4G移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及演進(jìn)

摘要　隨著世界范圍內(nèi)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)逐步實(shí)施，移動(dòng)通信未來(lái)的發(fā)展及演進(jìn)問(wèn)題成了研究熱點(diǎn)。本文介紹了第四代移動(dòng)通信及其性能和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及OFDM、軟件無(wú)線(xiàn)電、智能天線(xiàn)、IPv6等關(guān)鍵技術(shù)，并分析了4G移動(dòng)通信系統(tǒng)與3G移動(dòng)通信的關(guān)系，并對(duì)通信系統(tǒng)演進(jìn)做了展望。

關(guān)鍵詞　4G　3G　OFDM　軟件無(wú)線(xiàn)電　智能天線(xiàn)　IPv6

0、概述

目前，第三代移動(dòng)通信(3G)各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范已形成協(xié)議，從2001年起先后在日本和韓國(guó)投入商用，但目前大多數(shù)國(guó)家運(yùn)營(yíng)的仍然是2G或2.5G的移動(dòng)通信系統(tǒng)。我國(guó)運(yùn)營(yíng)的移動(dòng)通信系統(tǒng)主要是2G的GSM/GPRS和CDMA系統(tǒng)。目前用戶(hù)對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來(lái)越高，而3G系統(tǒng)實(shí)際所能提供的最高速率也只有384kbps(雖然標(biāo)稱(chēng)最高速率為2Mbps)，不能滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際需求，因此在3G系統(tǒng)還沒(méi)有大規(guī)模投入商用的情況下，國(guó)內(nèi)外移動(dòng)通信領(lǐng)域的專(zhuān)家已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行4G(或B3G)系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)工作。

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)早在1999年9月把“第三代之后”的移動(dòng)通信系統(tǒng)下的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題提上了日程，在ITU-R的工作計(jì)劃中列入了“IMT 2000及其以后的系統(tǒng)”，ITU有關(guān)4G的提法是Beyond IMT-2000(3G)，并提議各會(huì)員國(guó)于2010年實(shí)現(xiàn)4G的商用。但到現(xiàn)在4G也僅是一個(gè)基本框架而已，定義并不明晰。

目前對(duì)第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的描述主要有以下幾方面：(1)建立在新的頻段(比如5-8GHz或更高)上的無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)，基于分組數(shù)據(jù)的高速率傳輸(50Mbps以上)，承載大量的多媒體信息，具有非對(duì)稱(chēng)的上下行鏈路速率、地區(qū)的連續(xù)覆蓋、QoS機(jī)制、很低的比特開(kāi)銷(xiāo)等功能；(2)真正的“全球統(tǒng)一”(包括衛(wèi)星部分)通信系統(tǒng)，基于全新網(wǎng)絡(luò)體制的系統(tǒng)，或者說(shuō)其無(wú)線(xiàn)部分將是對(duì)新網(wǎng)絡(luò)(智能的、支持多業(yè)務(wù)的、可進(jìn)行移動(dòng)管理)的“無(wú)線(xiàn)接入”，能使各類(lèi)媒體、通信主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行“無(wú)縫”連接，使得用戶(hù)能夠自由的在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無(wú)縫漫游；(3)將不是單純的傳統(tǒng)意義上的“通信”系統(tǒng)，而是融合了數(shù)字通信、數(shù)字音/視頻接收(點(diǎn)播)/和因特網(wǎng)接入的嶄新的系統(tǒng)，用戶(hù)能夠自由的選擇協(xié)議、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)。讓?xiě)?yīng)用業(yè)務(wù)提供商(ASP)及內(nèi)容提供商能夠提供獨(dú)立于操作的業(yè)務(wù)及內(nèi)容。

1、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1　4G通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

目前，4G系統(tǒng)仍處于研究的起步階段，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也沒(méi)有成型，但網(wǎng)絡(luò)融合的趨勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，如圖1所示。圖中的“全I(xiàn)P核心網(wǎng)”包括從IP骨干傳輸層到控制層、應(yīng)用層的一個(gè)整體。未來(lái)的無(wú)線(xiàn)基站將具備通過(guò)IP協(xié)議直接接入“全I(xiàn)P核心網(wǎng)”的能力，2G移動(dòng)通信系統(tǒng)原有的交換中心MSC、歸屬位置寄存器HLR、鑒權(quán)中心AUC等網(wǎng)元的主要功能都將由4G網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，信令網(wǎng)上的各層協(xié)議也將逐漸被IP協(xié)議所取代。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將從過(guò)去的垂直樹(shù)型結(jié)構(gòu)演變?yōu)榉植际降穆酚山Y(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)的差異性也只體現(xiàn)在接入層面。 

圖1　4G移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成示意圖

4G通信系統(tǒng)按照功能可以劃分為接入層、承載層和業(yè)務(wù)控制層3層。接入層允許用戶(hù)使用各種終端通過(guò)各種形式接入到4G通信系統(tǒng)中，這一部分將是革命性的演進(jìn)；承載層提供QoS保證、安全管理、地址轉(zhuǎn)換等功能，與接入層之間的接口應(yīng)為開(kāi)放的IP協(xié)議接口；業(yè)務(wù)控制層提供對(duì)業(yè)務(wù)的管理、加載等功能，它與承載層之間也應(yīng)有開(kāi)放的接口，以便于第三方提供新的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

從前面對(duì)4G通信系統(tǒng)的描述中可看出，它是一個(gè)遠(yuǎn)比3G更加復(fù)雜的通信系統(tǒng)，它的實(shí)現(xiàn)需要依托于很多新興技術(shù)。在4G通信系統(tǒng)中可能采用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM、軟件無(wú)線(xiàn)電、智能天線(xiàn)、移動(dòng)IPv6等，下面分別介紹這幾種4G通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。

1.2　OFDM(正交頻分復(fù)用)

由于無(wú)線(xiàn)信道存在多徑效應(yīng)，數(shù)據(jù)信號(hào)在各種不同類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)信道上傳輸時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)延會(huì)造成接收信號(hào)的碼間干擾，尤其當(dāng)碼元速率提高而周期相應(yīng)縮短時(shí)，時(shí)延將會(huì)跨越更多的碼元，而使這種干擾變得更大。此外，碼元速度的提高引起信號(hào)帶寬相應(yīng)增大，當(dāng)信號(hào)帶寬大干信道的相關(guān)帶寬時(shí)會(huì)造成頻率選擇性衰落。目前單載波調(diào)制技術(shù)為了能夠盡量減輕這種衰落而采用了均衡技術(shù)，但卻不得不以增加信道噪聲作為代價(jià)。

未來(lái)的無(wú)線(xiàn)多媒體業(yè)務(wù)首先要求數(shù)據(jù)傳輸速率要高，同時(shí)又要保證傳輸質(zhì)量，這就要求所采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)既要有較高的信元速率，又要有較長(zhǎng)的碼元周期�；�于這樣的考慮，產(chǎn)生了OFDM技術(shù)，屬于多載波調(diào)制技術(shù)(MCM)中的一種。OFDM是4G通信網(wǎng)的核心技術(shù)。其主要思想是：將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。正交信號(hào)可以通過(guò)在接收端采用相關(guān)技術(shù)來(lái)分開(kāi)，這樣可以減少子信道之間的相互干擾(ICI)。每個(gè)子信道上的信號(hào)帶寬小于信道的相關(guān)帶寬，因此每個(gè)子信道上的可以看成平坦性衰落，從而可以消除符號(hào)間干擾。而且由于每個(gè)子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分，信道均衡變得相對(duì)容易。OFDM技術(shù)之所以越來(lái)越受關(guān)注，是因?yàn)镺FDM有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

(1)頻譜利用率很高，頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。這一點(diǎn)在頻譜資源有限的無(wú)線(xiàn)環(huán)境中很重要。OFDM信號(hào)的相鄰子載波相互重疊，從理論上講其頻譜利用率可以接近Nyquist極限。

(2)抗衰落能力強(qiáng)。OFDM把用戶(hù)信息通過(guò)多個(gè)子載波傳輸，在每個(gè)子載波上的信號(hào)時(shí)間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)很多倍，使OFDM對(duì)脈沖噪聲(Impulse Noise)和信道快衰落的抵抗力更強(qiáng)。同時(shí)，通過(guò)子載波的聯(lián)合編碼，達(dá)到了子信道間的頻率分集的作用，也增強(qiáng)了對(duì)脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。因此，如衰落不特別嚴(yán)重，就沒(méi)必要再添加時(shí)域均衡器。

(3)適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件好的時(shí)候，采用效率高的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件差的時(shí)候，采用抗干擾能力強(qiáng)的調(diào)制方式。再有，OFDM加載算法的采用，使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進(jìn)行傳送。因此，OFDM技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

(4)抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾，它與加性的噪聲干擾不同，是一種乘性干擾。造成碼間干擾的原因有很多，實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會(huì)造成一定的碼間干擾。OFDM由于采用了循環(huán)前綴，對(duì)抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。

除上述優(yōu)點(diǎn)外，OFDM也有3個(gè)較明顯的缺點(diǎn)。

首先，對(duì)頻偏和相位噪聲敏感。頻偏和相位噪聲會(huì)使OFDM各子載波之間的正交性惡化，使信噪比下降。

其次，功率峰值與均值比(PARR)大，導(dǎo)致發(fā)送端放大器功率效率較低。由于OFDM的信號(hào)是由多個(gè)獨(dú)立的經(jīng)過(guò)調(diào)制的子載波信號(hào)相加合成的，因此有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，也就有可能產(chǎn)生較大的PARR值。而過(guò)高的PARR值通常會(huì)對(duì)發(fā)送端功率放大器提出較高的線(xiàn)性要求，從而增加基站和用戶(hù)終端的成本。

第三，自適應(yīng)的調(diào)制技術(shù)使系統(tǒng)復(fù)雜度有所增加。OFDM采用的自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)會(huì)增加發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的復(fù)雜度，并且當(dāng)移動(dòng)終端達(dá)到車(chē)載的移動(dòng)速度時(shí)，自適應(yīng)的調(diào)制技術(shù)就沒(méi)有很大意義了。

1.3　軟件無(wú)線(xiàn)電

所謂軟件無(wú)線(xiàn)電(Software Defined Radio,簡(jiǎn)稱(chēng)SDR)，就是采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，在可編程控制的通用硬件平臺(tái)上，利用軟件來(lái)定義實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)的各部分功能：包括前端接收、中頻處理以及信號(hào)的基帶處理等。即整個(gè)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)從高頻、中頻、基帶直到控制協(xié)議部分全部由軟件編程來(lái)完成。

軟件無(wú)線(xiàn)電的基本思想是將硬件作為其通用的基本平臺(tái)，把盡可能多的無(wú)線(xiàn)及個(gè)人通信功能通過(guò)可編程軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號(hào)傳輸與處理的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)。也可以說(shuō)，是一種用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)物理層連接的無(wú)線(xiàn)通信方式。

軟件無(wú)線(xiàn)電的核心技術(shù)是用寬頻帶無(wú)線(xiàn)接收機(jī)代替原來(lái)的窄帶接收機(jī)，并將寬帶的模擬/數(shù)字、數(shù)字/模擬變換器盡可能的靠近天線(xiàn)，從而使通信電臺(tái)的功能盡可能多的采用可編程軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　軟件無(wú)線(xiàn)電結(jié)構(gòu)示意圖

軟件無(wú)線(xiàn)電的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用，功能實(shí)現(xiàn)靈活，改進(jìn)升級(jí)方便。工作模式可由軟件編程改變，包括可編程的射頻頻段寬帶信號(hào)接入方式和可編程調(diào)制方式等。所以可任意更換信道接入方式，改變調(diào)制方式或接收不同系統(tǒng)的信號(hào)；可通過(guò)軟件工具來(lái)擴(kuò)展業(yè)務(wù)、分析無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境、定義所需增強(qiáng)的業(yè)務(wù)和實(shí)時(shí)環(huán)境測(cè)試，升級(jí)便捷

(2)提供了不同系統(tǒng)間互操作的可能性。軟件無(wú)線(xiàn)電可以使移動(dòng)終端適合各種類(lèi)型的空中接口，可以在不同類(lèi)型的業(yè)務(wù)間轉(zhuǎn)換。多個(gè)信道享有共同的射頻前端與寬帶A/D、D/A變換器以獲取每一信道的相對(duì)廉價(jià)的信號(hào)處理性能。

(3)由于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，因此更易于采用新的信號(hào)處理手段，從而提高了系統(tǒng)抗干擾的性能。

(4)擁有較強(qiáng)跟蹤新技術(shù)的能力。由于它能在保證硬件平臺(tái)基本結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化的情況下，通過(guò)改變軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)和使用新技術(shù)，大大降低了設(shè)備商的新通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本和周期，同時(shí)也降低了運(yùn)營(yíng)商的投資。

實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線(xiàn)電還需克服以下技術(shù)難點(diǎn)。

(1)多頻段天線(xiàn)的設(shè)計(jì)。軟件無(wú)線(xiàn)電的天線(xiàn)需要覆蓋多個(gè)頻段，以滿(mǎn)足多信道不同方式同時(shí)通信的需求，而射頻頻率和傳播條件的不同，使得各頻段對(duì)天線(xiàn)的要求存在著較大的差異，因此多頻段天線(xiàn)的設(shè)計(jì)成為軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)之一。

(2)寬帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，要從抽樣信號(hào)中無(wú)失真地恢復(fù)原信號(hào)，抽樣頻率應(yīng)大于2倍信號(hào)最高頻率。而目前A/D、D/A的最高采樣頻率受到其性能的限制，從而也限制了所能處理的已調(diào)信號(hào)頻率。

(3)高速DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)。高速DSP芯片主要完成各種波形的調(diào)制解調(diào)和編解碼過(guò)程，它需要有更多的運(yùn)算資源和更高的運(yùn)算速度來(lái)處理經(jīng)寬帶A/D、D/A變換后的高速數(shù)據(jù)流，因此其芯片有待進(jìn)一步研發(fā)。

1.4　智能天線(xiàn)

智能天線(xiàn)定義為波束間沒(méi)有切換的多波束或自適應(yīng)陣列天線(xiàn)。多波束天線(xiàn)在一個(gè)扇區(qū)中使用多個(gè)固定波束，而在自適應(yīng)陣列中，多個(gè)天線(xiàn)的接收信號(hào)被加權(quán)并且合成在一起使信噪比達(dá)到最大。與固定波束天線(xiàn)相比，天線(xiàn)陣列的優(yōu)點(diǎn)是除了提供高的天線(xiàn)增益外，還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。但是它們要求每個(gè)天線(xiàn)有一個(gè)接收機(jī)，還能提供相應(yīng)倍數(shù)的分集增益。

智能天線(xiàn)具有抑制信號(hào)干擾、自動(dòng)跟蹤以及數(shù)字波束調(diào)節(jié)等智能功能，其基本工作原理是根據(jù)信號(hào)來(lái)波的方向自適應(yīng)地調(diào)整方向圖，跟蹤強(qiáng)信號(hào)，減少或抵消干擾信號(hào)。智能天線(xiàn)可以提高信噪比，提升系統(tǒng)通信質(zhì)量，緩解無(wú)線(xiàn)通信日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾，降低系統(tǒng)整體造價(jià)，因此其勢(shì)必會(huì)成為4G系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。智能天線(xiàn)的核心是智能的算法，而算法決定電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度和瞬時(shí)響應(yīng)速率，因此需要選擇較好算法實(shí)現(xiàn)波束的智能控制。

目前2G通信系統(tǒng)中采用的天線(xiàn)分為全向天線(xiàn)和定向天線(xiàn)兩種，全向天線(xiàn)應(yīng)用于360°覆蓋的小區(qū)，定向天線(xiàn)應(yīng)用于小區(qū)分裂后的部分覆蓋小區(qū)。這兩種天線(xiàn)覆蓋的區(qū)域形狀都是不變的，因此對(duì)于基站來(lái)說(shuō)，給每個(gè)移動(dòng)用戶(hù)的下行信號(hào)是廣播式發(fā)送的，這樣勢(shì)必會(huì)引起系統(tǒng)干擾，并降低了系統(tǒng)容量。

智能天線(xiàn)采用了空分多址(SDMA)的技術(shù)，利用信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，動(dòng)態(tài)改變信號(hào)的覆蓋區(qū)域，使主波束對(duì)準(zhǔn)用戶(hù)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)方向，并能夠自動(dòng)跟蹤用戶(hù)和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，為每位用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號(hào)，從而達(dá)到抑制干擾、準(zhǔn)確提取有效信號(hào)的目的。

因此，智能天線(xiàn)技術(shù)更加適用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動(dòng)通信系統(tǒng)。在我國(guó)提出的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA中采用了智能天線(xiàn)技術(shù)。

智能天線(xiàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1)提高系統(tǒng)容量。智能天線(xiàn)采用了SDMA技術(shù)，利用空間方向的不同進(jìn)行信道分割，在不同信道中可以在同一時(shí)間使用同一種頻率而不會(huì)產(chǎn)生干擾，從而提高了系統(tǒng)容量。

(2)降低系統(tǒng)干擾。智能天線(xiàn)技術(shù)將波束的旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)方向，因此能夠有效抑制干擾。

(3)擴(kuò)大覆蓋區(qū)域。由于智能天線(xiàn)有了自適應(yīng)的波束定向功能，因此與普通天線(xiàn)相比，在同等發(fā)射功率的條件下，采用智能天線(xiàn)技術(shù)的信號(hào)能夠傳送到更遠(yuǎn)的距離，從而增加了覆蓋范圍。

(4)降低系統(tǒng)建設(shè)成本。由于智能天線(xiàn)技術(shù)能擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，因此基站建設(shè)數(shù)量可相對(duì)減少，降低了運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本。智能天線(xiàn)技術(shù)的主要缺點(diǎn)是，使用它將增加通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，并對(duì)元器件提出較高的性能要求。

1.5　IPv6

4G通信系統(tǒng)選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流，因此IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇IPv6協(xié)議主要基于兩點(diǎn)的考慮，一點(diǎn)是足夠的地址空間，另外一點(diǎn)是支持移動(dòng)性管理，這兩點(diǎn)是IPv4不具備的。除此以外，IPv6還能夠提供較IPv4更好的QoS保證及更好的安全性。由于承載網(wǎng)是IP網(wǎng)，未來(lái)的移動(dòng)終端必然需要擁有唯一的一個(gè)IP地址作為身份標(biāo)識(shí)。目前使用的IPv4的地址長(zhǎng)度僅有32bit，其IP地址資源預(yù)計(jì)將在2006年左右被消耗盡。而IPv6具有長(zhǎng)達(dá)128bit的地址空間，即多達(dá)2128個(gè)地址，能夠徹底解決地址資源不足的問(wèn)題。

4G通信系統(tǒng)選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流，因此IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇IPv6協(xié)議主要基于以下幾點(diǎn)的考慮：

(1)巨大的地址空間。在一段可預(yù)見(jiàn)的時(shí)期內(nèi)，它能夠?yàn)樗�有可以想像出的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供一個(gè)全球惟一的地址。

(2)自動(dòng)控制。IPv6還有另一個(gè)基本特性就是它支持無(wú)狀態(tài)和有狀態(tài)兩種地址自動(dòng)配置的方式。無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置方式是獲得地址的關(guān)鍵。在這種方式下，需要配置地址的節(jié)點(diǎn)使用一種鄰居發(fā)現(xiàn)機(jī)制獲得一個(gè)局部連接地址。一旦得到這個(gè)地址之后，它使用另一種即插即用的機(jī)制，在沒(méi)有任何人工干預(yù)的情況下，獲得一個(gè)全球惟一的路由地址。有狀態(tài)配置機(jī)制，如DHCP(動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議)，需要一個(gè)額外的服務(wù)器，因此也需要很多額外的操作和維護(hù)。

(3)服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量(QoS)包含幾個(gè)方面的內(nèi)容。從協(xié)議的角度看，IPv6與目前的IPv4提供相同的QoS，但是IPv6的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在能提供不同的服務(wù)。這些優(yōu)點(diǎn)來(lái)自于IPv6報(bào)頭中新增加的字段“流標(biāo)志”。有了這個(gè)20位長(zhǎng)的字段，在傳輸過(guò)程中，中國(guó)的各節(jié)點(diǎn)就可以識(shí)別和分開(kāi)處理任何IP地址流。盡管對(duì)這個(gè)流標(biāo)志的準(zhǔn)確應(yīng)用還沒(méi)有制定出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但將來(lái)它用于基于服務(wù)級(jí)別的新計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。

(4)移動(dòng)性。移動(dòng)IPv6(MIPv6)在新功能和新服務(wù)方面可提供更大的靈活性。每個(gè)移動(dòng)設(shè)備設(shè)有一個(gè)固定的家鄉(xiāng)地址(home address)，這個(gè)地址與設(shè)備當(dāng)前接入互聯(lián)網(wǎng)的位置無(wú)關(guān)。當(dāng)設(shè)備在家鄉(xiāng)以外的地方使用時(shí)，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)交地址(care-of address)來(lái)提供移動(dòng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置信息。移動(dòng)設(shè)備每次改變位置，都要將它的轉(zhuǎn)交地址告訴給家鄉(xiāng)地址和它所對(duì)應(yīng)的通信節(jié)點(diǎn)。在家鄉(xiāng)以外的地方，移動(dòng)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，通常在IPv6報(bào)頭中將轉(zhuǎn)交地址作為源地址。

2、4G移動(dòng)通信系統(tǒng)與3G系統(tǒng)的關(guān)系

從前面對(duì)4G通信系統(tǒng)的介紹中可以看出，它將能夠比3G系統(tǒng)更好、更便捷的提供基于多媒體的通信業(yè)務(wù)，在未來(lái)4G系統(tǒng)將會(huì)取代3G系統(tǒng)是通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但3G系統(tǒng)的發(fā)展也是必不可少的。

首先，3G系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)際上能夠?yàn)槲磥?lái)更廣泛的應(yīng)用多媒體業(yè)務(wù)起到市場(chǎng)培育的作用，正如第一代模擬系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)進(jìn)行移動(dòng)業(yè)務(wù)的培育、GPRS系統(tǒng)對(duì)3G的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行培育一樣。用戶(hù)對(duì)新業(yè)務(wù)從最初的認(rèn)識(shí)到接受，直到最后的普遍使用是個(gè)較為漫長(zhǎng)的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程需要運(yùn)營(yíng)商從簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)到多樣化業(yè)務(wù)逐步進(jìn)行提供，通過(guò)首先吸引高端用戶(hù)到逐步普及至中、低端用戶(hù)，使用戶(hù)從偶爾的選擇性使用到廣泛的自然應(yīng)用，這一切都依賴(lài)于市場(chǎng)培育。

其次，每項(xiàng)新的技術(shù)從最初概念的提出到技術(shù)難點(diǎn)的突破，到試驗(yàn)網(wǎng)的搭建，再到最終產(chǎn)品化的市場(chǎng)應(yīng)用也是個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。在這一過(guò)程中，用戶(hù)對(duì)通信業(yè)務(wù)種類(lèi)和內(nèi)容的要求都在逐步提高，通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)不可能一直處于等待狀態(tài)，等待一個(gè)全新的強(qiáng)大的系統(tǒng)一次性解決所有問(wèn)題，而應(yīng)該是在市場(chǎng)發(fā)展的每個(gè)階段都要有能與之相適應(yīng)的通信系統(tǒng)進(jìn)行支持。因此，在數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展初期，建設(shè)一個(gè)能滿(mǎn)足用戶(hù)簡(jiǎn)單需求的3G通信系統(tǒng)是必須的。而對(duì)于設(shè)備研發(fā)商來(lái)說(shuō)，3G系統(tǒng)的建設(shè)能夠幫助他們從3G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從而探索更好的解決辦法，從而為今后4G系統(tǒng)的建設(shè)提供有價(jià)值的指導(dǎo)。

第三，從網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)方面來(lái)說(shuō)，3G系統(tǒng)也是必不可少的一個(gè)階段。目前2G的系統(tǒng)從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)全部都是電路型的，而未來(lái)的4G系統(tǒng)則是從接入到核心網(wǎng)一體化的全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)。從一個(gè)完全電路域的系統(tǒng)演變?yōu)橐粋�(gè)基于分組的全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)是一個(gè)臺(tái)階式的躍變，無(wú)論從運(yùn)營(yíng)商的角度還是從用戶(hù)的角度，這種變化都是很大的。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，非平滑演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)除了會(huì)帶來(lái)很大的投資風(fēng)險(xiǎn)以外，對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)的已有投資也將付之東流。而對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，面臨的將是必須更換移動(dòng)終端的無(wú)奈選擇，這種情況下將會(huì)導(dǎo)致大量用戶(hù)重新選擇運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)，同樣會(huì)給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)不可估量的損失。從4G提出的目標(biāo)是解決3G系統(tǒng)的缺陷、提供完善理想化的技術(shù)體系來(lái)看，雖然3G到4G無(wú)論對(duì)于網(wǎng)絡(luò)還是終端也不可能是完全平滑的演進(jìn)，但3G系統(tǒng)在這中間可以起到承上啟下的樞紐作用，成為向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中不可缺少的一環(huán)，從2G到4G的演進(jìn)過(guò)程如圖3所示。

圖3　從2G到4G的演進(jìn)過(guò)程

從這些方面來(lái)說(shuō)，雖然3G系統(tǒng)在通信速率、異構(gòu)系統(tǒng)間的漫游等方面存在著種種不盡人意的地方，但它并不是泡沫，而是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然階段。而對(duì)4G系統(tǒng)的建設(shè)也將是建立在3G己不能夠滿(mǎn)足未來(lái)用戶(hù)對(duì)多媒體業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

根據(jù)從1G到3G的發(fā)展情況，我們可以看出通信系統(tǒng)的發(fā)展周期一般為10年，因此人們普遍認(rèn)為從20lO年開(kāi)始4G系統(tǒng)的時(shí)代將會(huì)來(lái)臨。目前我國(guó)的3G系統(tǒng)建設(shè)尚未起步，但3G牌照可能會(huì)在今年底或明年初發(fā)放，一旦發(fā)放3G牌照有可能馬上激起3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高潮。考慮到我國(guó)通信發(fā)展的實(shí)際情況是目前仍以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主要需求，3G系統(tǒng)在多媒體業(yè)務(wù)上存在一定的局限性，3G的實(shí)際作用是為4G進(jìn)行多媒體業(yè)務(wù)的市場(chǎng)培育，未來(lái)4G系統(tǒng)設(shè)備革命性演變可能帶來(lái)的投資沖擊等因素，可以認(rèn)為3G的主流業(yè)務(wù)仍應(yīng)該以語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，多媒體時(shí)代仍需等待4G系統(tǒng)的建設(shè)，因此我國(guó)各大運(yùn)營(yíng)商在選擇3G系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)機(jī)及建設(shè)規(guī)模上應(yīng)謹(jǐn)慎抉擇。

3、結(jié)束語(yǔ)

從移動(dòng)通信近20年的發(fā)展歷程可以看出，一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生之后(甚至在它商用之前)，其技術(shù)的缺陷或局限就已經(jīng)表露出來(lái)；而當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用在市場(chǎng)上走向頂峰時(shí)，它刺激出來(lái)的市場(chǎng)需求正在超越其業(yè)務(wù)供給能力，新一代技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。第一代是如此，第二代也是如此，第三代、第四代系統(tǒng)也將必然如此。更何況隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，一代技術(shù)的市場(chǎng)壽命越來(lái)越短，這是歷史發(fā)展的邏輯。所以，在當(dāng)前第三代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化即將完成，應(yīng)用系統(tǒng)即將推出的時(shí)候，新一代(第四代)移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究已是刻不容緩。現(xiàn)在4G的曙光已經(jīng)出現(xiàn)，相信在4G通信世界里，人們的生活會(huì)變得更加精彩。