网罗无线通信技术之无线风光在通信

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层出不穷的无线通信技术,令人目不暇接;

而名目繁多的技术术语,又使人如坠五里雾中。

为了对林林总总的无线通信技术有个全面的了解

我们——


图1 2G向3G网络发展


图2 3G技术的后续演进过程


图3 网络覆盖范围

在数字无线通信时代,电子电路技术和通信技术的发展推动着通信系统的飞速发展。目前,较受关注的是第三代蜂窝移动通信系统(3G)和IEEE802系列,它们分别体现在无线通信的移动性和宽带性两个方面。这两种技术的深入发展则体现了两个方面的融合。

移动宽带化

蜂窝移动通信系统的发展体现了无线通信发展史,从第一代模拟移动通信系统,到第二代数字移动通信系统,再到第三代以及基于全IP的超三代移动通信系统。

第一代移动通信(1G)主要采用模拟语音调制技术和频分多址(FDMA)技术,传输速率约2.4kb/s,不能进行长途漫游,是区域性的移动通信系统。1G有多种制式,但它们之间互不兼容。同时,1G存在很多不足之处,如容量有限,制式太多,互不兼容,保密性差,通话质量不高,不能提供数据业务,不能提供自动漫游,设备价格高等。

第二代移动通信(2G)主要采用数字的时分多址(TDMA)技术和码分多址(CDMA)技术,传输速率为9.6kb/s。全球主要有GSM和CDMA(IS-95)两种体制。2G主要提供数字化的语音业务及低速数据业务。2G克服了模拟系统的弱点,话音质量和保密性能得到很大的提高,并可进行省内、省际自动漫游;但无法进行全球漫游。

第三代移动通信(3G)将有更宽的带宽和更高的速率。2G到3G的发展是一个逐步的过程,如图1所示。3G与之前的技术相比将有更高的带宽,其传输速率高达2Mb/s。目前全球有三大标准:欧洲提出的WCDMA、美国提出的CDMA2000和我国提出的TD-SCDMA。3G不仅传输话音,还支持高速数据传输和宽带多媒体服务。它提供全球覆盖并实现各种网络之间业务的无缝连接,支持多媒体业务,为用户提供更好的无线通信服务。

技术的推陈出新,使3G仍在不断地前进,以提供更高的数据速率和更完善的业务支持,图2给出了3G技术后续演进的步骤。

高速分组接入(HSPA)具有更高的数据传输速率和更低的时延。HSPA将分区业务吞吐量提高3~5倍,有助于刺激和推动数据密集型应用的消费。

长期演化进程(LTE)改进并增强了3G的空中接入技术,其频谱利用率为HSPA的2~4倍,用户平均吞吐量为HSPA的2~4倍。LTE能够提高小区容量和降低系统延迟。

超3G(B3G)2003年,ITU-RWP8F工作组对B3G的关键性能指标做了定义,即最高数据速率达到1Gb/s。2005年,ITU正式将B3G命名为IMT-Advanced。根据工作计划,ITU将在2007年底的WRC07大会上确定IMT-Advanced使用的频谱资源。WP8F将在2008年初向全世界公开征集IMT-Advanced的候选技术。

第四代移动通信(4G)是一个基本概念,仍然处在研究阶段。4G要在传统网络和技术的基础上提高网络效率和功能,提高数据通信速率,增强通信网络间的互通性。4G能够根据移动速度可变地支持各种数据传输速率;以IP为基础进行无线接续,支持QoS;各系统之间实现无缝的业务支持;支持全球漫游;支持多重模式;支持对称和非对称业务等。

带宽移动化

如果以通信距离划分无线通信,包括无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线个域网,图3给出了网络覆盖范围的一个示意图。蜂窝移动通信属于无线广域网技术,而IEEE802系列涵盖了这几个方面。

802.15,无线个域网(WPAN),覆盖的范围一般在半径10m以内。WPAN是基于计算机通信的专用网,是在个人操作环境下由需要相互通信的装置构成的一个网络。它无需任何中央管理装置,为电子设备之间提供方便、快速的数据传输。

802.11,无线局域网接入技术(WLAN),覆盖距离通常有10~300m,解决的是“最后一百米”的通信接入。WiFi比较适合突发性较大的业务种类,可以提供较短的响应时间,最高速率达54Mb/s。

802.16,无线城域网技术(WiMAX),提供比WLAN更宽广的地域范围,覆盖可高达50km,是可与DSL竞争的“最后一公里”宽带接入解决方案。

802.20,移动宽带无线接入(MBWA),也被称为MobileFi,主要是弥补802.1x协议族在移动性方面的劣势。MBWA在高达250km/h的移动速度下,可实现1Mb/s以上的移动通信能力,非视距环境下单小区覆盖半径为15km。

802.22,无线区域网(WRAN),能够支持个人家庭住户、多聚居单元、小型工作/家庭场所(SOHO)等场景的一系列通信服务。

发展现状与趋势

在市场方面,目前GSM技术仍在全球移动通信市场占居优势地位。而对Wi-Fi、WiMAX、MBWA和3G,数据通信厂商亲睐前三者,而传统电信企业则拥抱3G。

Wi-Fi、WiMAX、MBWA和3G在高速无线数据通信领域都将扮演重要角色。这几种技术都具有相当可观的市场前景,它们彼此互补,既在局部会有部分竞争与融合,又不可互相取代。

从竞争的角度来看,Wi-Fi主要被定位在室内或小范围内的热点覆盖,提供宽带无线数据业务,并结合VoIP提供语音业务;3G所提供数据业务主要是在室内低移动速度的环境下,而在高速移动时以语音业务为主。因此两者在室内数据业务方面存在明显的竞争关系。WiMAX已由固定无线演进为移动无线,并结合VoIP解决语音接入问题,使得固定运营商可利用WiMAX技术来构建一个可以和3G网络抗衡的移动通信网,与3G构成了一定的竞争。WBMA与3G两者存在较多的相似性,导致它们的竞争较大。

从融合的角度来看,在技术方面WiFi、WiMAX、MBWA仅定义了空中接口的物理层和MAC层,而3G技术作为一个完整的网络,空中接口、核心网以及业务等规范都已经完成了标准化工作。在业务方面,Wi-Fi、WiMAX、WBMA提供的主要是具有一定移动特性的宽带数据业务,而3G最初就是为话音业务和数据业务共同设计的。双方侧重点不同,使得在一定程度上需要互相协作、互相补充。

未来的无线通信系统,将是多个现有系统的融合与发展,为用户提供全接入的信息服务。未来终端的趋势是小型化、多媒体化、网络化、个性化,并将计算、娱乐、通信等功能集于一身。移动终端将会面向不同的无线接入网络。这些接入网络覆盖不同的区域,具有不同的技术参数,可以提供不同的业务能力,相互补充、协同工作,实现用户在无线环境中的无缝漫游。


4类无线通信技术对比

大事记

●1901年,马可尼成功地进行了越洋远距离无线电报通讯。

●20世纪20年代,美国等国开始启用各国开始启用车载无线电等专用无线通信系统。

●1945,RFID技术诞生。

●20世纪60年代,卫星通信兴起,UWB技术诞生。

●1971年,全球首个无线局域网络建成。

●1973年,全球首个模拟移动电话系统原型建成。

●70年代中期至80年代中期,模拟话音系统开始支持移动性。

●1983年,全球首个商用移动电话发布。

●20世纪80年代中期,数字无线移动通信系统开始在世界各地迅速发展。

●1987年11月18日,我国第一个TACS模拟蜂窝移动电话系统建成商用。

●1991年,摩托罗拉建成全球首个GSM网络。

●1995年,中国移动的GSM和中国联通的GSM130数字移动电话网开通。

●2000年5月5日,在土耳其召开的ITU2000年世界无线大会上,中国提出的第三代移动通信制式TD-SCDMA被批准为ITU的正式标准。

●2001年3月,3GPP正式接纳了由中国提出的TD-SCDMA第三代移动通信标准全部技术方案,并包含在3GPP的R4版本中。

 

作者:中国计算机报 杨睿哲 邓迪旻   来源:新浪科技
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