4G無(wú)線通信中的接入網(wǎng)技術(shù)研究

王 健

南京盛匯人力資源有限公司

4G無(wú)線通信中的接入網(wǎng)技術(shù)研究

王 健

南京盛匯人力資源有限公司

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)革新帶來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使人們的生活、溝通、信息共享發(fā)生了巨大變化。我國(guó)的移動(dòng)用戶(hù)數(shù)目迅猛增長(zhǎng)，在未來(lái)的市場(chǎng)環(huán)境中，移動(dòng)通信將成為最具發(fā)展情景與研發(fā)價(jià)值的產(chǎn)業(yè)之一。4G移動(dòng)通信技術(shù)是基于全I(xiàn)P化的適應(yīng)移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算和移動(dòng)多媒體運(yùn)作的相關(guān)技術(shù)，將引領(lǐng)通信網(wǎng)絡(luò)全面進(jìn)入超高速、個(gè)性化、多樣化的新時(shí)代。現(xiàn)在4G技術(shù)已經(jīng)在多領(lǐng)域開(kāi)始廣泛應(yīng)用，4G無(wú)線接入網(wǎng)新結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

4G技術(shù)；無(wú)線通信；接入網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及更新為各行業(yè)的發(fā)展都帶來(lái)新的機(jī)遇，同時(shí)也為相關(guān)工作人員提出了新的工作要求。先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用使得我國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更加完善，使得我國(guó)居民的信息傳播速度加快，人們可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)溝通交流，隨著移動(dòng)通信設(shè)備的使用范圍逐漸擴(kuò)大，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前途也愈見(jiàn)廣闊。4G無(wú)線通信技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用使得我國(guó)的移動(dòng)通信能力得到很大程度的提升，而接入網(wǎng)技術(shù)在城市4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用能夠進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)通信技術(shù)水平的提高，推動(dòng)我國(guó)通信行業(yè)的發(fā)展。

1 城市4G無(wú)線通信的應(yīng)用特點(diǎn)

城市4G無(wú)線通信能滿(mǎn)足數(shù)據(jù)通信和多媒體業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需求，可以適應(yīng)移動(dòng)計(jì)算、移動(dòng)數(shù)據(jù)和移動(dòng)多媒體的運(yùn)作。不過(guò)從投資來(lái)看，隨著FTTH的部署，投資之后，LTE的壓力更大。從兼容性的角度看，4G通信系統(tǒng)能與多種通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)，能融合更多的參與方、技術(shù)、行業(yè)和應(yīng)用，具有終端多樣化和接口開(kāi)放等特點(diǎn)。從通信靈活性和智能性的角度看，人們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行通信，同時(shí)終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作表現(xiàn)出了更高的智能性，表明4G通信系統(tǒng)具有全球漫游的特點(diǎn)。從運(yùn)營(yíng)商的角度看，4G通信系統(tǒng)不僅要與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容，還應(yīng)具備鑒權(quán)能力和安全性能、更高的數(shù)據(jù)吞吐量、更少建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)成本、更低的時(shí)延，同時(shí)要能支持多種QoS等級(jí)。從用戶(hù)對(duì)服務(wù)的需求角度看，4G通信系統(tǒng)能滿(mǎn)足用戶(hù)更多的需求，如4G透過(guò)寬頻的信道傳送出去的大量無(wú)線多媒體通信服務(wù)，且能實(shí)現(xiàn)一些無(wú)線通信增值服務(wù)，包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、影像、無(wú)線區(qū)域環(huán)路、數(shù)字音訊廣播等。

2 無(wú)線通信應(yīng)用中的現(xiàn)狀

無(wú)線接入有多種方式，當(dāng)要支持龐大的用戶(hù)群時(shí)通常用蜂窩方式，但是傳統(tǒng)的蜂窩模式以無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和應(yīng)用需求：①無(wú)線接入無(wú)法完全支撐寬帶業(yè)務(wù)。3G語(yǔ)音交換架構(gòu)的電路模式中，不是純IP，網(wǎng)絡(luò)不能支持2Mbps以上的交換，因此電路交換網(wǎng)絡(luò)不能支撐寬帶圖象業(yè)務(wù)，加劇了因特網(wǎng)發(fā)展速度、需求與接入手段匱乏之間的矛盾。②無(wú)線接入速率有限，3G數(shù)據(jù)傳輸無(wú)法真正高速化。③3G傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)采用頻率復(fù)用技術(shù)，小區(qū)間容易出現(xiàn)干擾，且加之缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，地址碼間互相關(guān)性不夠，產(chǎn)生自干擾性，制約系統(tǒng)容量，為涵蓋更多客戶(hù)群，就必須加大基站密度，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更加復(fù)雜也擴(kuò)大了運(yùn)營(yíng)成本。

3 接入網(wǎng)技術(shù)在 4G通信中的應(yīng)用

3.1 同頻雙全工技術(shù)解析

這種技術(shù)主要功能是減少環(huán)境因素對(duì)4G移動(dòng)通信技術(shù)的影響，從而提高用戶(hù)使用的效果，這種技術(shù)實(shí)際上是通過(guò)接收同頻信號(hào)的方式，消除發(fā)射機(jī)信號(hào)的干擾，最終的目的在于提高頻譜效率，這種技術(shù)的應(yīng)用還不是很成熟，但是已經(jīng)開(kāi)始在移動(dòng)通信行業(yè)中嶄露頭角，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，同頻雙全工技術(shù)能夠適應(yīng)4G移動(dòng)通信的發(fā)展要求，成倍的提升頻譜的利用率，從而適應(yīng)復(fù)雜多樣的4G移動(dòng)通信的相關(guān)業(yè)務(wù)。無(wú)線接入的速率有限，因此4G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)構(gòu)架中不能實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)，這都得益于無(wú)線接入的寬帶業(yè)務(wù)支撐，也一定程度上擴(kuò)大了通信公司的運(yùn)營(yíng)成本。

3.2 蜂窩接入多跳天線(MRAC)

MRAC概念的提出，是為了避免寬帶擴(kuò)頻與精確發(fā)送功率控制減輕引起的傳輸差錯(cuò)。在MRAC概念中，用戶(hù)與信號(hào)發(fā)送基站間增加了無(wú)線中繼器和無(wú)線分組路由器的跳站(專(zhuān)用跳站和臨時(shí)跳站)，形成移動(dòng)臺(tái)—跳站—基站的“雙跳”。移動(dòng)臺(tái)有“單跳”和“雙跳”兩種路徑模式：①由移動(dòng)臺(tái)直接訪問(wèn)基站，稱(chēng)為“單跳”路徑。②當(dāng)移動(dòng)臺(tái)通過(guò)另一個(gè)移動(dòng)臺(tái)中繼線號(hào)到基站，稱(chēng)為“雙跳”路徑。“雙跳”模式，可減小區(qū)間干擾，通過(guò)中繼傳輸，擴(kuò)大通信覆蓋率，減少通信盲區(qū)?！半p跳”模式的關(guān)鍵是選擇傳播條件最佳用戶(hù)終端充當(dāng)跳站，降低跳站額外無(wú)線資源進(jìn)行中繼傳輸產(chǎn)生的干擾。MRAC結(jié)構(gòu)中將“雙跳”區(qū)域放在小區(qū)邊界處，減小移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送功率，部署靈活，降低成本。

3.3 多天線傳輸技術(shù)

多天線傳輸技術(shù)如今只有一個(gè)雛形，但也是4G移動(dòng)通信技術(shù)的主要發(fā)展方向，這種傳輸技術(shù)主要利用有源天線的列陣， 提升通信網(wǎng)絡(luò)頻譜的利用率，不但節(jié)省了移動(dòng)通信的成本，還大大提高了人們對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)使用的速度，這種技術(shù)的使用主要為了提高移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋性，從而在根本上提高4G移動(dòng)通信技術(shù)的利用率，促進(jìn)4G移動(dòng)通信能夠更好的融入人們?nèi)粘Ｉ睢?/p>

3.4 簇－蜂窩結(jié)構(gòu)

即無(wú)線接入蜂窩結(jié)構(gòu)采用簇型結(jié)構(gòu)，基站聚合成簇，其范圍內(nèi)的基站由局域網(wǎng)相互連接，且擁有一個(gè)核心“簇頭”基站，作為控制端，再將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器的功能分配到每個(gè)基站，形成分布式基站控制，簇－蜂窩結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)3G蜂窩結(jié)構(gòu)的“單跳”模式，采用多跳無(wú)線連接，形成基站間的多跳連接，降低系統(tǒng)總發(fā)送功率，節(jié)約系統(tǒng)成本，增大通路鏈路容量。

綜上所述，要讓4G系統(tǒng)能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，就要求與之匹配的無(wú)線接入網(wǎng)能滿(mǎn)足高速率、兼容性強(qiáng)、大容量的要求，為擴(kuò)大其普及范圍，要求運(yùn)營(yíng)成本低、實(shí)用性強(qiáng)，操作靈活。傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)無(wú)法全部達(dá)到這些要求。因此，研發(fā)創(chuàng)新適用性強(qiáng)、功能強(qiáng)大的4G無(wú)線接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)即使搶占市場(chǎng)先機(jī)的要求，也是便捷人們?nèi)粘贤ń涣?、?shí)地辦公的需要。從筆者對(duì)以上幾種接入技術(shù)特性的對(duì)比分析來(lái)看，分布式控制和多跳技術(shù)的無(wú)線接入網(wǎng)擁有較大的功能提升空間，可能更能支撐4G通信廣泛運(yùn)行的要求。

[1] 王昊.4G無(wú)線通信中的接入網(wǎng)技術(shù)研究[J].通訊世界，2016，(19)：78.

[2] 楊文武.接入網(wǎng)技術(shù)在城市4G無(wú)線通信中的應(yīng)用探究[J].科技展望，2015，25(15)：13.