淺談移動(dòng)通信的未來發(fā)展

郭長(zhǎng)磊

(天津工業(yè)大學(xué)，天津300160)

1.引言

移動(dòng)通信技術(shù)來源于軍事中的無線電通信，經(jīng)過多年發(fā)展，其在民用領(lǐng)域發(fā)展迅猛并逐步與軍用無線脫離，形成了完整的移動(dòng)通信技術(shù)。目前，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電話、網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)、旅游等民用領(lǐng)域，而移動(dòng)通信技術(shù)本身也成為軍用無線網(wǎng)絡(luò)的參考、借鑒以及利用的對(duì)象。

隨著社會(huì)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)σ苿?dòng)通信的要求越來越高，這些要求集中體現(xiàn)在傳輸率的大幅提升，通信質(zhì)量的大幅提高、通信安全和便捷性的提高以及串線、掉線、失穩(wěn)等移動(dòng)通信中存在的問題的消除。與此同時(shí)，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的普及，wifi、mesh等跨時(shí)代技術(shù)的出現(xiàn)，人類的電信和通信技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展期，無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也日新月異，這無疑給移動(dòng)通信注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。在這樣的背景之下，移動(dòng)通信技術(shù)的未來發(fā)展十分令人期待，相關(guān)問題，我們可以從以下一些方面進(jìn)行分析。

2.數(shù)據(jù)傳輸能力大幅提升

移動(dòng)通信的數(shù)據(jù)傳輸能力對(duì)于移動(dòng)通信的質(zhì)量與模式而言，具有決定性的基礎(chǔ)作用，因而數(shù)據(jù)傳輸能力的大幅提升將是移動(dòng)通信技術(shù)重要的發(fā)展趨勢(shì)。就目前的發(fā)展情況而言，3G網(wǎng)絡(luò)在發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家已經(jīng)基本普及，相關(guān)硬件設(shè)施建設(shè)比較齊全，普通民用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)傳輸能力可以達(dá)到100kb/s，這標(biāo)志著影音同步高質(zhì)量立體式通話時(shí)代已經(jīng)到來。目前正處于研發(fā)和測(cè)試階段的4G網(wǎng)絡(luò)，官方公布的理論數(shù)據(jù)傳輸能力可以達(dá)到2G/S，這一跨時(shí)代的技術(shù)，將使得blue-ray，3dmax和APE等格式的高質(zhì)量影音可以作為移動(dòng)通信的載體進(jìn)行移動(dòng)通信，從而為高清晰、無噪點(diǎn)的立體式移動(dòng)通信提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。

3.接入模式多元化

傳統(tǒng)的移動(dòng)通信技術(shù)信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)接入模式都比較單一，這使得任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或是移動(dòng)通信終端出現(xiàn)問題，移動(dòng)通信便會(huì)受到嚴(yán)重影響，甚至無法通信。而隨著CDMA、3G等技術(shù)的出現(xiàn)，移動(dòng)通信接入模式的多元化已經(jīng)成為不可抗拒的趨勢(shì)，接入模式的多元化將大大提升移動(dòng)通信的質(zhì)量和適用范圍。以模擬接入和數(shù)字接入為例，兩種接入模式均具有良好的嵌入和交互性（見表1）。在整合之下，移動(dòng)通信終端會(huì)自動(dòng)選用情況更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)，而當(dāng)某些情況影響到正在使用的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，又可及時(shí)更換網(wǎng)絡(luò)，而網(wǎng)絡(luò)之間的“緩沖頻率”可以保障網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的瞬間（小于1S）通信不會(huì)受到影響。同時(shí)多元接入模式采用多址接入技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)地址完全隨機(jī)分配，可以極大地改善甚至消除移動(dòng)通信中的“串頻”現(xiàn)象。自動(dòng)選網(wǎng)、優(yōu)化頻率，接入模式的多元化可以使得未來的移動(dòng)通信不在存在“盲區(qū)”。

表1 移動(dòng)通信接入模式適用范圍示意表

4.智能天線的運(yùn)用

目前手機(jī)、對(duì)講機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備的天線通常只是簡(jiǎn)單的信號(hào)收發(fā)部件，但是隨著智能天線的運(yùn)用和普及，其必將為未來的移動(dòng)通信技術(shù)帶來極大的變革。智能天線的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是可以大幅降低移動(dòng)通信過程中的輻射，智能天線發(fā)射多路極窄波束信號(hào)，節(jié)約了能耗，同時(shí)也能明顯降低輻射。不僅如此，智能天線特有的多路極窄波束信號(hào)以提供SDMA（空分多址技術(shù)），這使得移動(dòng)信號(hào)可以通過唯一的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別碼識(shí)別，從根本上防止串頻、串線等現(xiàn)象的發(fā)生。

智能天線的另一優(yōu)勢(shì)在于其可以優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)，憑借遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)天線的頻譜利用率，同時(shí)SDMA可以使移動(dòng)通信終端具備更強(qiáng)的自動(dòng)選網(wǎng)能力，“能夠有效地緩解3G系統(tǒng)中容量與網(wǎng)內(nèi)干擾之間的矛盾，很大程度地提高系統(tǒng)對(duì)空中無線頻譜資源的利用能力[1]”。

5.通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

通信網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)通信的基礎(chǔ)和保證，因而現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和新型通信網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)成為了移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的重要方向。以DBF網(wǎng)絡(luò)為例，DBF網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，具備更多的DBF型智能天線，可同時(shí)利用多束光纜和無線網(wǎng)絡(luò)整合進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和處理。該網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是不同的波束對(duì)應(yīng)不同的收發(fā)點(diǎn)，同時(shí)各個(gè)收發(fā)點(diǎn)的波束都能指向移動(dòng)通信基站和終端，使得同樣的網(wǎng)絡(luò)可以給更多的終端提供移動(dòng)通信服務(wù)，而通信的質(zhì)量也更有保障。

除了DBF網(wǎng)絡(luò)之外，Wi-Fi+WiMAX+mesh混合網(wǎng)絡(luò)、NTDR網(wǎng)絡(luò)等新型移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)也都在頻譜段使用率、拓寬移動(dòng)通信適用范圍等方面有著優(yōu)異的表現(xiàn)。NTDR網(wǎng)絡(luò)是美國(guó)波爾實(shí)驗(yàn)室在20世紀(jì)90年代首次提出的一個(gè)全新網(wǎng)絡(luò)概念，近年來已經(jīng)在日本和美國(guó)在小范圍內(nèi)得到了實(shí)驗(yàn)成果，其核心技術(shù)也僅僅掌握在美國(guó)等極少數(shù)國(guó)家之中。與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)相比，NTDR網(wǎng)絡(luò)的突出特點(diǎn)在于其特殊的電信通信算法，使其具備兩套獨(dú)立卻又可以相互關(guān)聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，分類接收使得NTDR網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接收分析能力得到大大提升，可以大大提高電信通信的質(zhì)量和安全性。另一方面，NTDR網(wǎng)絡(luò)還具備強(qiáng)大的自我檢測(cè)和修復(fù)功能，NTDR網(wǎng)絡(luò)“提供多達(dá)7跳的多跳通信，利用多跳通信，NTDR可以構(gòu)建多級(jí)網(wǎng)絡(luò)，而每一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)又分為若干群，每一個(gè)群有一個(gè)群首（見圖1）。群成員可以在各個(gè)群之間漫游，而當(dāng)群首出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推選出新的群首，從而使得NTDR網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和持續(xù)性特別的好[3]”。

這些新型網(wǎng)絡(luò)的加快推進(jìn)和投產(chǎn)，將為未來移動(dòng)通信提供更加強(qiáng)大的技術(shù)支持，為通信質(zhì)量和安全防護(hù)提供更多的保障。

圖1 NDTR網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展日新月異，相信隨著技術(shù)的不斷完善和相關(guān)產(chǎn)品的投產(chǎn)，移動(dòng)通信技術(shù)一定可以邁上更高的發(fā)展平臺(tái)。

[1]李小強(qiáng)，胡健棟.未來移動(dòng)通信中的智能天線技術(shù)[J].移動(dòng)通信，2009，(1)：11.

[2]林敏，龔錚權(quán).智能天線及其在移動(dòng)通信中的應(yīng)用[J].電信快報(bào)，2008，(2)：12-13.

[3]向衛(wèi)東，姚彥.智能天線及其在無線通信中的應(yīng)用[J].微波與衛(wèi)星通信，2007，(2)：21.

[4]Toby Haynes.先進(jìn)的DSP結(jié)構(gòu)對(duì)無線基站大有裨益[J].環(huán)球通信，2007，(1)：31.