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介绍有关无线通信技术的应用与发展,是通信领域的学习研究内容。
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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。
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