下一代移動(dòng)通信探討

摘要：

文章回顧了前3代移動(dòng)通信的發(fā)展歷程，列舉了前3代移動(dòng)通信遺留的問(wèn)題。對(duì)下一代移動(dòng)通信體制選擇、物理層關(guān)鍵技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化與智能化、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃等進(jìn)行了綜合分析。

關(guān)鍵詞：

下一代移動(dòng)通信；移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；自適應(yīng)(動(dòng)態(tài))匹配；智能化

ABSTRACT：

Based on the overview of the development of the three previous generations of mobile communications, and the summarization of their remaining problems, the paper gives a comprehensive analysis for the next-generation mobile communications in aspects of the system selection, key physical layer technologies, all-IP based and intelligentized mobile networks, topological architecture and overall network planning.

KEY WORDS：

Next-generation mobile communication; Mobile network; Adaptive (dynamic) matching; Intelligentization

1 引言

盡管第3代移動(dòng)通信(3G)市場(chǎng)前景還不明朗，但移動(dòng)通信正處于一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，無(wú)線數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)(Wireless data economy )或無(wú)線互聯(lián)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)初步顯現(xiàn)，其中包括：DoCoMo在PDC(Personal Digital Cellular)網(wǎng)絡(luò)中引入i-mode，在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中引入自由移動(dòng)多媒體接入(FOMA)業(yè)務(wù)；韓國(guó)在cdma 2000上取得初步成功；GPRS正在歐洲和中國(guó)為3G熱身。這些發(fā)展下一代移動(dòng)通信的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我們以主要啟示：

*9誗下一代移動(dòng)通信研發(fā)要走市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)之路；

*9誗下一代移動(dòng)通信要適應(yīng)移動(dòng)通信環(huán)境的特殊需求；

*9誗下一代移動(dòng)通信核心網(wǎng)絡(luò)要建立在支持移動(dòng)IP、具有業(yè)務(wù)QoS保證的IPv6協(xié)議基礎(chǔ)上；

*9誗下一代移動(dòng)業(yè)務(wù)的主體將是移動(dòng)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)；

*9誗移動(dòng)通信中需要什么樣的多媒體業(yè)務(wù)還需更深入的調(diào)查研究；

*9誗下一代移動(dòng)通信在應(yīng)用、終端、使用成本、覆蓋和漫游、網(wǎng)絡(luò)的前后向兼容、網(wǎng)絡(luò)速度和吞吐量等方面需要綜合考慮，平衡發(fā)展。

2 移動(dòng)通信的基本特征

2.1 移動(dòng)通信的特性

移動(dòng)通信具有3個(gè)動(dòng)態(tài)特性：

(1)信道的動(dòng)態(tài)性

信道的動(dòng)態(tài)性具體表現(xiàn)為傳播的開(kāi)放性，即無(wú)線信道都是基于電磁波在空間傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞的；信道參量變化的時(shí)變性，即移動(dòng)信道是隨參信道。

(2)用戶的動(dòng)態(tài)性

用戶的動(dòng)態(tài)性具體表現(xiàn)為接收環(huán)境的復(fù)雜性，接收環(huán)境包括市區(qū)、郊區(qū)與農(nóng)村，室內(nèi)和室外等；接收地點(diǎn)的隨機(jī)可變性，用戶可能處于各種移動(dòng)速度狀態(tài)。

(3)業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性

業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性具體表現(xiàn)為：用戶可隨機(jī)自由選擇不同媒體的通信方式，各類用戶不同媒體業(yè)務(wù)要求互不干擾，用戶需要實(shí)現(xiàn)同時(shí)多接入。

2.2 移動(dòng)通信的要求與任務(wù)

任何一種通信系統(tǒng)都以通信傳輸?shù)?種指標(biāo)：有效性、可靠性和安全性來(lái)衡量，并進(jìn)行不斷優(yōu)化。所謂有效性是一個(gè)數(shù)量指標(biāo)，是指占用盡可能少的信道資源傳送盡可能多的信源信息；可靠性是一個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，是指抵抗各類在移動(dòng)通信中的自然干擾，尤其是多址干擾的能力；安全性是指?jìng)鬏斨械陌踩Ｃ苄阅堋Ｒ苿?dòng)通信的任務(wù)是在3個(gè)動(dòng)態(tài)特性的條件下，滿足與實(shí)現(xiàn)3項(xiàng)基本要求，并逐步達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化。

2.3 移動(dòng)通信的層次劃分

完成移動(dòng)通信的基本任務(wù)可以從物理層、網(wǎng)絡(luò)層和整體規(guī)劃層這3個(gè)不同層次來(lái)實(shí)現(xiàn)，并要求各層次間相互協(xié)同配合，最終實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化。

(1)物理層

物理層的主要功能是實(shí)現(xiàn)鏈路傳輸所有的基本硬件設(shè)備與相應(yīng)軟件算法。

(2)網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是提供不同業(yè)務(wù)的初始建立過(guò)程，含尋呼與接續(xù)；提供業(yè)務(wù)通信的必要信令與協(xié)議的支持；提供對(duì)不同業(yè)務(wù)的QoS保證；提供全系統(tǒng)高層的無(wú)線資源管理與移動(dòng)性管理。

(3)整體規(guī)劃層

整體規(guī)劃層的主要功能是從全網(wǎng)宏觀角度給出網(wǎng)絡(luò)最佳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，給出網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)，逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

3 前3代移動(dòng)通信回顧

3.1 前3代移動(dòng)通信技術(shù)

第1代移動(dòng)通信以解決用戶動(dòng)態(tài)匹配為核心，適當(dāng)考慮了信道動(dòng)態(tài)特性。第1代移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)了頻分多址(FDMA)動(dòng)態(tài)尋址功能；以蜂窩結(jié)構(gòu)網(wǎng)為核心，利用頻率規(guī)劃實(shí)現(xiàn)用戶大范圍覆蓋與用戶大數(shù)量增長(zhǎng)；采用適應(yīng)無(wú)線移動(dòng)傳輸?shù)恼{(diào)頻方式，并在基站采用二重空間分集抗空間選擇性衰落。

第2代移動(dòng)通信采用數(shù)字化傳輸技術(shù)，較全面考慮了用戶與信道兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性及其匹配措施。第2代移動(dòng)通信采用時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)技術(shù)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)尋址功能；以蜂窩結(jié)構(gòu)網(wǎng)為核心，利用頻率規(guī)劃(在GSM制式中)和導(dǎo)頻相位規(guī)劃(在IS-95制式中)實(shí)現(xiàn)用戶的大范圍覆蓋與用戶大數(shù)量增長(zhǎng)；采用性能優(yōu)良的數(shù)字式調(diào)制GMSK、QPSK和性能優(yōu)良的糾錯(cuò)編碼(如卷積碼、級(jí)聯(lián)碼)抗白噪聲干擾；采用功率控制技術(shù)抗慢衰落與遠(yuǎn)近效應(yīng)，這一點(diǎn)在IS-95制式中的CDMA體制中最為突出；采用自適應(yīng)均衡(在GSM制式中)和Rake接收(在IS-95制式中)技術(shù)抗頻率選擇性衰落和多徑干擾；采用信道交織編碼技術(shù)，比如幀間交織方式(在GSM制式中)、塊交織方式(在IS-95制式中)抗時(shí)間選擇性衰落；基站采用空間或極化分集技術(shù)抗空間選擇性衰落。

第3代移動(dòng)通信全面考慮并完善對(duì)用戶、信道兩個(gè)動(dòng)態(tài)特性的匹配，適當(dāng)考慮業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)性能。3G在無(wú)線傳輸方面繼續(xù)采用2G中有行之有效的措施，為了克服CDMA中的多址干擾，建議上行采用多用戶檢測(cè)；3G中采用發(fā)送端分集、空時(shí)編碼，并建議采用智能天線技術(shù)改善下行性能；為實(shí)現(xiàn)與業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)特性的匹配，3G中采用了可實(shí)現(xiàn)不同速率(不同擴(kuò)頻比)業(yè)務(wù)間正交性能的OVSF多址碼；針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要求誤碼率低且實(shí)時(shí)性要求不高的特點(diǎn)，在3G中對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)采用性能更優(yōu)良的Turbo碼。第3代移動(dòng)通信在網(wǎng)絡(luò)層方面逐步完善網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并逐步規(guī)范化，在3G中已初步形成橫向3層即物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)高層，縱向兩個(gè)平面即用戶業(yè)務(wù)平面和控制平面的初步規(guī)范化結(jié)構(gòu)；逐步增強(qiáng)并完善輔助物理層，實(shí)現(xiàn)對(duì)3個(gè)動(dòng)態(tài)特性的匹配功能，加強(qiáng)并完善無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理技術(shù)以及分配、調(diào)度算法。

3.2 前3代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)與功能

(1)業(yè)務(wù)的拓廣

第1代移動(dòng)通信在單一模擬電路交換平臺(tái)上，完成單一模擬話音業(yè)務(wù)；第2代移動(dòng)通信在單一數(shù)字電路交換平臺(tái)上，完成數(shù)字式話音與同一低速率電路交換的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；第2.5代移動(dòng)通信(2.5G)建立兩個(gè)平行的電路域與分組域交換平臺(tái)，并在此基礎(chǔ)上完成數(shù)字編碼和傳輸?shù)脑捯魳I(yè)務(wù)服務(wù)，以及小于64 kbit/s速率電路交換、小于171.2 kbit/s速率分組交換的各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)；第3代移動(dòng)通信首先在2.5G基礎(chǔ)上進(jìn)行增強(qiáng)與改善，并在其基礎(chǔ)上逐步改造成單一分組交換的IP平臺(tái)，提供小于2 Mbit/s速率的各類多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)。

(2)功能的擴(kuò)充

第1代移動(dòng)通信與第2代移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)了通話功能；第2.5代移動(dòng)通信新增上網(wǎng)功能和無(wú)線定位功能；第3代移動(dòng)通信提供會(huì)話型、數(shù)據(jù)流型、互動(dòng)型與后臺(tái)類型的綜合業(yè)務(wù)服務(wù)功能。

3.3 前3代移動(dòng)通信遺留的問(wèn)題

前3代移動(dòng)通信完成了不少工作，實(shí)現(xiàn)了許多功能，但也遺留了一些問(wèn)題。這些問(wèn)題主要有：

(1)高速移動(dòng)環(huán)境下(一般指大于150 km/h)多卜勒頻移產(chǎn)生的時(shí)間選擇性衰落，目前除了交織碼外尚無(wú)有效的解決辦法。

(2)CDMA方式中多址碼設(shè)計(jì)不理想，特別是對(duì)于互相關(guān)性不為“0”所產(chǎn)生的多址干擾，除研制中的多用戶檢測(cè)技術(shù)外，目前尚無(wú)有效的解決辦法。

(3)在信道的快速、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與估值方面，目前缺乏有效、快速、準(zhǔn)確、可靠的方案和相應(yīng)算法。

(4)話音與不同速率(不同擴(kuò)頻比)數(shù)據(jù)同時(shí)（在同一頻段）通信帶來(lái)了一系列問(wèn)題，包括：由于發(fā)射功率不一樣，進(jìn)一步增強(qiáng)了多址干擾的影響；由于發(fā)射功率不一樣，給功率控制帶來(lái)了新難度；不同使用環(huán)境、不同類型業(yè)務(wù)的QoS要求給小區(qū)劃分與規(guī)劃帶來(lái)新問(wèn)題。

(5)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)性大大增加了技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的難度與復(fù)雜度。由兩個(gè)(用戶、信道)動(dòng)態(tài)向3個(gè)(用戶、信道與業(yè)務(wù))動(dòng)態(tài)發(fā)展本身就是一次飛躍，如何實(shí)現(xiàn)3個(gè)動(dòng)態(tài)間的匹配值得深思與探討。

4 下一代移動(dòng)通信展望與探討

4.1 面臨的問(wèn)題

下一代移動(dòng)通信核心仍然是完成移動(dòng)通信的基本任務(wù)，除了解決前3代遺留的問(wèn)題以外，還需要解決新問(wèn)題，具體有：

(1)解決寬帶業(yè)務(wù)需求產(chǎn)生的新問(wèn)題

移動(dòng)業(yè)務(wù)信號(hào)速率將從2 Mbit/s提高到大于20 Mbit/s，這意味著業(yè)務(wù)帶寬提高10倍；寬帶的高速移動(dòng)業(yè)務(wù)，其多卜勒頻移影響將進(jìn)一步加重，并有可能成為下一代制約技術(shù)發(fā)展的新“瓶頸”；20 MHz的業(yè)務(wù)使用帶寬能否繼續(xù)采用傳統(tǒng)DS-CDMA多址方式值得考慮，必須要考慮總使用頻段受限的條件和擴(kuò)頻比；采用什么樣的頻段傳送高速移動(dòng)業(yè)務(wù)。

(2)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)性需求所產(chǎn)生的新問(wèn)題

不同業(yè)務(wù)的QoS要求不一樣，給物理層、網(wǎng)絡(luò)層、規(guī)劃層的實(shí)現(xiàn)提出了新要求，帶來(lái)了新問(wèn)題，具體有：不同帶寬、不同功率業(yè)務(wù)同時(shí)通信(特別對(duì)CDMA方式)增加了多用戶干擾的嚴(yán)重性、增大了對(duì)功率控制的難度；不同帶寬、不同功率以及不同運(yùn)動(dòng)速度業(yè)務(wù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源管理、移動(dòng)性管理，特別是對(duì)監(jiān)測(cè)、分配、調(diào)度等功能提出了進(jìn)一步更高的要求。

總之下一代移動(dòng)通信需要在物理層、網(wǎng)絡(luò)層和整體規(guī)劃層上有新的突破。

4.2 體制選擇

關(guān)于下一代移動(dòng)通信體制的選擇，目前有兩種體制可供考慮。

(1)傳統(tǒng)模式體制

這類體制走向采用延續(xù)1G→2G→3G→4G的傳統(tǒng)模式，采用更高的頻段和更寬的使用業(yè)務(wù)帶寬；不同移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展軌跡為1G蜂窩網(wǎng)→2G數(shù)字化→3G多媒體→4G智能化；主要物理層候選技術(shù)為OFDM/CDMA方式；逐步解決第3代移動(dòng)通信中的遺留問(wèn)題，并尋找新技術(shù)。這一體制的主要缺點(diǎn)是割裂了各代網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系。

(2)創(chuàng)建新體制

這類體制走向?yàn)橥黄苽鹘y(tǒng)模式、選定主業(yè)務(wù)需求、創(chuàng)建有特色的新體制。新體制在三網(wǎng)融合趨勢(shì)下的全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，走市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)道路，選擇建立在IPv6基礎(chǔ)上能滿足移動(dòng)IP要求，滿足不同業(yè)務(wù)的QoS要求，適應(yīng)移動(dòng)通信環(huán)境與特色的寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)作為業(yè)務(wù)主攻方向，放棄多媒體雙向視頻業(yè)務(wù)的主攻方向。為了解決寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)中上、下行業(yè)務(wù)需求的嚴(yán)重不對(duì)稱性，建議上、下行可以采用不完全一致的通信體制，目前有幾種候選方案供考慮：第1種候選方案采用頻分雙工(FDD)模式，上行采用OFDM/CDMA方式，下行采用Slot/OFDM/CDMA+MIMO方式；第2種候選方案采用時(shí)分雙工(TDD)模式，OFDM/CDMA+智能天線方式；第3種候選方案采用話音業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用不同的射頻頻段的方式，對(duì)業(yè)務(wù)加以分隔，解決話音與數(shù)據(jù)間由于不同的QoS要求、不同發(fā)射功率、不同帶寬與速率所帶來(lái)的一系列矛盾。候選方案3可以與前兩個(gè)方案并用，好處是將復(fù)雜的3個(gè)動(dòng)態(tài)匹配簡(jiǎn)化為兩個(gè)半動(dòng)態(tài)匹配。關(guān)于移動(dòng)類別的考慮是：將移動(dòng)用戶粗分為兩類，各類分別處理，一類為小于3 km/h的步行或室內(nèi)靜止用戶；一類為大于3 km/h的車(chē)載用戶，還可以細(xì)分為3～70 km/h一般車(chē)速與大于70 km/h的高速移動(dòng)用戶。將業(yè)務(wù)也分為話音與數(shù)據(jù)兩類，各類分別處理。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方面：可將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成多層次重疊蜂窩網(wǎng)，簡(jiǎn)稱為立體規(guī)劃，采用橫向水平覆蓋切換解決同類業(yè)務(wù)不間斷通信，縱向垂直覆蓋切換解決移動(dòng)性質(zhì)與業(yè)務(wù)類型的不同的層間不間斷通信。創(chuàng)建有特色的新體制的優(yōu)點(diǎn)是在統(tǒng)一的IP基礎(chǔ)上建立統(tǒng)一的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

4.3 物理層關(guān)鍵技術(shù)考慮

采用傳統(tǒng)的靜態(tài)固定型接收機(jī)和固定門(mén)限來(lái)對(duì)具有3個(gè)動(dòng)態(tài)特性的系統(tǒng)進(jìn)行匹配和接收顯然是不合理的，物理層關(guān)鍵技術(shù)的努力方向應(yīng)該是逐步實(shí)現(xiàn)與3個(gè)動(dòng)態(tài)(用戶、信道和業(yè)務(wù))或簡(jiǎn)化的二個(gè)半動(dòng)態(tài)相匹配的自適應(yīng)傳輸體制。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)傳輸體制的主要措施包括：

(1)對(duì)現(xiàn)有物理層關(guān)鍵技術(shù)需進(jìn)一步完善與實(shí)用化，如信道編碼從級(jí)聯(lián)碼→Turbo碼→LDPC(低密度概率碼)，不斷完善；進(jìn)一步探討各類多址劃分技術(shù)與多址碼的尋找；多用戶檢測(cè)算法與技術(shù)的實(shí)用化；發(fā)送分集與空時(shí)編碼技術(shù)的實(shí)用化研究與改善。

(2)加強(qiáng)空間域與傳統(tǒng)時(shí)、頻域相結(jié)合的研究，并擇優(yōu)選取一個(gè)主攻方向。一個(gè)方向是從扇區(qū)天線→智能扇區(qū)天線→切換式智能天線→自適應(yīng)智能天線，以抑制干擾、跟蹤用戶來(lái)改善性能、提高抗干擾性并增大容量為方向；另外一個(gè)方向是從收端分集→發(fā)端分集→空時(shí)碼與發(fā)分集相結(jié)合→多入多出與空時(shí)碼結(jié)合，以基于分集機(jī)制、提高發(fā)射接收綜合效應(yīng)來(lái)改善性能、提高抗干擾能力并擴(kuò)大容量為方向。

(3)在單一部件的優(yōu)化基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大聯(lián)合(組合)優(yōu)化范疇。比如將Turbo碼重復(fù)迭代譯碼的思想推廣到解調(diào)解碼聯(lián)合迭代中，進(jìn)一步還可以推廣至整個(gè)接收端乃至整個(gè)收發(fā)系統(tǒng)中。

(4)重點(diǎn)突出正交頻分復(fù)用（OFDM）在下一代物理層技術(shù)中實(shí)用化的研究。OFDM/CDMA應(yīng)該成為研發(fā)的重點(diǎn)。針對(duì)OFDM技術(shù)存在的若干問(wèn)題，如峰平比高、頻率擴(kuò)散下正交性惡化、同步性能要求高且抗頻率擴(kuò)散性能差、以及要精確已知信道狀態(tài)等進(jìn)行針對(duì)性研究，尋找克服的有效措施。

(5)重點(diǎn)突出物理層自適應(yīng)傳輸技術(shù)的研究。即根據(jù)實(shí)測(cè)實(shí)時(shí)信道時(shí)變特性與環(huán)境，研究自適應(yīng)分配業(yè)務(wù)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、速率、功率以及調(diào)制與編碼方式，根據(jù)不同業(yè)務(wù)的QoS需求分配帶寬、信道以及調(diào)制編碼方式，根據(jù)接收信號(hào)信噪比或功率的時(shí)變特性及時(shí)調(diào)整接收機(jī)門(mén)限電平，并綜合協(xié)調(diào)關(guān)系。

(6)重點(diǎn)突出對(duì)信道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確估計(jì)的快速算法研究，為實(shí)現(xiàn)對(duì)信道動(dòng)態(tài)匹配提供先決條件。

(7)加強(qiáng)多址技術(shù)與用戶實(shí)時(shí)定位技術(shù)實(shí)用化研究。對(duì)cdma 2000系統(tǒng)，可利用全球定位系統(tǒng)(GPS)實(shí)現(xiàn)較精確的用戶定位；對(duì)WCDMA系統(tǒng)，若不利用GPS，可采用網(wǎng)絡(luò)定位，但精度較差。定位將為實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶動(dòng)態(tài)匹配、無(wú)線資源管理(RRM)、QoS提供必要的先決條件。

(8)加速實(shí)用化軟件無(wú)線電技術(shù)研究，以提供統(tǒng)一基站與終端硬件平臺(tái)。分兩步，第1步實(shí)現(xiàn)基帶全數(shù)字化，達(dá)到數(shù)字無(wú)線電目標(biāo)；第2步實(shí)現(xiàn)軟件定義無(wú)線電(SDR)，將數(shù)字化拓廣至中頻乃至射頻部分。

4.4 網(wǎng)絡(luò)全I(xiàn)P化與智能化考慮

對(duì)于下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，一般從以下幾個(gè)方面進(jìn)行總體考慮。

(1)全I(xiàn)P

全I(xiàn)P指結(jié)構(gòu)IP化、協(xié)議IP化、傳輸與業(yè)務(wù)IP化的全過(guò)程。全I(xiàn)P從核心網(wǎng)IP化開(kāi)始，逐步延伸到無(wú)線接入網(wǎng)和無(wú)線接口IP化。IP建立在IPv6基礎(chǔ)上，滿足移動(dòng)IP要求，滿足對(duì)不同業(yè)務(wù)的QoS要求，適應(yīng)復(fù)雜移動(dòng)通信環(huán)境與特色的寬帶移動(dòng)因特網(wǎng)要求的無(wú)線IP。因此在TCP/IP協(xié)議上應(yīng)針對(duì)無(wú)線移動(dòng)特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)修改。

(2)智能化

智能化是下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的主要努力方向，智能化主要是指配合物理層實(shí)現(xiàn)不同條件下的自適應(yīng)傳輸技術(shù)；實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)智能化無(wú)線資源管理，包含對(duì)無(wú)線資源的估計(jì)、呼叫接納控制、隊(duì)列調(diào)度以及無(wú)線資源分配的全過(guò)程智能化管理；實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)智能化移動(dòng)性管理，包含對(duì)用戶鑒權(quán)、加密、用戶登記、顯示、信息調(diào)用以及用戶切換管理的動(dòng)態(tài)智能化；統(tǒng)一協(xié)調(diào)自適應(yīng)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)配合、無(wú)線資源動(dòng)態(tài)管理和移動(dòng)性動(dòng)態(tài)管理與執(zhí)行的分配、調(diào)度。

4.5 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃

下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃如下：

(1)多層次、重疊式立體移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

為了能滿足在不同環(huán)境下(比如不同移動(dòng)速度)不同媒體業(yè)務(wù)(比如話音、還是數(shù)據(jù)與圖像)的QoS要求，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從3G開(kāi)始逐步從簡(jiǎn)單的單層次蜂窩小區(qū)演進(jìn)到多層次、重疊式的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

在多層次、重疊式立體網(wǎng)絡(luò)中有3種小區(qū)：宏小區(qū)(指郊區(qū)與一般市區(qū))，保證連續(xù)無(wú)縫隙覆蓋，并滿足高速移動(dòng)環(huán)境，適合低速話音與相應(yīng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其基站功率較大；微小區(qū)(指繁華市區(qū))，適合于低速移動(dòng)環(huán)境，如步行條件，適合于低、中速率和帶寬話音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其基站功率較小；微微小區(qū)(指室內(nèi))，適合于靜止與準(zhǔn)靜止環(huán)境，一般指室內(nèi)一層樓或一個(gè)業(yè)務(wù)集中辦公室，適合高頻譜效率、高容量、高速率寬帶數(shù)據(jù)與圖像業(yè)務(wù)，其基站功率較小。在這種多層次、重疊式立體網(wǎng)絡(luò)中存在兩類切換：同一類小區(qū)間的水平切換，保證同類業(yè)務(wù)在服務(wù)區(qū)內(nèi)的不間斷性；不同類小區(qū)間的垂直切換，以適應(yīng)不同環(huán)境下不同業(yè)務(wù)的需求。在多層次、重疊式立體網(wǎng)絡(luò)中，不同層次網(wǎng)絡(luò)有不同手段。室內(nèi)范圍有藍(lán)牙系統(tǒng)、射頻家電和紅外通信等；無(wú)線局域網(wǎng)有IEEE 802.11系列的LAN和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）的HIPERLAN等；廣域蜂窩網(wǎng)有第2代移動(dòng)通信的GSM、IS-95，第3代移動(dòng)通信的WCDMA與cdma 2000等；全球范圍移動(dòng)衛(wèi)星通信有銥星、全球星、海事衛(wèi)星等系統(tǒng)；立體網(wǎng)中的垂直切換則是指這些不同層次間的切換。

(2)自組織形式移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

隨著移動(dòng)通信的普及與發(fā)展，用戶數(shù)量不斷增加，小區(qū)區(qū)域也因此而不斷縮小，切換頻頻發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)效率越來(lái)越低下，這促進(jìn)了傳統(tǒng)的蜂窩式結(jié)構(gòu)的突破。為滿足不同環(huán)境與不同媒體業(yè)務(wù)的QoS要求提出的從單層次蜂窩演進(jìn)到多層次、重疊式的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，效率低下，也促進(jìn)了對(duì)傳統(tǒng)蜂窩式結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)和突破。一種稱為Ad Hoc的自組織網(wǎng)絡(luò)形式具有較大的吸引力，它建立的基礎(chǔ)是：在大城市中，光纖到大樓已初步實(shí)現(xiàn)，處處建立分布式天線已成為可能，在此基礎(chǔ)上建立類似Ad Hoc的無(wú)中心或動(dòng)態(tài)中心式的虛擬小區(qū)成為可能，在動(dòng)態(tài)虛擬小區(qū)的基礎(chǔ)上就可以建立自組織式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

不管是多層次、重疊式立體移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還是自組織形式移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果能研制一種統(tǒng)一的無(wú)線TCP/IP協(xié)議，那么上面討論的所有無(wú)線和移動(dòng)的室內(nèi)家電網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、廣域蜂窩網(wǎng)乃至全球移動(dòng)衛(wèi)星網(wǎng)，均可以看作是在統(tǒng)一的全球骨干因特網(wǎng)(光纖網(wǎng))中，以不同接入方式和接入點(diǎn)在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)IP，實(shí)現(xiàn)在任何條件、任何時(shí)間、不間斷通信的偉大理想?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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2 吳偉陵.通信中的信息處理.中國(guó)通信學(xué)會(huì)通信理論與信號(hào)處理專業(yè)學(xué)會(huì)合并大會(huì),南京,2002

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(收稿日期：2002-09-11)

作者簡(jiǎn)介

吳偉陵，北京郵電大學(xué)信息工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，中國(guó)電子學(xué)會(huì)理事、中國(guó)電子學(xué)會(huì)信息論分會(huì)主任委員。主要研究領(lǐng)域?yàn)樾畔⑴c通信理論、移動(dòng)通信和個(gè)人通信。