1、摘要:文章介紹了下一代移動通信系統(tǒng)，論述了下一代移動通信系統(tǒng)的接入系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)，設(shè) 想了未來移動通信系統(tǒng)應(yīng)具有的基本特征及實施下一代移動通信系統(tǒng)可能遇到的困難。關(guān)鍵字:下一代移動通信；接入系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)；多模式終端；公共軟件平臺英文摘要:This paper mainly discusses the system architecture of the next-generation mobile communications, including its network architecture and key technologies, especially analyzes

2、its access system and software system, and concludes with the required characteristics of future mobile communication systems and possible difficulties in the implementation of NGN.英文關(guān)鍵字:Next-generation mobile communication; Access system; Software system; Multi-mode terminal; Common software platfo

3、rm正值全球移動制造商、運營商致力于3G的研發(fā)及運營準備之際，隨著3GPP和3GPP2的標準化工作逐 漸深入和趨于穩(wěn)定，國際標準化組織(如國際電信聯(lián)盟)將發(fā)展的目光瞄準了能提供更高無線傳輸速率和統(tǒng) 一靈活的全IP網(wǎng)絡(luò)平臺的下一代移動通信系統(tǒng)，一般稱為后3G、增強型IMT-2000(Enhanced IMT-2000)、 后IMT-2000(System Beyond IMT-2000)或4G。本文將其泛稱為“下一代移動通信系統(tǒng)”。1下一代移動通信的概念下一代移動通信技術(shù)涉及寬帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對稱的超過2 Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力；包括寬 帶無線固定接入、寬帶無線局域網(wǎng)、移動寬帶系統(tǒng)和

4、交互式廣播網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，下一代移動 通信技術(shù)的優(yōu)勢在于通話質(zhì)量好、數(shù)據(jù)通信速度高以及通信費用更加便宜，可以在不同的固定、無線平臺 和跨越不同頻帶的網(wǎng)絡(luò)中提供無線服務(wù)，可以在任何地方用寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)(包括衛(wèi)星通信和平流層通信)， 能夠提供定位定時、數(shù)據(jù)采集、遠程控制等綜合功能。下一代移動通信系統(tǒng)是集成多功能的寬帶移動通信 系統(tǒng)、寬帶接入IP系統(tǒng)。下一代移動通信將能滿足如下需求：更快的通信速度速度達到10 Mbit/s20 Mbit/s，最高可以達到100 Mbit/s。更寬的網(wǎng)絡(luò)頻譜每個信道將占有100 MHz的頻譜，相當于WCDMA網(wǎng)絡(luò)的20倍。更靈活的通信方式終端從功能到式樣將有

5、更驚人的突破。更高的智能化智能性更高，不僅表現(xiàn)在終端設(shè)備的設(shè)計和操作具有智能化，更重要的是可以實現(xiàn)許多難以想象的功 能。更平滑的兼容性能終端將具備全球漫游、接口開放、網(wǎng)絡(luò)互連、終端多樣化，以及能從2G、2.5G/3G平穩(wěn)過渡等特點。(6 )更高質(zhì)量的多媒體通信提供的無線多媒體通信服務(wù)將包括語音、數(shù)據(jù)、影像等，大量信息將透過寬頻的信道傳送出去，因此 也可稱為“多媒體移動通信”。(7)更低的通信費用通過解決與3G的兼容性問題，從而使現(xiàn)有通信用戶能輕易地升級；通過引入多項尖端通信技術(shù)，使下 一代移動通信部署起來相對容易，將有效地降低運營成本。在市場需求與新技術(shù)的共同作用下，下一代移動通信技術(shù)將向如下

6、目標發(fā)展：移動通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化，移動互聯(lián)網(wǎng)逐步形成。移動通信技術(shù)的數(shù)字化、寬帶化。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備智能化、小型化。更高頻段應(yīng)用，更有效的頻率利用。移動網(wǎng)絡(luò)的綜合化、全球化、個人化。各種網(wǎng)絡(luò)融合。高速率、高質(zhì)量、低費用。下一代移動網(wǎng)絡(luò)的根本任務(wù)是接收、獲取到終端的呼叫，在多個運行網(wǎng)絡(luò)(平臺)之間或者多個無線接 口之間建立其最有效的通信路徑，并對其進行實時的定位和跟蹤；在移動通信過程中，保持良好的無縫連 接能力，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母哔|(zhì)量、高速率；基于多層蜂窩結(jié)構(gòu)，通過多個無線接口，由多個業(yè)務(wù)提供者和 眾多網(wǎng)絡(luò)運營者提供多媒體業(yè)務(wù)。因此，下一代移動通信技術(shù)應(yīng)具備如下特征：融合多種業(yè)務(wù)下一代移動通信技術(shù)應(yīng)能

7、將個人通信、信息系統(tǒng)、廣播、娛樂等業(yè)務(wù)無縫連接為一個整體，滿足用戶 的各種需求；應(yīng)能集成不同模式的無線通信系統(tǒng)，使移動用戶得以自由地在不同標準的系統(tǒng)間漫游；各種 業(yè)務(wù)應(yīng)用、各種系統(tǒng)平臺間的互連應(yīng)更便捷、安全，更富有個性化。高速移動中的無縫連接用戶在高速移動中，能夠按需接入系統(tǒng)，并在不同系統(tǒng)間無縫切換，傳送高速多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。各種用戶設(shè)備入網(wǎng)便捷各種價格低廉的設(shè)備應(yīng)能做到方便地接入通信網(wǎng)絡(luò)。為滿足用戶的特殊需要和特殊用戶(如殘疾人)的 需要，更多新的人機交互方式將會不斷出現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)高度智能化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有良好的重構(gòu)性、可伸縮性、自組織性，用以滿足不同環(huán)境、不同用戶的通信需求，是一個 高度自治、自適應(yīng)的

8、網(wǎng)絡(luò)。軟件平臺趨于獨立軟件平臺趨于獨立，從而加快實現(xiàn)計算機網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和衛(wèi)星通信網(wǎng)的融合。寬帶IP技術(shù) 和光網(wǎng)絡(luò)將成為多網(wǎng)融合的支撐點和結(jié)合點。2下一代移動通信的接入系統(tǒng)下一代移動通信接入系統(tǒng)的顯著特點是智能化多模式終端基于公共平臺，通過各種接入技術(shù)，在各種 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(平臺)之間實現(xiàn)無縫連接和協(xié)作。各種專門的接入系統(tǒng)在公共平臺上相互協(xié)作，以最優(yōu)化的方式 工作，滿足不同用戶的通信需求。多模式終端接入系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)會自適應(yīng)分配頻帶，給出最優(yōu)化路由，以 達到最佳通信效果。下一代移動通信的主要接入技術(shù)有：無線蜂窩移動通信系統(tǒng)、無繩系統(tǒng)(如DECT)、短 距離接入系統(tǒng)(如藍牙)、無線局域網(wǎng)(WL

9、AN)系統(tǒng)、固定接入和無線環(huán)路系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)、平流層通信(STS)、 廣播電視接入通信系統(tǒng)(如DAB和DVB-T)、有線系統(tǒng)(雙絞線的xDSL和同軸線的CATV系統(tǒng))。隨著技術(shù)發(fā) 展和市場需求變化，新的接入技術(shù)將不斷出現(xiàn)。以上各種接入系統(tǒng)都是針對某一類型的業(yè)務(wù)而專門設(shè)計的， 他們通過媒體接入系統(tǒng)相連接，在全IP的核心網(wǎng)中，形成一個公共的、靈活的、可擴展的平臺。下一代移 動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1下一代移動通信的網(wǎng)絡(luò)互連結(jié)構(gòu)由于不同類型的接入技術(shù)針對不同業(yè)務(wù)而設(shè)計，接入系統(tǒng)各自擁有不同的應(yīng)用領(lǐng)域、小區(qū)范圍以及無 線環(huán)境，因此可以根據(jù)接入技術(shù)的適用領(lǐng)域、移動小區(qū)半徑和工作環(huán)境，將它們以一種分層

10、的結(jié)構(gòu)組織起 來。分配層主要由平流層通信、衛(wèi)星通信和廣播電視通信組成，服務(wù)小區(qū)范圍較大，特別適合廣播業(yè)務(wù)。另外， 它們可與GSM、通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)、公眾交換電話網(wǎng)(PSTN)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)結(jié)合，由這些 系統(tǒng)提供上行鏈路，而由廣播電視接入通信系統(tǒng)提供寬帶下載信道。蜂窩層主要包括2G、2.5G、3G通信系統(tǒng)以及新的無線接口(用于提供更高速率的信息服務(wù))，這些系統(tǒng)主要是 為個人通信服務(wù)的，它們有較大的系統(tǒng)容量。熱點小區(qū)層主要由WLAN網(wǎng)絡(luò)組成，服務(wù)范圍集中在校園、社區(qū)、公司、機場、會議中心等，支持自適應(yīng)的調(diào)制方 式、不對稱的數(shù)據(jù)通信以及高速的信號傳輸。個人網(wǎng)絡(luò)層主要應(yīng)用于家

11、庭、辦公室等短距離應(yīng)用環(huán)境，服務(wù)范圍覆蓋面積很小。不同的設(shè)備之間可以通過藍牙、 DECT等系統(tǒng)連接在一起。另外，這些系統(tǒng)也可以作為個人鏈路連接到其他的網(wǎng)絡(luò)層或直接連接到媒體接入 系統(tǒng)。固定層主要指雙絞線、同軸電纜、光纖組成的固定通信系統(tǒng)。固定無線接入或無線本地環(huán)路系統(tǒng)也可以歸到 這一類。它們主要提供高的系統(tǒng)容量，用以支持個人通信服務(wù)。移動終端接入到系統(tǒng)中時，將根據(jù)自己的業(yè)務(wù)類型自動選擇接入系統(tǒng)，以達到對業(yè)務(wù)的最佳支持，并 將主要在以下3個方面進行技術(shù)革新和突破：在接入系統(tǒng)的物理層，優(yōu)化信道調(diào)制、信道編碼和信號傳輸技術(shù)，提高信號處理算法、信號檢測和 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，進一步改善頻譜共享和天線技術(shù)，最

12、大限度地開發(fā)利用有限頻率資源。在接入系統(tǒng)的高層協(xié)議方面，研究網(wǎng)絡(luò)自我優(yōu)化和自動重構(gòu)技術(shù)、動態(tài)頻譜分配和資源分配技術(shù)以 及網(wǎng)絡(luò)管理和不同接入系統(tǒng)間的協(xié)作，從而提高網(wǎng)絡(luò)性能。加強軟件無線電技術(shù)，并優(yōu)化無線電傳輸技術(shù)，如支持實時和非實時業(yè)務(wù)、無縫連接技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安 全技術(shù)，從而提高和擴展IP技術(shù)在移動網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。3下一代移動通信的軟件系統(tǒng)下一代移動通信的軟件系統(tǒng)將趨于標準化、復雜化、智能化，其首要任務(wù)是創(chuàng)建一個公共的軟件平臺， 使不同通信系統(tǒng)和終端的應(yīng)用軟件通過此平臺實現(xiàn)“互連互通”，并通過該軟件平臺，實現(xiàn)對不同通信系 統(tǒng)和終端的管理和監(jiān)控。因此，對于下一代移動通信軟件系統(tǒng)而言，關(guān)鍵是建立一個統(tǒng)一的

13、軟件標準和互 連協(xié)議。下一代移動通信軟件系統(tǒng)將逐步采用Web服務(wù)模式，以取代現(xiàn)行的客戶機/服務(wù)器(C/S)模式；新的計 算機語言(如XML)將用于未來的這種基于Web的分布式服務(wù)；在網(wǎng)絡(luò)安全上，將進一步保障通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng) 絡(luò)安全、數(shù)據(jù)完整和其他特殊需要。下一代移動通信系統(tǒng)中會不斷出現(xiàn)新的業(yè)務(wù)、新的需求；終端用戶漫游于不同的系統(tǒng)中時，需要做到 系統(tǒng)間以及系統(tǒng)內(nèi)部的無縫切換。這些都需對終端和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進行重新配置，因而需要一個分布式的配置 控制方式。下一代移動通信系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和外部網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2下一代移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置當移動終端漫游于不同的系統(tǒng)中時，需適時改變其工作模式，以

14、適應(yīng)不同的工作環(huán)境；還應(yīng)及時更改 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的配置，以適應(yīng)變化的系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量及業(yè)務(wù)類型，從而使系統(tǒng)始終保持在最優(yōu)工作狀態(tài)。因此需 要網(wǎng)絡(luò)配置監(jiān)視單元用于監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和環(huán)境的變化；分布于終端側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的網(wǎng)絡(luò)配置管理模塊用來控 制終端和網(wǎng)絡(luò)的配置，并保持用戶終端與網(wǎng)絡(luò)之間的同步；軟件下載中心用以向軟件處理服務(wù)器提供所需 要的軟件配置文件。軟件無線電技術(shù)將幫助實現(xiàn)移動終端和網(wǎng)絡(luò)的再配置，從而保證下一代移動通信系統(tǒng) 具有良好的靈活性和擴展性，并可利用單一終端在不同的接入系統(tǒng)中實現(xiàn)漫游。4下一代移動通信的關(guān)鍵技術(shù)在下一代移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)中，除了信道傳輸與調(diào)制、信號傳輸、系統(tǒng)資源管理、軟件無線電、 智

15、能天線等無線側(cè)技術(shù)外，對于核心網(wǎng)側(cè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議而言，將采用基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來有效地 處理IP分組業(yè)務(wù)，并方便地提供廣播多播業(yè)務(wù)，其中如何選擇一個適合IP分組傳輸、位置登記、基站網(wǎng) 絡(luò)配置、以及無線質(zhì)量控制的空中接口協(xié)議是關(guān)鍵。圖3是數(shù)字化數(shù)據(jù)交易所的示意圖，數(shù)字化數(shù)據(jù)交易 所是下一代移動網(wǎng)絡(luò)的一個重要技術(shù)之一，用于預處理不同網(wǎng)絡(luò)平臺之間的呼叫，從而在網(wǎng)絡(luò)平臺之間的 特定協(xié)議條件下，幫助業(yè)務(wù)提供商提供高質(zhì)量、低費用的業(yè)務(wù)應(yīng)用。例如，電視數(shù)據(jù)信息在兩個網(wǎng)絡(luò)平臺 之間傳送時，首先經(jīng)由數(shù)字化數(shù)據(jù)交易點進行處理；然后該電視數(shù)據(jù)信息將被分離成視頻信號和音頻信號， 經(jīng)由不同信道傳送；音頻信號將由覆

16、蓋廣泛的網(wǎng)絡(luò)傳送，視頻信號將由只能處理、接收視頻信號的網(wǎng)絡(luò)傳 送，以此來降低通信成本和有效利用傳輸信道。未來的全球互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和骨干網(wǎng)系統(tǒng)，將以寬帶IP技術(shù)和 光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為主。新型光網(wǎng)絡(luò)利用大氣激光傳輸原理，主要由激光器、光放大器和光接收器組成，通過 發(fā)射一種特殊的“擴展光束(Expanded beam) ”傳送光信號，并采用密集波分復用技術(shù)，支持10 Gbit/s的 速率，傳輸距離大于5 km，具有良好的信號安全和穩(wěn)定性?？梢灶A見，在下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)中，光網(wǎng)絡(luò) 將起舉足輕重的作用。圖3數(shù)字化數(shù)字交易所5結(jié)束語下一代移動通信系統(tǒng)將支持多媒體通信，實現(xiàn)無線接入寬帶固定網(wǎng)，以及在不同系統(tǒng)之間漫游

17、。未來 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展與我們這里所描述的下一代移動通信系統(tǒng)可能不完全一樣，但會具備如下基本特征：服務(wù)完全集中個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各項業(yè)務(wù)將會結(jié)合成一個整體，系統(tǒng)將更加安全、方便并更加照 顧用戶的個性。移動接入無所不在移動接入將是提供話音、高速信息業(yè)務(wù)、廣播以及娛樂等業(yè)務(wù)的主要接入方式，人們可以隨時隨地接 入到系統(tǒng)中。用戶設(shè)備各式各樣用戶將使用各種各樣的移動設(shè)備接入到系統(tǒng)中來。人與設(shè)備之間將可以通過聽、說、看以外的其他途 徑進行交流。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分自治網(wǎng)絡(luò)可以自動管理，動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求，將是一個完全自治的、自適 應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將是人類有

18、史以來最復雜的技術(shù)系統(tǒng)，要順利、全面地實施下一代移動通信， 將可能遇到如下困難：速度很難達到理論值人們對未來移動通信的需求是其通信傳輸速度將會得到極大提升，從理論上說最高可達到100 Mbit/s， 但手機的速度將受到通信系統(tǒng)容量的限制，并較難達到理論速度。面臨市場壓力據(jù)預測，10年以后，2G的多媒體服務(wù)將進入第3個發(fā)展階段，此時覆蓋全球的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本建成， 全球25%以上的人口將使用3G終端。到那時，整個行業(yè)正在消化吸收3G技術(shù)，對于下一代移動通信技術(shù) 的接受需要一個逐步過渡的過程?？趨⒖嘉墨I1 Zhou Shengli. Long codes for generalized FH-OFDMA through unknown multipath channels. IEEE Communications Magazine, 2001,(5):7217322吳偉陵.移動通信中的關(guān)鍵技術(shù).北京:北京郵電大學出版社,20023彭藝,查光明.第四代移動通信系統(tǒng)及展望.電信科學,2002,18(6):8114任立剛