无线通信的整体发展趋势 ---普及贴

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无线通信的整体发展趋势

　　移动通信以其移动性和个人化服务为特征，表现出旺盛的生命力和巨大的市场潜力。以宽带和提供多媒体业务为特征的新一代无线与移动通信的发展，将以市场为导向，带动新技术和业务的发展，不断摸索新型的经营模式。

　　无线通信未来的发展趋势表现为：各种无线技术互补发展、各尽所长，向接入多元化、网络一体化、应用综合化以及宽带化、IP化、多媒体化的无线网络发展。

多层无线技术有效互补
　　无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点和不同的接入速率。未来的无线通信网络将是一个综合的、一体化的解决方案。各种无线技术都将在这个一体化的网络中发挥自己的作用，找到自己的天地。从大范围公众移动通信来看，3G或超3G技术将是主导，从而形成对全球的广泛无缝覆盖；而WLAN、WiMAX、UWB、MBWA等宽带接入技术，将因其不同的技术特点，在不同覆盖范围或应用区域内，与公众移动通信网络形成有效互补。

核心网一体化、接入层多样化
　　在核心交换层（即Media Layer），传统的电路交换将逐渐被以IP技术为主流的分组交换所替代。接入层面以个性化和人性化更加亲近用户成为网络发展的方向，而接入网技术则呈现出多元化，DSL、以太网、宽带无线接入等多种技术将长期并存并向宽带化发展。

　　下一代网络采用开放式体系架构和标准接口，能够提供各种业务的综合，满足相应的服务质量，支持移动/漫游等移动性管理要求，保证通信的安全性。

通信业务应用综合化
　　通信业务应用将更好地体现“以人为本”的特征，业务应用种类将更为丰富和个性化，质量更高；通信服务的价值链将进一步拉长、细分和开放，形成新的、开放式的良性生态环境，业务应用开发和提供将适应此变化，以开放API接口的方式替代传统的封闭式业务开发和提供模式。

　　无线通信终端将呈现综合化、智能化和多媒体化的发展趋势，未来的无线终端的功能和性能将更加强大，成为集数据处理、多媒体视听和无线通信于一体的个人数据通信中心。

IP化、宽带化、多媒体化
　　未来无线通信网络将向高安全、高可靠、可管理、可运营的IP网络发展。下一代IP网络将采用IP网的核心技术，结合电信网的设计理念，建立一个更大、更快、更安全、可信任、为用户提供灵活业务的可管理网络，为运营商提供一个可以达到电信网服务质量保证的IP网，建立可赢利的商业模型。
　　在宽带业务需求不断增长的情况下，如何利用有限的无线资源提供宽带无线传输问题显得十分突出。具有高数据率、高频谱利用率、低发射功率、灵活业务支撑能力的未来无线移动通信系统，可将无线通信的传输容量和速率提高十倍甚至数百倍。同时根据各种接入技术的特点，构建分层的无缝隙全覆盖整合系统，形成“通用无线电环境”，并实现各系统之间的互通，将是通往未来无线与移动通信系统的必然途径。

　　向用户提供多媒体通信方式是通信业务的未来，媒体的多样性可以满足用户的个性化需要。多媒体业务的发展对网络提出了新的更高的要求：更高的灵活性、更大的容量、更快的速度、更强的生存力、更好的互通性以及更强大的业务支撑能力。

　　3G增强型技术和产品的发展加快

　　随着3G产品在市场中不断推广，激发了潜在的数据业务市场。在3G高速平台之上，业务提供商能够很好地施展其才能。在不同技术竞争的态势下，特别是满足未来数据需求激增的市场，3G增强型产品加快了步伐，角逐移动数据市场。

HSDPA/HSUPA
　　WCDMA无线接口的演进路线是比较清晰的，从R99的无线接口技术演进到HSDPA（高速下行分组接入），再发展到HSUPA(高速上行分组接入)。目前3GPP正在致力于UTRAN和UTRA的长期演进的研究。

　　目前，各WCDMA设备提供商都计划于2005年底2006年初推出HSDPA商用化设备，DoCoMo也计划于2005年下半年推出HSDPA的商用网络。但是这一阶段推出的HSDPA速率基本在3.6Mbps左右。

　　3GPP提出HSDPA的主要目的是为了增强下行分组业务的吞吐量，主要是针对非实时的分组业务，但也可以潜在地用于流媒体业务。HSDPA是作为对R99无线接口的一个补充，与R99的信道在同一载波上，而载波只是为HSDPA增加了专门的信道。在产品实现上，相对比较简单，不需要对硬件进行修改，只需要进行软件升级即可。HSDPA主要是在R99提出的空中接口的基础上，通过采用以下新技术来提高下行的峰值速率。

　　AMC：自适应的编码调制技术，自适应调制与编码（AMC）属于链路自适应的范畴。AMC的基本原理就是改变调制和编码的格式并使它在系统限制范围内和信道条件相适应。在HSDPA中，采用QPSK或16QAM调制方式。

　　HARQ：R99中的ARQ技术，采用的是停等协议。在HSDPA中，采用的是N-通道的停等协议，提高了传输的效率。HARQ是ARQ技术和前向纠错（FEC）技术的综合。HARQ也是一种链路自适应的技术。在AMC中，采用显式的C/I测量来设定调制编码的格式，而在HARQ中，链路层的信息用于进行重传判决。错误的数据块将用于和重传的数据块合并，从而可以获得一定的增益。

　　快速的数据调度：调度算法控制着共享资源的分配，在很大程度上决定了整个系统的行为。调度算法应向瞬间具有最好信道条件的用户发射数据，这样在每个瞬间都可以达到最高的用户数据速率和最大的数据吞吐量，但同时还要兼顾每个用户的等级和公平性。HSDPA技术为了能更好地适应信道的快速变化，将调度功能单元放在NodeB而不是RNC，同时也将TTI缩短到2ms。

　　HSDPA主要用于对下行分组域的数据速率进行增强。由于HSUPA是专注于对上行速率的增强。和下行链路相比，两者拥有的功率资源是不同的，下行链路的功率是由基站来提供的，而上行链路的功率则来自于各个终端。而且，在上行链路上由于有远近问题，因此功率控制也是必不可少的。因此，增强下行链路数据速率的方法并不一定适用于上行链路。HSUPA依然使用BPSK的调制方式，通过使用多码传输、SF=2或4的扩频因子、HARQ技术和快速数据调度算法等方法来提高上行的传输速率。帧长依然采用10ms。但3GPP也在讨论采用2ms帧长的可能性。理论上，上行的峰值传输速率可达5.76Mbps。

3GPP2
　　cdma2000 1xEV-DO目前已推出两个版本，即Rev.0和Rev.A。Rev.0支持的前、反向峰值速率分别为2.4Mbps和153.6kbps。而cdma2000 1xEV-DO Rev.A在1xEV-DO Rev.0的基础上对前、反向链路进行改进和增强，引入新的技术，使得前向链路支持的峰值速率达到3.1Mbps，反向链路支持的峰值速率达到1.8Mbps。

　　截止到目前，3GPP2关于1xEV-DO Rev 0的相关标准都已经发布，我国cdma2000 1x EV-DO Rev 0系列的参考性技术文件也已经发布，相应的行标已经报批通过。这其中包括空中接口技术要求、A接口技术要求、设备技术要求、测试方法等。1x EV-DO Rev.0设计初衷是面向非对称的无线数据业务，在满足用户各种新业务方面存在一定不足。针对DO Rev.0中存在的不足，3GPP2在DO Rev.A中提出了相应的改进方案。

　　提高反向链路吞吐量：在DO Rev.A中反向链路支持的峰值速率可达到1.8Mbps。

　　增强QoS支持：为了支持QoS，在物理层、MAC层以及更高层都进行了改进。前向链路增加了对更小数据包的支持，利于对时延敏感的小包传送。前向多用户可同时发送，减少等待时间，并且RLP和MAC支持多流的分类。反向链路采用子分组发送，降低平均发送时延，MAC层采用T2P（Traffic-to-Pilot）可有效减小对时延敏感业务的时延和抖动。为了提升切换速度，新增反向DSC信道，避免切换引起的业务中断和时延。并且，增强的RLP支持灵活的QoS。增强时隙模式减少了时延敏感业务的连接建立时间。

　　前向链路改进：DO Rev.A支持更高的速率（3.1M）和更低的速率（4.8k），可以有效提高用户信道条件好时的吞吐量。前向业务信道的速率等级扩展为14种速率等级，并且可以支持更长或更短的包长，可根据前向信道质量进行快速调整，提高了空口的利用效率。增加了对大数据包的支持，最大的物理层数据包达到5120比特，最大数据速率达到3072kbps；增加对小数据包的支持，包括128bits、256bits和512bits三种数据包。一个物理层包可以承载一个或多个用户的多个安全层包。降低小包情况下资源的浪费，有效提升系统吞吐量。

　　更完善地支持1X/DO的双模操作：为了得到电路域的信息，在DO系统与1X的电路网络之间建立联系，1xEV-DO Rev.A系统的网络侧结构进行了改动，使得EV-DO BSC支持1X系统的IOS A1接口，可以接收1X MSC发送的寻呼消息、短信息消息等电路域消息。在DO Rev.A空中接口应用层新增了CSSNP（Circuit-Switched Service Notification Protocol）协议，以将电路域消息封装为特定的数据包，通过在EV-DO空中接口上定义的隧道协议，传送给双模终端。并且应用层还新增了多模能力检测协议，以支持终端和手机能力的协商，使得网络了解到手机的情况，如是双模终端、单模终端、双收双发、还是双收单发等，从而系统侧根据协商的结果作出相应对策。

　　3G技术未来长期发展的研究加快

　　近年来，以802.16e为代表的宽带无线接入技术对蜂窝移动通信技术的发展形成了挑战，加快了对更高传输速率的第三代移动通信增强型技术的研究和标准化进程。从2004年底开始，3GPP和3GPP2均启动了对3G新一轮增强型技术（以下简称E3G）的研究和标准化工作。

　　在3GPP R6引入了HSDPA（高速下行分组接入）和HSUPA（高速上行分组接入）的技术可以达到14M/4M（DL/UL）的数据速率，为了和WiMAX等宽带无线接入技术相竞争，3G蜂窝技术正在研究更加具有竞争能力的无线接入接口和子系统。从目前3GPP标准进展来看，提出了以下的设计目标：峰值速率为下行100Mbps、上行50Mbps；适用于不同的带宽：1.25~20MHz；支持“paired”和“unpaired”的频谱分配；以分组域业务为主要目标；降低无线网络时延：用户-平面<10ms、控制-平面<100ms；频谱效率：下行5bps/Hz、上行2.5bps/Hz；强调后向兼容，同时也考虑与系统性能的折衷；提高小区边缘的用户吞吐量。

　　3GPP已经确定了E3G的战略发展方向、工作计划和关键的技术要求；在2006年3月前将完成主要的E3G技术方案；在2007年完成全部的规范制订工作。

　　3GPP2目前也启动了这方面的研究工作，整个cdma2000空中接口演进侧重于：提高数据速率、减少时延、增强QoS能力、维持后向兼容性。很多公司提交了技术演进的需求和技术方案，制定了cdma2000演进目标：提高小区边缘的用户吞吐量；相对于cdma2000 1x提高话音容量；增加峰值数据速率和系统容量(长期目标：前向峰值数据速率范围为100Mb/s~1Gb/s、反向峰值速率达到50Mb/s)；支持20MHz带宽的分配(以1.25MHz为单位)；增加频率效率，减少系统等待时间，更低的终端功耗；提高小区覆盖，增加范围；近期保持后前兼容。

　　为了便于目标的实现，满足不同阶段市场的需求，降低技术开发复杂度，3GPP2初步确定将cdma2000 AIE划分为两个阶段：第一阶段为多载波cdma2000空中接口，将在2006年3月完成，第二阶段增强cdma2000将在2007年6月完成。