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近十年來(lái)，移動(dòng)通信技術(shù)和市場(chǎng)呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。盡管3G技術(shù)的商用化進(jìn)度一再延遲，但整個(gè)移動(dòng)通信的市場(chǎng)規(guī)模還在迅速擴(kuò)大。
在全球市場(chǎng)上，移動(dòng)通信用戶在2002年已經(jīng)超越固定用戶，我國(guó)的移動(dòng)用戶數(shù)也在2003年實(shí)現(xiàn)了這種超越。移動(dòng)通信技術(shù)已成為現(xiàn)代社會(huì)最主要的通信技術(shù)。
在這種移動(dòng)通信技術(shù)和市場(chǎng)大發(fā)展的過(guò)程中，ITU在上個(gè)世紀(jì)末期就敏銳地查覺(jué)了這個(gè)變化趨勢(shì)。在結(jié)束了IMT-2000候選技術(shù)的征集工作后，啟動(dòng)了超IMT-2000的研究工作，并設(shè)立了相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)。
1、ITU-RWP8F及其任務(wù)
1999年，ITU最終確定了五種技術(shù)作為IMT-2000，其中包括我們熟知的WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA技術(shù)。隨后，ITU即開(kāi)始考慮IMT-2000以后的技術(shù)發(fā)展，即我們所說(shuō)的超IMT-2000技術(shù)。
在2000年的ITU-R全會(huì)（RA2000）上，ITU正式設(shè)立了關(guān)于超IMT-2000的課題（Q229-1/8）。此課題包括兩個(gè)組成部分，第一部分是IMT-2000技術(shù)的未來(lái)發(fā)展；第二個(gè)部分即超IMT-2000系統(tǒng)。
為了有效開(kāi)展工作，ITU在原來(lái)負(fù)責(zé)IMT-2000技術(shù)TG8/1的基礎(chǔ)上，成立了ITU-RWP8F，專門(mén)負(fù)責(zé)IMT-2000和超IMT-2000方面的工作。
在ITU-RWP8F中，還設(shè)立了一系列工作組，分別負(fù)責(zé)各個(gè)方面的研究工作。其中業(yè)務(wù)組負(fù)責(zé)市場(chǎng)調(diào)研、需求分析、業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)和業(yè)務(wù)要求等方面的工作；頻譜工作組負(fù)責(zé)研究未來(lái)移動(dòng)通信的頻譜需求和候選頻段的選擇；技術(shù)組負(fù)責(zé)研究可以用于未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的新技術(shù)。
2、超IMT-2000的定義
在ITU啟動(dòng)超IMT-2000工作的初期，業(yè)界對(duì)什么是超IMT-2000并沒(méi)有一個(gè)確切的認(rèn)識(shí)。超IMT-2000如同遙遠(yuǎn)地平線上的一個(gè)模模糊糊的景物，大家只是覺(jué)得在IMT-2000技術(shù)以后，移動(dòng)通信應(yīng)有一個(gè)新的技術(shù)，但這個(gè)新的技術(shù)究竟是什么？無(wú)人知曉。因此，業(yè)務(wù)將這個(gè)新的技術(shù)叫做“超 IMT-2000”，即IMT-2000以后的東西。
2003年，ITU完成了超IMT-2000發(fā)展史上第一個(gè)里程碑式的成果，即對(duì)超IMT-2000的基本性能和特性進(jìn)行了初步的定義，從而使超IMT-2000的輪廓逐步清晰起來(lái)。這個(gè)關(guān)鍵性文件就是M.1645建議，全名是“IMT-2000未來(lái)發(fā)展和B3G系統(tǒng)的框架和總體目標(biāo)”。
超IMT-2000的基本技術(shù)特性可以用以下兩張圖來(lái)概括。
圖1
圖1說(shuō)明了超IMT-2000無(wú)線接口的關(guān)鍵性能要求。圖中的橫軸表示用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)峰值速率，縱軸表示用戶的移動(dòng)性。各種無(wú)線接入技術(shù)可以提供很高的峰值速率，但通常不能提供很好的移動(dòng)性服務(wù)。對(duì)IMT-2000系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其峰值速率可以達(dá)到2Mbps左右，并向用戶提供很高的移動(dòng)性；增強(qiáng)型IMT-2000技術(shù)可以將峰值速率提高到50Mbps左右，并仍然提供很好的移動(dòng)性。
超IMT-2000系統(tǒng)預(yù)計(jì)可以涵蓋現(xiàn)有的蜂窩系統(tǒng)和無(wú)線接入系統(tǒng)的性能。在圖中，紅線包絡(luò)的范圍表示超IMT-2000性能范圍，就表達(dá)了這個(gè)概念。在圖的右側(cè)，紅線表示為虛線，這是指超IMT-2000的新性能。已經(jīng)是說(shuō)，在低速移動(dòng)條件下，峰值速率達(dá)到1Gbps，在高速移動(dòng)條件下，峰值速率達(dá)到100Mbps。這就是業(yè)界所說(shuō)的，超 IMT-2000的奮斗目標(biāo)。
圖2
圖2展示了超IMT-2000技術(shù)的另外一個(gè)基本概念，即接入技術(shù)的概念。在傳統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)中，每種網(wǎng)絡(luò)都有一種自己的核心網(wǎng)絡(luò)，不同的核心網(wǎng)采用的技術(shù)不完全一樣，因此，互聯(lián)互通非常困難，網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本也很難控制。未來(lái)的超IMT-2000系統(tǒng)將采用統(tǒng)一的基于分組交換技術(shù)的核心網(wǎng)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)不僅僅能夠連接超IMT-2000系統(tǒng)，也能夠連接IMT-2000系統(tǒng)和各種無(wú)線接入系統(tǒng)，甚至能夠連接各種固定接入技術(shù)。
從這個(gè)意義上說(shuō)，未來(lái)的超IMT-2000將更加強(qiáng)調(diào)接入層面的研究工作。
3、正式命名
從字面上理解，超IMT-2000只是簡(jiǎn)單地說(shuō)新的系統(tǒng)是IMT-2000以后的系統(tǒng)，并沒(méi)有給出超IMT-2000系統(tǒng)的定義。這使業(yè)界非常迷茫，由此產(chǎn)生了4G和B3G之爭(zhēng)。
圖3
2005年10月，ITU-RWP8F經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的辯論，終于將超IMT-2000的正式名稱確定為IMT-高級(jí)，并確定了IMT-高級(jí)與IMT-2000之間的關(guān)系。
如圖3所示，根據(jù)這個(gè)命名，IMT-高級(jí)和IMT-2000都使用IMT作為“根”名稱，IMT是指“國(guó)際移動(dòng)通信（InternationalMobileTelecommunication）”。IMT包括兩個(gè)分支：一個(gè)是IMT-2000，即我們平常所說(shuō)的3G技術(shù)；另外一個(gè)分支是IMT-高級(jí)，即B3G技術(shù)。這個(gè)命名在2007年的RA07會(huì)議上最終以ITU決議的形式被正式批準(zhǔn)。
在這個(gè)命名中，ITU強(qiáng)調(diào)的是，IMT-高級(jí)和IMT-2000是同一個(gè)家族（IMT家族）中并列的兩個(gè)分支。從這個(gè)角度說(shuō)，IMT-高級(jí)與4G是完全不同的概念。4G概念的重點(diǎn)在于對(duì)3G技術(shù)的革命性發(fā)展，而IMT-高級(jí)是對(duì)3G技術(shù)演進(jìn)和革新，強(qiáng)調(diào)的是對(duì)3G市場(chǎng)和業(yè)務(wù)的繼承性。
ITU從未對(duì)4G概念作明確的定義，因此，從IMT-高級(jí)的命名來(lái)看，ITU希望未來(lái)十年內(nèi)移動(dòng)通信的發(fā)展應(yīng)當(dāng)是平滑演進(jìn)的過(guò)程，而不是革命性變化的過(guò)程。這就是ITU對(duì)超IMT-2000技術(shù)的定位。
4、市場(chǎng)預(yù)測(cè)
在確定了IMT-高級(jí)和IMT-2000的關(guān)系以后，ITU面對(duì)的下一個(gè)問(wèn)題就是市場(chǎng)需要什么樣的IMT-高級(jí)技術(shù)。在歐洲的很多國(guó)家，移動(dòng)通信的普及率已經(jīng)達(dá)到了70～80%，我國(guó)的臺(tái)灣和香港地區(qū)甚至已經(jīng)達(dá)到了100%。在這種情況下，移動(dòng)通信將向什么方向發(fā)展，是ITU必須解決的問(wèn)題。
2005年初，ITU發(fā)出了正式的調(diào)研函，向世界各國(guó)和主要國(guó)際組織了解其對(duì)未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的基本觀點(diǎn)。截止到2005年中，十多個(gè)國(guó)家和國(guó)際組織給ITU發(fā)來(lái)了回復(fù)函。ITU在此基礎(chǔ)上形成了自己的世界移動(dòng)市場(chǎng)預(yù)測(cè)的研究報(bào)告（M.2072：Worldmobiletelecommunicationmarket forecast）。
從這個(gè)研究報(bào)告中，我們可以看到在未來(lái)的移動(dòng)通信市場(chǎng)中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的種類將極大地豐富。在3G時(shí)代，我們將業(yè)務(wù)簡(jiǎn)單地劃分為語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行細(xì)分。事實(shí)上，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是一類應(yīng)用非常廣泛的業(yè)務(wù)，不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的技術(shù)需求和市場(chǎng)需求都完全不同。在預(yù)測(cè)IMT-高級(jí)未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展的時(shí)候，各國(guó)都對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的類型進(jìn)行了細(xì)分，分別對(duì)不同種類的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。大部分國(guó)家都考慮了音樂(lè)和電影的下載、游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等類型的業(yè)務(wù)。其中下載類業(yè)務(wù)（包括音樂(lè)和電影的下載）以及游戲類業(yè)務(wù)將是未來(lái)移動(dòng)通信的主要業(yè)務(wù)。
在對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行分類預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，各國(guó)均認(rèn)為未來(lái)的移動(dòng)通信市場(chǎng)還有很大的發(fā)展空間。在所有的國(guó)家中，韓國(guó)的預(yù)測(cè)是最為樂(lè)觀的，根據(jù)韓國(guó)的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，到2020年，每用戶每天的業(yè)務(wù)量將達(dá)到20G比特。其他國(guó)家和國(guó)際組織的預(yù)測(cè)也大多在G比特左右。這是目前用戶業(yè)務(wù)量的數(shù)百倍，說(shuō)明了世界各國(guó)都認(rèn)為移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)仍然是朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，仍然有很大的發(fā)展前途。
另外需要說(shuō)明的是，在IMT-高級(jí)時(shí)代，雖然語(yǔ)音業(yè)務(wù)仍是3G的主要業(yè)務(wù)，而且絕對(duì)業(yè)務(wù)量還會(huì)有一定的增長(zhǎng)，但在業(yè)務(wù)總量中占有的百分比將下降到可以忽略不計(jì)的程度。
5、頻譜需求
在移動(dòng)通信領(lǐng)域，頻譜資源是一個(gè)關(guān)鍵性的問(wèn)題。從市場(chǎng)預(yù)測(cè)我們可以看出，未來(lái)的移動(dòng)通訊業(yè)務(wù)量將增長(zhǎng)數(shù)百倍，除了技術(shù)更新，提高頻譜資源的利用率以外，還需要新的頻譜資源以支持新增加的業(yè)務(wù)量。
為了準(zhǔn)確地分析未來(lái)移動(dòng)通信技術(shù)的頻譜需求，ITU定義了一套嚴(yán)格的分析程序，并依據(jù)這個(gè)程序，估計(jì)了頻譜需求。圖4就是ITU定義的計(jì)算頻譜需求的方法。
圖4
如前文所述，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不是一種業(yè)務(wù)，而是差異巨大的一類業(yè)務(wù)。不同的業(yè)務(wù)有不同的地域特征、時(shí)間特征和流量特征，利用這些特征，可以在很大程度上共享頻譜資源，提高頻譜資源的利用效率。
因此，首先需要根據(jù)業(yè)務(wù)類型（ServiceType）和流量類型（TrafficType）劃分不同的業(yè)務(wù)種類。業(yè)務(wù)類型包括極低速、低速、中速、高速和超高速等類型。流量類型包括會(huì)話類、流媒體類、交互類和背景類等類型。
不同的業(yè)務(wù)在不同的環(huán)境中也有不同的應(yīng)用。例如家庭環(huán)境、辦公室環(huán)境和公共區(qū)域中應(yīng)用的業(yè)務(wù)就不完全相同。城市環(huán)境、郊區(qū)環(huán)境和農(nóng)村環(huán)境的業(yè)務(wù)使用情況也不完全相同。因此，在做頻譜預(yù)測(cè)的時(shí)候，需要區(qū)分不同的業(yè)務(wù)環(huán)境。
在考慮了業(yè)務(wù)因素后，還要考慮技術(shù)因素。無(wú)線電波在不同的無(wú)線環(huán)境下的傳播特性是不一樣的。通常，無(wú)線環(huán)境可以劃分為宏蜂窩、微蜂窩、微微蜂窩和熱點(diǎn)。各種無(wú)線通信技術(shù)也可以按照他的基本特性，劃分為2G/3G技術(shù)、B3G技術(shù)、無(wú)線接入技術(shù)和廣播技術(shù)。不同的技術(shù)在不同的環(huán)境條件下有不同的頻譜效率。
在上述業(yè)務(wù)分析和技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，就可以將不同的業(yè)務(wù)分配到不同的環(huán)境中，根據(jù)這種環(huán)境下各種技術(shù)的頻譜效率，分析相應(yīng)的頻譜需求。這就是ITU分析頻譜需求的基本思路。
按照這種方式，ITU經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究，認(rèn)為在市場(chǎng)發(fā)展較為理想的情況下，整個(gè)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)需要1.7GHz左右的頻譜資源，如果市場(chǎng)發(fā)展不好，比較保守的估計(jì)是1.2GHz左右的頻譜資源需求。目前，我國(guó)已經(jīng)劃分給移動(dòng)通信使用的頻譜資源為500MHz左右，也就是說(shuō)，對(duì)我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，還需要新增加700MHz以上的頻譜資源給移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)。
6、候選頻段
在確定了所需要的頻譜資源總量以后，下一個(gè)基本問(wèn)題就是在哪里可以找到這些頻譜資源。ITU經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的辯論，確定了七個(gè)可能用于IMT-高級(jí)的頻段。
1）410～430MHz，450～470MHz
這部分頻段有比較好的傳播特性，一些國(guó)家希望他們能夠用于改善移動(dòng)通信系統(tǒng)的覆蓋，但這兩個(gè)頻段帶寬太小，不足以支持IMT-高級(jí)的業(yè)務(wù)。
2）470～806/862MHz
這個(gè)頻段目前用于模擬廣播電視，很多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始考慮從模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)換。從理論上說(shuō)，模擬電視數(shù)字化以后，頻譜效率可以提高，從而可以考慮釋放出一部分頻率資源。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)制定了明確的模擬電視向數(shù)字電視轉(zhuǎn)移的時(shí)間表。因此，這部分釋放出來(lái)的頻譜資源可以考慮給移動(dòng)通信使用。
3）2300～2400MHz
這是我國(guó)分配給TD-SCDMA技術(shù)使用的頻段，為了促進(jìn)TD-SCDMA技術(shù)的國(guó)際化，我國(guó)大力支持該頻段成為IMT-高級(jí)的頻段。
4）2700～2900MHz
部分歐洲國(guó)家支持該頻段成為IMT-高級(jí)的候選頻段，但是，在這個(gè)頻段上目前存在大量的雷達(dá)設(shè)備。理論分析表明，雷達(dá)和移動(dòng)通信設(shè)備共用這個(gè)頻段的可能性非常小。因此，這個(gè)頻段能否最終用于IMT-高級(jí)系統(tǒng)存在很大的爭(zhēng)議。
5）3400～4200MHz和4400～5000MHz
從帶寬角度考慮，只有這兩個(gè)頻段才能充分滿足移動(dòng)通信技術(shù)未來(lái)發(fā)展的需要。但是，這兩個(gè)頻段包含了C波段衛(wèi)星使用的頻率資源，其中包括常規(guī)C波段，擴(kuò)展C波段和規(guī)劃C波段。C波段衛(wèi)星具有技術(shù)成熟、價(jià)格低和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。在某些國(guó)家，C波段衛(wèi)星是非常重要的通信手段之一。我國(guó)對(duì)C波段衛(wèi)星的需求也很大，特別是利用C波段衛(wèi)星作為廣播電視的傳輸手段，對(duì)我國(guó)有特別重要的意義。因此，這個(gè)頻段成為爭(zhēng)論的焦點(diǎn)之一。
ITU提出的這個(gè)七個(gè)候選頻段將提交2007年10月份召開(kāi)的WRC07大會(huì)討論并作出最后的決定。是否能夠獲得足夠的頻譜資源是未來(lái)移動(dòng)通信發(fā)展的重要條件之一。
7、征集候選技術(shù)
在確定了業(yè)務(wù)、市場(chǎng)、頻譜資源等一系列相關(guān)問(wèn)題以后，ITU將工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到IMT-高級(jí)的核心問(wèn)題：IMT-高級(jí)將采用什么樣的技術(shù)。
為了能夠確定一個(gè)簡(jiǎn)單高效、廣泛適用的IMT-高級(jí)技術(shù)，ITU決定仍然采用類似于3G的方式，即要求全世界各個(gè)國(guó)家和國(guó)際組織提交候選技術(shù)，ITU將制定一套技術(shù)評(píng)估和選擇的工作程序，依據(jù)這個(gè)工作程序，從多種候選技術(shù)中選擇適用于IMT-高級(jí)的候選技術(shù)。
圖5是ITU制定的時(shí)間計(jì)劃。
圖5
根據(jù)這一工作計(jì)劃，ITU將在2008年初向全世界發(fā)出一個(gè)通函，正式向全世界征求IMT-高級(jí)的候選技術(shù)。在通函發(fā)出以后，ITU將安排一個(gè)研討會(huì)供業(yè)內(nèi)人士交流。各個(gè)國(guó)家可以從2008年底前開(kāi)始提交技術(shù)候選，提交技術(shù)的截止時(shí)間是2009年中期。在提交候選技術(shù)的同時(shí)，ITU將開(kāi)始對(duì)所有提交的候選技術(shù)進(jìn)行評(píng)估。預(yù)計(jì)在2010年中，ITU將確定IMT-高級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)，2010年底正式發(fā)布相關(guān)的建議。
除了上述時(shí)間進(jìn)度安排以外，在2008年初發(fā)出的通函中，ITU還將規(guī)定很多關(guān)鍵性的細(xì)節(jié)。
在前期對(duì)IMT-高級(jí)系統(tǒng)的基本概念，以及市場(chǎng)和業(yè)務(wù)調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，ITU將給出IMT-高級(jí)系統(tǒng)的最低業(yè)務(wù)要求和技術(shù)要求，這將對(duì)IMT-高級(jí)特性作出詳細(xì)的界定。
提交候選技術(shù)的方法和評(píng)估這些候選技術(shù)的流程。ITU將詳細(xì)規(guī)定如何提交候選技術(shù)，如何協(xié)同其他國(guó)家和國(guó)際組織共同對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行分析、評(píng)估和對(duì)比。
IMT-高級(jí)系統(tǒng)的評(píng)估方法。這個(gè)文件將對(duì)技術(shù)上規(guī)定如何對(duì)提交的候選技術(shù)進(jìn)行分析和評(píng)估，其中包括應(yīng)用環(huán)境、信道模型和業(yè)務(wù)模型等內(nèi)容。
這個(gè)計(jì)劃在2008年初發(fā)出的征求候選技術(shù)的通函目前還在完善之中，盡管大部分原則問(wèn)題已經(jīng)確定，但許多細(xì)節(jié)問(wèn)題仍然需要修改。這個(gè)通函將對(duì)未來(lái)十年內(nèi)移動(dòng)通信的格局產(chǎn)生重大的作用，并已經(jīng)引起業(yè)界的廣泛關(guān)注。
8、展望
在當(dāng)前的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)格局中，基本上是三足鼎立的局面。GSM/WCDMA陣營(yíng)占有了80%以上的市場(chǎng)份額，是當(dāng)之無(wú)愧的領(lǐng)頭羊。CDMA2000陣營(yíng)雖然在3G市場(chǎng)的發(fā)展初期有一定的優(yōu)勢(shì)，但由于規(guī)模效應(yīng)的問(wèn)題，市場(chǎng)在不斷地萎縮。WiMAX作為一支新興的力量，市場(chǎng)份額雖然不大，但聲勢(shì)驚人，最近已經(jīng)成功地成為了第六種3G技術(shù)。
三個(gè)陣營(yíng)目前都在積極準(zhǔn)備這次ITU征集候選技術(shù)的工作。其中以WiMAX陣營(yíng)最為積極，早在2006年下半年就啟動(dòng)了802.16m項(xiàng)目，面向ITU準(zhǔn)備新技術(shù)。3GPP和3GPP2也在調(diào)整戰(zhàn)略和工作計(jì)劃，準(zhǔn)備提交候選技術(shù)。
ITU雖然不制定詳細(xì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但能否成為ITU指定的IMT-高級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未來(lái)的市場(chǎng)推廣有決定性的左右。因此，世界各國(guó)都非常重視這次征集候選技術(shù)的工作。
這次征集候選技術(shù)工作的最后結(jié)果如何，我們將拭目以待。
