B3G技術(shù)的研究及發(fā)展趨勢

摘要　本文介紹了B3G技術(shù)的市場背景，B3G技術(shù)的定義，并詳細介紹了B3G技術(shù)的研究及發(fā)展趨勢和一些考慮。

關(guān)鍵詞　B3G　ITU-R WP8F　3G

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(lǐng)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(guān)注當前可以創(chuàng)造利潤的產(chǎn)品，也同時密切關(guān)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(shù)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(shù)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(lǐng)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-R WP8F終于在2003年6月完成了一個里程碑式的文件，即《Future development of 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(guān)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(yù)測，B3G系統(tǒng)應(yīng)該在2010以后投入商用。

3、主要國際組織和項目

　　3.1　ITU

　　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(zé)，另一部分是由ITU-T的SG19負責(zé)。ITU-R WP8F的主要任務(wù)是負責(zé)3G的未來發(fā)展和B3G的標準化研究目標，通過B3G業(yè)務(wù)與市場分析報告、頻譜估計報告、新技術(shù)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(zé)在核心網(wǎng)層面進行相應(yīng)的標準制定工作，其工作相對不活躍。

　　ITU-R WP8F的核心工作是在WRC-07前，完成BeyondIMT-2000的頻譜計算方法、業(yè)務(wù)分析、頻譜需求量分析、頻譜規(guī)劃等。ITU-R WP8F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(wù)，ITU-R WP8F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(yù)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(wù)出發(fā)，分析每種業(yè)務(wù)的使用情況，頻率資源的占用情況，然后匯總所有業(yè)務(wù)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(shù)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-R WP8F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-R WP8F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(chǔ)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(wù)和市場的研究

　　2004年6月，ITU-R WP8F向各個成員國調(diào)研對未來B3G業(yè)務(wù)和市場的預(yù)測。在各個成員國答復(fù)的基礎(chǔ)上，ITU將完成了業(yè)務(wù)和市場的研究報告。之后，ITU-R WP8F將起草B3G業(yè)務(wù)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(shù)研究的市場需求基礎(chǔ)。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(shù)的研究

　　ITU-R WP8F目前正在開展未來移動通信新技術(shù)的研究。其研究重點是新技術(shù)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-R WP8F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(shù)，分析相應(yīng)的技術(shù)可以達到的頻譜資源利用率，從而為頻譜計算提供支持。

　　3.2　WWRF

　　2001年8月，以歐美5大通信設(shè)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(shè)6個工作組，分別討論業(yè)務(wù)、市場、結(jié)構(gòu)、接口、核心技術(shù)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(xué)等研究機構(gòu)，因此將從市場以及學(xué)術(shù)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(xué)加入了WWRF。

　　WWRF和ITU、IEEE比較起來，ITU和IEEE是進行技術(shù)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(guān)注中國未來移動通訊技術(shù)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(lǐng)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(xué)電信工程學(xué)院無線新技術(shù)研究室主任張平教授成功當選為WWRF副主席，負責(zé)WWRF在亞太地區(qū)及澳大利亞的相關(guān)事務(wù)，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(guān)系，以及與世界其它地區(qū)的溝通及合作等。

　　3.3　WINNER

　　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(Framework Programmes)”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(lǐng)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(xué)技術(shù)領(lǐng)域的投資總共36億歐元，其中為了鞏固歐盟在移動通信領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，歐盟在3G技術(shù)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(Wireless World Initiative New 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(shù)。

　　WINNER項目旨在研發(fā)一種創(chuàng)新的無線接入技術(shù)，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(wù)。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(yīng)地提供各種業(yè)務(wù)和應(yīng)用。

　　WINNER項目主要分為三個階段：第一階段(2004-2005)：需求分析、技術(shù)評估和初步系統(tǒng)設(shè)計。第二階段(2006-2007)：進一步系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化，準備技術(shù)試驗。第三階段(2008-2009)：系統(tǒng)優(yōu)化和技術(shù)試驗。

　　WINNER項目PhaseⅠ中共包括39個成員，Phase Ⅱ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。

　　3.4　mITF

　　日本于2001年6月成立了mITF，下設(shè)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(Association of Radio Industry and Business)在mITF中發(fā)揮了主導(dǎo)作用。mITF的B3G研究委員會還下設(shè)技術(shù)子委員會和應(yīng)用子委員會。

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

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

　　Vision文檔又名“飛毯(Flying Carpet)”，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(shù)的地位和作用。系統(tǒng)需求文檔從業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)平臺、核心網(wǎng)和無線技術(shù)四個部分分析了B3G系統(tǒng)的需求。技術(shù)分析文檔分為無線技術(shù)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。

　　3.5　NGMC

　　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(Next Generation Mobile Communications 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(shù)及其應(yīng)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(shè)業(yè)務(wù)與市場子工作組、系統(tǒng)與技術(shù)子工作組和頻譜歷史臨時任務(wù)組，分別負責(zé)業(yè)務(wù)、技術(shù)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(shù)的發(fā)展趨勢

　　4.1　LTE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(guān)的技術(shù)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(shù)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(wù)，常規(guī)的語音業(yè)務(wù)不再考慮。為了支持更多的用戶和更多的業(yè)務(wù)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(shù)，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(shù)，而反向采用SC-FDMA技術(shù)。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，正在考慮采用簡化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，例如將Node B直接接入到分組網(wǎng)絡(luò)中，以減少網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(shù)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(wù)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(wù)速率的時候，同時也強調(diào)提高語音業(yè)務(wù)的容量。同時，按照cdma2000系列標準的一貫傳統(tǒng)，強調(diào)技術(shù)的后向兼容性。

　　為了實現(xiàn)預(yù)定的技術(shù)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(wù)，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(shù)，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(wù)。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(yù)計在2006年的2月，相關(guān)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(yù)計在這個階段中，將引入大量的新技術(shù)。根據(jù)工作計劃，3GPP2將在2006年3月完成候選技術(shù)的征集工作，然后在這些候選技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)

　　IEEE802.16標準又稱為IEEE Wireless MAN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(shè)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(shù)為運營商、無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商和設(shè)備制造商帶了一個全新的、經(jīng)濟可行的市場機遇。IEEE 802.16無線技術(shù)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(wù)提供新的選擇。

　　IEEE 802.16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(wù)組，該任務(wù)組將負責(zé)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(guān)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(wù)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(shè)備的互操作性和對網(wǎng)絡(luò)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(luò)工作組(NWG)關(guān)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(lǐng)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(shù)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(lǐng)域的廠商。他們通常以寬帶無線接入技術(shù)，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(lǐng)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。