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光纖通信是一種以光線為傳媒的通信方式,它主要利用光波實現信息的傳送。光纖通信技術最基本的系統組成有三大板塊,主要有:光的發射、接受和光纖傳輸。該通信系統可以單獨進行數字信號或者模擬信號的傳輸,也可以進行類似于多媒體信息和話音圖像多種不同類別的信號的混合傳輸。光纖通信的基本特征如下。1.1寬頻帶,大容量在光纖通信技術中,光纖可容納的傳輸帶寬高達50000GHz。光源的調制方式、調制特性以及光纖的色散特性確定了光纖通信技術系統的容許頻帶。比如說,有一些單波長光纖的通信系統,通常使用的是密集波的分復用等復雜一些的技術,從而避免通信設備存在瓶頸效應等電子問題,促使光纖寬帶發揮積極的效應,增加光纖傳輸的信息量。1.2抗干擾光纖通信有一個特別好的優點,就是它擁有極強的抗電磁干擾能力。由于光纖通信的主要制作原料——石英,具有極強的絕緣性、抗腐蝕性,所以光纖通信具有極強的抗干擾能力。光纖通信也不會受到電離成的變化、太陽黑子的活動和雷電等電磁干擾,更不會在意人為釋放電磁的影響,石英為光纖通信技術帶來了巨大的優勢。光纖的質量輕、體積小,既能有效節省空間又能保證安裝方便。而且,制作光纖的原始材料來源豐富,成本低廉,溫度穩定度高、穩定性能好,所以使用壽命一般都很長。光纖通信優勢明顯,促成了光纖通信技術在現代生活中的廣泛應用,并且這個應用過的范圍還在不斷的拓展。
2光纖通信技術發展特點
2.1擴大了單一波長傳輸的容量
當今社會僅單一波長傳輸的容量就高達40Gbit/s,并且相關部門在這個基礎上已經開始研究160Gbit/s的傳輸技術。在研究40Gbit/s以上的傳輸技術時,應該對光纖的PMD做出具體的要求。2002年,美國優先在LTU-TSG15會議中提出了將新的光纖類別引入40Gbit/s系統的倡議。并且認為在PMD傳輸中一些問題有待探討。我們堅信在不久的將來,舉世矚目的專門的40Gbit/s的光纖類型將會出現。
2.2超長距離的傳輸
在傳輸網絡的骨干中,理想的傳輸形式莫過于無中繼的傳輸。迄今為止,一部分公司正在采用的技術是色散齊理,它能夠實現:最短2000千米至最長5000千米的無電中繼類型的傳輸。另一部分公司正在不斷改進,提升完善光纖指標,應用拉曼光,放大光傳輸距離的延長。
2.3適應DWDM運用
普遍應用的是32×DWDM系統,64×和32×10Gbit/s的系統正在研發中,已經取得了不小的進展。DWDM技術得到了廣泛的應用,各研究機構必須加強光纖非線性標準的嚴格控制。最新推出的ITU-T技術很好地針對光纖制定了測試方法標準,完成了非線性屬性的標準。明確非線性的測試指標,提出有效面積的相應指標,尤其要完善光纖的非線性的特性。
3光纖通信發展現狀
3.1普通光纖發展現狀
我們最常見的光纖就是普通光纖。光通信技術的進步,系統逐步發展,單一波長信息容量和光中繼距離的加大G652光纖的性能產生了進一步提升的可能,表現在不同的區域,一種符合ITUTG654規定截止波長的單模光纖,還有符合G653規定的單模光纖,做出了發展性完善。
3.2核心網發展現狀
我國的幾大干線已經全面地采用了光纜,多模的光纖遭到合理淘汰,全面實施單模光纖。常用的有G652和G655兩種光纖。G653在我國初步使用后,今后不會繼續發展。G654也因為不能實現該種通信方式系統容量的大幅度增加,因此從來沒有使用到我國陸地光纜中。干線光纜主要在室外,多數使用分立光纖,這些光纜中的舊式結構已經停用。
3.3接入網光纜發展現狀
接入網的光纜具有分支多、距離短、分差頻繁等特點,通常通過增多光纖芯數的方法來增加網容量。由于市內管道的管道內徑一定,結合光纖的芯數增多和集裝密度的增大減輕光纜重量,縮小光纜直徑十分重要。接入網通常采用的是G652單模光纖或者是G652C低水峰的單模光纖。后者在我國只有少量投入使用。
3.4室內光纜發展現狀
室內光纜通常需要能夠滿足不同的要求,具備多種功能。比如說數據、話音以及視頻信號的傳送,還可能在遙控和傳感器中得到應用。IEC的電纜分類中,指出了室內光纜。它至少要包括兩大部分,即局內光纜與綜合布線。綜合布線的光纜一般布放在室內的用戶端,主要用途就是供用戶使用,因此必須要全面考慮到它的易損性。局用光纜主要布放在中心局以及其他各類電信機房內,布放的位置相對固定。
3.5通信光纜在電力線路內
光纖只是一種介電質,光纜卻可以是一種全介質,而且是完全無金屬的。這種全介質的光纜將會成為電力系統中最理想的線路。在電線桿的敷設中普遍應用兩種全介質光纜的兩種主要結構:一種是用于架空地線的纏繞式的結構,另一種是全介質自承式的結構。因為全介質自承式的結構可以單獨地布放,適應范圍廣,在我國當下的電力系統改造過程中得到了廣泛實施。國內已經生成許多種類達到市場要求的ADSS光纜,但是在其產品的結構和性能等方面還需要更進一步的完善。
4光纖通信的主要應用形式
在光纖通信的各種應用形式中,最普遍最常見的就是電子公文。當代社會的信息化逐漸發達,網絡用戶需求不斷上漲,無紙化辦公成為一種時尚。這就出現了電子公文。
4.1電子公文與紙質公文的共性和差別
紙質辦公是一種傳統的辦公模式,在歷經了多年的傳承之后,在為人們傳遞信息的同時也暴露出了許多的問題,類似于容易流失,耗費資源,流轉較慢等。電子公文的產生就有了很大的區別。雖然兩者都是信息流傳的載體,但是電子公文具有顯而易見的優越性。現代化信息社會必須有無紙化,在此基礎上朝著網絡化、信息化、科學化、自動化、智能化的趨勢快速發展。
4.2電子公文的必要性
傳統觀念認為電子公文要應用計算機操作,十分不便,更加依賴于直觀的紙質公文,但是紙質公文存在嚴重的資源浪費、信息遺失和字跡模糊等缺陷,所以,電子公文代替紙質公文始終是必然的趨勢。相對于紙質公文在日常工作中的收文登記,承辦傳閱過程中對手工以及腿功的依賴,以及在領導外出時,公文傳遞的不便,電子公文只需要一臺電腦和一根網線就能夠輕松地解決問題,而且保證省時省力,可復制,可粘貼,可備份,超值又有效。利用空間小,保存時間久,受外界因素影響小。
4.3電子公文技術問題
電子公文要想能夠實現無紙化的辦公條件,必須依靠人們的共同努力,制造出一套良好的、完善的、實用的管理制度,保證電子公文的高效性和安全性,避免公文的非法泄露。電子公文是信息傳播的載體,是傳遞訊息的渠道,隨著現代化辦公水平的提高,電子公文的質量也必須精益求精。所以,必須明確電子公文的幾項專業技術,抓住進步的空間。電子公文不能滿足于現有的硬件配置。在軟件設計方面存在功能上、安全性、操作中的缺陷。實際應用過程中,計算機操作人員的技術掌握和應用能力不到位。軟件的后續升級不及時,其他軟件系統的兼容性存在問題。
5光纖通信的發展與展望
就光纖通信的具體應用的詳細分析,讓我們更好地了解了光纖通信技術。光纖通信技術已經成為現代化信息時代的必要性存在。現在從關鍵點回復到光纖通信的全局考慮,光纖通信的未來發展趨勢十分可觀。可發展的趨勢涉及很多領域,下面就讓我們進入深入詳細的探討。
5.1光網絡智能化
光網絡智能化的實現是在光纖通信技術當中十分關鍵的研發方向,在光纖通信技術將近40年的發展歷程中,傳輸一直占據著主要地位,成為光通信技術的干線。伴隨著計算機技術的連續進步和發展,完美地將通信技術與計算機技術結合起來,促使網絡技術發生更高層次的發展和進步。現代光網絡在實現傳輸的同時,結合了連續控制技術、自動發現能力和更加完善實用的保護和恢復功能系統,真正實現了光網絡的智能化。
5.2全光網絡
全光網絡是光纖通信技術在發展過程中的最高層次,是光線技術發展到頂端的最理想階段,也是未來通信網絡將要發展成為的最終目標,也就是說未來的通信網絡就是屬于全光的時代。原始的全光網絡對于實現節點處的全光化雖然是可操作的,但是在各網絡節點處采用的仍然是電器件,這就會阻礙光纖通信容量的穩步提升,所以,全光網絡就是光纖通信網絡不斷發展的終極目標。
5.3光器件集成化
在光電子器件發展的過程中,追求的就是光器件集成化的真正實現。考慮到全光通信網絡實現過程中的關鍵點,器件的集成十分重要,器件的集成更是全光網絡通信技術的核心技術。將檢測器、激光器、調制器和其他類型的集成芯片集成到一個芯片中才能完成光子集成芯片的制造。這些集成是通過往不同材料的各種薄膜介質表層上的連續沉積來實現的,主要應用的材料有磷化銦和砷化銦鎵等等。這是一種十分復雜的技術,但是由于傳統互聯網接入技術有限,接入帶寬不足,以及現代互聯網多媒體的發展需求,單純地通過改良設備來擴大寬帶,提高速度的做法是很不現實的,我們必須實現光器件的集成,從而保證光纖通信的發展核心堅固扎實。
6結語
首先,市場需求不樂觀。和蜂窩移動通信用戶相比,集群用戶主要集中在公共專業領域,而集群手持臺和普通移動電話在功能上有著本質的區別,也注定集群通信的市場范圍有限,使用需求太少又影響了設備廠家進一步研制開發系統的熱情。目前國內主要集群通信主要還是以專網的發展為主,在數字集群領域基本讓國外廠商所占據,而采用TETRA系統占了絕大多數,國內自主知識產權的中興GoTa和華為GT800應用很少。
其次,我國集群通信起步較晚,推廣很慢,而一些西方發達國家對數字集群的應用相當普遍。因此國外的集群廠商得到了快速的發展,國內集群市場也被這些國外通信巨頭占據,他們通過控制核心技術并設置專利等知識產權保護壁壘,內部接口不公開,技術開放性很差,系統和終端設備市場價格居高不下,也制約了中國數字集群的產業化進程和規模應用。
2無線集群通信技術的發展情況
從無線集群通信技術的發展情況看,無線集群系統市場近期將呈現多元化發展趨勢,肯定的說是三種模式:集群專網模式,集群共網模式,和公眾移動蜂窩通信的PoC(PTToverCellular簡稱為POC)業務模式。集群專網模式,即用戶自己建設無線集群系統,架設基站,并自行維護的模式。這種模式用戶自主度高,使用方便,缺點是需要占用無線頻段,先期投入及后期維護成本高,話務量有限,浪費資源,性價比極低。這種模式是國家所不鼓勵的,但由于共網建設的滯后,仍然是目前主要的建設模式。集群共網模式,由專業的運營商負責投資建網,進行維護,有需求的客戶通過繳納一定的費用來使用運營商的設備。這是目前業內普遍認可的一種形式,它的優缺點也很明顯,節省資源,設備利用率高,同時能夠減少使用部門的設備投入資金,降低維護成本,但由于產權使用及所有單位不同,需要在使用中明確責任,建立確保各方利益的使用制度,并做好溝通。但限于許多用戶是國家背景,由于有國家做后盾,花錢不心疼,僅考慮部門和行業的利益,不算大帳,造成重復投資和資源的浪費,也造成共網模式的發展緩慢。POC業務模式,是現有公眾蜂窩移動通信系統的無線增值業務。PoC業務依托于公眾移動通信系統,采用VoIP技術,通過IP數據信道來傳送語音信息,目前做的比較好的如中國電信的“天翼對講”,它是三種模式中通話性能最低的,完全能夠滿足使用者的需要。它的運營模式和集群共網模式相似,但對終端用戶來說零投資、零維護費用,要做的只是購買定制的移動終端,支付數據通信費用。
3長遠發展趨勢
從長遠發展趨勢來看,政府投資的專網建設后期問題會越來越多,因為主流市場為國外廠商幾乎壟斷,除了動輒幾千萬,甚至上億的高額的設備投資建設費,給使用單位后期的維護帶來了不小的負擔,而設備壽命終了又給本來就不富裕的運營成本上狠狠的增加了高額的后期改造費用,特別是維護資金問題越來越突出,資源浪費,后期維護費用高企,因投資維護成本高,最終必定被放棄。公網模式是國家推薦的方式,他的低成本投入,低維護費用本應是市場所需要的,但由于各行業間意識差別,運營商先期投入太大,盈利困難而使得它的發展也非常緩慢,從運營商的實驗情況來看,目前僅有中國衛通在濟南、南京及天津開展了中興基于CDMA技術體制的GoTa共網商用實驗。
4結語
關鍵詞:通信電源通信網現狀發展趨勢
一、通信電源的發展現狀
(一)供電系統的現狀
通信電源是通信系統必不可少的重要組成部分,其設計目標是安全、可靠、高效、穩定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網絡時代的需求。通信電源系統由交流配電、整流柜、直流配電和監控模塊組成。
(二)通信電源設備的更新換代
近年來,隨著技術的進步,特別是功率器的更新換代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關學科的技術不斷融合,通信電源在系統的可靠性、穩定性,電磁兼容性,消除網側電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統的動態性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現行通信電源的電路模型和控制技術
目前通信電源的變換電路拓撲結構主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發展趨勢
(一)開關器件的發展趨勢
電源技術的精髓是電能變換,即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關電源在電源技術中占有重要地位,從10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級,開關電源的發展為高頻變化提供了硬件基礎,促進了現代電源技術的繁榮和發展。
(二)通信直流電源產品的技術發展市場需求發展
在需求與技術的共同推動下,通信直流電源產品體現了如下的發展態勢:
體系架構相當長的一段時間內維持穩定。通信直流電源在相當長的時間內還是維持現有的交流配電、整流器模塊(并聯)、直流配電、監控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構;功率變換模式也將維持現有的高頻開關模式,暫時不會出現類似從線性電源到開關電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩定,一定程度制約了整機系統的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術、通信電源技術的成熟,以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術系統發展進化規律,一般而言,技術的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術,開關電源技術基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內,通信直流電源產品將進入一個緩慢發展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術出現,通信直流電源產品就會再出現一個階躍性的發展,就像開關穩壓技術替代線性穩壓技術,給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統后備的能源供應手段,其研制、生產和應用技術一直備受世界各國通信行業的重視。隨著科技的發展和技術的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結構和技術上的先進性,在性能上具有傳統的VRLA電池無可比擬的優越性。
1.釩電池(VanadiumRedoxBattery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經過內部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產生0.9V電壓的直流電能,同時產生大量的熱能.
3.電源監控系統的發展。隨著互聯網技術應用日益普及和信息處理技術的不斷發展,通信系統從以前的單機或小局域系統逐漸發展至大局域網系統或廣域網系統,大量人力、物力被投入到網絡設備的管理和維護工作上。不過通信設施所處環境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度,這對電源設備的監控管理提出了新的需求,保護通信互聯網終端的電源設備必須具備數據處理和網絡通信能力。此時,數字化技術就表現出了傳統模擬技術無法實現的優勢,數字化技術的發展逐步表現出傳統模擬技術無法實現的優勢.
4.通信電源的環保要求。環保問題,一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求,降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網的負載特性,減少給電網帶來嚴重污染的情況,還可減少對其他網絡設備的諧波干擾。另一個重要方面,是材料的可循環利用和環境的無污染,這方面需要產品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發、生產早期,人們主要集中研究電源的輸出特性,較少考慮到電源的輸入特性。例如:傳統的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網帶來了嚴重的污染,使電網波形失真,實際負荷能力降低,對于三相四線制的電網來說,還很有可能因中性線電流過大而出現不安全隱患。
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關鍵詞:移動通信Internet無線數據IMT-2000智能網網絡融合
一、前言
移動通信業務之所以發展迅猛主要是其滿足了人們在任何時間。任何地點與任何個人進行通信的愿望。移動通信是實現未來理想的個人通信服務的必由之路。在信息支撐技術、市場競爭和需求的共同作用下,移動通信技術的發展更是突飛猛進,呈現出以下幾大趨勢:網絡業務數據化、分組化,網絡技術寬帶化,網絡技術智能化,更高的頻段,更有效利用頻率,各種網絡趨于融合。了解、掌握這些趨勢對移動通信運營商和設備制造商均具有重要的現實意義。
二、網絡業務數據化、分組化
2.1無線數據——生機無限當前移動數據通信發展迅速,被認為是移動通信發展的一個主要方向。近年來出現的移動數據通信主要有兩種,一種是電路交換型的移動數據業務,如TACS、AMPS和GSM中的承載數據業務以及GSM系統的HSCSD;另外一種是分組交換型的移動數據業務,如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統的GPRS。
目前,無線數據業務只占GSM網絡全部業務量中的很小一部分,但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉,并大大改變。1999年以后,隨著HSCSD、GPRS等新的高速數據解決方案顯露崢嶸,并成為數據應用的新焦點,無線數據將成為運營商經營計劃中越來越重要的部分,它預示著未來大量的商業機遇。
(1)應用驅動市場
無線數據業務的主要驅動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業務,然而無線數據則不同,無線數據最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業市場。近期無線數據業務的目標市場是銷售人員或現場工程師這樣的用戶群。從這些先發目標的應用中積累無線數據的經驗,并從中受益。
在過去的十年里,傳統的生活方式已經在迅速改變,人們更經常性地移動,職業和個人生活之間的分界變得模糊,人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅動無線數據業務發展的重要因素。
(2)因特網的影響
和通信的其他領域一樣,無線數據業務的一個最重要的驅動力來自Internet。根據最近的研究,未來兩年歐洲的因特網用戶數量將翻一番。在我國,因特網用戶的年增長率將高達300%,顯然用戶在運動中接入因特網的需求將會增長。
為了滿足接入因特網的需求,一個全球性的開放協議——無線應用協議(WAP)應運而生。WAP為將Internet的信息內容以及增值業務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準,實現了IP與GSM網絡的橋接,是一個為廠商提供加速市場增長、避免網絡割接、保護運營商投資的標準,WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。
(3)數據速率的發展
GSM承載業務所提供的GSM數據速率最高只能達到9.6kbit/s。國際上1998年引入的高速電路交換數據(HSCSD)技術將實現57kbit/s的數據速率,對要求連續比特率和傳輸時延小的應用是理想的,如會議電視、電子郵件、遠程接入企業的局域網和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數據應用,將實現超過100kbit/s的數據速率。對較短的“突發”類型業務是理想的,如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE(增強數據速率GSM改進模式)使用修改過的GSM調制方式來實現超過300kbit/s的數據速率。EDGE會讓GSM運營商特別受益,他們不但可以贏得第三代移動通信的經營執照,還可以提供有競爭力的寬帶數據業務。
2.2個人多媒體通信——網絡演進的方向
對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業價值和用戶市場得到了證明,全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數據乃至個人移動多媒體轉移,這一進展已經開始,并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據地點為人們提供無法想像的、完善的個人業務和無線信息,將對人們工作和生活的各個方面產生影響。在個人多媒體世界里,話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中;短信將成為帶有照片和視頻內容的電子明信片;話音呼叫將與實時圖像相結合,產生大量的可視移動電話,還將實現移動因特網和萬維網瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見,電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。
三、網絡技術的寬帶化
在電信業歷史上,移動通信可能是技術和市場發展最快的領域。業務、技術、市場三者之間是一種互動的關系,伴隨著用戶對數據、多媒體業務需求的增加,網絡業務向數據化、分組化發展,移動網絡必然走向寬帶化。
通過使用電話交換技術和蜂窩無線電技術,70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS(北美蜂窩系統)、NMT(北歐移動電話)和TACS(全向通信系統)是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網絡技術的一大成就就是去掉了將電話連接到網絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。
第二代系統引入了數字無線電技術,它提供更高的網絡容量,改善了話音質量和保密性,并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數字無線標準,包括GSM、MMPS、PDC(日本數字蜂窩系統)和IS95CDMA等,均仍為窄帶系統。
第三代移動系統,即IMT-2000,是一種真正的寬帶多媒體系統,它能夠提供高質量寬帶綜合業務并實現全球無縫覆蓋。2000年以后,窄帶移動電話業務需求將依然很大,但隨著Internet等高速數據通信及多媒體通信需求的驅動,寬帶多媒體綜合業務將逐步增長,而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言,寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。
第三代系統預計在2002年投入商用。
從第二代到第三代系統的變化并不像從第一代模擬網絡到第二代數字網絡那樣存在重大的技術變遷。從目前的技術發展現狀和趨勢來講,第二代系統將逐步子滑過渡到第三代系統,在此演進過程中,移動網絡所能實現的數據速率逐步升級:GSM承載業務所能提供的數據速率為9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技術實現了57kbit/s的數據速率,1999年引入的GPRS將實現超過100kbit/s的數據速率,將在2000年引入的EDGE技術可實現超過300kbit/s的數據速率。2001年后投入商用的第三代系統將能夠在廣域網上實現384kbit/s的數據速率,在辦公室和家中還可以達到2Mbit/s。
四、網絡技術的智能化
移動通信需求的不斷增長以及新技術在移動通信中的廣泛應用,促使移動網絡得到了迅速發展。移動網絡由單純地傳遞和交換信息,逐步向存儲和處理信息的智能化發展,移動智能網由此而生。移動智能網是在移動網絡中引人智能網功能實體,以完成對移動呼叫的智能控制的一種網絡,是一種開放性的智能平臺,它使電信業務經營者能夠方便、快速、經濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業務,使客戶對網絡有更強的控制功能,能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網通過把交換與業務分離,建立集中的業務控制點和數據庫,進而進一步建立集中的業務管理系統和業務生成環境來達到上述目標。通過智能網,運營公司可以最優地利用其網絡,加快新業務的生成;可以根據客戶的需要來設計業務,向其他業務提供者開放網絡,增加收益。
關于移動智能網的研究,早在1995年就已開始,剛開始并沒有具體的標準協議出現,各廠商各自制定了自己的標準,并且據此進行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產品。這些工作為最終移動智能網標準的形成積累了經驗。
1997年末,美國蜂窩電信工業協會(CTIA)制定了移動智能網的第一個標準協議——IS-41D協議。1998年1月,歐洲電信標準研究所(ETSI)在GSMphase2+階段引入了CAMEL協議(移動通信高級邏輯的客戶化應用程序),當時的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能網能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體,稱為CAMELphase2標準。
伴隨著移動網絡向第三代系統的演進,網絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網及其智能業務是構成未來個人通信的基本條件。
五、更高的頻段
從第一代的模擬移動電話,到第二代的數字移動網絡,再到將來的第三代移動通信系統,網絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統NMT的使用頻段為450MHz,1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統的使用頻段也為900MHz。在第二代網絡中,GSM系統的開始使用頻段為900MHz,IS-95CDMA系統為800MHz。為了從根本上提高GSM系統的容量,1997年出現了1800MHz系統,GSM900/1800雙頻網絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統IMT-2000則定位在2GHz頻段。
六、更有效利用頻率
無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發展,頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳,出現了“頻率嚴重短缺”的現象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術和開發新頻段。
模擬制的早期蜂窩移動通信系統采用頻分多址方式,主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術實現頻率的有效利用。隨著業務的發展,模擬系統已遠不能滿足用戶發展的需求。數字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術,數字系統要求的載干比較小,因而頻率復用距離可以小一些,系統的容量可以大一些。而且,數字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術,它比模擬的頻分多址制在系統容量上大4-20倍。
GSM作為最具代表性和最為成熟的數字移動通信系統,其發展歷程就是一部頻率有效利用技術的演進史。GSM采用時分多址制式,其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術的不斷升級實現的。從傳統的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復用技術,頻率復用的密集度逐步提升,頻譜效率快速提高,GSM系統的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS-95CDMA(窄帶)系統,以無線技術的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術為基礎,不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區分,如果從頻域或時域來觀察,多個CDMA信號是相互重疊的,故理論上CDMA系統的頻譜利用率比GSM系統更高,網絡容量更大。同時CDMA系統具有一定的過載能力,即系統具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統主流無線接入技術的WCDMA(寬帶碼分多址)能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區結構、自適應天線陣和相干解調(雙向)等技術,網絡容量可得到大幅提高,可以更好地滿足未來移動通信的發展要求。
七、網絡趨于融合,走向統一
7.1第三代移動通信系統的結構
第三代系統的主要目標是將包括衛星在內的所有網絡融合為可以替代眾多網絡功能的統一系統,它能夠提供寬帶業務并實現全球無縫覆蓋。為了保護運營公司在現有網絡設施上的投資,第二代系統向第三代系統的演進遵循平滑過渡的原則,現有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系統均將演變成為第三代系統的核心網絡,從而形成一個核心網家族,核心網家族的不同成員之間通過NNI接口聯結起來,成為一個整體,從而實現全球漫游。在核心網絡家族的,形成一個龐大的無線接入家族,現有的幾乎所有的無線接入技術以及WCDMA等第三代無線接入技術均將成為其成員。
(一)網絡的發展對光纖提出新的要求。下一代網絡(NGN)引發了許多的觀點和爭議。有專家預言,不管下一代網絡如何發展,一定將要達到三個世界,即服務層面上的Ⅳ世界,傳遞層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率,更大的容量,這非光纖網莫屬。
1、擴大單一波長的傳輸容量。目前,單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s,并已開始進行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求,不久的將來會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。
2、實現超長距離傳輸。無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想,目前有的公司已能夠采用色散齊理技術,實現2000-5000Km的無中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標,采用拉曼放大技術,可以更大地延長光傳輸的距離。
(二)光纖標準的細分促進了光纖的準確應用。2000年世界電信標準大會將原G.625光纖重新分為G.625A,G.652.8和G.652.0三類光纖,將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用,細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求,并提出了一些新的指標概念,對合理使用光纖取得了很好的作用。
(三)新型光纖在不斷出現。為了適應市場的要求,光纖的技術指標在不斷改進,各種新型光纖在不斷涌現,同時各大公司正加緊開發新的品種。
1、用于長途通信的新型大容量長距離光纖。主要是一些大有效面積,低色散維護的新型G.655光纖,其PMD值極低,可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10-40Gbit/s并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大,使光信號的傳輸距離大大延長。
2、用于城域網通信的新型低水峰光纖。城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本,還需要考慮非波分復用技術(CWDM)應用的可能性。低水峰光纖在1360--1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展,使CWDM系統被極在大地優化,增大了傳輸信道,增長了傳輸距離。
3、用于局域網的新型多模光纖。由于局域網和用戶駐地網的高速發展,大量的綜合布線也采用了多模光纖來代替數字電纜,因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖,是因為局域網傳輸距離較短,雖然多模光纖比單模光纖價格貴50%---100%,但是它們配套的光器件可選用發光二極管,格則比激光管便宜很多,而且多模光纖有較大的芯徑與數值空徑,容易連接與耦合,相應的連接器,耦合器等元器件價格也低得多。
4、前途未卜的空心光纖。據報道,美國一些公司及大學研究所真正在開發一種新的空心光纖,即光是在光纖的空氣中傳輸。如果真的實用,就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題,并大大降低光通信的成本。
二、光纜技術的發展特點
(一)光網絡的發展使得光纜的新結構不斷涌現。光纜結構的發展可歸納為以下一些特點:
1、光纜結構根據使用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇,如干線網光纖,城域網光纖,接入光纖,局域網光纖等,這決定了大范圍內光纖傳輸特性的要求,具體運用的條件還可依據細分的標準及指標。
2、光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外,越來越多的與其施工方法,維護方法有關,必須同一考慮,配套設計。
3、光纜新材料的出現,促進了光纜結構的改進,如干式阻水料,納米材料,阻燃材料等的采用,使光纜性能有明顯改進。
(二)光纜的自動維護,適時監測系統已逐漸完善,可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸。光纜的維護對于保證網絡的可靠性是十分重要的。在已開通的光網絡中,光纜的維護和監測應該是在不中斷通信的前提下進行的,一般通過監測空閑光纖(暗光纖)的方式來檢測在用光纖的狀態,更有效的方式是直接監測正在通信的光纖。目前最新的建議是2001年12月TUT-TSGl6會議通過的“光纜網絡的維護監測系統”(L40建議)。美國郎訊公司曾提出了新一代光纖測試及監測系統,能在1s內發出故障警告,3min內找到故障點,且工作人員可以遙控操作,據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖(纜)的快速反應能力。
三、通信電纜的發展特點
(一)寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數字通信新業務服務。原有的電纜網絡雖然可以支持一些數字業務,但是在實際使用中并不是特別的理想,在通信距離,速率及質量上仍有一定的限制。對于新的網絡當然是以光纖為主,對于光纖所不能達到地方或因各種原因仍然要新建電纜網絡的地區,應該考慮新型寬帶結構的HYA電纜,以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試,他們得到的結論是所研究的電纜不能達到5類電纜的技術要求,戶外電纜要實現5類電纜的特性,必須通過特殊的設計和制造來達到。但在20MHz以下,所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
(二)超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統發展的趨勢。隨著智能化大樓,智能化建筑小區對寬帶布線的要求越來越高,超5類和6類電纜已逐漸成為布線系統的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz,但其具有雙向通信的能力,用戶可以同時收發寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性,對地電容不平衡性,傳輸速度等指標上都有提高,并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標,因此在工藝和結構上要做到一定的改進才能達到。
四、光纖光纜和通信電纜技術與產業發展中幾個值得思考的問題
(一)積極創新開發具有良好知識產權的新技術。雖然這幾年來,我國光纜電纜技術有很大發展,有一些具有自主知識產權的技術已發揮作用,但是應該看到這種比例仍是很小的,國內有近200家光纖光纜廠,但大多產品單一,沒有自主的知識產權,技術含量較低,競爭力不強。
(二)開發具有先進技術水平,與使用環境,施工技術相配套的新產品。電信網絡在不斷發展的同時也對光纜電纜產品不斷提出新的要求。今后光纜建設的重點將會隨著接入網,用戶駐地網的建設不斷展開,新一代的光纜結構和施工技術也會基于如微型光纜,吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統的全套技術而有一系列新的變化,以便有限的敷設空間得到充分,靈活的利用。
(三)利用已有設備與技術,改善HYA市話電纜的相應特性,為數字業務提供更好的服務。對于已經敷設的銅電纜,我們只能在現有條件下盡量利用其特性開通數字新業務。而現有的HYA電纜,雖然亦可開通ADSL等一些新業務,但是容量有限,當ADSL數量增大到一定限度后,還是會出現干擾問題,而且還會影響以前開通的業務。
關鍵詞:第四代移動通信(4G);正交頻分復用;多模式終端
一、引言
移動通信是指移動用戶之間,或移動用戶與固定用戶之間的通信。隨著電子技術的發展,特別是半導體、集成電路和計算機技術的發展,移動通信得到了迅速的發展。隨著其應用領域的擴大和對性能要求的提高,促使移動通信在技術上和理論上向更高水平發展。20世紀80年代以來,移動通信已成為現代通信網中不可缺少并發展最快的通信方式之一。
回顧移動通信的發展歷程,移動通信的發展大致經歷了幾個發展階段:第一代移動通信技術主要指蜂窩式模擬移動通信,技術特征是蜂窩網絡結構克服了大區制容量低、活動范圍受限的問題。第二代移動通信是蜂窩數字移動通信,使蜂窩系統具有數字傳輸所能提供的綜合業務等種種優點。第三代移動通信的主要特征是除了能提供第二代移動通信系統所擁有的各種優點,克服了其缺點外,還能夠提供寬帶多媒體業務,能提供高質量的視頻寬帶多媒體綜合業務,并能實現全球漫游。現在用的大多是第二代技術,第三代技術還不太成功,但已有了第四代技術的設想。第四代移動通信系統(4G)標準比第三代具有更多的功能。
二、4G移動通信簡介
第四代移動通信技術的概念可稱為寬帶接入和分布網絡,具有非對稱的超過2Mbit/s的數據傳輸能力。它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。第四代移動通信標準比第三代標準擁有更多的功能。第四代移動通信可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務,可以在任何地方用寬帶接入互聯網(包括衛星通信和平流層通信),能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外,第四代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統,是寬帶接入IP系統。目前正在開發和研制中的4G通信將具有以下特征:
(一)通信速度更快
由于人們研究4G通信的最初目的就是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問Internet的速率,因此4G通信的特征莫過于它具有更快的無線通信速度。專家預估,第四代移動通信系統的速度可達到10-20Mbit/s,最高可以達到100Mbit/s。
(二)網絡頻譜更寬
要想使4G通信達到100Mbit/s的傳輸速度,通信運營商必須在3G通信網絡的基礎上對其進行大幅度的改造,以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究,每個4G信道將占有100MHz的頻譜,相當于W-CDMA3G網絡的20倍。
(三)多種業務的完整融合
個人通信、信息系統、廣播、娛樂等業務無縫連接為一個整體,滿足用戶的各種需求。4G應能集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網絡、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信,移動用戶可以自由地從一個標準漫游到另一個標準。各種業務應用、各種系統平臺間的互聯更便捷、安全,面向不同用戶要求,更富有個性化。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破,可以想象的是,眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端。
(四)智能性能更高
第四代移動通信的智能性更高,不僅表現在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化,更重要的是4G手機可以實現許多難以想象的功能。例如,4G手機將能根據環境、時間以及其他因素來適時提醒手機的主人。
(五)兼容性能更平滑
要使4G通信盡快地被人們接受,還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下輕易地過渡到4G通信。因此,從這個角度來看,4G通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從2G、3G平穩過渡等特點。
(六)實現更高質量的多媒體通信
4G通信提供的無線多媒體通信服務將包括語音、數據、影像等,大量信息透過寬頻的信道傳送出去,為此4G也稱為“多媒體移動通信”。
(七)通信費用更加便宜
由于4G通信不僅解決了與3G的兼容性問題,讓更多的現有通信用戶能輕易地升級到4G通信,而且4G通信引入了許多尖端通信技術,因此,相對其他技術來說,4G通信部署起來就容易、迅速得多。同時在建設4G通信網絡系統時,通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上,采用逐步引入的方法,這樣就能夠有效地降低運營成本。
三、4G移動通信的接入系統
4G移動通信接入系統的顯著特點是,智能化多模式終端(multi-modeterminal)基于公共平臺,通過各種接技術,在各種網絡系統(平臺)之間實現無縫連接和協作。在4G移動通信中,各種專門的接入系統都基于一個公共平臺,相互協作,以最優化的方式工作,來滿足不同用戶的通信需求。當多模式終端接入系統時,網絡會自適應分配頻帶、給出最優化路由,以達到最佳通信效果。目前,4G移動通信的主要接入技術有:無線蜂窩移動通信系統(例如2G、3G);無繩系統(如DECT);短距離連接系統(如藍牙);WLAN系統;固定無線接入系統;衛星系統;平流層通信(STS);廣播電視接入系統(如DAB、DVB-T、CATV)。隨著技術發展和市場需求變化,新的接入技術將不斷出現。
不同類型的接入技術針對不同業務而設計,因此,我們根據接入技術的適用領域、移動小區半徑和工作環境,對接入技術進行分層。
分配層:主要由平流層通信、衛星通信和廣播電視通信組成,服務范圍覆蓋面積大。
蜂窩層:主要由2G、3G通信系統組成,服務范圍覆蓋面積較大。
熱點小區層:主要由WLAN網絡組成,服務范圍集中在校園、社區、會議中心等,移動通信能力很有限。
個人網絡層:主要應用于家庭、辦公室等場所,服務范圍覆蓋面積很小。移動通信能力有限,但可通過網絡接入系統連接其他網絡層。
固定網絡層:主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統。
網絡接入系統在整個移動網絡中處于十分重要。未來的接入系統將主要在以下三個方面進行技術革新和突破:為最大限度開發利用有限的頻率資源,在接入系統的物理層,優化調制、信道編碼和信號傳輸技術,提高信號處理算法、信號檢測和數據壓縮技術,并在頻譜共享和新型天線方面做進一步研究。為提高網絡性能,在接入系統的高層協議方面,研究網絡自我優化和自動重構技術,動態頻譜分配和資源分配技術,網絡管理和不同接入系統間協作。提高和擴展IP技術在移動網絡中的應用;加強軟件無線電技術;優化無線電傳輸技術,如支持實時和非實時業務、無縫連接和網絡安全。
四、4G移動通信系統中的關鍵技術
(一)定位技術
定位是指移動終端位置的測量方法和計算方法。它主要分為基于移動終端定位、基于移動網絡定位或者混合定位三種方式。在4G移動通信系統中,移動終端可能在不同系統(平臺)間進行移動通信。因此,對移動終端的定位和跟蹤,是實現移動終端在不同系統(平臺)間無縫連接和系統中高速率和高質量的移動通信的前提和保障。
(二)切換技術
切換技術適用于移動終端在不同移動小區之間、不同頻率之間通信或者信號降低信道選擇等情況。切換技術是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠移動通信的基礎和重要技術。它主要有軟切換和硬切換。在4G通信系統中,切換技術的適用范圍更為廣泛,并朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。
(三)軟件無線電技術
在4G移動通信系統中,軟件將會變得非常繁雜。為此,專家們提議引入軟件無線電技術,將其作為從第二代移動通信通向第三代和第四代移動通信的橋梁。軟件無線電技術能夠將模擬信號的數字化過程盡可能地接近天線,即將A/D和D/A轉換器盡可能地靠近RF前端,利用DSP進行信道分離、調制解調和信道編譯碼等工作。它旨在建立一個無線電通信平臺,在平臺上運行各種軟件系統,以實現多通路、多層次和多模式的無線通信。因此,應用軟件無線電技術,一個移動終端,就可以實現在不同系統和平臺之間,暢通無阻的使用。目前比較成熟的軟件無線電技術有參數控制軟件無線電系統。
(四)智能天線技術
智能天線具有抑制信號干擾、自動跟蹤以及數字波束調節等智能功能,能滿足數據中心、移動IP網絡的性能要求。智能天線成形波束能在空間域內抑制交互干擾,增強特殊范圍內想要的信號,這種技術既能改善信號質量又能增加傳輸容量。
(五)交互干擾抑制和多用戶識別
待開發的交互干擾抑制和多用戶識別技術應成為4G的組成部分,它們以交互干擾抑制的方式引入到基站和移動電話系統,消除不必要的鄰近和共信道用戶的交互干擾,確保接收機的高質量接收信號。這種組合將滿足更大用戶容量的需求,還能增加覆蓋范圍。交互干擾抑制和多用戶識別兩種技術的組合將大大減少網絡基礎設施的部署,確保業務質量的改善。
(六)新的調制和信號傳輸技術
在高頻段進行高速移動通信,將面臨嚴重的選頻衰落(frequency-selectivefading)。為提高信號性能,研究和發展智能調制和解調技術,來有效抑制這種衰落。例如正交頻分復用技術(OFDM)、自適應均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake擴頻接收、跳頻、FEC(如AQR和Turbo編碼)等技術,來獲取更好的信號能量噪聲比。
五、OFDM技術在4G中的應用
若以技術層面來看,第三代移動通信系統主要是以CDMA為核心技術,第四代移動通信系統技術則以正交頻分復用(OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer,OFDM)最受矚目,特別是有不少專家學者針對OFDM技術在移動通信技術上的應用,提出相關的理論基礎。例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等,都將在未來采用OFDM技術,而第四代移動通信系統則計劃以OFDM為核心技術,提供增值服務。
在時代交替之際,舊有系統之整合與升級是產業關心的話題,目前大家談的是GSM如何升級到第三代移動通信系統;而未來則是CDMA如何與OFDM技術相結合。可以預計,CDMA絕對不會在第四代移動通信系統中消失,而是成為其應用技術的一部份,或許未來也會有新的整合技術如OFDM/CDMA產生,前文所提到的數字音訊廣播,其實它真正運用的技術是OFDM/FDMA的整合技術,同樣是利用兩種技術的結合。因此未來以OFDM為核心技術的第四代移動通信系統,也將會結合兩項技術的優點,一部份將是以CDMA的延伸技術。
六、結束語
對于現在的人來說,未來的4G通信的確顯得很神秘,不少人都認為第四代無線通信網絡系統是人類有史以來最復雜的技術系統。總的來說,要順利、全面地實施4G通信,還將可能遇到一些困難。
首先,人們對未來的4G通信的需求是它的通信傳輸速度將會得到極大提升,從理論上說最高可達到100Mbit/s,但手機的速度將受到通信系統容量的限制。據有關行家分析,4G手機將很難達到其理論速度。
其次,4G的發展還將面臨極大的市場壓力。有專家預測,在10年以后,2G的多媒體服務將進入第三個發展階段,此時覆蓋全球的3G網絡已經基本建成,全球25%以上的人口使用3G,到那時,整個行業正在消化吸收第三代技術,對于4G技術的接受還需要一個逐步過渡的過程。
因此,在建設4G通信網絡系統時,通信運營商們將考慮直接在3G通信網絡的基礎設施之上,采用逐步引入的方法,使移動通信從3G逐步向4G過渡。
參考文獻:
1、謝顯忠等.基于TDD的第四代移動通信技術[M].電子工業出版社,2005.
摘要:無線IP網絡是通信網絡的發展趨勢,它能支持不同業務的服務質量的要求。現有QOS的技術大都是針對有線網絡的,要將他們應用到無線網絡上必須要進行相應的改進。
一、引言
移動通信和Internet的飛速發展,帶來了在任何時間、任何地點都可以享用Internet業務的需求。根據UKARCGroup預測,無線Internet業務的用戶到2004年將達到7.5億戶,Internet用戶總數將達到10億戶。無線Internet的用戶將占Internet用戶的大部分。因此新一代無線通信和Internet的有機結合產生的無線IP網絡是當前國際上的研究熱點。
二、無線IP網絡和QoS的概念
無線IP網絡一般是指無線終端接入IP網的網絡,例如WLAN接入Internet或是以別的空中接口接入Internet,所以無線IP網絡是一個集成無線蜂窩網絡、無繩網絡、無線局域網(WLAN),短距離應用的藍牙等系統和固定的有線網絡為一體的結構,各種類型的無線接入網都能無縫地接入基于IP的核心網。它可以同時提供包括語音、數據和視頻在內的多媒體業務。無線IP網絡主要包括IP核心網、移動站(MS)和基站((BS),基站充當小區內各MS與有線Internet網絡間的網關,使得各個MS可以無縫地接入核心網。
隨著Internet的迅速發展,Internet已由單一的數據傳輸網向多業務承載網演進,以前那種以Email、文件傳輸等為主的單純的數據傳輸業務已遠遠不能滿足用戶的需求,一些多媒體應用如視頻點播、IP電話、遠程教學不斷涌現。這些不同的應用需要有不同的服務質量要求。QoS指網絡對業務性能要求的支持能力。這里的性能要求是特定于不同業務的,即不同的業務有不同的性能要求。對于通信網中的QoS,上述性能要求可以用性能參數來描述,例如:業務可靠性、時延、抖動、吞吐量和數據丟失率等。
三、QoS網絡的結構分析
(一)QoS網絡結構
從QoS的角度看,網絡是由主機、路由器、鏈路、策略服務器(policyserver)、帶寬管理器(網絡服務器的一種)構成的。
主機。主機上的應用是收發流的主體。應用在發送之前先向網絡提出流的QoS要求。
鏈路。鏈路是把數據傳送至遠方的媒介。包括專用線,還有LAN,ATM網絡、無線網等,使用這些鏈路來實現QoS時,有一些特殊要求需要考慮。
邊界/核心路由器。每個QoS區域的入口及出口的路由器稱作邊界路由器,除此之外的路由器稱作核心路由器。一般來說,路由器就是執行流量控制。即執行送出數據包順序的控制,或者選擇丟棄數據包,給每個流分別賦予被指定的QoS。而一般邊界路由器還設有接納控制和流量調節機構。接納控制用于當申請QoS服務時,判斷該申請是否可以被接受。流量調節機構用于確認流入及流出QoS區域的流是否滿足事先指定好的條件(平均輸入速率、最大速率、最大脈沖長度、最大數據包長度等)。如果符合條件,就進入下一個流量控制階段。如果不符合,就將數據包整形至符合條件。
策略服務器。代辦路由器的接納控制、資源準備的部分。例如,向有QoS要求的用戶回答其是否有提出要求的權利,以及提出的QoS要求是否可以被接受。并且將管理服務準備、資源準備的信息,傳遞給每個路由器。它還負責將網絡管理員的網絡運用策略傳遞給每個路由器,例如指定分配給盡力而為服務流的數據傳輸率的大小等。
帶寬管理器。帶寬管理器總是掌握著全網絡的資源使用情況。每個路由器應該具有向帶寬管理器提供該路由器的資源量以及它的使用情況的信息的通信功能。
(二)路由器工作原理
在構成QoS網絡的元素中,路由器是較為重要的一個部件。路由器的功能,本來只具有普通路由的作用,但為了執行QoS功能,就在以前的路由器加上了三個功能;接納控制機構、流量調節機構、流量控制機構。本文從數據平面和控制平面兩個方面來研究。
1、數據平面
直接在用戶數據包里加入QoS控制。它分為以下幾個方面
(1)流量調節機構
設置在每個路由器的輸入輸出端口。輸入數據包按照流分類,分別檢查是否滿足被指定的流的特性。如果滿足,就讓它通過。如果不滿足,就按照流量調節的框架處理。作為處理的例子有丟棄、延遲、標記等。
(2)轉發
這個功能可以是普通路由器的操作。參照每個數據包的包頭內的發送目的地和路由器內的路由選擇表,選擇路由器的輸出端口,并向端口傳送。但是現在的Internet路由協議都采用單個測度(如跳數、成本)來計算最短路由,沒有考慮多個QoS參數的要求。因此我們可以考慮采用不同與以往路由策略的QoS路由來滿足業務的QoS要求。QoS路由根據多種不同的度量參數(如帶寬、成本、每一跳開銷、時延、可靠性等)來選擇路由。它包括三個主要功能:鏈路狀態信息,路由計算和路由表存儲。QoS路由的主要目標是為接入的業務選擇滿足其服務質量要求的傳輸路徑,同時保證網絡資源的有效利用。QoS路由能夠滿足業務的QoS要求,同時提高網絡的資源利用率。但是QoS路由的計算十分復雜,增加了網絡的開銷。
(3)流量控制機構
將從路由器內的多個輸入端口向特定的輸出端口傳送的數據包按流或DS字節分類,使得每個流或流的集合都滿足被指定的特性,執行流量控制。流量控制包括隊列管理和調度。隊列管理就是對隊列長度的控制,調度就是對隊列送出順序的控制。調度算法有多種,其中包括FIFO(先入先出),優先級調度,循環調度,WFQ加權公平調度、自同步公平調度、等算法。
2、控制平面
為了數據平面能夠更好地工作,控制平面有參數設定、信息收集、發送等支撐功能。它分為以下幾個方面:
(1)接納控制
判斷從應用來的QoS要求是否能夠被接受,并將結果回復。為此路由器管理每個流的資源信息、服務信息。
(2)RSVP控制/資源準備
設定接納控制、流量調節機構、流量控制機構等所需要的參數。并且為此與收發主機、相鄰的路由器交換需要的數據。
(3)路由選擇的處理
執行通常的路由選擇處理。也就是說,按照路由選擇協議、開放最短路徑優先等,制作路由選擇表。并且,將路由選擇的信息傳給其他的路由器。
(4)外部接口的控制
外部接口的控制是與外部的接口。例如,使用COPS協議、SNMP協議、控制接口等,執行與策略服務器和與操作員的通信。
(5)構成控制
依據從接納控制、RSVP、外部接口傳來的指令,設置數據平面所需要的操作參數。
(三)接納控制
對于大規(本文來自免費http://,轉載請保留。)模的IP網絡而言,要提供良好的服務質量,就必須具備執行接納控制的能力。接納控制使得網絡能夠根據當前的負載狀態決定是否接納新的分組流,通過控制同一時刻網絡服務的流的數量來保證服務質量。如果網絡不能控制同時服務的流的數量,就可能導致這些流的服務質量要求總和超過網絡能夠承載的上限,從而影響這些流所獲得的服務質量。
接納控制機制是提供保證型服務質量保證必不可少的組成部分。在這個體系結構中,一個分組流在進入網絡之前首先要通過RSVP向網絡發出服務請求,然后由通向接收方的路徑上的路由器根據該請求執行接納控制。只有當該請求所經過的路徑上的所有路由器都能滿足該流對服務質量的要求時,這個流才能進入網絡。雖然IntServ/RSVP能夠提供最高級別的服務質量保證,但是由于它要求路由器維護每個流的資源預留信息以及每個流的狀態信息,因此IntServ/RSVP的可擴展性比較差。
近年來,接納控制機制的主要研究思路從最初注重于接納控制結果的精確性,轉向以降低、避免核心狀態,提高接納控制算法的可擴展性。隨著近年來IP網絡QoS應用的快速發展,毫無疑問接納控制算法研究必然是當前的一個熱點。
參考文獻:
[1]楊帆,寬帶無線IP系統中基于區分服務的QoS實現策略,通信技術,2002
(正文)一、全球趨勢:公眾移動保持增長寬帶無線熱點不斷
當今,全球無線通信產業的兩個突出特點體現在:一是公眾移動通信保持增長態勢,一些國家和地區增勢強勁,但存在發展不均衡的現象;二是寬帶無線通信技術熱點不斷,研究和應用十分活躍。
資料顯示,在全球電信市場普遍低調的背景下,移動通信依然保持了較好的增長態勢。統計顯示,2003年全球移動用戶數增長率在17%以上,總計達到13.54億戶。在市場值方面,全球移動業務市場在2003年已達到4680億歐元,比上年增長了11.3%以上。
盡管全球移動市場在增長,但這種增長也呈現出很大的不均衡性。從用戶數來看,在北美、歐洲等發達國家和地區,由于移動用戶普及率已經很高,因此新增用戶數日益減少;而在亞洲、非洲等地區,特別是像中國這樣的發展中國家,移動用戶數增長迅猛。從用戶創造的價值來看,歐美發達國家的ARPU值遠遠超過了新興的發展中國家。從數據新業務市場的增長來看,韓國、日本呈現爆發態勢,已成為全球移動通信發展的新熱點。
目前,我國的移動通信市場呈現持續快速增長的局面,截至4月底,移動用戶總數達到2.96億,用戶普及率達到20.9%。考慮閑置的充值卡和一人雙機的情況,我國移動通信由于用戶普及率相對還比較低,仍有相當巨大和持久的增長空間。但我國的移動通信領域已進入了全面競爭的時代,GSM、CDMA乃至小靈通等網絡激烈爭奪用戶,這已導致了資費下降,用戶ARPU值下降的情況。目前我國的GPRS、CDMA1X等2.5G數據業務發展態勢不錯,并已逐步培育了用戶群。而3G還處在技術試驗階段,政府依然保持謹慎態度。
除傳統的公眾移動通信外,全球的寬帶無線接入領域近期研究和應用十分活躍,熱點不斷出現,給無線通信業界帶來了清新的空氣。這包括寬帶固定無線接入技術、WLAN技術、WiMAX技術、UWB技術等等,呈現百花齊放的局面。這些技術的出現和發展,給整個無線通信產業注入了勃勃生機。
二、熱點解析:五大技術引領應用模式各展所長
前文對全球無線通信領域的發展情況作了概要性介紹,以下將重點就當前無線通信領域的焦點問題和熱點技術展開較深入的介紹和分析。主要包括3G、3.5GHzMMDS、WLAN、WiMax、UWB等五大熱點。
1.舉世矚目的3G
今天,第三代移動通信3G格外引人矚目,成為無線通信產業的最大熱點。
首先,從技術角度來看,3G主流技術已經基本成熟。cdma2000由于技術本身的平滑演進特性,進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響,阻礙了商用進程,但目前主體標準已經定型,具備了規模商用的基礎。TD-SCDMA技術要相對滯后一些。
總的說來,當前的3G技術已經能夠支持規模化的商用網絡部署。
其次,目前歐美等運營商已經進入了3G網絡部署階段。3G網絡的商用部署正在全球一步步地鋪展開來。截至2004年3月底,就WCDMA而言,全球已經發放了120份牌照,簽署了91份商業部署合同,目前已有二十多家網絡投入商用,預計到2004年年底總數將超過40家。目前兩家韓國運營商STK和KTF在使用cdma20001xEV-DO,日本KDDI也開始了EV-DO網絡的商用,而Verizon也即將參與該制式下3G網絡的部署。
應該說,2004年已經進入了全球3G的商用部署年。
第三,部分運營商的3G用戶數量開始呈現快速增長的局面。最早推出3G商用業務的NTTDoCoMo近期宣布,在距離突破200萬用戶僅僅兩個月的時間內,他們的3G用戶總數就增長至300萬大關。5月中下旬,和記黃埔表示,在過去兩個月中,3G用戶數出現了快速增加,目前在全球范圍內已經達到了173萬。截至2004年1月1日,全球使用cdma2000(包括CDMA1X)系列和WCDMA標準制式的3G用戶數已經達到了7300萬。從全球來看,3G商用在部分地區已取得了初步成功。
第四,我國3G處在黎明的前夕。我國對3G一直采取積極穩健的態度,目前,我國正在進行第二階段的網絡技術試驗,或稱外場測試。自今年3月起,開始啟動WCDMA、cdma2000和TD-SCDMA的測試工作,由6大運營商分別在北京、上海、廣州三地進行。測試的重點包括:3G網絡覆蓋、容量等性能試驗;不同3G技術之間、3G和2G技術之間的干擾、共存;各種3G業務及業務兼容性試驗;3G終端和系統之間互操作試驗;3G和2G之間的互操作試驗。
預計此階段試驗將在今年10月份完成,試驗將對我國對3G的決策工作起到重要的參考作用。由于此次試驗由運營商參與,且屬于網絡試驗。因此,預計若此次試驗結果令人滿意的話,我國的3G牌照發放工作有可能順勢展開。
趨勢分析3G一波三折,曾經有一段時間,人們對3G的前途失去了信心,并在今天留下了心理陰影。對3G問題,我國應如何把握呢?筆者認為,目前,3G已處在商用的爆發階段,由于3G技術和產品的成熟,3G的商用已不容置疑地擺在了我們面前。歐美等國運營商加緊部署3G網絡以及日韓等國3G用戶的快速增長,表明3G已經成為全球移動通信領域新的成長點,我國需要當機立斷,盡快開展3G牌照的發放工作和商用部署工作。這樣才不至于坐失機遇,在本來領先的移動網絡建設中落后。同時,3G也為國內的電信制造商提供了絕佳的機遇,這也是我國移動通信產業的一次發展良機。
應該說,目前3G還存在一些問題,主要表現在市場還處在啟蒙階段,殺手級的業務還沒有呈現,終端還不夠多。在我國,政府將考慮對市場競爭度的把握,涉及3G網絡發放幾張牌照的問題,同時,還將考慮設備國產化問題。這些問題已經屬于次要矛盾,目前最重要的是要選擇恰當時機盡快推動3G網絡平臺的建設,這才是解決以上矛盾的關鍵環節和引導環節。
這主要是因為我國3G網絡建設不同于西方發達國家,我國移動話音用戶市場還有很大的成長空間,這就能夠避免出現因為發展初期新應用新業務不足無法支撐網絡生存的狀況。同時,我國有迫切需要進入移動市場的“新”運營商,中國電信和中國網通如果被允許經營移動通信業務,其網絡建設必然會選擇3G,這從中遠期的網絡成本上要遠遠低于2G技術。此外,盡快發放3G牌照,對解決現有的小靈通(PHS)的矛盾,也有重要的戰略意義。目前,日本都已經棄PHS而轉攻3G,其目的十分明顯,即要糾正自己早期大上帶有強烈本土化特征的PHS導致失去移動領域國際領先地位的失誤,重新用全球性的先進技術武裝自己的移動通信產業,實現在該領域的戰略性崛起。如果我國反其道而行之,將是不明智的,這關鍵還是政府的決策引導問題,而不能抱怨運營商。總之,3G不是一蹴而就的,如果遲遲不進行網絡的建設,其他的矛盾將繼續積聚,難以得到根本性的解決。
2.3.5GHz寬帶固定無線接入的推廣應用
3.5GHz寬帶固定無線接入技術MMDS,是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術。今年4月份,第三批3.5GHz寬帶固定無線接入頻率評選(招標)工作在我國進行,使MMDS技術在我國的應用進一步擴大,這也使3.5GHz固定無線接入技術成為今年業界的熱點之一。
在此次評選(招標)工作中,中國電信、中國網通、中國移動、中國聯通、中國鐵通五大運營商分別獲得河北、山西、內蒙古等27個省(區)的3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權,并將獲準經營相應電信業務。加上此前的兩次3.5GHz頻率使用權分配,我國3.5GHz頻段已在絕大部分地區分配完畢。這表明,我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規模商用。前一段時間,無線電管理局副局長劉巖率領由無線電管理局、電信管理局、電信研究院共同組成的調研組,對第二批3.5GHz中標企業的工作情況進行了調研。通過調研發現,在第二批中標的9家企業中有7家建設開通了網絡,這7家企業在一半以上的中標城市建設了自己的網絡。目前運營商傾向于提供的業務包括:語音接入業務(本地和IP電話),數據專線業務,Internet接入業務等。調研中還發現,如果將3.5GHz網絡作為單一網絡來經營,盈利困難比較大,特別是對于大型企業。調研中,運營企業對進一步獲得3.5GHz頻率資源表現出了很大熱情。
趨勢分析寬帶固定無線接入技術因為其高帶寬、建設速度快、接入方式靈活等特點,受到了業界的關注。但這項技術也有其局限性,比如高頻段26GHz的LMDS技術受天氣影響較大,而3.5GHzMMDS技術在我國又受到了帶寬不足等因素的限制。因此,對于寬帶固定無線接入技術,我們應該回歸理性的認識。它具有自身的優勢,但也有其固有的缺陷,因此在應用中要實事求是。
就目前重點推廣的3.5GHz技術來看,運營商的經營經驗表明,若單獨把MMDS技術作為一個獨立網絡來運作,由于其技術、用戶規模和頻率帶寬的限制,較難實現盈利。因此,我們應該進一步放寬眼光,把它推廣至更大的應用領域。比如可以考慮像現在某些運營商所采用的,將之作為移動基站的回路。
對于3.5GHzMMDS技術,我們一方面要積極推動其綜合業務的應用,比如數據增值業務的開發和經營。同時也要從全局的角度考慮,使之成為移動通信網絡的有效補充手段。這樣才能充分發揮3.5GHz頻段的效率。未來,隨著3G技術的商用,3.5GHz將有望成為移動網絡重要的接入補充手段,并對3G網絡的搭建起到支撐作用。
3.沸沸揚揚的WLAN標準之爭
無線局域網技術WLAN(Wi-Fi),其技術標準為802.11,可實現十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發展的主要是802.11b標準的WLAN網絡,支持11Mbps的無線接入。作為近年來的一項新技術,WLAN在歐美等國快速發展,在我國近兩年也得到了幾大運營商的追捧。而自去年開始的WAPI標準之爭,吸引了全球的關注目光。
2003年5月12日,由中國寬帶無線IP標準工作組負責起草的無線局域網兩項國家標準(即WAPI標準),由國家信息產業部報送國家標準化管理委員會正式頒布。2003年12月1日,國家認證認可監督管理委員會2003年第113號公告,宣布對無線局域網產品實施強制性產品認證,要求所有產品都要加載我國擁有自主知識產權的安全保密協議WAPI,從2004年6月1日起,不符合WAPI標準的無線局域網產品不得出廠、進口、銷售或者在其他經營活動中使用。但2004年4月22日,國務院副總理吳儀表示中國已經同意美方提出的要求,不在2004年6月1日最后期限到來之時強制實施WAPI標準。2004年4月29日,國家質檢總局、認監委、國標委聯合了2004年第44號公告。公告強調:WAPI標準實施時間只是推遲,并沒有取消,也沒有取消標準的強制性屬性。
筆者認為,之所以出現WAPI標準之爭,除了國家出于自身信息安全的考慮外,我國無線通信設備廠商希望成長壯大,占領新興技術市場的渴望也是重要因素。但該標準的無限期推遲,也暴露出一些問題。那就是,我國的無線技術的核心能力,與國際水平相比還有一定差距,還難以撼動國際主流的技術集團。同時,我國通信技術標準的制訂策略,還存在封閉性的問題,這也是其受到國際社會普遍攻擊的重要原因。當然,WAPI標準的推遲執行,也是出于更大的國家利益的考慮。
趨勢分析WAPI標準之爭,表明WLAN技術在全球的重要戰略地位。其戰略意義不只在于網絡的部署、用戶的發展、業務的經營范疇,更在于其對IT通信產品領域的巨大拉動力量,特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此,我國應該積極推進WLAN核心技術的研究工作,這不僅涉及通信產業,而且涉及IT領域的巨大利益。拋開WAPI標準之爭,我們如何把握WLAN技術的發展趨勢呢?應該說,WLAN在我國目前的工作,陷入了低潮階段。這主要是受制于WLAN技術自身的限制,比如其漫游性、安全性、如何計費等等,還沒有得到妥善的解決。另外,高端商業用戶的不足,使網絡建設的投資收益比較低,因此也影響了運營商的積極性。未來,隨著技術的進一步成熟,WLAN技術將在特定的區域和范圍,特別是熱點區域和高速信息接入領域,發揮對移動通信網絡的重要補充作用。3G網絡商用后,WLAN將成為彌補3G固定區域高速覆蓋的不足。總體來看,WLAN具有很強的生命力,但其在運營領域的發展速度估計會低于過去的預期。
4.寬帶無線技術新寵WiMAX
有資料顯示,“WiMAX”已經成為近期互聯網上搜索量最大的通信關鍵詞,該項技術以其遠覆蓋和高帶寬特性,成為無線業界的新寵。
WiMAX全稱為WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess,即全球微波接入互操作系統,其技術標準為IEEE802.16。WiMAX也組織了自己的聯盟。目前這個聯盟已經發展了數十家會員,該聯盟由Intel牽頭,我國中興通訊也名列其中。WiMAX的目標是促進IEEE802.16的應用。
WiMAX相對于Wi-Fi的優勢主要體現在Wi-Fi解決的是無線局域網的接入問題,而WiMAX解決的是無線城域網的問題。Wi-Fi只能把互聯網的連接信號傳送到300英尺遠的地方,WiMAX則能把信號傳送31英里之遠。Wi-Fi網絡連接速度為每秒54兆,而WiMAX為每秒70兆。有專家認為,WiMAX的覆蓋范圍和傳輸速度將對3G構成威脅。在成本等各個方面的優勢使得業內人士將WiMAX技術看作是一項打破產業格局的技術。
近期,英國電信(BT)、法國電信、Qwest通信公司、Reliance電信和XO通信加入了WiMAX論壇,目前WiMAX論壇已經擁有98個成員,運營商占25%。今年初,Intel也宣布,下半年開始將會在其生產的芯片中部分采用WiMAX標準。
趨勢分析對于今天異常火熱的WiMAX技術,我們該如何看待?它會成為3G技術的終結者嗎?筆者認為,這種觀點不盡正確。首先,從技術自身角度來看,WiMAX還不具備公眾移動通信網絡的廣域漫游、安全特性、終端便攜等移動特性。其次,WiMAX標準還不成熟,因此預計商用還需要至少兩年以上的時間,規模普及還要五年左右的時間。其三,WiMAX的特點是高速的數據傳輸能力,但其還沒有對實時話音業務的高效支持能力,這將限制其作為公眾移動通信的應用。其四,WiMAX的產業規模以及技術和設備成熟性還遠遠難以和3G相抗衡,其推廣期也將滯后于已經開始啟動的3G技術。其五,WiMAX技術有可能受到傳統移動通信運營商或制造商的抵制,從而限制其發展。
對于WiMAX技術,筆者認為它具有巨大的潛力,但尚處在襁褓階段,目前還難以對當前的全球無線通信格局產生重大的影響。由于3G的實施,WiMAX將可能成為未來3G網絡的補充手段,在高速信息接入領域發揮其特性。但受其自身移動性和話音支持能力的限制,WiMAX不大可能殺死3G。
5.超寬帶無線接入技術UWB
無線技術領域的活躍除表現在新技術不斷涌現外,還表現在其傳輸能力的不斷拓展。近兩年,一項超高速的無線接入技術受到了大家的關注,那就是UWB。
UWB是一種時域通信技術,它采用超短周期脈沖進行調制,把信號直接按照0或1發送出去,而不使用載波,這與此前的無線通信截然不同。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號,譜密度極低,信號的中心頻率在650MHz~5GHz之間,平均功率為亞毫瓦量級,抗干擾和多徑的能力強,具有多個可利用信道。與CDMA系統相比,時域通信系統結構簡單,成本相對較低。UWB技術具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。UWB最引人注目的特點是具有很高的數據傳輸速率。XtremeSpectrum公司預測,他們即將開發出的產品具有在10米內傳輸約100Mbps的能力,Intel則把目標定在了500Mbps。
趨勢分析對于UWB技術,我們應該這樣看待,它以其獨特的速率鋒芒以及特殊的應用范圍,也將在無線通信領域占據一席之地。由于其高速、窄覆蓋的特點,它很適合組建家庭的高速信息網絡。它對藍牙技術具有一定的沖擊,但對當前的移動技術、WLAN等技術的威脅不大,甚至可以成為其良好的能力補充。
三、走勢把握:接入多元網絡一體綜合布局代表方向
以上,就當前無線通信領域的熱點和焦點問題進行了敘述和討論。那么,我們該如何把握中期未來無線領域的發展趨勢呢?
首先,無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍,不同的適用區域,不同的技術特點,不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等,都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求,WLAN可解決中距離的較高速數據接入,而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此,在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展,推進組網的一體化進程,通過建網的接入手段多元化,實現對不同用戶群體的需求覆蓋,達到市場細分和業務的多元化,解決移動通信發展不均衡的狀況。
其次,我國政府應該給企業配置更多的無線頻率資源,推進不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求,綜合地規劃自己的無線通信網絡,實現資源的有效配置和利用。當然,政府也需要加強對有限頻率資源的管理,對于企業閑置不用的頻率占用,考慮適當的手段予以收回。
其三,從公眾移動通信網絡發展來看,3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看,由于其移動話音用戶的普及率高,通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此,他們期望通過3G搭建更大的業務平臺,從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟,目前3G商用網絡部署已經在全球范圍內啟動。就我國而言,也要借鑒歐美的經驗,在用戶數量增長放緩之前,就應提前培育新興移動市場。目前,政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題,把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。
其四,從寬帶無線接入技術來看,全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來,該領域還可能出現更強大的新技術,從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看,我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入,其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中,我們應該從全局的觀點來把握,使之成為與移動網絡互補的重要技術手段,這樣既可以充分發揮其技術個性,又防止出現不必要的資源競爭和浪費。
其五,未來的無線通信網絡應該是怎樣的呢?專家認為,未來的無線通信網絡將是一個綜合的一體化的解決方案。各種無線技術都將在這個一體化的網絡中發揮自己的作用,找到自己的天地。從大范圍公眾移動通信來看,3G或超3G技術將是主導,從而形成對全球的廣泛無縫覆蓋;而WLAN、WiMAX、UWB等寬帶接入技術,將因其自己不同的技術特點,在不同覆蓋范圍或應用區域內,與公眾移動通信網絡形成有效互補。
其六,更遠的未來,按當前專家們的預想,通信信息網絡將向下一代網絡NGN融合。在未來NGN概念中,固定網絡將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網絡平臺。在這一平臺上,各種接入手段將成為網絡的觸手,向各個應用領域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網或城域網方案,都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體,各種接入方式綜合發揮效用,各種業務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。當然,這一進程將是漫長的,也必將遇到很多挫折。四、結束語
摘要:隨著鐵路列車向高速化與準高速化方向的邁進,為保證有效的人機控制和提高運輸效率,要求建立一個功能完善的、技術構成先進的鐵路通信網。主要介紹了在現實的鐵路通信工程建設中,我們應該注意的問題。
一、鐵路傳輸技術
1.1SDH傳輸技術
SDH是取代PDH的新數字傳輸網體制,主要針對光纖傳輸,是在SONET的標準基礎上形成的。它把信號固定在幀結構中,復用后以一定的速率在光纖上傳送。SDH是在電路層上對信號進行復用和上下。當帶著信號的光纖通ODF(光纖分配架)進入ADM時,信號必須通過O/E轉換和設備上的支路卡才能下成2Mb/s的基本電信號,并經過通信電纜和DDF(數字配線架)接到用戶接口或基站BTS(基站收發信機)。
1.2ATM網絡傳輸技術
ATM是一種基于信元的交換和復用技術,即一種轉換模式,在這一模式中信息被組織成信元。它采用固定長度的信元傳輸聲音、數據和視頻信號。每個信元有53個字節,開頭的五個字節為信頭,用以傳輸信元的地址和其他一些控制信息,后面的48個字節用以傳輸信息。利用標準長度的這種數據包,通過硬件實現數據轉換,這比軟件更快速、經濟、便宜。同時,ATM工作速度有很大的伸縮性,在光纜上可以超過2.5Gbps。
在網絡傳輸中,為了使多個用戶共享高速線路,通常采用時分復用方式。時分復用方式又可分為同步傳輸模式和異步傳輸模式。在數字通信中通常采用同步傳輸模式,這種傳輸模式把時間劃分為一個個相等的片段,成為時隙,一定量的時隙組成一個幀,一個信道在一個幀里占用一個時隙,一個用戶占用一個或多個信道。而在異步傳輸模式中,各終端之間不存在共同的時間參考,各個時隙沒有固定的占用者。在ATM中時隙有固定的長度而且比較短,一個時隙傳輸一個信元,每一個信元相當一個分組。各信道根據業務量的大小和排列規則來占用時隙,信息量大的信道占用的時隙多。
1.3MSTP傳輸技術
MSTP依托于SDH平臺,可基于SDH多種線路速率實現,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和傳統的PDH業務接口與低速SDH業務接口,繼續滿足TDM業務的需求;另一方面,MSTP提供ATM處理、以太網透傳、以太網二層交換、RPR處理、MPLS處理等功能來滿足對數據業務的匯聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS網絡傳輸技術
隨著GPS無驗潮測深技術應用的不斷深入,傳統電臺數據鏈的傳輸模式已不能滿足長距離RTK作業的需要。而網絡RTK技術則是利用網絡來取代UHF電臺進行數據傳輸,它傳輸距離遠,信號穩定,抗干擾性強,已成為數據鏈傳輸的新寵。
通用分組無線業務GPRS,是在GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務,GSM是一種使用撥號方式連接的電路交換數據傳送方式。GPRS利用現有通信網的設備,通過在GSM網絡上增加一些硬件和軟件升級,形成一個新的網絡邏輯實體。
1.5WDM傳輸技術
WDM(或DWDM)是在光纖上同時傳輸不同波長信號的技術。其主要過程是將各種波長的信號用光發射機發送后,復用在一根光纖上,在節點處再對耦合的信號進行解復用。WDM(或DWDM)系統在信號的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光層上的復用,它和SDH在電層上的復用有著很大的區別。同時,通過OADM進行光信號的直接上下,無需經過O/E轉換,而擁有EDFA的WDM(或DWDM)可以進行較長距離的光傳輸而不需要光中繼。
二、接入網技術
隨著通信技術的快速發展,人們對鐵路通信技術提出了更高的要求,鐵路部門必須采用先進的、現代化的有線和無線通信的傳輸和接入方式,實現鐵路通信網的升級,發揮鐵路通信網在國民經濟中的社會效益和經濟效益。接入網技術是鐵路通信中一項關鍵技術,由于原有用戶銅纜接入的普遍性和現在光纖技術的發展,接入網建設就必須考慮通信網絡的現狀與發展,這就決定了接入網技術的多樣化。接入網從接入方式上可分為有線接入和無線接入。
2.1有線接入技術
(1)高速率數字用戶環路技術。
通過2-3對雙絞線雙向對稱傳送基群數字速率信號,傳送距離為3km-5km,上行速率與下行速率相等。通過回波抵消技術實現在一對雙絞線上全雙工傳輸,通過特定的編碼和調制方式提高傳輸質量,用多線對并行傳輸,以降低每對雙絞線上的傳輸速率,增加無中繼傳輸距離。
(2)非對稱數字用戶環路技術。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高達(9-10)Mbit/s,上行速率只有數十或數百kbit/s,此技術適用于視頻點播VOD系統;其高速下行信道可向家庭用戶提供多路的數字圖像信號及低速語音信號,而上行信道用于傳送用戶控制信號。ADSL的優勢在于它幾乎不需要對現有的對1雙絞線作任何改動就可獲得高傳輸速率。
(3)混合光纖同軸電纜接入技術。
它是基于有線電視系統CATV發展起來的。在有線電視中心與地區中心、地區中心與光節點之間采用光纖連接,光節點與用戶設備之間采用同軸電纜連接。其主要是使用副載波調制,將CATV原有的單向傳輸系統改造成雙向傳輸系統。HFC可以充分利用現有的CATV網絡,進行少量投資,就可形成一個支持多種業務的寬帶綜合業務網。
(4)光纖用戶環路技術。
以光纖為主要傳輸媒介,根據光纖向用戶延伸的距離,可以分為FTTC(光纖到路邊),FTTB(光纖到大樓),FTTH(光纖到家)等。FTTB是用戶接入信息高速公路的最終理想目標,但根據現有通信發展的實際,FTTC、FTTB與銅纜相結合的用戶接入,雖然是有過渡性質的折衷方案,但價格相對經濟,并且在時機成熟時易擴展到FTTH,所以是現實并且可行的。
2.2無線接入技術
無線接入網是在接入網中部分或全部引人無線傳輸媒介,為用戶提供固定終端業務和移動終端業務。無線接入可分為固定接入和移動接入兩大類。其基本結構由控制器、基站和用戶終端設備構成。應用技術主要包括微波1點多址技術、蜂窩技術和微蜂窩技術等。無線接人由于其靈活方便易于建設,目前已得到極大的重視。
集群通信系統是一種功能強大的專用移動通信系統,是通信與微處理機技術、程控交換技術、計算機網絡技術緊密結合的產物。它集交換、控制、通信于一體,通過無線撥號的方式把一組信道自動最優地動態分配給系統內部用戶,最大限度地利用系統資源和頻率資源,降低系統內呼損,提高服務質量。由于它具有群呼、組呼、強插、強拆等功能,特別適合于調度指揮以及應急、搶險等場合,并較好地解決了通信頻率合理分配的問題,因而倍受專業運營管理部門的青睞,被確定為現行鐵路移動通信方式的首選類型。
三、結語
鐵路通信網是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具,我國鐵路引入現代通信技術還不久,對鐵路通信工程建設還需要一段時間對其了解、分析和試驗,對其中所要注意的問題,特別是技術問題要認真對待,只有這樣才能為鐵路通信現代化作出貢獻。
參考文獻:
梁培超.淺析鐵路通信工程應用接入網技術[J].科技資訊,2008.