全面解读下一代无线接入技术

网络 通信技术
文章主要分析无线接入技术未来发展问题,同时也解析了下一代无线广域网技术,相信随着通信行业的迅速发展,会有更加先进的技术出现,满足用户的需求。

无线接入技术的广泛应用给人们带来了非常方便快捷的网络环境,同时也是非常值得探讨的话题,于是我研究了一下无线接入技术的未来发展和下一代无线技术,在这里拿出来和大家分享一下,希望对大家有用。广域网(WAN)是使用远距离远程通信链路把相距遥远的网络计算机连接起来的网络,它经常由两个或多个小LAN组成。通常,LAN是通过公用网络连接起来的。WAN连接地理范围较大,常常是一个国家或是一个洲。其目的是为了让分布较远的各局域网互连,所以它的结构又分为末端系统(两端的用户集合)和通信系统(中间链路)两部分。通信系统是广域网的关键。随着科技的不断发展,用户和市场对于网络通信的要求也变得更高,这时候普通的局域网已经满足不了用户和市场的需要,局域网需要互连互通为用户提供服务。这股局域网互联的浪潮兴起于20世纪60年代后期,典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPAnet。20世纪70年代后,由于大规模集成电路的出现,局域网得到了广泛的应用和迅猛的发展。从20世纪80年代末开始,局域网发展成熟,出现光纤及无线接入技术,整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统,通信网络发展为以Internet为代表的WAN。

几种主流WAN标准

802.20移动宽带无线接入技术(MBWA),是由IEEE 802.16工作组于2002年3月提出的,并为此成立专门的工作小组,这个工作小组于2002年9月独立为IEEE 802.20工作组。802.20是为了实现在高速移动环境下的高速率数据传输,以弥补IEEE 802.1x协议族在移动性上的劣势。802.20技术可以有效解决移动性与传输速率相互矛盾的问题,它是一种适用于高速移动环境下的宽带无线接入技术系统空中接口规范。

TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等3G技术标准在技术特性和性能指标上相差不大,所以可以将其作为一个整体与802.20进行比较。从技术上看,IEEE 802.20标准在物理层技术上,以OFDM和MIMO为核心,充分挖掘时域、频域和空间域的资源,大大提高了系统的频谱效率。在设计理念上,基于分组数据的纯IP架构适应突发性数据业务的性能优于上面提到的3G技术,与3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相当;在实现和部署成本上也具有较大的优势。

从市场来看,802.20产品的市场化还没有成熟,在短期内不可能撼动3G的市场地位。因为3G的技术已经非常成熟,制造商和运营商都进行了大量投入,同时,电信监管部门也对3G进行了大量的监管和扶持,所以从市场发展的角度来看,802.20只能作为3G的补充,它们之间互补性较强。

高移动性和高吞吐量必然是未来无线通信市场的重要需求。IEEE 802.20正是为满足这一需求而专门设计的宽带无线接入技术,其具有性能好、效率高、成本低和部署灵活等特点。802.20在移动性上优于802.11,在数据吞吐量上强于3G技术,其设计理念也符合下一代技术的发展方向,因而确实是一种非常有前景的无线技术。但是,现在产业链尚未形成,所以还很难判定它在未来市场中的位置。不过,802.20的出现,确实在整个移动通信行业产生了很大的推动效应,有力地促进了同类技术的不断更新和发展,对于它今后的技术走向和市场化发展,我们应当继续保持关注。

下一代WAN技术分析

在过去的10年里,移动通信得到了飞速发展,第三代移动通信系统(3G)的出现更使移动通信前进了一大步。目前,3G各种标准和规范已达成协议,并已开始商用。但是,应该看到3G系统尚有很多需要改进的地方,例如:3G缺乏全球统一标准;3G所采用的语音交换架构仍承袭了第二代(2G)的电路交换,而不是纯IP方式;流媒体(视频)的应用不尽如人意;数据传输率也只接近于普通拨号无线接入技术的水平,更赶不上xDSL等。所以,在第三代移动通信还没有完全铺开的时候,已经有不少国家开始对下一代WAN技术进行研究。相对于3G而言,下一代广域网技术在技术和应用上将有质的飞跃,而不仅仅是在第三代移动通信的基础上加上某些新的改进技术。有专家认为,第四代WAN技术就是无线互联网技术。虽然现在还对下一代广域网技术通信还没有进行精确定义,但可以肯定的是,下一代广域网技术将是一个比3G和802.20更完美的新无线世界,它将带给人们许多难以想象的应用。

下一代WAN技术挑战

虽然下一代广域网技术有着很多的优点和很广阔的应用前景,但是它也有很多不足。下一代广域网技术还不是非常成熟,例如下一代广域网技术中最关键的OFDM技术还有一些缺点,在实现OFDM系统时必须慎重考虑以下几点。

其一,OFDM系统是利用子信道的正交特性保证系统不存在子信道干扰。如果收发段载波不匹配,其所需要的子信道的峰值频率与其他频率的零点不能完全一致,则子载波之间的正交性容易受到破坏,就会产生载波间干扰,限制了OFDM在高信噪比下的性能,因此OFDM系统对载波频率偏移和相位噪声很敏感。其二,高峰均功率比(PAPR)问题。由于OFDM信号是由各个子载波调制信号的和构成的,这样就会出现峰值功率远远大于平均功率的情况,这将使信号的动态范围变化较大,这种大的动态范围使得变换器的选择更困难,因此必须使用高线性和低效率的射频放大器。其三,现代通信技术中,频谱资源非常宝贵,而OFDM为了消除符号间干扰,同时避免ICI而使用循环前缀(CP),这样就会使频谱利用率降低20%以上,于是就造成了系统频谱资源的严重浪费。下一代广域网技术中的其他技术也存在着这样或那样的技术难点,目前,下一代广域网技术还处于研究阶段,没有大面积地应用到市场上。

选择OFDM作为第四代移动通信的核心技术,其主要理由包括频谱利用率高、抗噪声能力强、适合高速数据传输等因素。对于电信产业而言,下一代广域网技术仍有许多问题待解决,要应用在WAN上还需要很长一段路要走。尽管下一代广域网技术较之3G有很大的提高,但花费巨大精力研制出的CDMA系统绝不会在第四代系统中消失,而是成为其应用系统的一部分。因此,未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,应该会与CDMA技术相结合,双方取长补短,共同构成下一代WAN无线接入技术。

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责任编辑:王晓东 来源: 中国计算机报
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