单位文秘网 2021-10-06 08:12:35 点击: 次
摘要:目前,无线宽带接入网因为其可移动性、使用灵活、维护方便、易于扩展和良好的性价比,取得了巨大发展。未来宽带接入的最主要的应用是多媒体通信,本文从简要介绍无线接入技术的概念、应用和发展涉及到无线接入技术的未来发展。进一步就未来无线接入技术的特点、关键技术以及性能满足要求作出总结和分析,并就未来宽带无线接入系统可能面临的一些问题及解决办法,最后简要介绍一种宽带IP无线移动接入技术。
关键词:无线接入;宽带无线接入;宽带IP;移动接入
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2007)12-21560-02
Wireless Access in the Future
DING Hong,HE Jing-chang
(Institute of Information Processing & Transmission,Nanjing University of Posts and Telecommunication,Nanjing 210003,China)
Abstract:At present, wireless broadband access network because person who move their, flexible in usage maintaining convenient, easy expanding and good cost performance, have obtained enormous development. The main application of the broadband access is the communication of multimedia in the future, This text is from introducing the concept, application and development of the wireless access technology to involve the future development of the wireless access technology briefly. Further summarizing and analysis on the character,key technology and requirement of performent.And wireless broadband access network may face some problems and solutions in the future, introduce a kind of broadband IP wireless broadband access in moving briefly finally.
Key words:wireless access;wireless broadband access;broadband IP
我们已经步入了网络时代,铺天盖地的骨干网正在飞快的建设中,特别是光纤技术的进步和DWDM(高密度波分复用)技术的应用,使光纤骨干网的建设成本大幅度下降[1]。相对而言,电信网、Internet、电视广播网、接入网在总成本中所占比例在上升。仅接入网差不多已占整个网成本的50%;这一部分主要指网络到用户的最后一英里。接入网要把骨干网上上千兆的带宽分发到各个办公室、家庭、要把交换机来的线路接到客户的电话机、传真机上,它要把从卫星天线或有线电视网接收来的电视信号送到电视机上[3]。由于它的成本、技术、工程方面的难度和丰厚的回报,现在很多公司和研究开发机构在接入网上投入了大量入力和物力,并推出了各式各样的接入网解决方案。接入网可分成有线接入网和无线接入网。有线接入网主要指光纤接入网、光缆同轴混合接入网、铜线电缆、双绞线、电话线(一般为铜线)接入网;无线接入网则品种十分繁多;移动卫星系统,蜂窝移动通信系统,集群通信系统,一点到多点微波通信系统,微微蜂窝的无线本地接入系统(PHS、PAS、PACS、DECT)等,覆盖面也有大的如SCDMA。当然室内的还有蓝牙(Blue tooths)系统等。
本文就未来无线接入技术的特点、关键技术以及性能满足要求作出总结和分析,并就未来宽带无线接入系统可能
面临的一些问题及解决办法,最后简要介绍一种宽带IP无线移动接入技术。
1 无线接入网概述
无线接入指从公用电信网的交换节点到用户终端全部或部分采用无线手段的接入技术,即用无线传输代替接入网的全部或部分,向用户终端提供电话和数据服务[6]。无线接入网的特点:
(1)无线接入网的成本与传输距离无关,对用户密度等因素不敏感,特别适于距离稍长、用户密度不高的地区。(2)运营成本低,取消了铜线分配网和铜线分接线,无需人员修复设备线路,减少这部分费用。(3)扩容方便,采取逐步增加投资的方式可以更准确地跟踪用户需求的增长,扩容方便而且资金回收快。(4)组网灵活、安装迅速、建设周期短 。(5)安全性好、抗灾能力强。对地震、水灾等,无线系统比有线系统的抗灾能力强,同时灾毁后易于修复[8]。
2 宽带无线接入系统的发展
移动通信系统从80年代诞生以来,到2020年将大体经过5代的发展历程,而且到2010年,将从第3代过渡到第4代(4G)。到4G,除蜂窝电话系统外,宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统(ITS)和同温层平台(HAPS)系统将投入使用。未来几代移动通信系统最明显的趋势是要求高数据速率、高机动性和无缝隙漫游,实现这些要求在技术上将面临更大挑战。
2.1现行可以使用的无线接入技术包括:
蜂窝移动无线系统,如3G;
无绳系统,如DECT;
近距离通信系统,如蓝牙和DECT数据系统;
无线局域网(WLAN)系统;固定无线接入或无线本地环系统;
卫星系统;广播系统,如DAB和DVB-T;ADSL和Cable Modem。
2.2新的宽带接入系统将具有如下基本特征:
①从3G到5G的各种宽带接入系统将支持2、10、20、50、100、156、600Mbps等高数据速率。
②共享频率,从而能够在不同系统和不同运营商之间更好地利用频率资源。
③新型网络和网络管理,如特设网络和自适应网络、自动和动态网络重新配置,以及支持通用平台上的各种接入系统的动态频率分配。
④频分双工(FDD)和时分双工(TDD)系统支持对称和非对称业务,并为非对称业务优化传输链路。
⑤核心网络和无线接入网支持实时业务的QoS要求,从而使分组数据传输更有效,基于IP的核心网络和无线接入网,将能更加即时地提供新业务,集成新的网络要素更加容易,而且成本更低。
⑥多方式终端和新的装置将是关键部件,这些部件包括摄像机、视频和高分辨率Internet应用的显示屏以及特设网络与其他业务组网的近距离接入系统,而且均是基于信号处理功率高的自适应系统。
⑦现有的和新的接入技术在通用平台上的集成及其与多方式终端的无缝隙互连将是未来几代系统的关键特性。这些系统依靠网络管理模式、自适应频率分配和自适应网络特性可以灵活配置,从而支持未来通信系统中不同终端和用户的需要。
2.3从发展趋势看,未来接入系统满足的性能要求:
①高业务量。2010年,在3G系统中将广泛采用多媒体业务,上下行链路的话音和多媒体业务量之间的比率预计约为1∶2。
②高机动性。4G蜂窝系统将对移动用户提供至少2Mbps的数据率。尽管高数据率系统实现高机动性相当困难,但5.8GHz的智能传输系统实现这一要求是可能的。
③覆盖地域广和不同系统之间的无缝隙漫游。
④低成本。鉴于到2010年,4G系统的每单位面积的容量将是3G蜂窝系统的10倍,而传输信息的成本将大幅度下降。
⑤无线QoS资源控制。无线系统使用有限的资源(频率和发射功率),而且易于受拥塞的影响,因此无线QoS资源控制对于保证服务质量、支持各种应用和不同类型的服务将发挥重要作用,同时也是扩大用户数量的重要保证。
2.4未来宽带无线接入系统仍旧面临一些问题及解决办法:
为实现继3G之后的新系统,必须通过广泛研究解决许多技术问题。未来系统最重要的要求是在通用平台上实现不同的接入系统以及不同接入系统和多种业务所必需的多方式或自适应和多频段终端的互联互通。实现这一要求所面临的主要问题是无线接口、无线接入和核心网络的构成,以及与服务有关的措施。同时,未来系统还必须尽可能有效利用频谱资源。因此,将采取下面的一些措施解决发展过程中所面临的问题:
①实现自适应组网和自动网络重新配置,使网络具有适应用户需求的更大灵活性。
②通过水平和垂直切换以及业务协商和网络管理,在较高协议层上实现不同接入系统的互通。
③通过改进调制和信道编码模式使现有系统更加完善和开发新的接入系统,并实现不同系统之间频谱共享和动态频率分配,研究不同的无线接入系统之间的共存条件,以进一步增强频谱效率和系统性能。
④采用先进的信号处理算法,在提高链路性能和计算复杂性方面求得合理平衡。同时根据信道条件、业务量实现链路自适应,以更好地利用频率资源并改善系统性能。
⑤采用先进的检测模式,检测用户业务状况,并采用先进的干扰消除技术,以消除蜂窝内和蜂窝间的干扰。
⑥采用先进的天线技术,以提高链路质量和信道容量。
⑦相对于服务要求(如QoS),特别是实时业务的延迟要求,支持实时和非实时业务。
⑧采用诸如认证、授权和账户管理等先进的安全机制,保证业务安全。
3 宽带IP无线移动接入技术
移动信息社会是通过开发先进的移动IP网络和设备,在用户中实现在任何时间,任何地点,在移动中为他们提供所需的多媒体业务。这就需要基于IP的无线移动接入网,该网应该是一个统一于IP协议的网,包括2G、3G、无线LAN、家庭和办公室等一系列无线接入网技术的综合,以统一的 IP接入方式与IP核心网连接。新IP无线移动接入网,需开发支持多IP地址,安全可靠的保障和不同QOP水平的无线接入网,并需要IPV6的支持。
3.1 IP无线移动接入网的形成
未来所有数据网都将基于IP协议。从终端角度看,无线数据网是因特网的自然延伸;从因特网角度看,无线数据网只是其一部分,是一个子网。IP无线移动接入网并不局限于2G或3G网络,它还包括2G、GPRS、3G、IS136、EDEG、无线局域网,其它宽带接入网以及办公室宽带接入系统。
3.2 IPv6给IP无线移动接入网强有力的支持
3.2.1 IPv6将带来IP地址数量的巨大增加
IPv6有128位地址空间,据估计可以达到地球表面每平方米1500个IP地址的水平,届时可以达到所有有线网、无线网用户以及其他大量的类似于汽车、洗衣机、电冰箱,甚至于汽车和房间的钥匙都能分配一个专用IP地址。
3.2.2 IPv6保证网络的安全
IPv6有两个扩展头部来保证安全,即认证扩展头部和封装的安全净荷扩展头部。在IPv6提供了封装的安全净荷扩展头部来保证网络安全层的安全,它属于一种高级保密和集成。IPv6的加密和认证业务一起组成了健全的标准的安全机制,在持续扩展的基于IP网络结构的商业和企业合作中起决定性的作用。
3.2.3 网络的QOS
IPv4和IPv6都支持资源预留协议RSVP,IPv6中增加了业务流标识字段,是为了对分组进行特殊的处理,如实时业务等。属于同一流的分组标识字段,其源端地址和目的端地址均相同。IPv6 还可提供各种QOS水平,确保象IP电话、可视电话、VoIP等的应用。IPv6还有更有效的多播业务能力,对于广播型业务特别适用。
4 结束语
未来,通信网络的发展决定无线接入技术的发展方向。未来的通信网将向综合化、宽带化、智能化方向发展。电信网、InterNet网、CATV网互相融合已成为大势所趋。使电信网除提供电话业务外,还要提供电视、高速数据、多媒体业务。最终实现个人通信的目标:即实现任何人在任何时间、地点与其他任何人进行任何种类的信息交流。无线接入在未来的通信网中占有十分重要的位置,未来无线接入技术必然向综合化、宽带化、智能化方向同
步发展。
参考文献:
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[3]H.A.David,Order Statistics. New York:Wiley,1970.
[4]H.-C.Yang,"New results on ordered statitics and analysis of minimum-selection generalized selection combining," IEEE Trans.Wireless Com-mun., vol. 5, no. 7, pp. 1876-1885, July 2006.
[5]H.-C.Yang and M.-S.Alouini, "Improving the performance of switched diversity with post-examining selection," IEEE Trans. Wireless Com-mun., vol. 5, no. 1, pp. 67-71, Jan. 2006
[6]M. K. Simon and M.-S. Alouini, "A compact performance analysis of generalized selection combining (GSC) with independent but nonidenti-cally distributed Rayleigh fading paths," IEEE Trans. Commun., vol. 50,pp. 1409–1412, Sep. 2002.
[7]M.-S.Alouini,K.-S.Hwang, H.-C.Yang,and Y.-C. Ko, "Adaptive com-bining for diversity rich environments,"in Proc. 8th IEEE International Symposium on Signal Processing and its Applications, Sep. 2005, pp.411-414.
[8]A. F. Molisch, M. Z. Win, and J. H. Winters, "Capacity of MIMO systems with antenna selection," in Proc. IEEE Int. Conf. Commun.,June 2001, pp. 570-574.
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