第四代移动通信的发展趋势

第四代移动通信的发展趋势

移动通信已经经历了三代发展历程，每一代的发展都基于技术的突破和观念的创新。第一代移动通信从发明蜂窝概念开始，通过频率复用增大了系统容量，实现了语音移动通信；第二代移动通信用数字技术取代模拟技术，增加了数据业务；第三代移动通信的频带利用率更高，每用户比特速率更大，并使移动通信与Internet进一步融合，为移动中的人们提供广泛的基于ip的多媒体业务。未来移动通信的目标是为每个人提供综合的广带业务，并在业务获得及网络性能上提供前所未有的灵活性。对第四代移动通信的发展趋势进行分析，介绍当前的研究现状。

1 4G移动通信简介

目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征：

（一）通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet 的速率，因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估，第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s，最高可以达到100Mbit/s。

（二）网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度，通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究，每个4G信道将占有100MHz的频谱，相当于WCDMA 3G网络的20倍。

（三）多种业务的完整融合

个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全，面向不同用户要求，更富有个性化。

（四）智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高，表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化。

（五）兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受，还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此，从这个角度来看，4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。

（六）实现更高质量的多媒体通信

4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频的信道传送出去，为此4G也称为“多媒体移动通信”。

（七）通信费用更加便宜

由于4G通信解决了与3G的兼容性问题，让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，因此4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时，通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有效地降低运营成本。

2广带化的趋势

为了满足第四代移动通信的速率及容量要求，必须研究可以提供最大150Mb/s传输速

率的新的广带无线接入系统。自1996年开始，移动广带系统的研究就在欧洲、美国及日本等地广泛进行。仅以欧洲为例，就有多个项目在进行移动广带系统研究（如先进移动广带应用系统SAMBA、专业及住宅多媒体广带MEDIAN CPN/LAN、无线ATM网络演示W AND、ATM无线接入通信系统AWACS、卫星移动多媒体通信EHF SECOMS以及ACTS广带通信联合试验和展示ACCORD等）。上述6个项目中，前4个研究的是陆地移动广带系统，第5个研究卫星系统，第6个研究陆地与卫星广带系统综合的问题。在陆地移动广带系统方面，MEDIAN项目的目标是实现一个工作于60GHz室内环境的高速WLAN，可支持150Mb/s 传输速率，WAND实现了一个工作在5GHz频段的无线ATM演示系统，可支持最大20Mb/s 的传输速率，AW ACS项目开发了一个工作于19GHz频段TDD模式的演示系统，可支持34Mb/s传输速率，SAMBA是唯一研究移动蜂窝广带系统的项目，其目标是开发一个工作于40GHz频带的试验平台，支持34Mb/s全双工传输能力。除以上项目外，欧洲电信标准化组织ETSI还进行了广带无线接入网（BRAN）的研究，并对高性能无线局域网类型2（HIPERLAN2）进行标准化。

目前，移动广带系统（MBS）的研究工作仍在全世界范围内进行着，典型的项目有基于IP的广带接入无线网络（BRAIN）、无线室内灵活高比特速率Modem结构（WIND-FLEX）、自适应广带固定和移动无线接入网络光波束成形天线（OBANET）、高数据速率多媒体卫星广带接入（BRAHMS）等。这些项目的共同目标是研究可以增大无线空中最大传输容量技术，这些技术可以基于用户前端网络（如WLAN、蜂窝广带移动网络以及卫星接入网络）。各种移动广带技术的研究及系统创建是迈向第四代移动通信的关键步骤，这些系统可以在室内（或室外）环境为UMTS提供容量（或覆盖范围）补充，既满足第四代移动通信系统对广带传输的要求，又可以通过卫星系统达到无所不在的覆盖。上述系统研究的另一个共同特征是促进端到端的IP应用，基于共同的IP平台，使不同网络和技术可以便易地融合，使未来移动系统成为一个真正的基于IP的多媒体广带无线接入系统。

3网络互联/综合/重叠的趋势

未来的广带无线接入系统将包括许多互联或综合的子系统，为固定和移动用户提供无缝的广带业务，这些子系统包括上述可提供高速数据速率的各种移动广带系统（MBS）、固定无线接入（FWA）系统、广带卫星多媒体（BSM）以及可支持高速移动的UMTS和GSM 等。这些起初都为不同的应用领域创建的，并向不同的方向发展。随着网络的融合演进以及用户对广带无逢接入的需求，这些系统将基于IP不断地互联和综合，互联是为了提供无所不在的覆盖，网络综合主主要指网络功能的综合，使每个子系统都可以提供相同的业务，可以为相同的用户服务（GSM、UMTS不能提供广带业务，但可通过下面将提到的网络重叠策略实现，而GSM、UMTS可以为同一范围内的低速率数据用户服务以节省广带系统的资源），虽然各自采用不同的结构和接入技术。由于各种网络受其工作频带和技术等因素限制，覆盖范围差异很大，而且为了满足机场和市中心等人多地区的高容量需求，可以在UMTS 上重叠创建移动广带系统，使网络呈重叠趋势，并可根据用户应用对速率及QoS性能的要求，动态地选择接入网络，在系统资源使用状况发生变化时，还可以灵活地使应用业务在不同的空中接口技术、不同的接入网络间快速切换，前提是用户终端具备多模、多频带操作能力。无论网络如何互联、综合或重叠，用户只需提供所需业务的QoS要求，即可以得到透明服务，不必关心为其提供服务的具体技术和标准，也不用了解终端如何与不同的网络协商qoS、网络间如何进行动态全速的资源分配、终端如何在不同的技术模式和网络间切换和漫游、漫游中不同的网络如何克服通信操作的差异，自适应地满足其变化的QoS要求等等。上述广带化以及网络互联/综合/重叠的趋势为第四代广带无缝移动通信提供了网络基础。