无线通信技术

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2.3GHz～2.4GHz。2.2.3RFID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。2.2.6IPTV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。WAP技术WAP技术WAP（无线通讯协议）是在数字移动电话、因特网或其他个人数字助理机（PDA）、计算机应用之间进行通讯的开放全球标准。这一标准的诞生是WAP论坛成员努力的结果，WAP论坛是在1997年6月，由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和无线星球（UnwiredPlanet）就共同组成的。WAP的目标就是通过WAP这种技术，就可以将Internet的大量信息及各种各样的业务引入到移动电话、PALM等无线终端之中。无论你在何地、何时只要你需要信息，你就可以打开你的WAP手机，享受无穷无尽的网上信息或者网上资源。如：综合新闻、天气预报、股市动态、商业报道、当前汇率等。电子商务、网上银行也将逐一实现。你还可以随时随地获得体育比赛结果、娱乐圈趣闻以及幽默故事，为生活增添情趣，也可以利用网上预定功能，把生活安排的有条不紊。WAP协议包括以下几层：1、WirelessApplicationEnvironment(WAE)2、WirelessSessionLayer(WSL)3、WirelessTransportLayerSecurity(WTLS)4、WirelessTransportLayer(WTP)其中，WAE层含有微型浏览器、WML、WMLSCRIPT的解释器等等功能。WTLS层为无线电子商务及无线加密传输数据时提供安全方面的基本功能。WAP技术（赵军）一、背景移动通信和因特网是目前通信行业发展最快的两个领域。移动通信使得人们可以随时随地和他人通信，因特网使人们可以获得丰富多彩的信息。根据预测到2001年全球移动用户将超过5亿（包括模拟，数字蜂窝，PCS，PHS）到2005年将超过10亿。另据统计，截至到1999年7月连人因特网的主机数已达到56218000（来源）。但目前移动通信业务只限于话音和短消息，因特网只提供固定接入方式。移动通信和因特网结合起来将创造一个新的市场——无线因特网市场。人们通过手持终端，可以随时随地