第四代移动通信系统研究

2009-07-09 20:08张重阳
陕西教育·高教版 2009年7期
关键词:网络层物理层网络结构

张重阳

[摘要]本文首先对4G的概念和特点进行了分析研究,其次是对4G系统可能的网络架构、关键技术、技术支撑、标准化工作以及发展状态进行了分析和总结,最后对4G技术发展面临的问题进行了阐述。

[关键词]4G系统网络架构关键技术面临问题

引言

随着人们对移动通信系统的各种需求与日俱增,目前投入商用的2G、2.5G系统和部分投入商用的3G系统已经不能满足现代移动通信系统日益增长的高速多媒体数据业务需求。虽然3G标准比当前主流的移动通信技术更强大,但它存在难以提供动态范围多速率业务,难以实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游等一系列局限性,这使得全世界通信业的专家们将目光更远地投向了第四代移动通信,以期通过第四代移动通信系统来解决3G无法解决的问题,最终实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信的无缝衔接并相互兼容,真正实现“任何人在任何地点以任何形式接入网络”的梦想。

4G的概念和特点

尽管目前3G的各种标准和规范已达成协议,并已开始商用,但3G技术仍存在一些不足。这些局限性推动了人们对下一代通信系统——4G的研究和期待。

究竟什么是4G,目前尚未有明确的定义。一种普遍认可的观点将4G称为广带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力及不同速率间的自动切换能力,是多功能集成的宽带移动通信系统、宽带接入IP系统,包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络,集成不同模式的无线通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。而有的学者将4G称为超高速无线网络,认为4G是一种不需要电缆的信息超级高速公路,该网络可使电话用户以无线形式实现全方位虚拟连接。还有人将4G称为“多媒体移动通信”。也有学者认为采用了OFDM和MIMO技术的HSOPA就可作为4G的标准。同时,也有一部分专家认为40就是超3G(又称后3G、B3G或Beyond IMT-2000,这个超3G的概念涵盖了现有的3G、3G增强技术,以及新的移动接入和游牧/本地接人系统)。

目前正在构思中的40移动通信系统将具有如下特征:

(1)高速率,高容量(2)网络频带更宽;(3)兼容性更加平滑;(4)灵活性更强;(5)用户共存性。运营商或用户花费更低的费用就可随时随地地提供或接入各种业务。

4G的网络架构及其关键技术

虽然4G系统处于研究的阶段,其网络结构还没有成型,但是对于这方面的研究已有很多。基于人们目前对4G广带接人和分布网络的普遍理解,未来的4G网络将是一种全IP的网络结构,4G系统将是一个集成广播电视网络、无线蜂窝网络、卫星网络、无线局域网、蓝牙等系统和固定的有线网络为一体的结构,各种类型的接入网通过媒体接入系统都能够无缝地接入基于IP的核心网,形成一个公共的、灵活的、可扩展的平台。目前认为4G网络体系的分层结构大致可分为3层,自上而下分为:物理层、网络层、应用层。其中物理层提供接入和选路功能,网络层作为桥接层提供QoS映射、地址转换、即插即用、安全管理、有源网络。物理层与网络层提供开放式IP接口。应用层与网络层之间也是开放式接口,用于第三方开发和提供新业务。4G的关键技术主要包括:OFDM、AMC、SAPIA、MIMO(多人多出)、SDR、IPv6、定位技术和切换技术。

4G通信发展面临的问题

4G系统投入实际应用将遇到技术和市场两方面的挑战。从技术角度来分析,4G要实现高数据速率、高机动性和无缝隙漫游,必须对现有的移动通信基础设施进行更新改造,首先需要解决无线系统中的移动性管理、资源管理和核心网的移动IP技术等问题,还有4G的标准问题。其次要开发新的频谱资源,提高频谱利用率并选择合适的传输技术。此外,4G移动通信的数据传输将比3G高一个数量级,这也会引起一系列技术上的难题。而从市场角度分析,有专家预测:到2010年后,2G的多媒体服务将进人第三个发展阶段,此时覆盖全球的3G网络已经基本成形,全球至少有25%以上的人口使用3G系统,整个行业正在消化吸收第三代技术,利用4G相关技术对3G进行改进与完善的工作也会同时进行。可见,对于4G系统的接受还需要一个逐步过渡的过程。

结束语

4G目前处于研究开发阶段。尽管4G技术有着比3G更快的通信速度、更宽的网络频谱、更加灵活等一系列优越性,但要真正实现,现在看来还面临着许多难题。因此,现在对4G网络结构的可行性、灵活性及其关键技术的探讨将对4G的尽快实现有十分重要的意义。

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