無線通信技術及其發(fā)展趨勢研究

侯連營

(鄭州大學西亞斯國際學院，河南鄭州 451100)

無線通信技術及其發(fā)展趨勢研究

侯連營

(鄭州大學西亞斯國際學院，河南鄭州 451100)

全球通信技術發(fā)展迅猛，可謂是日新月異，尤其是最近短短兩年的時間，無線通信技術的發(fā)展速度與應用領域已經超過了固定通信技術，呈現(xiàn)出如火如荼的發(fā)展態(tài)勢。無線網絡從模擬通信已經發(fā)展到了數(shù)字通信時代。通信設備在兼容原有模擬功能的基礎上完全實現(xiàn)了數(shù)字話音、數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務的傳輸。內容豐富的無線網絡服務依賴于先進的無線通信技術，未來的用戶還可以對無線網絡服務提出更高的要求，這將進一步促進無線通信技術向前發(fā)展。總結近年無線通信技術發(fā)展的成績，認清存在的問題，發(fā)揮不同技術的個性，綜合布局，解決不同區(qū)域、不同用戶群對帶寬及業(yè)務的不同需求，使無線通信網絡的整體優(yōu)勢和綜合能力發(fā)揮最大功能。科學地認識無線通信技術的發(fā)展前景，對于工程技術人員來說是具有可探討意義的。

一、無線通信技術的應用現(xiàn)狀概述

目前，無線通信領域主要包括3G、TD－LTEAdvanced、WiMax、UWB、Wi－ Fi以及 RFID 等幾大技術熱點。3G則是如今蜂窩通信技術的主流，在全球范圍內也已經大規(guī)模的商用，技術日趨成熟，可以說今后十年無疑將會是3G移動通信系統(tǒng)正興的時期，而到了十年以后則將會是第四代移動通信的天下。LTE－Advanced和802．16m正是國際電信聯(lián)盟在最近才剛剛為新一代移動通信(即4G)確定的國際標準，而其中的LTE－Advanced就包含了我國提交的具有自主知識產權的技術標準TD－LTE－Advanced，它是LTE－Advanced的TDD(時分雙工)分支。

我國主要的兩大無線運營商——中國移動和中國聯(lián)通—公司為國內無線用戶提供2G的業(yè)務服務，服務內容包括話音、數(shù)據(jù)、電子郵件、網頁瀏覽等，數(shù)據(jù)速率大致在10～200kb/s范圍。同時電信企業(yè)推出了中國自主知識產權的3G無線網絡TD－SCDMA。2009年年初，三大運營商獲得3G牌照標志著中國正式進入了3G時代，轉眼間中國進入3G時代已經快三年了，而在這近三年的時間里中國的通信市場發(fā)生著微妙的變化。從2011年開始，3G手機已經逐漸普及，高配的終端讓用戶切身實際的享受到了3G網絡給生活帶來的便利，而用戶的選擇也慢慢的開始發(fā)生了改變，以2G為代表的中國移動用戶群逐漸的向中國聯(lián)通、中國電信3G網絡遷移。

二、無線通信領域的技術解析

前文對無線通信領域的發(fā)展情況作了概要性介紹，以下將重點就當前無線通信領域的熱點技術做簡要分析。

1、引領潮流的3G技術

第三代移動通信3G格外引人矚目，已成為無線通信產業(yè)的最大熱點。

從技術角度來看，3G主流技術已經基本成熟。cdma2000由于技術本身的平滑演進特性，進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響，阻礙了商用進程，但目前主體標準已經定型，具備了規(guī)模商用的基礎。TD－SCDMA技術要相對滯后一些。總的說來，當前的3G技術已經能夠支持規(guī)模化的商用網絡部署。

我國對3G一直采取積極穩(wěn)健的態(tài)度，目前，我國正在進行第二階段的網絡技術試驗，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括:3G網絡覆蓋、容量等性能試驗;不同3G技術之間、3G和2G技術之間的干擾、共存;各種3G業(yè)務及業(yè)務兼容性試驗;3G終端和系統(tǒng)之間互操作試驗;3G和2G之間的互操作試驗。預計此階段試驗將在今年10月份完成，試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與，且屬于網絡試驗。因此，預計若此次試驗結果令人滿意的話，我國的3G牌照發(fā)放工作有可能順勢展開。

2．3．5GHz寬帶固定無線接入技術

3．5GHz寬帶固定無線接入技術MMDS，是工作于3．5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術。今年4月份，第三批3．5GHz寬帶固定無線接入頻率評選(招標)工作在我國進行，使MMDS技術在我國的應用進一步擴大，這也使3．5GHz固定無線接入技術成為今年業(yè)界的熱點之一。

在此次評選(招標)工作中，中國電信、中國網通、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內蒙古等27個省(區(qū))的3．5GHz頻段230MHz頻率使用權，并將獲準經營相應電信業(yè)務。加上此前的兩次3．5GHz頻率使用權分配，我國3．5GHz頻段已在絕大部分地區(qū)分配完畢。這表明，我國的3．5GHz寬帶固定無線接入進入了規(guī)模商用。

3．WLAN 標準

無線局域網技術WLAN(Wi－Fi)，其技術標準為802．11，可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802．11b標準的WLAN網絡，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標準之爭，吸引了全球的關注目光。

之所以出現(xiàn)WAPI標準之爭，除了國家出于自身信息安全的考慮外，我國無線通信設備廠商希望成長壯大，占領新興技術市場的渴望也是重要因素。但該標準的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動國際主流的技術集團。同時，我國通信技術標準的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當然，WAPI標準的推遲執(zhí)行，也是出于更大的國家利益的考慮。

4．寬帶無線技術新寵WiMAX

WiMAX全稱為World Interoperability for Microwave Access，即全球微波接入互操作系統(tǒng)，其技術標準為IEEE 802．16。WiMAX也組織了自己的聯(lián)盟。目前這個聯(lián)盟已經發(fā)展了數(shù)十家會員，該聯(lián)盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標是促進IEEE 802．16的應用。

據(jù)了解，近期，英國電信(BT)、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇，目前WiMAX論壇已經擁有98個成員，運營商占25%。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會在其生產的芯片中部分采用WiMAX標準。

5．超寬帶無線接入技術UWB

UWB是一種時域通信技術，它采用超短周期脈沖進行調制，把信號直接按照0或1發(fā)送出去，而不使用載波，這與此前的無線通信截然不同。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號，譜密度極低，信號的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級，抗干擾和多徑的能力強，具有多個可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時域通信系統(tǒng)結構簡單，成本相對較低。UWB技術具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。

UWB最引人注目的特點是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。Xtreme Spectrum公司預測，他們即將開發(fā)出的產品具有在10米內傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標定在了500Mbps。

三、無線通信技術的發(fā)展趨勢分析

通過對無線通信技術的科學認識，在理論的基礎上結合市場發(fā)展需求，筆者覺得，在我國無線通信技術目前的發(fā)展前景可以總結為以下四個方面的內容。

1、通信領域網絡和技術的一體化。鑒于資金和技術及市場需求等原因，對當前較多種類的無線網絡，通過融合的方式實現(xiàn)異構網絡的互連互通，成為通信網絡，是通信技術發(fā)展的前景之一。網絡的融合主要體現(xiàn)在:核心網的融合、接入網的融合、業(yè)務的融合和終端的融合等。不同的接入網絡需要協(xié)同工作以支持用戶在異構無線環(huán)境中的無線漫游。由于用戶業(yè)務需求的廣泛性，未來的無線通信系統(tǒng)必須實現(xiàn)多種功能的綜合集成:IP業(yè)務和非IP業(yè)務的綜合;話音、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務的綜合;多MAC接入的綜合;無線傳輸模式的綜合;服務模式的綜合等。

2、無線高頻譜的應用。無線頻譜的當前使用狀況異常擁擠，無線電頻譜已成為稀缺資源。新的通信機制也能提高頻譜的使用效率，這種新的通信機制就是近年發(fā)展起來的認知無線電技術。認知無線電技術能夠認識感知并判斷其操作工作環(huán)境，能夠通過訓練去動態(tài)地和自適應地調整自己的操作參數(shù)以適應無線環(huán)境和通信網絡。

3、寬帶網絡局域無線接入。通信系統(tǒng)通過接入網絡，為用戶提供業(yè)務服務，由于用戶的移動性，無線接入方式必將成為未來接入技術的重要發(fā)展方向，其中UWB、WLAN和WiMax無線接入技術引起了廣泛的關注。UWB技術具有高傳輸速率、低發(fā)射功率、結構簡單、抗干擾能力強和安全性高的優(yōu)點，主要用于雷達探測、精確定位、無線個人局域網和家庭無線網絡等領域。

4、市場對通信提出保密性要求。無線通信容易暴露出通信雙方的信息，現(xiàn)在越來越多的用戶要求在通信時采取與之相適應的保密手段。通過深入分析會發(fā)現(xiàn)電臺中的通信與保密在很大程度上可以相互結合，降低無線信道的開銷，在技術體制上，完全可以實現(xiàn)通信同步與保密同步二合一，跳頻圖案由保密算法導出等，一方面減少了通信頻譜的開銷，另一方面使得偵察和破譯的概率大大降低，充分發(fā)揮出通信與保密相結合的優(yōu)勢。我們相信，無線通信技術發(fā)展的明天會更美好，將會給用戶帶來更多的便利。

五、結束語

無線通信網絡存在的帶寬需求和移動網絡帶寬不足的矛盾，用戶地域分布和對應用需求不平衡的矛盾以及不同技術優(yōu)勢和不足共存的矛盾，因此，決定了發(fā)展無線通信網絡需要綜合運用各種技術手段，從全局和長遠的眼光出發(fā)，采取一體化的思路規(guī)劃和建設網絡。發(fā)揮不同技術的個性，綜合布局，解決不同區(qū)域、不同用戶群對帶寬及業(yè)務的不同需求，達成無線通信網絡的整體優(yōu)勢和綜合能力。總之，無線通信中期未來的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為:各種無線技術互補發(fā)展。

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1003－4145［2012］專輯－0339－03

(責任編輯:周文升)