無線通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

侯連營

(鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院，河南鄭州 451100)

無線通信技術(shù)及其發(fā)展趨勢研究

侯連營

(鄭州大學(xué)西亞斯國際學(xué)院，河南鄭州 451100)

全球通信技術(shù)發(fā)展迅猛，可謂是日新月異，尤其是最近短短兩年的時(shí)間，無線通信技術(shù)的發(fā)展速度與應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)超過了固定通信技術(shù)，呈現(xiàn)出如火如荼的發(fā)展態(tài)勢。無線網(wǎng)絡(luò)從模擬通信已經(jīng)發(fā)展到了數(shù)字通信時(shí)代。通信設(shè)備在兼容原有模擬功能的基礎(chǔ)上完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字話音、數(shù)據(jù)、傳真、圖像等業(yè)務(wù)的傳輸。內(nèi)容豐富的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)依賴于先進(jìn)的無線通信技術(shù)，未來的用戶還可以對無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提出更高的要求，這將進(jìn)一步促進(jìn)無線通信技術(shù)向前發(fā)展?？偨Y(jié)近年無線通信技術(shù)發(fā)展的成績，認(rèn)清存在的問題，發(fā)揮不同技術(shù)的個(gè)性，綜合布局，解決不同區(qū)域、不同用戶群對帶寬及業(yè)務(wù)的不同需求，使無線通信網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)勢和綜合能力發(fā)揮最大功能?？茖W(xué)地認(rèn)識(shí)無線通信技術(shù)的發(fā)展前景，對于工程技術(shù)人員來說是具有可探討意義的。

一、無線通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀概述

目前，無線通信領(lǐng)域主要包括3G、TD－LTEAdvanced、WiMax、UWB、Wi－ Fi以及 RFID 等幾大技術(shù)熱點(diǎn)。3G則是如今蜂窩通信技術(shù)的主流，在全球范圍內(nèi)也已經(jīng)大規(guī)模的商用，技術(shù)日趨成熟，可以說今后十年無疑將會(huì)是3G移動(dòng)通信系統(tǒng)正興的時(shí)期，而到了十年以后則將會(huì)是第四代移動(dòng)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(dòng)通信(即4G)確定的國際標(biāo)準(zhǔn)，而其中的LTE－Advanced就包含了我國提交的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)TD－LTE－Advanced，它是LTE－Advanced的TDD(時(shí)分雙工)分支。

我國主要的兩大無線運(yùn)營商——中國移動(dòng)和中國聯(lián)通—公司為國內(nèi)無線用戶提供2G的業(yè)務(wù)服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括話音、數(shù)據(jù)、電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽等，數(shù)據(jù)速率大致在10～200kb/s范圍。同時(shí)電信企業(yè)推出了中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3G無線網(wǎng)絡(luò)TD－SCDMA。2009年年初，三大運(yùn)營商獲得3G牌照標(biāo)志著中國正式進(jìn)入了3G時(shí)代，轉(zhuǎn)眼間中國進(jìn)入3G時(shí)代已經(jīng)快三年了，而在這近三年的時(shí)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(jī)已經(jīng)逐漸普及，高配的終端讓用戶切身實(shí)際的享受到了3G網(wǎng)絡(luò)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(dòng)用戶群逐漸的向中國聯(lián)通、中國電信3G網(wǎng)絡(luò)遷移。

二、無線通信領(lǐng)域的技術(shù)解析

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

1、引領(lǐng)潮流的3G技術(shù)

第三代移動(dòng)通信3G格外引人矚目，已成為無線通信產(chǎn)業(yè)的最大熱點(diǎn)。

從技術(shù)角度來看，3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟。cdma2000由于技術(shù)本身的平滑演進(jìn)特性，進(jìn)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(jìn)程，但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型，具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。TD－SCDMA技術(shù)要相對滯后一些。總的說來，當(dāng)前的3G技術(shù)已經(jīng)能夠支持規(guī)?；纳逃镁W(wǎng)絡(luò)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(jìn)行第二階段的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試驗(yàn)，或稱外場測試。自今年3月起，開始啟動(dòng)WCDMA、cdma2000和TD－SCDMA的測試工作，由6大運(yùn)營商分別在北京、上海、廣州三地進(jìn)行。測試的重點(diǎn)包括:3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋、容量等性能試驗(yàn);不同3G技術(shù)之間、3G和2G技術(shù)之間的干擾、共存;各種3G業(yè)務(wù)及業(yè)務(wù)兼容性試驗(yàn);3G終端和系統(tǒng)之間互操作試驗(yàn);3G和2G之間的互操作試驗(yàn)。預(yù)計(jì)此階段試驗(yàn)將在今年10月份完成，試驗(yàn)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(yàn)由運(yùn)營商參與，且屬于網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)。因此，預(yù)計(jì)若此次試驗(yàn)結(jié)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(shù)

3．5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS，是工作于3．5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù)。今年4月份，第三批3．5GHz寬帶固定無線接入頻率評選(招標(biāo))工作在我國進(jìn)行，使MMDS技術(shù)在我國的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大，這也使3．5GHz固定無線接入技術(shù)成為今年業(yè)界的熱點(diǎn)之一。

在此次評選(招標(biāo))工作中，中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國鐵通五大運(yùn)營商分別獲得河北、山西、內(nèi)蒙古等27個(gè)省(區(qū))的3．5GHz頻段230MHz頻率使用權(quán)，并將獲準(zhǔn)經(jīng)營相應(yīng)電信業(yè)務(wù)。加上此前的兩次3．5GHz頻率使用權(quán)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(jìn)入了規(guī)模商用。

3．WLAN 標(biāo)準(zhǔn)

無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN(Wi－Fi)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802．11，可實(shí)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(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項(xiàng)新技術(shù)，WLAN在歐美等國快速發(fā)展，在我國近兩年也得到了幾大運(yùn)營商的追捧。而自去年開始的WAPI標(biāo)準(zhǔn)之爭，吸引了全球的關(guān)注目光。

之所以出現(xiàn)WAPI標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備廠商希望成長壯大，占領(lǐng)新興技術(shù)市場的渴望也是重要因素。但該標(biāo)準(zhǔn)的無限期推遲，也暴露出一些問題。那就是，我國的無線技術(shù)的核心能力，與國際水平相比還有一定差距，還難以撼動(dòng)國際主流的技術(shù)集團(tuán)。同時(shí)，我國通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂策略，還存在封閉性的問題，這也是其受到國際社會(huì)普遍攻擊的重要原因。當(dāng)然，WAPI標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)為IEEE 802．16。WiMAX也組織了自己的聯(lián)盟。目前這個(gè)聯(lián)盟已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十家會(huì)員，該聯(lián)盟由Intel牽頭，我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標(biāo)是促進(jìn)IEEE 802．16的應(yīng)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(jīng)擁有98個(gè)成員，運(yùn)營商占25%。今年初，Intel也宣布，下半年開始將會(huì)在其生產(chǎn)的芯片中部分采用WiMAX標(biāo)準(zhǔn)。

5．超寬帶無線接入技術(shù)UWB

UWB是一種時(shí)域通信技術(shù)，它采用超短周期脈沖進(jìn)行調(diào)制，把信號(hào)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(diào)制產(chǎn)生的信號(hào)為超寬帶信號(hào)，譜密度極低，信號(hào)的中心頻率在650MHz～5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級(jí)，抗干擾和多徑的能力強(qiáng)，具有多個(gè)可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時(shí)域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本相對較低。UWB技術(shù)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(diǎn)是具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。Xtreme Spectrum公司預(yù)測，他們即將開發(fā)出的產(chǎn)品具有在10米內(nèi)傳輸約100Mbps的能力，Intel則把目標(biāo)定在了500Mbps。

三、無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

通過對無線通信技術(shù)的科學(xué)認(rèn)識(shí)，在理論的基礎(chǔ)上結(jié)合市場發(fā)展需求，筆者覺得，在我國無線通信技術(shù)目前的發(fā)展前景可以總結(jié)為以下四個(gè)方面的內(nèi)容。

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

2、無線高頻譜的應(yīng)用。無線頻譜的當(dāng)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(jī)制也能提高頻譜的使用效率，這種新的通信機(jī)制就是近年發(fā)展起來的認(rèn)知無線電技術(shù)。認(rèn)知無線電技術(shù)能夠認(rèn)識(shí)感知并判斷其操作工作環(huán)境，能夠通過訓(xùn)練去動(dòng)態(tài)地和自適應(yīng)地調(diào)整自己的操作參數(shù)以適應(yīng)無線環(huán)境和通信網(wǎng)絡(luò)。

3、寬帶網(wǎng)絡(luò)局域無線接入。通信系統(tǒng)通過接入網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供業(yè)務(wù)服務(wù)，由于用戶的移動(dòng)性，無線接入方式必將成為未來接入技術(shù)的重要發(fā)展方向，其中UWB、WLAN和WiMax無線接入技術(shù)引起了廣泛的關(guān)注。UWB技術(shù)具有高傳輸速率、低發(fā)射功率、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)和安全性高的優(yōu)點(diǎn)，主要用于雷達(dá)探測、精確定位、無線個(gè)人局域網(wǎng)和家庭無線網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)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(shí)采取與之相適應(yīng)的保密手段。通過深入分析會(huì)發(fā)現(xiàn)電臺(tái)中的通信與保密在很大程度上可以相互結(jié)合，降低無線信道的開銷，在技術(shù)體制上，完全可以實(shí)現(xiàn)通信同步與保密同步二合一，跳頻圖案由保密算法導(dǎo)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(jié)合的優(yōu)勢。我們相信，無線通信技術(shù)發(fā)展的明天會(huì)更美好，將會(huì)給用戶帶來更多的便利。

五、結(jié)束語

無線通信網(wǎng)絡(luò)存在的帶寬需求和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶寬不足的矛盾，用戶地域分布和對應(yīng)用需求不平衡的矛盾以及不同技術(shù)優(yōu)勢和不足共存的矛盾，因此，決定了發(fā)展無線通信網(wǎng)絡(luò)需要綜合運(yùn)用各種技術(shù)手段，從全局和長遠(yuǎn)的眼光出發(fā)，采取一體化的思路規(guī)劃和建設(shè)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)揮不同技術(shù)的個(gè)性，綜合布局，解決不同區(qū)域、不同用戶群對帶寬及業(yè)務(wù)的不同需求，達(dá)成無線通信網(wǎng)絡(luò)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(shù)互補(bǔ)發(fā)展。

［1］張偉淺談無線通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用［J］河北企業(yè)，2007，(04)

［2］畢方．淺析無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢［J］．科技信息，2007，(01)

［3］李新建．無線通信技術(shù)熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢［J］今日科苑，2007，(16)

［5］李麗霞．無線通信技術(shù)熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢［J］山西科技，

［6］趙慧．無線通信技術(shù)發(fā)展及未來趨勢展望［J］．信息通信，2011(3)．

［7］茹意．簡述無線通信技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢［J］．科技風(fēng)，2008(17)．

［8］趙振宇，陳金鷹．傳感網(wǎng)及3G新商機(jī)［J］．通信與信息技術(shù)，2009(6)．

［9］李仲賢．我國無線通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景［J］．信息與電腦(理論版)，2011

F62

A

1003－4145［2012］專輯－0339－03

(責(zé)任編輯:周文升)