未来宽带移动通信网络技术发展的一些思考.doc

未来宽带移动通信网络技术发展的一些思考摘要：宽带移动通信已经成为国际新的一轮技术和产业竞争的焦点，今后十年将是宽带无线技术发展的关键时期。加快发展宽带移动通信已成为全世界业者的共识，但是什么样的技术将成为未来宽带移动通信技术的主流一直是产业和学术界争论的焦点。当前还没有哪一方面敢称自己研究的技术就是未来移动通信的主流，这也正好对发展中国家特别是像中国这样有一定技术储备、又有一定经济基础和市场的国家提供了潜在的后来居上的机会！这个机会我们能不能把握住现在还不能下结论。但可以肯定的是中国通过在第一代模拟无线通信上全部引进，第二代以GSM 为代表的数字移动通信上进行消化吸收，第三代移动通信上以TDSCDMA 为代表进行赶超，在第四代宽带无线通信上有希望在某种程度上引领部分无线通信技术的发展潮流！最理想的目标则是在十五到二十年以后能从现在的通信网络大国成为真正的通信技术强国，全面引领国际通信技术发展的方向。把下面几个问题理解清楚也许会有助于目标的实现，那就是：未来移动通信有些什么样的特点？未来移动通信系统的技术特征可能是哪些？我们怎么样才能在技术发展的潮流中占据应有的位置？作者在本文中试图把自己的对这些问题的一些肤浅认识写出来与大家一起讨论。关键词：宽带移动通信 移动新媒体业务 技术特征1.移动应用发展的新特点随着人们生活水平的持续提高和便携移动“通信与计算”终端的普及，人们不再满足于当前移动通信网络提供的简单话音通信服务。这实际上源于互联网深入人心，并已经改变了人们的通信习惯。现在人们已经对互联网上相对可靠、易用的业务习以为常，并且希望这些服务能在用户的便携终端上随时随地地得到。甚至用户还希望自己能主动参与服务或提供某些标识自己特色的新内容给其它用户，与此同时还要求移动运营商必须设法确保在移动环境下提供给用户与固定接入通信同样的业务质量。这些新的应用需求是当初诸多网络技术研究与设计者们所未充分预计到的，于是面对新出现的这些情况，科学家们需要研究设计新的移动通信系统。在设计移动通信网络系统前，仔细研究分析出未来新应用动向及其特征将十分有助于研究人员从宏观上把握技术应用的动向，从而最终设计出符合未来发展要求的新一代移动通信网络系统。那么未来移动应用的发展具有哪些特点呢？通过分析近年来技术发展和应用的状况，可以初步归纳为以下几方面：1.用户主导业务、用户自创建业务将是未来移动通信网络主要应用之一。2. 移动宽带新媒体业务的时代即将来临，并会占据网络传输带宽的大部分。3. 不同类型网络的业务将走向融合，并首先体现在移动终端融合上。4. 业务内容服务的监管控制将是一类普遍的社会性需求。2.第四代移动通信网的核心技术通信技术高速发展了一百多年，今天通过空中电波和地面通信传输承载的人类信息通信是地球历史上最辉煌的景象之一。再往下一步，人们又在思索怎么样把计算技术与通信网络技术紧密融合在一起，把任何人(any person)、任何物(any objects)不管在任何地方(any place)需要时能够安全、公平、快速地通过移动便携计算设备和通信网联连接起来，从而极大地增强人类驾驭世界的能力。于是在以数字蜂窝网为特征的2G之后，以CDMA 技术为核心的3G、3.5G、B3G随之而来。3G还没有大规模运营，移动新媒体又将以OFDM和MIMO技术为标识的具有更高信道带宽的4G 技术推到前台。尽管现在人们谈论 4G时更多的时候是将它与OFDM/MIMO 技术联系起来，甚至认为做OFDM/MIMO 就是在做4G，但实际上OFDM/MIMO 技术只是4G 的重要组成部分之一。除此之外，4G最明显的技术特征应该是：它是个具有较高融合度的、具有自组织智能控制管理功能的、支持移动新媒体的混合异构网络系统。4G不但会融合最新的自组网（ad hoc）技术、无线局域网（WLAN）、无线城域网（WMAN）、卫星通信和公众蜂窝网等技术，而且会将移动网和固定网进行较好的融合。第四移动通信的核心技术主要包括以下几个方面：（1）通信系统组网技术4G移动通信网的组网目标应该是更高的业务服务效率和更低的建设维护成本，同时需要有较好的频谱效率与网络覆盖。在研究组网技术时需要特别避免的是“求全”，也就是研究人员从自己的研究点出发，希望用自己研究的技术为用户提供各种所需的服务。因此就出现了连定位于近距离通信的超宽带技术都有研究者说实验室里做到了覆盖一到两公里的超宽带无线通信。理论上各种无线通信技术都可做到全覆盖，但没有必要这样做，也做不好！事实上不同的技术都有其专长的领域，例如当前室内都具有了电话线、电视电缆、双绞线，甚至是光纤，有红外、超宽带和IEE802.11 等，将这些技术与3G 和IEEE802.16技术结合起来共同组网，就没有必要非得让很擅长提供室外宽带通信的3G 和IEEE802.16穿透墙壁进入室内，提供室内用户联网服务。只有通过合理的分工定位实现不同通信技术的联合组网才能做到系统的最优化，从而实现不同通信网络连接技术对广大用户的有效业务分流，保证用户享用有效通信带宽的最大化。例如我们假设3G/B3G 提供的2M 带宽、IEEE802.16 提供的70M 带宽只需要为室外用户服务，不用再考虑如何穿堂入室以提供室内用户通信连接服务的问题，而将室内用户由电话线、以太网或无线局域网等其它接入技术通过遍布于城市的宽带光纤网进行分流，那不仅3G 或IEEE802.16 的技术复杂度得以降低，而且每个用户特别是室外用户享用的有效带宽将大大增加，服务质量也因而得到提高。再看看3G/B3G 要提供时速达200 公里以上的用户高速移动通信，这就更是为技术而技术。实际上中国国内连高速公路上的速度都限制在120 公里以下，这种高速移动下的通信服务的对象就只能是违法违章驾驶人员。先不说其实现的复杂度有多大，仅为此付出的建网和维护成本将远远大于提供现实时速（80 公里以下）移动通信的蜂窝网的成本。真正的高速移动实际主要发生在火车和飞机上。从视角变化的速度看，火车和飞机对于卫星、处于平流层的飞艇来说，相当地面通信时人在散步甚至更慢。这意味着只要在火车和飞机上安装一个能与卫星或飞艇通信的网关，火车和飞机上的用户就可以通过无线局域网或其它技术简单地连接到网关上，实现用户需要的通信，用户和火车网关的通信显然不是高速移动的通信，于是原来需要解决的高速移动带来的各种技术难题就转化为怎么解决不同通信网络间的互联互通问题，后者明显要容易得多。于是，我们就可以通过不同技术的组合来实现一个最优的移动通信系统，这个新的系统不但充分利用了现有的各种网络基础设施，而且将较复杂的技术转移成新的容易实现的技术。同时更重要的是由于不同的网络根据其相对优势将用户进行分流，从而保证了每个用户享用的有效带宽大大增加，建网和维护成本有效降低。（2）移动宽带传输与资源调度管理技术移动新媒体应用要求运营商在 4G 网络提供更高的网络容量和更多的逻辑信道以及对这些传输信道资源实现高效的管理调配从而使用户可以在通信时享用远大于当前网络能提供的带宽。提高有效带宽要从两个方面入手：一是从信号处理的角度实现更好的高带宽信道编码调制与解调方案，这是当前无线通信领域的绝大多数研究者们正在做的，智能天线技术、分布式天线技术、各类蜂窝结构、MIMO、OFDM 、OFCDM技术等都属于这种方面的研究。但不论所提算法多好，大气空间始终属于共享的时变信道，每个用户享受的带宽总无法和有线比拟。因此现在有研究者从网络系统混合异构的系统角度出发，吸收多核计算机并行计算的思路，探索用户采用多模终端实现数据的多路径并发传输来有效提高逻辑带宽的方法。这就要求为资源调度管理设计新一代的支持多径传输的介质接入控制MAC技术，动态频谱自适应技术等，以最优化物理层的使用。笔者相信这两个方面今后在移动通信技术发展过程中将并驾齐驱，共同推动移动通信网络的发展。（3）移动宽带网的控制管理技术要想使移动新媒体得到较好的应用，必须使得4G 实现用户可控、业务类型可控、质量可控、网络系统可控，以保证一方面网络对用户而言是可信任的，另一方面使网络运营商和服务提供商从总体上掌控网络，政府从内容上监管网络，从根本上遏制网络环境中的不良行为，减少其带来的负面影响。要达到上述目标就要设计一个新型的智能信令系统。这个信令系统要具有业务自适应能力，以应变不断出现的用户自创业务；要有网络自适应能力，以应对用户在混合异构网络中移动连接所面临的不同无线接口技术、移动性管理和服务的兼容问题。（4）计算与通信的融合技术主要是指未来移动终端与核心通信网络设备如何实现在计算和通信两个方面都具有高性能的关键技术。（5）具有内容监管功能的移动新媒体综合服务平台的实现它需要研究新的移动漫游与切换（水平、垂直）技术，将移动位置管理与移动搜索技术结合，融合知识网格技术、语义网格技术、web2.0/3.0 的成果为用户提供智能化的全自动服务。3.结束语当前正处于通信网络特别是移动通信网络的转型期。各种各样的新技术不断涌现，但还没有哪种技术占据相对的优势。这对我国来说是百年难得的一次跨越数字鸿沟，在通信发展方面赶超发达国家的机会。笔者认为新一代的移动通信网络不会象2G 和3G 一样以某一单项技术的重大创新为标识，更不会是现有技术的简单修补，而应该是系统层面上的集成创新。我们应当在充分吸纳当前多种网络技术优点的基础上，通过对未来网络服务的真实需求分析，从网络系统整体架构及计算服务平台整合上进行集成创新，实现由业务融合带来网络融合。应当从网络系统架构及服务平台出发来分析到底什么才是新一代移动通信网络系统的共性关键技术。不同的系统架构其关键技术很可能完全不同，摸清了真实的关键技术后，再集中对这些技术进行攻关，由此争取从系统上引领世界的发展。具体有几点建议：（1）第四代移动通信的创新必须从系统级创新入手2000 年前移动通信网络的竞争体现在单项技术竞争上，但2000 年后，单靠这些技术改进和提出新的信道处理方法已不足以支撑越来越红火的网络新媒体业务，如果有人还幻想站在CDMA/OFDM 等巨人的肩膀上进行创新，那巨人晃一晃，就能把你摔得粉碎。更主要的是自主创新成败与否往往不是取决于单项技术的突破能力，而是取决于系统设计能力和创新链的整体规划与执行能力。要想在下代移动通信中成为巨人，必须要靠系统创新来解决问题。（2）要从舆论上和政策上引导产业链的各个环节积极参与系统创新从世界范围来看，新技术的兴起必将使一些老牌制造商和运营商破产，同时将会有新的信息通信巨头站起来。郞讯的一蹶不振、马可尼风光不再，上世纪90 年代初排前四的通信网络制造商踪影难寻。代之的是思科（Cisco）和诺基亚傲视群雄。当前我国运营商和大的制造企业特别是国有企业参与创新不积极，笔者认为原因在制造商方面是因为已有技术被少数跨国公司垄断，在运营商方面是由于政府给予的特殊政策使其不用担心破产，因而缺乏竞