關(guān)于通訊的華東科技論文(2)
關(guān)于通訊的華東科技論文
關(guān)于通訊的華東科技論文篇二
移動(dòng)通訊發(fā)展展望
【摘 要】對(duì)移動(dòng)通信前20余年的發(fā)展略予回顧，指出其現(xiàn)狀差強(qiáng)人意之處。闡述了當(dāng)前世界各國(guó)相關(guān)業(yè)界對(duì)于新一代移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的一些要求、設(shè)想和探討。
【關(guān)鍵詞】移動(dòng);通信 移動(dòng)通信自1980年面市以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)20幾年，經(jīng)歷了第一代(1G)和第二代(2G)，現(xiàn)正向第三代(3G)平滑演進(jìn)，并在探索后3G 或4G的前景。
1.移動(dòng)通信的前20年
第一代移動(dòng)通信從開(kāi)始商用到完成使命，大約由1980年持續(xù)到1994年，以頻分多址(FDMA)制式提供普通模擬電話，實(shí)際數(shù)據(jù)速率為2.4 KBit/S。
第二代移動(dòng)通信，大約由1995年持續(xù)到本世紀(jì)初，采用時(shí)分多址(TDMA)制，支持?jǐn)?shù)據(jù)電路交換，提供優(yōu)質(zhì)數(shù)字電話和簡(jiǎn)短文本的傳輸，數(shù)據(jù)速率為14.4 KBit/S(實(shí)際僅達(dá)9.6 KBit/S)。
近年發(fā)展的二代半(2.5G)移動(dòng)通信支持分組交換，數(shù)據(jù)速率目標(biāo)為115 KBit/S(實(shí)際僅為40 KBit/S)。
2G和2.5G移動(dòng)通信技術(shù)，雖較1G有所提高，但隨著用戶數(shù)量的增加以及用戶對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的需求，其在使用頻段、頻譜利用率、接入速率以及網(wǎng)絡(luò)能力等方面都顯現(xiàn)不足。
ITU早在20世紀(jì)80年代中期就盤算在2000年前后搞出一個(gè)工作在2000MHz頻段的未來(lái)陸地移動(dòng)通信系統(tǒng)(FPLMTS)。這個(gè)系統(tǒng)1996年正式以IMT-2000命名，通稱為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)。
3G的目標(biāo)概括起來(lái)如下：
(A)全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使用統(tǒng)一頻段，提高頻譜效率。
(B)提供高質(zhì)量的多媒體服務(wù)。
(C)加強(qiáng)安全保密功能。
(D)要求數(shù)據(jù)傳輸速率在室內(nèi)環(huán)境下達(dá)到2MBIT/S(步行384KBit/S，車行144KBit/S)。當(dāng)然，還須容易從2G系統(tǒng)平滑過(guò)渡。
后3G或4G移動(dòng)通信系統(tǒng)的具體情況現(xiàn)在很難想象，但是后3G或4G時(shí)代的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)肯定不會(huì)像前幾代那樣只是蜂窩產(chǎn)業(yè)獨(dú)家的天下。后3G 或4G系統(tǒng)將匯集無(wú)線接入、無(wú)線移動(dòng)、無(wú)線LAN等先進(jìn)技術(shù)，并結(jié)合全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供一個(gè)安全可靠、使用方便的無(wú)線移動(dòng)INTErNET系統(tǒng)，能滿足人類社會(huì)在未來(lái)若干年內(nèi)對(duì)移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的要求。
2.當(dāng)前的一些研究動(dòng)向
2.1移動(dòng)寬帶系統(tǒng)(MBS)
移動(dòng)寬帶系統(tǒng)(MBS)是由歐洲委員會(huì)組織一些公司和學(xué)校合作完成的移動(dòng)寬帶設(shè)計(jì)方案。其物理層是基于大多數(shù)2G電話的TDMA變種，較高層則基于ATM。前面各代移動(dòng)通信主要用于通話，間或兼容一些諸如短信之類的業(yè)務(wù)，而MBS則要使各種形式的服務(wù)分開(kāi)。它是一個(gè)大的數(shù)據(jù)信道設(shè)施，可供各種形式的服務(wù)單獨(dú)應(yīng)用。
估計(jì)此系統(tǒng)要商業(yè)化還得15年時(shí)間，開(kāi)始使用可能在2010年，大量展開(kāi)服務(wù)估計(jì)要到2020年。在這段時(shí)間，技術(shù)指標(biāo)要改變，物理層將以為克服無(wú)線信號(hào)多徑傳輸干擾而設(shè)計(jì)的正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)放棄ATM改為面對(duì)IPv6，要用以前不用的40GHz或60GHz頻譜來(lái)滿足極其寬闊的帶寬要求。
2.2 IEEE 802.11系列
目前，在移動(dòng)中接入INTErNET的最快方法是通過(guò)無(wú)線LAN。美國(guó)IEEE于上世紀(jì)末開(kāi)發(fā)了IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，其中有802.11、802.11A和802.11B，以及還在研發(fā)中的802.11G。802.11技術(shù)不太成熟，未見(jiàn)商用產(chǎn)品;802.11A有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但難度大，商品化較晚，當(dāng)前市場(chǎng)上大量使用的是802.11B。
802.11A工作于無(wú)需發(fā)證的5GHz頻段，采用比DSSS相對(duì)復(fù)雜的正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，最高物理速率達(dá)54MBIT/S，實(shí)際通過(guò)量最高可達(dá)31MBIT/S。除數(shù)據(jù)速率比較高、頻帶比較寬、干擾比較少外，5GHz波段的信道數(shù)量總是比較多也是802.11A的優(yōu)點(diǎn)。802.11A存在的問(wèn)題是與802.11B產(chǎn)品的兼容性和互操作性問(wèn)題。
為了解決互操作性，IEEE發(fā)展 了802.11G，用以擴(kuò)展802.11B的數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍并與其兼容。802.11B和802.11A的覆蓋范圍分別為100M和80M。802.11G使用2.4GHz頻段，采用了OFDA技術(shù)，覆蓋范圍可望達(dá)到150 M，但速率沒(méi)有802.11A快，物理層速率可達(dá)54MBIT/S，而實(shí)際通過(guò)量只有12MBIT/S。
與60GHz的MBS一樣，以無(wú)線LAN為基礎(chǔ)進(jìn)行接入的問(wèn)題也是每個(gè)接入點(diǎn)或基站能達(dá)到的距離很小，戶內(nèi)大約100M，戶外環(huán)境好的情況下也僅有幾百米。這就是說(shuō)，無(wú)線LAN在公眾應(yīng)用方面目前只能局限于少數(shù)熱點(diǎn)，如空港旅客休息廳、會(huì)議中心、大旅館以及商業(yè)區(qū)等。要想擴(kuò)大服務(wù)范圍，有些服務(wù)商寄希望于與現(xiàn)有的專用無(wú)線LAN協(xié)作，讓他們來(lái)填補(bǔ)空隙。
2.3 HIPErLAN2
HIPErLAN2是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ETSI)于上世紀(jì)末開(kāi)始組織研究發(fā)展的。
HIPErLAN2與IEEE 802.11A在物理層差不多，即都工作在5GHz，也采用OFDM技術(shù)，給出同樣的數(shù)據(jù)速率，即最大物理速率高達(dá)54MBIT/S，實(shí)際通過(guò)量達(dá)31MBIT/S。二者的差別主要在MAC層，802.11A是沿用以前的無(wú)線以太網(wǎng)功能，而HIPErLAN2的MAC協(xié)議既支持對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的業(yè)務(wù)，也支持異步數(shù)據(jù)，這樣分組語(yǔ)音和視頻可以得到較好的QOS。HIPErLAN2與有線側(cè)的接口連接，適應(yīng)ATM、3G移動(dòng)系統(tǒng)、1394網(wǎng)絡(luò)以及IP網(wǎng)絡(luò)。
HIPErLAN2設(shè)計(jì)得既是LAN也是WAN，并有較好的漫游性能。它的數(shù)據(jù)鏈路控制/無(wú)線鏈路控制子層具有發(fā)射功率控制和動(dòng)態(tài)頻率選擇功能，從而提高頻譜效率并降低其他同頻系統(tǒng)干擾的可能性。HIPErLAN2支持認(rèn)證、加密，具有較好的安全保密功能。
HIPErLAN2接入點(diǎn)覆蓋范圍也很小，戶內(nèi)約100M，戶外幾百米，與802.11A基本相同。
要做到全球無(wú)縫隙覆蓋必須借助移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)。2001年7月，美國(guó)FCC批準(zhǔn)了8個(gè)移動(dòng)衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng)，要求在2007年建成投產(chǎn)，速率大致達(dá)到ISDN的速率，話音達(dá)到長(zhǎng)話的質(zhì)量，能夠傳送視頻和多媒體信息。其中2個(gè)MSS系統(tǒng)都是各用1個(gè)GEO衛(wèi)星只覆蓋美洲，另外幾個(gè)分別用LEO和MEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)覆蓋全球。
這些新系統(tǒng)使用2GHz頻率，非常接近目前大多數(shù)國(guó)家核發(fā)給3G使用的頻率， 從而可以使用較輕、較便宜的雙模終端，并且可在地面和衛(wèi)星接入點(diǎn)使用類似的無(wú)線部件。
2.4未來(lái)發(fā)展
4GMF提到新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)將包括無(wú)線接入、無(wú)線移動(dòng)、無(wú)線LAN、PDM等網(wǎng)絡(luò)，集成的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)將為無(wú)線用戶提供寬帶無(wú)線接入服務(wù)，通過(guò)應(yīng)用層直到MAC層都有相應(yīng)的QOS， 保證無(wú)線移動(dòng)INTErNET業(yè)務(wù)應(yīng)用。
歐洲另一新的研究項(xiàng)目BRAIN(BrOADBAND RADiO ACCESS FOr IP-BASED NETWOrk)是由西門子和其他一些公司合作進(jìn)行的。它的特點(diǎn)是BRAIN和RAN分別經(jīng)由各自的MIP網(wǎng)關(guān)接入IP骨干網(wǎng)，從而兼容UMTS、GPRS等多種體系。
一般看法，新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)將由無(wú)線局域網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)三者結(jié)合而成。衛(wèi)星部分與地面部分的結(jié)合目前有3種不同設(shè)想。
(A)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)自成系統(tǒng)，本身具備所有應(yīng)有的網(wǎng)絡(luò)功能。
(B)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)綜合為一體，網(wǎng)絡(luò)功能不重復(fù)。
(C)衛(wèi)星部分簡(jiǎn)單地用于延伸地面部分(固定和/或蜂窩)。
3.結(jié)束語(yǔ)
上面提到的只是對(duì)新一代移動(dòng)通信的一些思路或概念化設(shè)想，這些思路或設(shè)想綜合起來(lái)似能展現(xiàn)出一個(gè)并不十分渺茫的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)的前景。
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