无线通信介绍
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无线通信涉及使用无线电波通过大气层和太空传输信号。无线频谱由政府和国际组织划分。例如在美国,800MHz的频率范围划分给蜂窝话音通信。无线电频率越高,无线系统的带宽和数据运载容量就越大。但是,随着系统中频率的增加,系统特性变得更具方向性(站线链路),并且信号也更容易受诸如雨和雾之类大气条件的影响 。 无线技术用于建立建筑物内的LAN和桥接各建筑物的LAN。还用于提供对因特网的高速接入或建立城域网。数据率非常高的无线移动系统正在兴起,使移动用户的操作如同连接到传统的有线网络一样。
无线技术与业务的发展趋势: (1)网络覆盖的无缝化,即用户在任何时间、任何地点都能实现网络的接入。
(2)宽带化是未来通信发展的一个必然趋势,窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。 (3)融合趋势明显加快,包括:技术融合、网络融合、业务融合。
(4)数据速率越来越高,频谱带宽越来越宽,频段越来越高,覆盖距离越来越短。
(5)终端智能化越来越高,为各种新业务的提供创造了条件和实现手段。
(6)从两个方向相向发展:
①移动网增加数据业务:1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加,在原来的移动网上叠加,覆盖可以连续;另外,WiMAX的出现加速了新的3G增强型技术的发展;
②固定数据业务增加移动性:WLAN等技术的出现使数据速率提高,固网的覆盖范围逐渐扩大,移动性逐渐增加;移动通信、宽带业务和WiFi的成功,促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的诞生。
(7)B3G的概念兼顾了移动性和数据速率。
图1中有两条主线,第一条是蜂窝通信的发展主线,蜂窝通信技术从1G、2G向3G、4G发展;第二条线涵盖了WLAN、WPAN、Bluetooth、WiMAX、RFID等技术的发展。这些技术都朝向移动的、宽带的、高速的方向发展。
各种无线技术标准比较见图2
蜂窝移动通信标准的演进
总结这些年来蜂窝移动通信技术的演进过程(见图3),可以得出这样几个特点:
(1)无线接口频谱效率更高,速率更快。首先,每10年出现一代新技术,每15~20年退出一代;速率从几十kbit/s、几百kbit/s到几Mbit/s再到几百Mbit/s。其次,技术在平稳中演进。第一代模拟系统已经基本退出;第二代GSM/CDMA数字系统处于主导地位,占据约95%的市场;3G技术已经成熟开始商用,今后10年将与2G长期并存,最终逐步替代2G;超3G正处在初期研究阶段,将在10年后进入实质商用阶段
(2)核心网既考虑与现有网的后向兼容,又积极向基于IP的方向演进。以3GPP标准为例,R99完全与GSM/GPRS兼容,R4在电路域引入软交换,R5保留电路域、分组域,增加IP多媒体子系统(IMS)。
宽带无线接入技术的发展
在IEEE802涉及的无线领域中,目前主要分为四类无线接入技术,分别是个域网(PAN:802.15)、局域网WiFi(LAN:802.11)、城域网WiMAX(MAN:802.16)、广域网(WAN:802.20)。这里着重介绍WiMAX技术(802.16)。
802.16d是一种固定无线接入技术,802.16e技术目标是一种移动宽带无线接入技术,支持车速移动(120km/h),可以提供宽带接入(几十Mbit/s),覆盖范围一般在几公里之内。802.16e具备后向兼容802.16d的能力,物理层主要采用OFDM、OFDMA技术。目前只对无线接口物理层和MAC层进行标准化,预计明年中完成;核心网部分标准化尚不明朗。其频谱可能包括现有的固定无线接入频段、WLAN频段或新划分许可频段; WiMAX可能的应用包括:接入移动通信网、固定网无线宽带接入、单独组网。它与3G、B3G的不同在于:3G及其增强型技术强调无处不在(连续覆盖)、移动性和全业务(话音和数据),数据速率较高;WiMAX提供的是热点覆盖、游牧式移动或有限移动,以数据业务为主,数据速率高;B3G则以蜂窝移动通信技术为主,多种无线技术集成应用,提供全业务,数据速率高、覆盖连续。
802.16的目标与3G、3G增强型及B3G有交叠,并在动态地变化,采用的关键技术也较接近。但从标准化程度、产品成熟度、市场应用和频谱情况等综合分析,3G及其增强型和B3G等蜂窝移动通信的主导地位难以撼动。总体上来讲,3G、WiMAX和B3G是满足不同速率和不同需求,在不同时间推出的技术,是互补和共存的。
国际上对WiMAX监管主要体现在频谱分配方面,目前只有韩国在2004年底发放了WiBro许可证,使用频段为2.3 GHz~2.4 GHz。
RFID技术的发展
RFID(无线射频识别技术)的理念是实现物与物的通信,如图4所示,它的发展经过了物品识别、跟踪记录、环境感知阶段,正向着物物通信和实时控制方向演进。
集群通信技术
集群通信是多个用户共用一组无线电信道的专用移动通信系统的技术,群组内用户共享前向信道,支持群组呼叫;它采用PTT方式,呼叫接续快,被叫不需摘机,适合调度类业务和专用系统。
相比过去的模拟集群技术,数字集群通信在系统性能、用户体验等方面有着模拟集群不能比拟的优点。(1)数字集群采用的大区制和蜂窝小区技术频率复用率高;(2)采用数字信令方式、语音编码、调制解调;频谱利用率高、抗无线信道衰落能力强;(3)在覆盖漫游范围、容量、保密性、业务种类(数据、短消息)等方面弥补了模拟集群通信的种种不足。 数字集群的基础技术包括:TDMA(GT800)、FDMA/CDMA(GoTa)和FHMA(跳频)等;运营方式分专网和共网两种,专网由某一单位独自建设、维护和使用,共网由运营商负责建设和维护,多个单位通过VPN方式共同使用。共网运营将是数字集群的发展方向。 手机视频业务与技术
手机视频业务的发展是电信与广播行业融合的起点之一,其基本工作模式有三种:
(1)基本传播方式: 广播方式/蜂窝移动通信方式;
(2)频带利用方式: 独占方式/共享方式;
(3)信息选播方式: 选台方式/VOD方式。
IPTV业务应用系统
IPTV业务应用系统结构见图5,电信运营商和广播电视经营者都想借此机遇,以用户已经熟悉的TV业务为突破口,将宽带业务带入亿万家庭,为下一步提供交互式的宽带电信业务打下良好的基础。
我国无线通信技术的标准化工作
(1)蜂窝移动通信:已经制订了由100多个标准组成的3G系列标准;包括了TD-SCDMA、WCDMA、cdma2000系列标准;同时积极参与3GPPs面向未来的标准制订。
(2)宽带无线接入:SCDMA系列标准、WLAN系列标准(包括与蜂窝移动通信的互通、互操作标准)、WiMAX的行业标准正在制订中。
(3)数字集群:我国已经制订了基于GSM(GT800)和CDMA(GoTa)技术的数字集群标准。
(4)短距离通信:UWB、RFID等技术标准正在研究中 。 美国FCC Web站点提供有关无线频谱划分的有用信息。人们可以访问下列Web站点获得有关蜂窝无线电话业务、一般无线通信业务、微波业务、PCS(个人通信业务)等业务信息。 United States FCC (Federal Communications Commission)
http://www.fcc.gov/FCC WTB (Wireless Telecommunications Bureau)
http://www.fcc.gov/wtb/WTB Directory of Wireless Communication Services
http://www.fcc. gov/wtb/services.html History of Wire and Broadcast Communication





