单位文秘网 2022-02-13 08:16:33 点击: 次
摘 要:随着移动通信技术的发展,世界正在变的越来越小,信息的交流也变的更为顺畅,同时人们对无线移动通信的要求也越来越高。目前4G技术已逐步在世界范围内开始部署,这也激励了科技工作者们继续探索未来无线移动通信的技术。未来无线通信的发展必将面临着非常高的移动终端密度和如何提高频谱利用率等一系列问题,如何克服这些问题,将会是未来移动通信的重点。要解决上述问题,文章尝试着从以下几种相互关联的技术中给出答案:小基站技术、设备与设备互联技术、云端无线接入网络技术和无线网络最优接入技术。
关键词:小基站技术 设备与设备互联技术 云端无线接入网络技术 无线网络最优接入技术
中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)11(a)-0021-02
1 研究的背景及意义
在近20多年期间,移动网络依托科学技术的发展,取得了非常卓越的进步,很难想象如果现在没有无线通信,我们如今的生活会变成什么样。无线通信大大的丰富了人们的生活,并对传统的教育、医疗、经济等产业产生了深远的影响,大大提高了这些产业的运行效率。
第一代的移动通信主要使用的是模拟通信技术,仅仅能承载语音通信技术;第二代的移动通信依托的技术从模拟通信技术转化成了数字通信技术,承载的业务范围也开始拓展了起来;第三代的移动通信使用户进行全球漫游成为可能,同时也极大的提高了数据的传输速率;如今第四代移动通信已经嵌入了长期演进技术(LTE)带来比第三代移动通信更快的传输速率。人们不再仅仅满足于用移动终端进行语音通信和数据传输,而是渴望能用移动终端进行实时的图像和高分辨率视频的传输,这就意味着需要有更快的传输速率,更高的带宽。然而,目前的技术在数据传输速率这块还是存在着瓶颈的,亟需面临一个问题就是如何利用已剩余不多的频谱来开发下一代的移动通信技术。所以,为了满足人们日益增长的对数据传输速率的追求,必须有新的技术来提高用户的体验。文章下面的章节将阐述未来移动通信网络可能会采用的一些新型的理念和技术。
2 小基站技术
由贝尔实验室两位科研人员于1947年提出的蜂窝网系统的理念,是以蜂窝网小区为设计中心而构建出的一套理论架构。蜂窝网架构从第一代移动网络就开始投入实际运用,并一直沿用到如今的第四代移动网络。但是随着技术的发展,例如液体小区和幽灵小区这样新的无线接入架构的提出,未来的无线移动通信也许会有一个巨大的变革,从而采用一个与以往不同的网络架构。这个架构中移动终端和基站之间数据和信令的传输相互独立。用户终端将会同时与两种类型的基站保持连接,一种是宏基站,另外一种是小基站。宏基站采用低频波段为移动终端提供连接服务,而小基站则使用高频波段与移动终端进行数据的传输[1]。
当移动终端要求的数据量较大,或者当前连接的小基站负荷比较重的时候,移动终端还能立即连接上另外一个小基站,以保证数据传输的速率。当小基站与移动终端没有数据进行交互的时候,移动终端只需要和宏基站保持连接,小基站完全可以与用户终端断开连接,并进入休眠状态,节约能耗,从而避免了传统基站无论基站和移动终端之间有无数据传输都必须保持连接的这一状态,降低相邻小区之间的干扰。另外,宏基站与移动终端之间信令的传输还可以根据传输数据的类别以及网络负载率从现有的纯面向连接的信令传输机制,改为动态的面向连接与无连接两种类型并存的传输机制,减少开销,降低宏基站负荷。
3 设备与设备互联技术
随着无线传输速率的提高,在未来,人们不得不面对无线通信系统资源匮乏这一现实。如何提高通信系统频谱的利用率,这将会是一个很大的挑战。在以往的传统的蜂窝移动通信中,设备只能通过基站才与其他设备进行通信,设备和设备之间是不允许直接进行通信连接的,这样就会导致一个区间内的频谱利用率降低。在未来,人们也许可以通过协同通信来提高一个区间内的频谱利用率。移动终端通过网络中的节点相互中继信息的技术,实现频谱利用率的有效提高。设备与设备互联技术是协调通信中最有前景的一个,此技术允许两个临近的设备不需要通过基站就可以进行数据的传输。这项通信技术的最大优点就是可以复用频谱,并通过减少传输时延和降低移动终端的耗电量来提高用户的体验质量[2]。
设备与设备互联技术大致可以分为以下三种类型。
第一种类型是设备与设备间的直接通信:当两个终端打算进行通信,通过GPS定位得知两个终端之间的距离较近,而且基站的负荷比较大,那么设备A就直接的或在基站的帮助下间接的与设备B建立连接,之后进行两个终端间数据的传输(图1(a)所示)。
第二种类型是设备与设备间的中继通信:当设备A想要与设备B进行通信,通过GPS定位得知设备B与设备A的距离比较远没有办法进行设备与设备间的直接通信,在这种情况下,就可以直接或者在基站的帮助下把设备A与设备B之间的其他设备作为中继节点,对数据进行传输。在传输方式上可以根据传输数据的多少作出一定的判定,判断是否向多个节点进行中继:如果传输的数据不多,那么所有的数据可以从源终端中继到下一个移动终端,再由下一个移动终端中继到再下一个终端中继,不断中继直到目的终端。而如果传输的数据较多,源终端则可以向多个移动终端同时中继数据,提高数据的传输效率(图1(b)所示)。
第三种类型是设备与基站间的中继通信:当设备A想要与设备C进行通信,通过GPS定位得知设备C与设备A相当遥远,设备与设备间的中继通信中继通信满足不了设备A与设备C进行通信的需求,同时又由于设备A处的地理位置问题,不能直接与基站进行连接,在此时设备A可以通过D2D连接,连接上其附近的设备,并由其附近的设备作为中继,连接上基站,通过基站与设备C进行连接并建立通信(图1(c)所示)。
4 云端无线接入网络技术
在目前,“垂直解决方案”被大多数基站广泛采取:其原理是采用专门一套基站对某一特定的网络进行部署,不同的网络需要部署不同类型的基站,而就目前移动通信的发展趋势来看,各种新型的通信技术层出不穷,与此对应也就有了很多不同类型的网络,如果未来还是以目前使用的方式对网络进行部署,那么所需建设的基站的数目将会变的十分庞大,由此带来的建设运营和维护成本也是十分巨大的。同时,也为了提高无线移动网络的效率,降低潮汐效应所带来的影响,一种新的技术应运而生,这就是云端无线接入网络技术[3]。
云端无线接入网络由支持多种无线接入网络协议的远端射频单元、光纤传输网络和中央基带处理池构成。远端射频单元在其所在的地理区域内与移动终端建立连接,当移动终端需要与其他终端建立通信时,由中央基带处理池将带宽经过光纤网络分配给远端射频单元,并由远端射频单元根据网络负载状况动态的分配给移动终端,这样一来就大大提升了资源的利用率,降低了成本。
5 无线网络最优接入技术
未来的无线通信除了无线技术和网络架构的革新,同时也应该变的更加智能,能够根据用户的一些相关信息为用户提供最合适的接入网络。接入网络的设计应该考虑以下几方面内容。
(1)用户终端的信息:移动终端的操纵系统,电池容量,设备实时耗能情况等信息。
(2)应用程序的信息:用户当前正在使用哪种应用程序,是在网络上玩游戏,还是进行语音通话,或是在进行视频通信,抑或是浏览网页、播放视频。不同的应用对QoS有不同的需求,有的应用对带宽比较敏感,而有些应用则需要相当低的时延。
(3)用户的信息:由于用户个体间存在着文化、教育以及社会地位的差异性,所以不同的用户之间对无线网络接入的偏好也会有所不同。
(4)环境的信息:移动终端在何种情况下进行使用,用户在使用终端的时候是处于静止状态还是移动状态,周边是否存在其他设备。
(5)网络的信息:例如网络的负载率,网络的吞吐量,以及是否有可供选择的其它网络和其他网络的一些信息。
未来的网络必须能综合上述的信息,智能的为用户选择最优的网络,让移动终端用户得到最优的用户体验[4]。
6 结语
该文对未来移动通信将会采用的一些新型的理念和技术进行了描述,虽然到目前为止对未来的移动通信网络和架构的发展方向还不是特别明朗,但是有理由相信,随着移动通信产业的不断发展和新技术前沿的不断推进,社会产业链将会被不断完善,并带来很多新的就业机会,多种无线通信技术的融合所构成的未来移动通信网络必将把人类社会推上一个新的高度。
参考文献
[1] Nakamura,T.,Nagata,S.,Benjebbour, A.,et al.Trends in small cell enhancements in LTE advanced[J].Communications Magazine,IEEE,2013,51(2):98-105.
[2] Fodor,G.,Dahlman,E.,Mildh,G.,et al.Design aspects of network assisted device-to-device communications[J].Communications Magazine,IEEE,2012,50(3):170-177.
[3] Chih-Lin I,Jii Huang,Ran Duan, et al.Recent Progress on C-RAN Centralization and Cloudification[J].Access,IEEE,2014(2):1030-1039.
[4] Gustafsson,E.,Jonsson,A.Always best connected[J].Wireless Communicat ions,IEEE,2003,10(1):49-55.
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