1、移动通信技术的发展趋势摘要本文详细论述了现代移动通信技术的六大最新发展趋势:网络业务的数据化、分组化, 网络技术的宽带化,网络技术的智能化,更高的频段, 更有效利用频率,网络趋于融合、走向统一。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均具有重要的现实意义。关键词 移动通信 Internet 无线数据 IMT-2000 智能网 网络融合1 前言移动通信业务之所以发展迅猛主要是其满足了人们在任何时间。任何地点与任何个人进行通信的愿望。移动通信是实现未来理想的个人通信服务的必由之路。在信息支撑技术、市场竞争和需求的共同作用下,移动通信技术的发展更是突飞猛进 ,呈现出以下几大趋势:网络业务数据化
2、、分组化,网络技术宽带化 ,网络技术智能化 ,更高的频段,更有效利用频率,各种网络趋于融合。了解、掌握这些趋势对移动通信运营商和设备制造商均具有重要的现实意义。2 网络业务数据化、分组化2.1 无线数据生机无限当前移动数据通信发展迅速,被认为是移动通信发展的一个主要方向。近年来出现的移动数据通信主要有两种,一种是电路交换型的移动数据业务 ,如TACS、AMPS 和 GSM 中的承载数据业务以及 GSM 系统的 HSCSD;另外一种是分组交换型的移动数据业务,如摩托罗拉的 DataTAC、爱立信的 Mobitex 和 GSM 系统的 GPRS。目前 ,无线数据业务只占 GSM 网络全部业务量中的
3、很小一部分,但是在未来的两年中这种状况将开始扭转,并大大改变。 1999 年以后, 随着 HSCSD、GPRS 等新的高速数据解决方案显露峥嵘,并成为数据应用的新焦点 ,无线数据将成为运营商经营 计划中越来越重要的部分, 它预示着未来大量的商业机遇。(1)应用驱动市场无线数据业务的主要驱动力在于用户的应用。话音是单一的、易于被大众所接受的业务,然而无线数据则不同,无线数据最初的应用重点放在运输管理这样的专业市场。近期无线数据业务的目标市场是销售人员或现场工程师这样的用户群。从这些先发目标的应用中积累无线数据的经验,并从中受益。在过去的十年里,传统的生活方式已经在迅速改变,人们更经常性地移动,职
4、业和个人生活之间的分界变得模糊,人们需要不分时间、地点访问很重要的信息。发生在用户身上的这种生活方式的改变将成为驱动无线数据业务发展的重要因素。(2)因特网的影响和通信的其他领域一样,无线数据业务的一个最重要的驱动力来自 Internet。根据最近的研究,未来两年欧洲的因特网用户数量将翻一番。在我国, 因特网用户的年增长率将高达300%,显然用户在运动中接入因特网的需求将会增长。为了满足接入因特网的需求,一个全球性的开放协议无线应用协议(WAP) 应运而生。WAP 为将 Internet 的信息内容以及增值业务传送到移动终端提供了一种开放的通用标准,实现了 IP 与 GSM 网络的桥接,是一个
5、为厂商提供加速市场增长、避免网络割接、保护运营商投资的标准,WAP 确保任何与 WAP 兼容的 GSM 手机都能工作。(3)数据速率的发展GSM 承载业务所提供的 GSM 数据速率最高只能达到 9.6kbit/s。国际上 1998 年引入的高速电路交换数据(HSCSD)技术将实现 57kbit/s 的数据速率, 对要求连续比特率和传输时延小的应用是理想的,如会议电视、电子邮件、远程接入企业的局域网和无线图像。1999 年商用化的 GPRS 是第一个 GSM 分组数据应用, 将实现超过 100kbit/s 的数据速率。对较短的“突发” 类型业务是理想的,如信用卡认证、远程测量和远程事务处理。 E
6、DGE(增强数据速率 GSM 改进模式)使用修改过的 GSM 调制方式来实现超过 300kbit/s 的数据速率。EDGE 会让 GSM 运营商特别受益,他们不但可以赢得第三代移动通信的经营执照,还可以提供有竞争力的宽带数据业务。2.2 个人多媒体通信网络演进的方向对随时随地话音通信的追求使早期移动通信走向成功。移动通信的商业价值和用户市场得到了证明,全球移动市场以超凡的速度增长。移动通信演进的下一阶段是向无线数据乃至个人移动多媒体转移,这一进展已经开始 ,并将成为未来重要的增长点。个人移动多媒体将根据地点为人们提供无法想像的、完善的个人业务和无线信息,将对人们工作和生活的各个方面产生影响。在
7、个人多媒体世界里,话音邮件和电子邮件被传送到移动多媒体信箱中 ;短信将成为带有照片和视频内容的电子明信片;话音呼叫将与实时图像相结合 ,产生大量的可视移动电话,还将实现移动因特网和万维网浏览。像无线会议电视这样的应用将随处可见,电子商务将蓬勃开展。对于运动中的用户还有随时随地的各种信箱和娱乐服务。3 网络技术的宽带化在电信业 历史 上,移动通信可能是技术和市场发展最快的领域。业务、技术、市场三者之间是一种互动的关系,伴随着用户对数据、多媒体业务需求的增加, 网络业务向数据化、分组化发展,移动网络必然走向宽带化。通过使用电话交换技术和蜂窝无线电技术,70 年代末诞生了第一代模拟移动电话。AMPS
8、(北美蜂窝系统)、NMT(北欧移动电话)和 TACS(全向通信系统)是三种主要的窄带模拟标准。第一代无线网络技术的一大成就就是去掉了将电话连接到网络的用户线。用户第一次能够在他们所在的任何地方无线接收和拨打电话。第二代系统引入了数字无线电技术,它提供更高的网络容量, 改善了话音质量和保密性,并为用户引入了无缝的国际漫游。今天世界市场的第二代数字无线标准,包括GSM、 MMPS、PDC(日本数字蜂窝系统)和 IS95 CDMA 等, 均仍为窄带系统。第三代移动系统,即 IMT-2000,是一种真正的宽带多媒体系统, 它能够提供高质量宽带综合业务并实现全球无缝覆盖。2000 年以后,窄带移动电话业
9、务需求将依然很大,但随着Internet 等高速数据通信及多媒体通信需求的驱动, 宽带多媒体综合业务将逐步增长 ,而且就未来信息高速公路建设的无缝覆盖而言,宽带移动通信作为整个移动市场份额的子集将显得愈来愈重要。第三代系统预计在 2002 年投入商用。从第二代到第三代系统的变化并不像从第一代模拟网络到第二代数字网络那样存在重大的技术变迁。从目前的技术发展现状和趋势来讲,第二代系统将逐步子滑过渡到第三代系统 ,在此演进过程中,移动网络所能实现的数据速率逐步升级 : GSM 承载业务所能提供的数据速率为 9.6kbit/s,1998 年商用的 HSCSD 技术实现了 57kbit/s 的数据速率,
10、1999 年引入的GPRS 将实现超过 100kbit/s 的数据速率, 将在 2000 年引入的 EDGE 技术可实现超过300kbit/s 的数据速率。2001 年后投入商用的第三代系统将能够在广域网上实现384kbit/s 的数据速率,在办公室和家中还可以达到 2Mbit/s。4 网络技术的智能化移动通信需求的不断增长以及新技术在移动通信中的广泛应用,促使移动网络得到了迅速发展。移动网络由单纯地传递和交换信息,逐步向存储和处理信息的智能化发展 ,移动智能网由此而生。移动智能网是在移动网络中引人智能网功能实体,以完成对移动呼叫的智能控制的一种网络,是一种开放性的智能平台 ,它使电信业务经营
11、者能够方便、快速、经济、有效地提供客户所需的各类电信新业务,使客户对网络有更强的控制功能 ,能够方便灵活地获取所需的信息。移动智能网通过把交换与业务分离,建立集中的业务控制点和数据库 ,进而进一步建立集中的业务管理系统和业务生成环境来达到上述目标。通过智能网,运营公司可以最优地利用其网络,加快新业务的生成 ;可以根据客户的需要来设计业务 ,向其他业务提供者开放网络,增加收益。关于移动智能网的研究,早在 1995 年就已开始,刚开始并没有具体的标准协议出现, 各厂商各自制定了自己的标准,并且据此进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产品
12、。这些工作为最终移动智能网标准的形成积累了经验。1997 年末,美国蜂窝电信工业协会(CTIA)制定了移动智能网的第一个标准协议 IS-41D 协议。 1998 年 1 月,欧洲电信标准研究所(ETSI)在 GSM phase2+阶段引入了CAMEL 协议(移动通信高级逻辑的客户化应用程序),当时的版本是 Phase1。1998 年 4 月,ITU-T 在新推出的智能网能力集一 2 标准中描述了移动接入的功能实体,称为 CAMEL phase2 标准。伴随着移动网络向第三代系统的演进,网络的智能化程度也在不断地提升。智能网及其智能业务是构成未来个人通信的基本条件。5 更高的频段从第一代的模拟移
13、动电话,到第二代的数字移动网络,再到将来的第三代移动通信系统,网络使用的无线频段遵循一种由低到高的发展趋势。1981 年诞生的第一个具有国际漫游功能的模拟系统 NMT 的使用频段为 450MHz,1986 年 NMT 变迁到 900MHz 频段。我国目前的模拟 TACS 系统的使用频段也为 900 MHz。在第二代网络中,GSM 系统的开始使用频段为 900MHz,IS-95 CDMA 系统为 800MHz。为了从根本上提高 GSM 系统的容量,1997 年出现了 1800MHz 系统 ,GSM 900/1800 双频网络迅速普及。 2002 年将投入商用的第三代系统 IMT-2000 则定位
14、在 2GHz 频段。6 更有效利用频率无线电频率是一种宝贵资源。随着移动通信的飞速发展,频谱资源有限和移动用户急剧增加的矛盾越来越尖锐,出现了 “频率严重短缺”的现象。解决频率拥挤问题的出路是采用各种频率有效利用技术和开发新频段。模拟制的早期蜂窝移动通信系统采用频分多址方式,主要通过多信道共用、频率复用和波道窄带化等技术实现频率的有效利用。随着业务的发展,模拟系统已远不能满足用户发展的需求。数字移动通信比模拟移动通信具有更大的容量。同样的频分多址技术,数字系统要求的载干比较小,因而频率复用距离可以小一些 ,系统的容量可以大一些。而且 ,数字移动通信还可采用时分多址或码分多址技术,它比模拟的频分
15、多址制在系统容量上大 4-20 倍。GSM 作为最具代表性和最为成熟的数字移动通信系统,其发展历程就是一部频率有效利用技术的演进史。GSM 采用时分多址制式, 其对频率的有效利用主要是通过频率复用技术的不断升级实现的。从传统的 43 方式,到 33、13、 MRP、26 等新的复用技术, 频率复用的密集度逐步提升,频谱效率快速提高 , GSM 系统的容量得到逐步释放。1995 年开始投入商用的 IS-95 CDMA(窄带) 系统, 以无线技术的先进性和大容量等特点着称。它以扩频技术为基础,不同用户的信号靠不同的编码序列来区分 ,如果从频域或时域来观察,多个CDMA 信号是相互重叠的,故理论上
16、CDMA 系统的频谱利用率比 GSM 系统更高,网络容量更大。同时 CDMA 系统具有一定的过载能力,即系统具备软容量。作为未来第三代移动通信系统主流无线接入技术的 WCDMA(宽带码分多址)能够更高效地利用无线电频率。它利用分层小区结构、自适应天线阵和相干解调(双向) 等技术 ,网络容量可得到大幅提高,可以更好地满足未来移动通信的发展要求。7 网络趋于融合,走向统一7.1 第三代移动通信系统的结构第三代系统的主要目标是将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统,它能够提供宽带业务并实现全球无缝覆盖。为了保护运营公司在现有网络设施上的投资,第二代系统向第三代系统的演进遵循平滑
17、过渡的原则, 现有的 GSM、D-AMPS IS-136 等第二代系统均将演变成为第三代系统的核心网络,从而形成一个核心网家族, 核心网家族的不同成员之间通过 NNI 接口联结起来, 成为一个整体, 从而实现全球漫游。在核心网络家族的外围,形成一个庞大的无线接入家族 ,现有的几乎所有的无线接入技术以及 WCDMA 等第三代无线接入技术均将成为其成员。7.2 未来的网络构架技术的发展、市场需求的变化、市场竞争的加剧以及市场管制政策的放松将使计算机网、电信网、电视网等加快融合为一体,宽带 IP 技术成为三网融合的支撑和结合点。未来的网络将向宽带化、智能化、个人化方向发展,形成统一的综合宽带通信网 ,并逐步演进为由核。心骨干层和接八层组成、业务与网络分离的构架。
