全面解讀下一代無線接入技術(shù)
無線接入技術(shù)的廣泛應(yīng)用給人們帶來了非常方便快捷的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，同時(shí)也是非常值得探討的話題，于是我研究了一下無線接入技術(shù)的未來發(fā)展和下一代無線技術(shù)，在這里拿出來和大家分享一下，希望對(duì)大家有用。廣域網(wǎng)(WAN)是使用遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程通信鏈路把相距遙遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)連接起來的網(wǎng)絡(luò)，它經(jīng)常由兩個(gè)或多個(gè)小LAN組成。通常，LAN是通過公用網(wǎng)絡(luò)連接起來的。WAN連接地理范圍較大，常常是一個(gè)國(guó)家或是一個(gè)洲。其目的是為了讓分布較遠(yuǎn)的各局域網(wǎng)互連，所以它的結(jié)構(gòu)又分為末端系統(tǒng)(兩端的用戶集合)和通信系統(tǒng)(中間鏈路)兩部分。通信系統(tǒng)是廣域網(wǎng)的關(guān)鍵。隨著科技的不斷發(fā)展，用戶和市場(chǎng)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信的要求也變得更高，這時(shí)候普通的局域網(wǎng)已經(jīng)滿足不了用戶和市場(chǎng)的需要，局域網(wǎng)需要互連互通為用戶提供服務(wù)。這股局域網(wǎng)互聯(lián)的浪潮興起于20世紀(jì)60年代后期，典型代表是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局協(xié)助開發(fā)的ARPAnet。20世紀(jì)70年代后，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，局域網(wǎng)得到了廣泛的應(yīng)用和迅猛的發(fā)展。從20世紀(jì)80年代末開始，局域網(wǎng)發(fā)展成熟，出現(xiàn)光纖及無線接入技術(shù)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就像一個(gè)對(duì)用戶透明的大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展為以Internet為代表的WAN。
幾種主流WAN標(biāo)準(zhǔn)
802.20移動(dòng)寬帶無線接入技術(shù)(MBWA)，是由IEEE 802.16工作組于2002年3月提出的，并為此成立專門的工作小組，這個(gè)工作小組于2002年9月獨(dú)立為IEEE 802.20工作組。802.20是為了實(shí)現(xiàn)在高速移動(dòng)環(huán)境下的高速率數(shù)據(jù)傳輸，以彌補(bǔ)IEEE 802.1x協(xié)議族在移動(dòng)性上的劣勢(shì)。802.20技術(shù)可以有效解決移動(dòng)性與傳輸速率相互矛盾的問題，它是一種適用于高速移動(dòng)環(huán)境下的寬帶無線接入技術(shù)系統(tǒng)空中接口規(guī)范。
TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000等3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)特性和性能指標(biāo)上相差不大，所以可以將其作為一個(gè)整體與802.20進(jìn)行比較。從技術(shù)上看，IEEE 802.20標(biāo)準(zhǔn)在物理層技術(shù)上，以O(shè)FDM和MIMO為核心，充分挖掘時(shí)域、頻域和空間域的資源，大大提高了系統(tǒng)的頻譜效率。在設(shè)計(jì)理念上，基于分組數(shù)據(jù)的純IP架構(gòu)適應(yīng)突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能優(yōu)于上面提到的3G技術(shù)，與3.5G(HSDPA、EV-DO)性能相當(dāng)；在實(shí)現(xiàn)和部署成本上也具有較大的優(yōu)勢(shì)。
從市場(chǎng)來看，802.20產(chǎn)品的市場(chǎng)化還沒有成熟，在短期內(nèi)不可能撼動(dòng)3G的市場(chǎng)地位。因?yàn)?G的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，制造商和運(yùn)營(yíng)商都進(jìn)行了大量投入，同時(shí)，電信監(jiān)管部門也對(duì)3G進(jìn)行了大量的監(jiān)管和扶持，所以從市場(chǎng)發(fā)展的角度來看，802.20只能作為3G的補(bǔ)充，它們之間互補(bǔ)性較強(qiáng)。
高移動(dòng)性和高吞吐量必然是未來無線通信市場(chǎng)的重要需求。IEEE 802.20正是為滿足這一需求而專門設(shè)計(jì)的寬帶無線接入技術(shù)，其具有性能好、效率高、成本低和部署靈活等特點(diǎn)。802.20在移動(dòng)性上優(yōu)于802.11，在數(shù)據(jù)吞吐量上強(qiáng)于3G技術(shù)，其設(shè)計(jì)理念也符合下一代技術(shù)的發(fā)展方向，因而確實(shí)是一種非常有前景的無線技術(shù)。但是，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，所以還很難判定它在未來市場(chǎng)中的位置。不過，802.20的出現(xiàn)，確實(shí)在整個(gè)移動(dòng)通信行業(yè)產(chǎn)生了很大的推動(dòng)效應(yīng)，有力地促進(jìn)了同類技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，對(duì)于它今后的技術(shù)走向和市場(chǎng)化發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)保持關(guān)注。
下一代WAN技術(shù)分析
在過去的10年里，移動(dòng)通信得到了飛速發(fā)展，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)的出現(xiàn)更使移動(dòng)通信前進(jìn)了一大步。目前，3G各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范已達(dá)成協(xié)議，并已開始商用。但是，應(yīng)該看到3G系統(tǒng)尚有很多需要改進(jìn)的地方，例如：3G缺乏全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；3G所采用的語音交換架構(gòu)仍承襲了第二代(2G)的電路交換，而不是純IP方式；流媒體(視頻)的應(yīng)用不盡如人意；數(shù)據(jù)傳輸率也只接近于普通撥號(hào)無線接入技術(shù)的水平，更趕不上xDSL等。所以，在第三代移動(dòng)通信還沒有完全鋪開的時(shí)候，已經(jīng)有不少國(guó)家開始對(duì)下一代WAN技術(shù)進(jìn)行研究。相對(duì)于3G而言，下一代廣域網(wǎng)技術(shù)在技術(shù)和應(yīng)用上將有質(zhì)的飛躍，而不僅僅是在第三代移動(dòng)通信的基礎(chǔ)上加上某些新的改進(jìn)技術(shù)。有專家認(rèn)為，第四代WAN技術(shù)就是無線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。雖然現(xiàn)在還對(duì)下一代廣域網(wǎng)技術(shù)通信還沒有進(jìn)行精確定義，但可以肯定的是，下一代廣域網(wǎng)技術(shù)將是一個(gè)比3G和802.20更完美的新無線世界，它將帶給人們?cè)S多難以想象的應(yīng)用。
下一代WAN技術(shù)挑戰(zhàn)
雖然下一代廣域網(wǎng)技術(shù)有著很多的優(yōu)點(diǎn)和很廣闊的應(yīng)用前景，但是它也有很多不足。下一代廣域網(wǎng)技術(shù)還不是非常成熟，例如下一代廣域網(wǎng)技術(shù)中最關(guān)鍵的OFDM技術(shù)還有一些缺點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)時(shí)必須慎重考慮以下幾點(diǎn)。
其一，OFDM系統(tǒng)是利用子信道的正交特性保證系統(tǒng)不存在子信道干擾。如果收發(fā)段載波不匹配，其所需要的子信道的峰值頻率與其他頻率的零點(diǎn)不能完全一致，則子載波之間的正交性容易受到破壞，就會(huì)產(chǎn)生載波間干擾，限制了OFDM在高信噪比下的性能，因此OFDM系統(tǒng)對(duì)載波頻率偏移和相位噪聲很敏感。其二，高峰均功率比(PAPR)問題。由于OFDM信號(hào)是由各個(gè)子載波調(diào)制信號(hào)的和構(gòu)成的，這樣就會(huì)出現(xiàn)峰值功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平均功率的情況，這將使信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍變化較大，這種大的動(dòng)態(tài)范圍使得變換器的選擇更困難，因此必須使用高線性和低效率的射頻放大器。其三，現(xiàn)代通信技術(shù)中，頻譜資源非常寶貴，而OFDM為了消除符號(hào)間干擾，同時(shí)避免ICI而使用循環(huán)前綴(CP)，這樣就會(huì)使頻譜利用率降低20%以上，于是就造成了系統(tǒng)頻譜資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。下一代廣域網(wǎng)技術(shù)中的其他技術(shù)也存在著這樣或那樣的技術(shù)難點(diǎn)，目前，下一代廣域網(wǎng)技術(shù)還處于研究階段，沒有大面積地應(yīng)用到市場(chǎng)上。
選擇OFDM作為第四代移動(dòng)通信的核心技術(shù)，其主要理由包括頻譜利用率高、抗噪聲能力強(qiáng)、適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫蛩?。?duì)于電信產(chǎn)業(yè)而言，下一代廣域網(wǎng)技術(shù)仍有許多問題待解決，要應(yīng)用在WAN上還需要很長(zhǎng)一段路要走。盡管下一代廣域網(wǎng)技術(shù)較之3G有很大的提高，但花費(fèi)巨大精力研制出的CDMA系統(tǒng)絕不會(huì)在第四代系統(tǒng)中消失，而是成為其應(yīng)用系統(tǒng)的一部分。因此，未來以O(shè)FDM為核心技術(shù)的第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)，應(yīng)該會(huì)與CDMA技術(shù)相結(jié)合，雙方取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同構(gòu)成下一代WAN無線接入技術(shù)。
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