歐洲B3G研究及進展


1前言
當前在全球范圍內，第二代（2G）移動通信系統(tǒng)已得到廣泛應用，第三代（3G）移動通信系統(tǒng)已經在全球范圍內逐步開始商用，但3G對數(shù)據(jù)業(yè)務的支持仍然需要進一步完善。因此，在移動通信領域領先的國家和企業(yè)都已經著手研究更新的移動通信技術，以滿足市場需求，搶占未來移動通信市場的份額。其中一項新技術是BeyondIMT-2000，也就是我們通常說的B3G技術，2005年l0月被ITU正式命名為IMT-Advanced。
在3G時代．很多國家都采用拍賣的方式發(fā)放3G許可證，由于全新技術的出現(xiàn)會對3G技術構成威脅，影響運營商對3G投資的回收。所以，大部分國家都希望將B3G技術看成是3G技術的發(fā)展和延伸，而不是一種革命性的技術進步。正是基于這種考慮，自2001年以來，歐洲一直致力于復合可重構網絡的研究，希望將不同的接入技術復合起來，形成一個比原有接入技術有更好服務特性的新整體，利用網絡和終端的可重構性，使用戶終端以自適應的方式，在不同接入技術覆蓋的網絡中漫游并獲得所需的服務。
歐洲推出的2G移動通信網絡GSM系統(tǒng)在全球獲得了廣泛的應用，雖然北美的CDMA系統(tǒng)占據(jù)了一定的市場，但是與GSM所占據(jù)的市場份額相比，還是很少。之后，被稱作2.5G的GPRS系統(tǒng)和IMT-2000中的WCDMA現(xiàn)在也得到了廣泛的認可。由于前期歐洲在移動通信技術方面的研究一直是比較成功的，所以，其較新的研究方向應該引起我們的關注。
2歐洲主要研究機構與國際組織及其研究計劃
(1)歐盟的WINNER項目
為了加強歐盟國與國之間的科研合作，歐盟從1984年開始實施名為“框架計劃（FrameworkProgrammes）”的研發(fā)計劃。歐盟框架計劃的研究水平高、涉及領域廣、投資力度大、參與國家多，投入資金也不斷增加。目前正在實施的是第6個框架計劃(2002～2006年)，為了鞏固歐盟在移動通信領域的領先地位，歐盟在3G技術剛剛開始商用的時候，已經開始對B3G系統(tǒng)展開深入的研究，WINNER(WirelessWorldInitiative New Radio)項目第一階段（2004～2005年）的投入資金為2100萬歐元。
WINNER項目旨在研發(fā)一種創(chuàng)新的無線接入技術，具有更高的靈活性和可擴展性，能夠在不同的無線環(huán)境下提供多種數(shù)據(jù)速率的服務。WINNER希望以一個無處不在的無線通信系統(tǒng)代替目前多種系統(tǒng)（蜂窩、WLAN和近距離無線接入等）共存的格局，這個系統(tǒng)能夠實現(xiàn)近距離到廣域全面覆蓋，在各種無線環(huán)境下自適應地提供各種業(yè)務和應用。
WINNER項目主要分為三個階段。
l第一階段(2004～2005年):需求分析、技術評估和初步系統(tǒng)設計。包括39位成員。
l第二階段(2006～2007年):進一步系統(tǒng)設計、優(yōu)化，完成具體的技術方案，準備技術試驗。包括43位成員。
l第三階段(2008～2009年):系統(tǒng)優(yōu)化和技術試驗，包括室內測試和現(xiàn)場測試等內容。
WINNER項目第一階段中共包括39個成員，8個工作組，每個工作組下又分為多個項目組。第二階段又在眾多申請者中經過多次篩選增加了4個成員，總共包括43個成員，在2005年12月啟動，初步計劃分為6個工作組共15個任務。
(2)WWRF
2001年8月，歐美5大通信設備制造商(阿爾卡特、愛立信、摩托羅拉、諾基亞、西門子)發(fā)起成立了WWRF(WorldWire1essResearchForum)。到2005年底，成員單位已經發(fā)展到150多個。目前，WWRF是世界上除ITU以外研究B3G最重要的國際組織。ITU是政府性組織，目前工作主要集中在頻譜方面，對具體的業(yè)務和技術方面研究不夠深入，而這方面是WWRF的強項。目前，WWRF對無線、網絡、安全和業(yè)務等方面的研究非�；钴S。
與其他3G領域的組織相比，WWRF除了設備制造商和運營商以外，還有不少大學和科研機構，所以有很多新的思想和新的理論產生。該組織的主要目標是邀請有興趣的各方一起研究未來移動通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，從而推動技術研究和標準化工作的進展，但WWRF自身并不制定標準。
WWRF下設6個工作組和4個特別興趣組（SIG，SpecialInterestingGroup）。6個工作組分別是用戶的觀點和業(yè)務概念，業(yè)務架構，協(xié)作和Adhoc網絡，新無線接口、基于中繼的系統(tǒng)和智能天線，短距離無線通信系統(tǒng)，重配置。SIG研究的內容可能涉及多個工作組，包括頻譜、安全與互信、自組織和網絡融合。
WWRF的主要研究成果以白皮書的形式發(fā)布。經過一段時間的工作以后，WWRF將所有的白皮書匯總，以書籍的形式正式出版，正式名稱為TechnologiesfortheWireless Future。
3復合可重構網絡
(1)基本概念
復合可重構概念的發(fā)展可以分成兩部分，復合無線電（CompositeRadio）的發(fā)展和可重構性的發(fā)展。
網絡的復合（Composite），就是由多種不同性質和結構的基本網絡混合而成的，具有新結構和功能特性的一個整體的新網絡。這種網絡介于集成網絡與融合網絡之間，即當異構網絡復合到一起的時候，需要對原有結構進行相應的改變，使不同的網絡最終形成為一個整體，其對原有網絡所做出的改變比集成網絡多，但比融合網絡要少。新的網絡可以具有不同的接入技術，但有統(tǒng)一的管理系統(tǒng)和統(tǒng)一的安全機制等。此外，新網絡的性能應當比原有的每一個復合前網絡的性能要好，才可以稱為復合網絡。
可重構性（Reconfigurable）技術概念來源于軟件定義無線電（SoftwareDefineRadio,SDR），利用它可以很方便地改變系統(tǒng)的結構，不但降低了設備成本，而且在系統(tǒng)的管理方面也具有先進性，在此泛指支持終端和網絡單元動態(tài)適應的無線接入技術(Radio Access Technology,RAT)，即依據(jù)區(qū)域或者時區(qū)等條件判定所需提供的服務，從許多RAT中選出最適合的一個提供給終端用戶，使用戶獲得所需的服務。需要注意，在這個定義中包含了兩方面的內容：一方面是終端的可重構性，主要指終端對于多種接入技術進行自適應選擇，并在不同接入技術之間進行無縫切換的過程；另一方面是網絡的可重構性，不但包括網絡對于網絡本身故障的自動修正，還包括對于自身運行參數(shù)的自適應。
復合可重構網絡將可重構性引入復合網絡中，原因在于單純的復合網絡當需要進行更新或者升級的時候，需要更改系統(tǒng)中的很多設備，包括終端、網絡基礎設施等，這給運營商和用戶帶來了經濟上的花費和諸多的不方便。而如果復合網絡具有了可重構性，終端用戶在升級的時候就只需要下載一定的系統(tǒng)軟件即可使用新網絡了；而對運營商來說，在網絡基礎設施上做很小的改動即可增加新的接入技術或提供新的業(yè)務。并且，具有可重構性的網絡的主體部分也可以依據(jù)網絡運行的狀況對自身的配置進行調整，或者對自身出現(xiàn)的一些問題進行自適應的改正。
對于可重構性的研究，歐洲采用的主要方法是通過開放資源的實時平臺來支持可重構性。在歐洲眾多的項目中，由摩托羅拉、諾基亞、愛立信等公司進行研究的E2R（EndtoEndReconfigurability，端到端的可重構性）做出了重要的貢獻。
(2)體系架構
一個通信系統(tǒng)分為核心網絡和空中接口兩部分，而復合可重構通信網絡由多種接入技術結合起來，整個網絡只有一個核心網絡，空中接口是多個

圖1

核心網絡部分：目前的研究中核心網絡都采用全IP網絡。圖1是E2R系統(tǒng)的結構圖，其核心網絡主要承擔著整個網絡的控制，包括不同協(xié)議的空中接口的連接與交換，提供無線資源管理（RRM）算法、軟件定義無線電（SDR）算法和QoS（QualityofService）算法、無縫管理、移動性管理、安全管理、AAA（AuthenticationAuthorization Accounting）以及記賬（Billing）管理等。核心網絡提供給終端改變接入模式所需軟件的下載。
空中接口部分包括多個子空中接口，每一種空中接口對應著一種已有的或將有的接入網絡，每種接入網絡都有相應的多個基站或者AP（AccessPoint），其基礎設施均受到核心網絡的控制，而用戶終端可以在不同網絡之間進行無縫漫游和切換。
系統(tǒng)中的終端是可重構終端，可以是計算機、PDA，也可以是移動電話。終端設備的模式改變不須事先寫入，而是通過軟件下載及安裝來完成模式的改變，從而形成一個多頻率、多模式、多接入方式的復合可重構無線網絡。
如前所述，各種已有網絡之間是相互獨立且互補的。當系統(tǒng)工作時，不同制式的網絡相互重疊，終端可以選擇最佳條件的網絡接入。例如：當快速移動時，可以選擇移動性支持較好的網絡，如UMTS之類的3G網絡；當需要完成高速率數(shù)據(jù)業(yè)務或多媒體業(yè)務時，就切換到WiMAX等傳輸速率比較高的網絡。若有一種網絡失效，用戶可以切換到其他網絡。因而，整個網絡所支持的移動性、可靠性、可伸縮性等性能都有顯著的提高。而對用戶而言，系統(tǒng)是透明的，用戶感覺不到切換或系統(tǒng)在做什么。
(3)進一步研究方向
復合可重構網絡是一個非常復雜的未來移動通信網絡，所以需要大量的研究工作來確定不同的接入技術復合在一起的具體基礎設施結構的細節(jié)，并選出最合適的接入技術進行組合，從終端的具體結構、軟件下載機制、接入網絡的移動性管理、安全管理以及AAA管理等方面都需進行更深入的討論。
4結束語
總之，復合可重構網絡是由不同的接入技術復合起來形成的一個比原有接入技術有更好服務特性的新整體，利用網絡和終端的可重構性，使用戶終端以自適應的方式，在不同接入技術覆蓋的網絡中漫游并獲得所需的服務。
在我國，對應于B3G的項目是FuTURE（theFutureTechnologiesfor a Universal Radio Environment）計劃，該計劃中所提出的系統(tǒng)結構實質上是一個復合系統(tǒng)的結構，但是沒有明確具有可重構性。該系統(tǒng)采用的是分布式的結構，對于現(xiàn)有運行的2G和即將運行的3G系統(tǒng)來說，將是一個全新的系統(tǒng)。另外，在我國，3G標準除了WCDMA和cdma 2000以外，還有國產的TD-SCDMA標準，而TD-SCDMA標準的演進也與前兩個必然不同，若要實現(xiàn)三個標準共存，其演進系統(tǒng)必將要實現(xiàn)與其他標準的演進系統(tǒng)最終的融合。而復合可重構網絡的研究所帶來的，符合無線移動演進的方向和需求，不但可以降低成本，還可以體現(xiàn)很好的兼容性，是真正的可行之路。