
后3G或4G移动通信系统的具体情况现在很难想象,但是后3G或4G时代的宽带移动通信系统肯定不会像前几代那样只是蜂窝产业独家的天下。后3G 或4G系统将汇集无线接入、无线移动、无线LAN等先进技术,并结合全IP网络,为用户提供一个安全可靠、使用方便的无线移动INTErNET系统,能满足人类社会在未来若干年内对移动通信业务的要求。
3 当前的一些研究动向 ITU计划在2004年征集有关后3G或4G移动通信系统的方案。世界上一些有关部门、机构和学校已经在积极组织力量进行探索,并进行着大量的研究工作。
3.1 移动宽带系统(MBS)
移动宽带系统(MBS)是由欧洲委员会组织一些公司和学校合作完成的移动宽带设计方案。其物理层是基于大多数2G电话的TDMA变种,较高层则基于ATM。前面各代移动通信主要用于通话,间或兼容一些诸如短信之类的业务,而MBS则要使各种形式的服务分开。它是一个大的数据信道设施,可供各种形式的服务单独应用。
估计此系统要商业化还得15年时间,开始使用可能在2010年,大量展开服务估计要到2020年。在这段时间,技术指标要改变,物理层将以为克服无线信号多径传输干扰而设计的正交频分复用(OFDM)技术为基础,同时放弃ATM改为面对IPv6,要用以前不用的40 GHz或60 GHz频谱来满足极其宽阔的带宽要求。
3.2 IEEE 802.11系列
目前,在移动中接入INTErNET的最快方法是通过无线LAN。美国IEEE于上世纪末开发了IEEE 802.11标准系列产品,其中有802.11、802.11A和802.11B,以及还在研发中的802.11G。802.11技术不太成熟,未见商用产品;802.11A有技术优势, 但难度大,商品化较晚,当前市场上大量使用的是802.11B。
802.11B(常称为WI-FI)工作于无需发证的2.4 GHz频段,采用直接序列扩谱(DSSS)技术,最大物理速率达11 MBIT/S,实际通过量(第三层)最高可达6 MBIT/S,如果用作蜂窝,认为可以达到3.5G的要求。
802.11A工作于无需发证的5 GHz频段,采用比DSSS相对复杂的正交频分复用(OFDM)技术,最高物理速率达54 MBIT/S, 实际通过量最高可达31 MBIT/S。除数据速率比较高、频带比较宽、干扰比较少外,5 GHz波段的信道数量总是比较多也是802.11A的优点。802.11A存在的问题是与802.11B产品的兼容性和互操作性问题。
为了解决互操作性,IEEE发展 了802.11G,用以扩展802.11B的数据速率和覆盖范围并与其兼容。802.11B和802.11A的覆盖范围分别为100 M和80 M。802.11G使用2.4 GHz频段,采用了OFDA技术,覆盖范围可望达到150 M,但速率没有802.11A快,物理层速率可达54 MBIT/S,而实际通过量只有12 MBIT/S。
为了提高802.11系列的工作能力,IEEE正在研究发展一些新标准:
A) 802.11E旨在使802.11网络的QOS性能有所提高,用等同的TDMA模式取代以太网类似的MAC层,并对重要业务添加特殊纠错;
B) 802.11F打算改进802.11中的交接(HANDOvEr)机制,使用户在2个不同的无线信道切换段或在2个附属于不同网络的接入点(AP)之间漫游时保持连接,这对于无线LAN的移动性非常重要;
C) 802.11H要使802.11A的无线电发射功率和信道选择得到较好的控制;
D) 802.11I着力提高802.11系统的安全保密问题。
与60 GHz的MBS一样,以无线LAN为基础进行接入的问题也是每个接入点或基站能达到的距离很小,户内大约100 M,户外环境好的情况下也仅有几百米。这就是说,无线LAN在公众应用方面目前只能局限于少数热点,如空港旅客休息厅、会议中心、大旅馆以及商业区等。要想扩大服务范围,有些服务商寄希望于与现有的专用无线LAN协作,让他们来填补空隙。
有些蜂窝运营商打算投入无线LAN产业,利用他们现有的计费基础设施和客户关系,提供蜂窝电话和802.11相结合的组件。
IEEE正在搞一个称为高速无需核准的城域网(HUMAN)计划。它是一个使用802.11A做点对点链路的无线本地回路系统。笔记本电脑和蜂窝电话的用户可以在建筑物内,由802.11A LAN通过屋顶上的定向收发设备与外界联通。
3.3 HIPErLAN2
HIPErLAN2是欧洲电信标准协会(ETSI)于上世纪末开始组织研究发展的。
HIPErLAN2与IEEE 802.11A在物理层差不多,即都工作在5 GHz,也采用OFDM技术,给出同样的数据速率,即最大物理速率高达54 MBIT/S,实际通过量达31 MBIT/S。二者的差别主要在MAC层,802.11A是沿用以前的无线以太网功能,而HIPErLAN2的MAC协议既支持对时间要求严格的业务,也支持异步数据,这样分组语音和视频可以得到较好的QOS。HIPErLAN2与有线侧的接口连接,适应ATM、3G移动系统、1394网络以及IP网络。
HIPErLAN2设计得既是LAN也是WAN,并有较好的漫游性能。它的数据链路控制/无线链路控制子层具有发射功率控制和动态频率选择功能,从而提高频谱效率并降低其他同频系统干扰的可能性。HIPErLAN2支持认证、加密,具有较好的安全保密功能。
HIPErLAN2接入点覆盖范围也很小,户内约100 M,户外几百米,与802.11A基本相同。
3.4 5-UP
IEEE和ETSI有一个名为5 GHz伙伴计划(5GPP)的合作项目,打算把802.11A和HIPErLAN2合成一个标准,暂时命名为5 GHz统一协议(5-UP)。这个标准试图把2个甚至3个信道结合起来,提供比现有的系统高得多的数据速率。
5-UP将2个信道结合时,物理层速率可提高为108 MBIT/S,实际最大通过量为72 MBIT/S,信道间隔50 MHz。如果采取3个信道结合,提供的实际通过量大约可达100 MBIT/S,这显然高过大多数笔记本电脑能有的速率。
3.5 多点多信道分配系统(MMDS)
固定系统已经具备可与DSL、电缆调制解调器甚至光纤相竞争的多兆比(MUlTIMEGABIT)速度。有些服务商打算给现有的宽带系统加上移动性能。当用户移动时,ISP上行链路的固定天线旋转,其波束跟踪对准用户。
较有可能成为下一代移动通信候选者的多点多信道分配系统(MMDS)使用蜂窝网络那样的点对多点式结构和与3G相同的频谱,覆盖也大约与3G相同(35哩),其最大数据速率小于10 MBIT/S(准确数字随供应)