網(wǎng)羅無線通信技術(shù)之無線風(fēng)光在通信

層出不窮的無線通信技術(shù)，令人目不暇接；

而名目繁多的技術(shù)術(shù)語，又使人如墜五里霧中。

為了對林林總總的無線通信技術(shù)有個全面的了解

我們——

圖1 2G向3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展

圖2 3G技術(shù)的后續(xù)演進過程

圖3 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍

在數(shù)字無線通信時代，電子電路技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展推動著通信系統(tǒng)的飛速發(fā)展。目前，較受關(guān)注的是第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)(3G)和IEEE802系列，它們分別體現(xiàn)在無線通信的移動性和寬帶性兩個方面。這兩種技術(shù)的深入發(fā)展則體現(xiàn)了兩個方面的融合。

移動寬帶化

蜂窩移動通信系統(tǒng)的發(fā)展體現(xiàn)了無線通信發(fā)展史，從第一代模擬移動通信系統(tǒng)，到第二代數(shù)字移動通信系統(tǒng)，再到第三代以及基于全IP的超三代移動通信系統(tǒng)。

第一代移動通信(1G)主要采用模擬語音調(diào)制技術(shù)和頻分多址(FDMA)技術(shù)，傳輸速率約2.4kb/s，不能進行長途漫游，是區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。1G有多種制式，但它們之間互不兼容。同時，1G存在很多不足之處，如容量有限，制式太多，互不兼容，保密性差，通話質(zhì)量不高，不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不能提供自動漫游，設(shè)備價格高等。

第二代移動通信(2G)主要采用數(shù)字的時分多址(TDMA)技術(shù)和碼分多址(CDMA)技術(shù)，傳輸速率為9.6kb/s。全球主要有GSM和CDMA(IS-95)兩種體制。2G主要提供數(shù)字化的語音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2G克服了模擬系統(tǒng)的弱點，話音質(zhì)量和保密性能得到很大的提高，并可進行省內(nèi)、省際自動漫游；但無法進行全球漫游。

第三代移動通信(3G)將有更寬的帶寬和更高的速率。2G到3G的發(fā)展是一個逐步的過程，如圖1所示。3G與之前的技術(shù)相比將有更高的帶寬，其傳輸速率高達(dá)2Mb/s。目前全球有三大標(biāo)準(zhǔn)：歐洲提出的WCDMA、美國提出的CDMA2000和我國提出的TD-SCDMA。3G不僅傳輸話音，還支持高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務(wù)。它提供全球覆蓋并實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)的無縫連接，支持多媒體業(yè)務(wù)，為用戶提供更好的無線通信服務(wù)。

技術(shù)的推陳出新，使3G仍在不斷地前進，以提供更高的數(shù)據(jù)速率和更完善的業(yè)務(wù)支持，圖2給出了3G技術(shù)后續(xù)演進的步驟。

高速分組接入(HSPA)具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和更低的時延。HSPA將分區(qū)業(yè)務(wù)吞吐量提高3~5倍，有助于刺激和推動數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的消費。

長期演化進程(LTE)改進并增強了3G的空中接入技術(shù)，其頻譜利用率為HSPA的2~4倍，用戶平均吞吐量為HSPA的2~4倍。LTE能夠提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。

超3G(B3G)2003年，ITU-RWP8F工作組對B3G的關(guān)鍵性能指標(biāo)做了定義，即最高數(shù)據(jù)速率達(dá)到1Gb/s。2005年，ITU正式將B3G命名為IMT-Advanced。根據(jù)工作計劃，ITU將在2007年底的WRC07大會上確定IMT-Advanced使用的頻譜資源。WP8F將在2008年初向全世界公開征集IMT-Advanced的候選技術(shù)。

第四代移動通信(4G)是一個基本概念，仍然處在研究階段。4G要在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的基礎(chǔ)上提高網(wǎng)絡(luò)效率和功能，提高數(shù)據(jù)通信速率，增強通信網(wǎng)絡(luò)間的互通性。4G能夠根據(jù)移動速度可變地支持各種數(shù)據(jù)傳輸速率；以IP為基礎(chǔ)進行無線接續(xù)，支持QoS；各系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫的業(yè)務(wù)支持；支持全球漫游；支持多重模式；支持對稱和非對稱業(yè)務(wù)等。

帶寬移動化

如果以通信距離劃分無線通信，包括無線廣域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線個域網(wǎng)，圖3給出了網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的一個示意圖。蜂窩移動通信屬于無線廣域網(wǎng)技術(shù)，而IEEE802系列涵蓋了這幾個方面。

802.15,無線個域網(wǎng)(WPAN)，覆蓋的范圍一般在半徑10m以內(nèi)。WPAN是基于計算機通信的專用網(wǎng)，是在個人操作環(huán)境下由需要相互通信的裝置構(gòu)成的一個網(wǎng)絡(luò)。它無需任何中央管理裝置，為電子設(shè)備之間提供方便、快速的數(shù)據(jù)傳輸。

802.11，無線局域網(wǎng)接入技術(shù)(WLAN)，覆蓋距離通常有10~300m，解決的是“最后一百米”的通信接入。WiFi比較適合突發(fā)性較大的業(yè)務(wù)種類，可以提供較短的響應(yīng)時間，最高速率達(dá)54Mb/s。

802.16，無線城域網(wǎng)技術(shù)(WiMAX)，提供比WLAN更寬廣的地域范圍，覆蓋可高達(dá)50km，是可與DSL競爭的“最后一公里”寬帶接入解決方案。

802.20，移動寬帶無線接入(MBWA)，也被稱為MobileFi，主要是彌補802.1x協(xié)議族在移動性方面的劣勢。MBWA在高達(dá)250km/h的移動速度下，可實現(xiàn)1Mb/s以上的移動通信能力，非視距環(huán)境下單小區(qū)覆蓋半徑為15km。

802.22，無線區(qū)域網(wǎng)(WRAN)，能夠支持個人家庭住戶、多聚居單元、小型工作/家庭場所(SOHO)等場景的一系列通信服務(wù)。

發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

在市場方面，目前GSM技術(shù)仍在全球移動通信市場占居優(yōu)勢地位。而對Wi-Fi、WiMAX、MBWA和3G，數(shù)據(jù)通信廠商親睞前三者，而傳統(tǒng)電信企業(yè)則擁抱3G。

Wi-Fi、WiMAX、MBWA和3G在高速無線數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域都將扮演重要角色。這幾種技術(shù)都具有相當(dāng)可觀的市場前景，它們彼此互補，既在局部會有部分競爭與融合，又不可互相取代。

從競爭的角度來看，Wi-Fi主要被定位在室內(nèi)或小范圍內(nèi)的熱點覆蓋，提供寬帶無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并結(jié)合VoIP提供語音業(yè)務(wù)；3G所提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要是在室內(nèi)低移動速度的環(huán)境下，而在高速移動時以語音業(yè)務(wù)為主。因此兩者在室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面存在明顯的競爭關(guān)系。WiMAX已由固定無線演進為移動無線，并結(jié)合VoIP解決語音接入問題，使得固定運營商可利用WiMAX技術(shù)來構(gòu)建一個可以和3G網(wǎng)絡(luò)抗衡的移動通信網(wǎng)，與3G構(gòu)成了一定的競爭。WBMA與3G兩者存在較多的相似性，導(dǎo)致它們的競爭較大。

從融合的角度來看，在技術(shù)方面WiFi、WiMAX、MBWA僅定義了空中接口的物理層和MAC層，而3G技術(shù)作為一個完整的網(wǎng)絡(luò)，空中接口、核心網(wǎng)以及業(yè)務(wù)等規(guī)范都已經(jīng)完成了標(biāo)準(zhǔn)化工作。在業(yè)務(wù)方面，Wi-Fi、WiMAX、WBMA提供的主要是具有一定移動特性的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而3G最初就是為話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)共同設(shè)計的。雙方側(cè)重點不同，使得在一定程度上需要互相協(xié)作、互相補充。

未來的無線通信系統(tǒng)，將是多個現(xiàn)有系統(tǒng)的融合與發(fā)展，為用戶提供全接入的信息服務(wù)。未來終端的趨勢是小型化、多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、個性化，并將計算、娛樂、通信等功能集于一身。移動終端將會面向不同的無線接入網(wǎng)絡(luò)。這些接入網(wǎng)絡(luò)覆蓋不同的區(qū)域，具有不同的技術(shù)參數(shù)，可以提供不同的業(yè)務(wù)能力，相互補充、協(xié)同工作，實現(xiàn)用戶在無線環(huán)境中的無縫漫游。

4類無線通信技術(shù)對比

大事記

●1901年，馬可尼成功地進行了越洋遠(yuǎn)距離無線電報通訊。

●20世紀(jì)20年代，美國等國開始啟用各國開始啟用車載無線電等專用無線通信系統(tǒng)。

●1945，RFID技術(shù)誕生。

●20世紀(jì)60年代，衛(wèi)星通信興起，UWB技術(shù)誕生。

●1971年，全球首個無線局域網(wǎng)絡(luò)建成。

●1973年，全球首個模擬移動電話系統(tǒng)原型建成。

●70年代中期至80年代中期，模擬話音系統(tǒng)開始支持移動性。

●1983年，全球首個商用移動電話發(fā)布。

●20世紀(jì)80年代中期，數(shù)字無線移動通信系統(tǒng)開始在世界各地迅速發(fā)展。

●1987年11月18日，我國第一個TACS模擬蜂窩移動電話系統(tǒng)建成商用。

●1991年，摩托羅拉建成全球首個GSM網(wǎng)絡(luò)。

●1995年，中國移動的GSM和中國聯(lián)通的GSM130數(shù)字移動電話網(wǎng)開通。

●2000年5月5日，在土耳其召開的ITU2000年世界無線大會上，中國提出的第三代移動通信制式TD-SCDMA被批準(zhǔn)為ITU的正式標(biāo)準(zhǔn)。

●2001年3月，3GPP正式接納了由中國提出的TD-SCDMA第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)全部技術(shù)方案，并包含在3GPP的R4版本中。