B3G技術的研究及發(fā)展趨勢

1、引言

“使用一代，研究一代，準備一代”是維持國家和企業(yè)領先地位的基本方式之一。許多有實力的國家和企業(yè)不僅僅關注當前可以創(chuàng)造利潤的產(chǎn)品，也同時密切關注未來可以創(chuàng)造利潤的產(chǎn)品。這是企業(yè)長期發(fā)展的根本保證。

經(jīng)過幾年的延遲以后，3G系統(tǒng)已經(jīng)逐步在全世界范圍內(nèi)進入商用狀態(tài)。在這種情況下，很多國家和企業(yè)逐步將研發(fā)的重點轉(zhuǎn)移到下一代移動通信系統(tǒng)中。因此，在全球范圍內(nèi)形成了一個對新移動通信技術的研究熱潮。

在移動通信高速增長的背景下，業(yè)界普遍認為移動通信市場，特別是移動數(shù)據(jù)通信市場仍然有巨大的發(fā)展空間。在這種市場趨勢的推動下，許多國家、國際組織、區(qū)域性組織和企業(yè)都投入了巨大的力量開展移動新技術的研究。

許多原先占據(jù)了大量市場份額的公司在努力保護自己的既得市場份額。與此同時，不少在移動通信領域占有份額很少的公司也力圖進入這個極具潛力的市場。這種形勢使移動通信市場變成一個競爭無比激烈的市場。

2、B3G的定義
經(jīng)過多年的努力，ITU-RWP8F終于在2003年6月完成了一個里程碑式的文件，即《Futuredevelopmentof IMT-2000 and systems beyond IMT-2000》，又被簡稱為Vision，翻譯為愿景。

圖1就是該建議中非常著名的描述未來系統(tǒng)能力的“VAN”圖。從圖1中我們可以看到對3G系統(tǒng)的未來發(fā)展及B3G系統(tǒng)的遠景規(guī)劃，及其不同的組成部分間的關系。

1.黑色指示現(xiàn)有能力，中度灰色指示增強的IMT-2000，淺灰色指示超IMT-2000系統(tǒng)的能力

2.移動程度按此分類：低移動性：步行速度；高速60-250km/h(高速公路或快速列車)

圖1描述未來系統(tǒng)能力的“VAN”示意圖

根據(jù)這個圖的定義，新的空中接口希望能達到高移動性下(如移動接入)最高約100Mbit/s，低速移動性下(如游牧或固定無線接入)最高約1Gbit/s的速率目標。

根據(jù)ITU的預測，B3G系統(tǒng)應該在2010以后投入商用。

3、主要國際組織和項目

3.1ITU

ITU 的B3G標準化工作分為兩大部分。一部分是由ITU-R的WP8F負責，另一部分是由ITU-T的SG19負責。ITU-RWP8F的主要任務是負責3G 的未來發(fā)展和B3G的標準化研究目標，通過B3G業(yè)務與市場分析報告、頻譜估計報告、新技術報告等，在WRC-07上提出B3G的頻譜分配方案和形成 ITU的B3G建議等，其B3G標準化研究工作非常積極；ITU-TSG19主要負責在核心網(wǎng)層面進行相應的標準制定工作，其工作相對不活躍。
ITU -RWP8F的核心工作是在WRC-07前，完成BeyondIMT-2000的頻譜計算方法、業(yè)務分析、頻譜需求量分析、頻譜規(guī)劃等。ITU- RWP8F完成了B3G的愿景文件以后，立即開始了具體的研究工作。為了完成上述任務，ITU-RWP8F的工作目前劃分為以下幾個部分：

●頻譜需求計算方法的理論研究和計算

從2003 年開始，ITU就開始尋找可以準確預測未來移動通信頻率需求的理論和方法。確定頻譜需求有兩種方法。一種叫做蒙特卡羅仿真方法，主要是使用計算機模擬用戶的行為，從而得出特定時間下實際使用的頻率資源數(shù)量。另外一種方法被稱為確定性的方法，主要是從業(yè)務出發(fā)，分析每種業(yè)務的使用情況，頻率資源的占用情況，然后匯總所有業(yè)務的頻譜需求，從而得出頻率資源需求。

從理論上說，蒙特卡羅仿真方法可以得到比較高的準確率。但是，由于B3G采用的技術還沒有確定，仿真工作需要的輸入數(shù)據(jù)不足，影響了仿真實際能夠達到的準確度。所以，ITU最后決定采用確定性的方法。

目前，ITU-RWP8F已經(jīng)基本完成理論工作，并開始了具體的計算過程。

●確定可以使用的頻段

ITU-RWP8F在2004年10月完成了一份頻譜資源調(diào)研函，了解各個國家對B3G頻譜分配的期望，以及6GHz以下頻譜資源的使用情況。ITU將在各國反饋的基礎上，盡力統(tǒng)一世界范圍內(nèi)的B3G通信系統(tǒng)使用的頻率。

目前很多國家已經(jīng)向ITU反饋了各自的情況和建議。

●未來業(yè)務和市場的研究

2004 年6月，ITU-RWP8F向各個成員國調(diào)研對未來B3G業(yè)務和市場的預測。在各個成員國答復的基礎上，ITU將完成了業(yè)務和市場的研究報告。之后， ITU-RWP8F將起草B3G業(yè)務建議和B3G市場研究報告。這兩個文件是對ITU的B3G愿景的進一步細化和完善，也是將來開展B3G技術研究的市場需求基礎。另外，這個研究報告也是進行頻譜需求計算的輸入數(shù)據(jù)。

●新技術的研究

ITU -RWP8F目前正在開展未來移動通信新技術的研究。其研究重點是新技術的頻譜資源利用率，主要是作為上述頻譜資源需求分析的輸入?yún)��?shù)。ITU- RWP8F將未來移動通信的使用情況劃分為幾個特定的場景，分析每個場景可能采用的新技術，分析相應的技術可以達到的頻譜資源利用率，從而為頻譜計算提供支持。

3.2WWRF

2001 年8月，以歐美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)為中心成立了WWRF。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。WWRF下設6個工作組，分別討論業(yè)務、市場、結(jié)構(gòu)、接口、核心技術等問題。WWRF的特點是其人員不僅來自于企業(yè)，還來自于大學等研究機構(gòu)，因此將從市場以及學術兩方面進行問題探討。目前，全世界已經(jīng)有140多家企業(yè)和大學加入了WWRF。

WWRF和ITU、IEEE比較起來，ITU和IEEE是進行技術標準化的場所；WWRF則是在標準化確定之前促使企業(yè)和研究機構(gòu)達成共識的場所，以使ITU和IEEE等標準化工作的內(nèi)部磋商更加順利。

WWRF 非常關注中國未來移動通訊技術的發(fā)展。第八屆世界無線研究論壇于2004年2月首次在中國召開，表明中國在亞洲乃至世界無線通訊領域的重要地位。在加拿大多倫多召開的WWRF第12次會議上，北京郵電大學電信工程學院無線新技術研究室主任張平教授成功當選為WWRF副主席，負責WWRF在亞太地區(qū)及澳大利亞的相關事務，包括推動和協(xié)調(diào)該地區(qū)無線通信研究的發(fā)展及合作關系，以及與世界其它地區(qū)的溝通及合作等。

3.3WINNER
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。歐盟框架計劃是4年一期的滾動項目，目前正在實施的是第六個框架計劃(2002-2006)。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，資金投入也不斷增加，第四個框架計劃資金投入為132.15億歐元，第五個框架計劃為149.6億歐元，到第六個框架計劃則增至175億歐元。÷

在第六個框架計劃中，信息科學技術領域的投資總共36億歐元，其中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(jīng)開始對 B3G系統(tǒng)開展深入的研究，WINNER(WirelessWorldInitiativeNew Radio)項目第一階段(2004-2005)的資金投入為2100萬歐元，旨在研發(fā)一種創(chuàng)新的無線通信技術。

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)能夠在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：第一階段(2004-2005)：需求分析、技術評估和初步系統(tǒng)設計。第二階段(2006-2007)：進一步系統(tǒng)設計、優(yōu)化，準備技術試驗。第三階段(2008-2009)：系統(tǒng)優(yōu)化和技術試驗。

WINNER項目PhaseⅠ中共包括39個成員，PhaseⅡ又在眾多申請者中經(jīng)過多次篩選增加了4個成員，總共將包括43個成員。

3.4mITF

日本于2001年6月成立了mITF，下設B3G移動通信委員會，由運營商、制造商和高等院校參加。日本的ARIB (AssociationofRadioIndustry and Business)在mITF中發(fā)揮了主導作用。mITF的B3G研究委員會還下設技術子委員會和應用子委員會。

成立移動IT論壇的目標是通過早日開展關于未來移動通信系統(tǒng)和服務的研發(fā)，研究其標準化問題，協(xié)調(diào)相關組織，采集信息，采取促進和指導性活動，實現(xiàn)未來移動通信系統(tǒng)和服務，例如第四代移動通信系統(tǒng)和移動商務，由此為無線頻譜的合理應用做出貢獻。

到目前為止，mITF已經(jīng)完成了B3G技術的Vision、系統(tǒng)要求和技術分析三個文檔。

Vision 文檔又名“飛毯(FlyingCarpet)”，以一種幽默可愛的筆調(diào)，描述了未來社會中無線通信技術的地位和作用。系統(tǒng)需求文檔從業(yè)務、業(yè)務平臺、核心網(wǎng)和無線技術四個部分分析了B3G系統(tǒng)的需求。技術分析文檔分為無線技術和終端要求兩個部分。遺憾的是，這兩個文檔還沒有英文版本。

3.5NGMC
韓國信息通信部MIC于2003年9月29日成立了下一代移動通信論壇NGMC(NextGenerationMobileCommunications Committee)來專門進行B3G通信系統(tǒng)方面的研究。該組織如同WWRF，mITF，F(xiàn)uTURE組織一樣將工作目標定位為B3G技術及其應用的展望與研發(fā)，力圖出臺本國的B3G標準并進行緊密的國際合作以及對B3G的頻譜分配和使用進行調(diào)研和規(guī)劃。

NGMC下設業(yè)務與市場子工作組、系統(tǒng)與技術子工作組和頻譜歷史臨時任務組，分別負責業(yè)務、技術和頻譜方面的工作。到目前為止，NGMC已經(jīng)完成了Vision方面的工作，但是這些文件仍然沒有英文版本。

4、類似技術的發(fā)展趨勢

4.1LTE和AIE

3GPP從2004年下半年開始啟動了“長期演進”項目，簡寫為LTE項目。

從時間上看，該項目計劃在2007年年中完成標準的制定工作，在2008年或者2009年將產(chǎn)品推向市場。其中標準化工作又劃分為兩個階段，第一階段定在2006年年中，主要完成相關的技術研究，形成研究報告。然而使用一年左右的時間，完成標準的撰寫工作。

從技術要求方面來看，3GPP的奮斗目標是實現(xiàn)一個下行達到100Mbit/s，上行達到50Mbit/s的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的重點是提供數(shù)據(jù)業(yè)務，常規(guī)的語音業(yè)務不再考慮。為了支持更多的用戶和更多的業(yè)務量，這個系統(tǒng)要求頻譜效率比現(xiàn)有的系統(tǒng)提高3-4倍，即達到5bit/s/Hz的水平。為了實現(xiàn)前述奮斗目標，3GPP考慮引入大量的先進技術，這樣與現(xiàn)有的WCDMA系統(tǒng)的后向兼容將不再是一個重點考慮的問題。

經(jīng)過大半年的努力，3GPP已經(jīng)取得了一系列重要的進展。在無線接口方面，已經(jīng)確定前向采用OFDMA技術，而反向采用SC-FDMA技術。在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)方面，正在考慮采用簡化的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，例如將NodeB直接接入到分組網(wǎng)絡中，以減少網(wǎng)絡層次，降低數(shù)據(jù)傳輸時延和呼叫建立時延，滿足實時數(shù)據(jù)業(yè)務的需要。

在3GPP開展研究工作的同時，3GPP2也在2005年初啟動了“空中接口演進”項目，簡稱AIE項目。

在技術目標方面，3GPP2的部分目標是與3GPP相似的，如提高頻譜資源利用率，提高數(shù)據(jù)業(yè)務的傳輸速率等。但是，也有部分目標是不同的。3GPP2在強調(diào)提高數(shù)據(jù)業(yè)務速率的時候，同時也強調(diào)提高語音業(yè)務的容量。同時，按照cdma2000系列標準的一貫傳統(tǒng)，強調(diào)技術的后向兼容性。

為了實現(xiàn)預定的技術目標，3GPP2將工作分成了兩個階段。

第一階段主要目的是盡快向市場推出高速數(shù)據(jù)業(yè)務，同時保持后向兼容性。為了達到這個目的，3GPP2采用了多載波技術，將多個EV-DO的載波捆綁在一起，共同提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務。由于每個載波都與原來的載波相同，所以維持了良好的后向兼容性，同時標準化和市場化的進程都很快。預計在2006年的2月，相關的標準制定工作就可以完成。

3GPP2的第二階段工作剛剛啟動。預計在這個階段中，將引入大量的新技術。根據(jù)工作計劃，3GPP2將在2006年3月完成候選技術的征集工作，然后在這些候選技術的基礎上進行選擇和融合工作，計劃在2007年年中結(jié)束標準化工作。

4.2寬帶無線接入技術

IEEE802.16 標準又稱為IEEEWirelessMAN空中接口標準，簡稱WiMAX，它對工作于不同頻段的寬帶無線接入系統(tǒng)空中接口進行了規(guī)范。WiMAX被設計用于廣范圍的寬帶無線接入部署場景，包括室外視距(LOS)條件下長距離(高達50km)的部署直至市區(qū)環(huán)境非視距(NLOS)短距離的部署。在這些場景中，基于IEEE802.16標準的高速無線寬帶技術為運營商、無線互聯(lián)網(wǎng)服務提供商和設備制造商帶了一個全新的、經(jīng)濟可行的市場機遇。 IEEE802.16無線技術可幫助彌補寬帶覆蓋范圍空白區(qū)域，為家庭和企業(yè)用戶享受無線寬帶接入服務提供新的選擇。

IEEE802.16 標準系列到目前為止包括802.16，802.16a，802.16c，802.16d，802.16e，802.16f和802.16g共七個標準。其中802.16，16a，16d屬于固定無線接入空中接口標準，而802.16e屬于移動寬帶無線接入空中標準。

802.16e 標準相對于前幾個標準的最大區(qū)別在于對移動性的支持。該標準規(guī)定了可同時支持固定和移動寬帶無線接入的系統(tǒng)，工作在大于6GHz適宜于移動性的許可頻段，可支持用戶終端以車輛速度移動，同時802.16d規(guī)定的固定無線接入用戶能力并不因此受到影響。802.16e標準規(guī)定了支持基站或扇區(qū)間高層切換的功能。802.16e標準已于2005年12月批準。

802.16f是2004年7月正式成立的任務組，該任務組將負責制定802.16f標準，定義802.16固定無線接入系統(tǒng)MAC層和物理層的管理信息庫(MIB)以及相關的管理流程。標準目前的版本為D6，計劃2006年發(fā)布。

802.16g 也是2004年7月正式成立的任務組，標準制定的目的是為了規(guī)定802.16管理流程和接口，從而能夠?qū)崿F(xiàn)802.16設備的互操作性和對網(wǎng)絡資源、移動性和頻譜的有效管理。802.16g標準的主要工作是圍繞管理平面進行，與WiMAX論壇網(wǎng)絡工作組(NWG)關系密切。該標準的制定工作目前正處于制定 baseline階段，計劃2007年發(fā)布。

5、我國的一些考慮

在移動通信高速發(fā)展的市場背景下，各種力量都在這個充滿希望的領域進行博弈�？偟膩碚f，可以劃分為兩個基本的利益團體。

一是既得利益者，主要包括愛立信、諾基亞和高通等公司，他們利用3GPP和3GPP2等組織不斷推進傳統(tǒng)蜂窩技術的發(fā)展和改進。

二是新進入者，包括以韓國為代表的新興國家，以及以INTEL為代表的IT領域的廠商。他們通常以寬帶無線接入技術，或者其他方式力圖進入移動通信市場。

在某種意義上，我國也是移動通信領域的新興國家，也希望在未來的移動通信市場上占有更大的份額。因此，我們也需要付出更大的努力。