通过更多种类的终端获得
更多的受众。
(4)各种特性的无线接入技术、NGI/NGN、IMS、家庭网络技
术为网络融合提供了技术支持。
网络融合时代有三个发展趋势:
无线技术和移动技术的融合、多
媒体数据网络通过宽带固定与无线的融合、广播业务和电信业务的
融合,最终达到无处不在的网络服务。
作者:
何庆立 摘自:
泰尔网
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