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關鍵詞:移動通信技術,OFDM,IPv6
中圖分類號:TN929.5 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2014) 04-0000-01
伴隨著以智能手機為代表的移動互聯終端的蓬勃發展,移動通信技術已成為目前計算機技術以及網絡通信技術領域最炙手可熱的研究領域。從第一代移動通信技術只能提供模擬的語音服務,到現在已被廣泛認可接受的具有高效傳輸和互連互通能力的第四代移動通信技術,短短幾十年,移動通信技術發展日新月異,新技術層出不窮,新標準新協議不斷獲得推廣應用,客戶體驗以幾何量級的形式不斷提高。可以說移動通信技術與移動終端是靈魂與肉體關系,腦與體的互動。移動智能終端的普及離不開移動通信技術的發展與突破。
一、移動通信技術發展歷程
自第一代移動通信技于上世紀80年代術誕生以來,移動通信技術先后經歷了三代更新,目前第四代移動通信技術已經獲得廣泛認可,即將走向大規模的商用階段。
(一)第一代移動通信技術(1G):1G存在于20世紀80年代到90年代,該階段,移動通信技術的主要特征是運用了模擬技術和頻分多址技術,而各國采用的制式也不盡相同。我國采用的是TACS。由于受到傳輸寬帶的限制,該通信傳輸技術無法進行遠程漫游,僅僅是局域網的通信傳輸。
(二)第二代移動通信技術(2G):2G技術自上世紀九十年代獲得市場的廣泛認可和使用,相比1G各國不同制式而言,2G在全球范圍內具有高度的標準化,主要采用GSM和CDMA兩種制式,我國主要采用的是GSM標準,可以進行低速的數據化業務。2G在傳播速度上高于1G,且在我國可以實現跨省域的漫游。
(三)第三代移動通信技術(3G):隨著智能移動終端以及移動通信技術的發展,客戶對除語音外的服務,如數據,多媒體,圖像等提出需求。在此背景下,3G技術應運而生。國際上,3G統稱為IMT-2000,其工作頻段主要在2000MHz。由于3G可以提供多媒體業務,為運營商帶來可觀的流量收益,因而備受運營商推崇。現階段3G網絡在我國已經獲得廣泛普及。
(四)第四代移動通信技術(4G):4G是在3G基礎上發展的新一代移動通信技術,該技術尚處在開放階段,眾多設備提供商以及運營商參與宣傳推廣,技術標準層次不齊,為此國際電信聯盟定義4G的標準-符合100m傳輸數據的速度。從目前來看,主要的標準為TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。
二、新一代移動通信技術探究
移動通信技術歷時近三十年的變遷,目前已經邁入第四代移動通信技術,即所謂的4G。4G因為具有超速的數據傳速能力,順應了智能移動終端的發展潮流,被廣大的運營商作為爭取終端客戶的核心競爭力。雖然目前我國市場上4G技術尚未正式邁入商用階段,但有理由相信,隨著數據傳輸競爭的加劇,移動運營商硬件布局的完成,新一代移動通信技術(4G)會成為主流。
第四代移動通信的主要技術包括正交頻分復用(OFDM)技術,智能天線技術(SR),軟件無線電技術(SDR)以及IPv6技術。OFDM技術建立正交子信道,將高速數據信號通過正交系統轉換為低速子數據流,可有效提高頻譜利用效率,并提高了對脈沖噪音的抵抗以及延緩信道的快速衰落。SR技術是第四代移動通信技術的核心技術,可抑制信號干擾,自動跟蹤和數字波節調節功能。SDR技術構建了第四代移動技術開放式平臺,通過高度開放性,高度標準化以及模塊化,方便系統升級和配置提升。IPv6技術包含巨大的地址空間,已取代IPv4成為4G網絡的核心網間協議,并在設計上將業務,控制以及傳輸獨立分開,直接提供端對端的IP業務,具有很大的靈活性和開放性。
相比現有的移動通信技術,業內普遍認為第四代移動通信技術的優勢明顯:第一,頻譜寬速度快,根據國際電信聯盟的定義,4G的傳播速度要達到100Mbps,遠遠超過3G的傳播速度,其占用的頻譜達100MHz是3G網絡WCDMA的20倍。第二,多媒體業務的融合,4G技術基于高速的IPv6,以移動數據為主,實現了個人通信,數據,視頻等多媒體信息的大融合,因而也被稱為“多媒體移動通信”。第三,更佳的兼容性和覆蓋性,3G技術雖然實現了省域漫游,但無法實現全球漫游,而4G系統實現了全球統一的標準,將各類媒體,移動終端以及以太網實現了所謂的無縫銜接,將不同制式的無線通信,包括廣播電視網,蜂窩移動網,無線局域網,藍牙甚至衛星網融合連接,實現了手機在全球任意地點的通信。第四,更多的增值服務。與3G移動通信系統以CDMA為核心技術不同的是,4G以OFDM技術為核心,利用這種正交多任務分頻技術實現例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等方面的無線通信增值服務。
三、我國新一代移動通信技術的應用進展
第四代移動通信技術自21世紀初,眾多國家加入了開發研究過程中,尤其是2010年國際電信聯盟制度了統一的4G通信標準。相比前幾次移動通信技術革命,我國在第四代移動通信技術各種中積極參與,在國家戰略層面上高度重視,被列為863重點攻關項目。由我們自主開發的全IP蜂窩移動技術被國際上公認為第四代移動通信技術的核心技術。
同時,我們再第四代移動通信技術的商用領域也走在世界前列,2013年年末,我國工業和信息化部公告稱,中國的三大運營商中國移動通信集團公司、中國電信集團和中國聯合網絡通信棘突有限公司獲得政府頒發的“LTE/第四代數字蜂窩移動通信業務(TD-LTE)”的經營許可牌照,即所謂的4G牌照,自從我國的第四代移動通信技術從理論研究階段正式邁入商業應用階段。
雖然三大運營商都獲得了4G牌照,但由于歷史原因以及市場策略,其采取的推進策略也不盡相同。中國移動由于在3G浪潮的落后,其預在4G時代贏得先機,因而其對4G技術響應也最為積極,截止2013年底,中國移動已經在全國超過100多個城市部署建設TD-LTE實驗網,而在廣東,江蘇,浙江等地已經開始4G試商用服務。中國聯通對4G網絡的建設比較謹慎,因而其擁有成熟的WCDMA網絡系統,并在主要城市已經升級為HSPA+42M的準4G網絡。中國電信比較糾結,其在4G浪潮的前期希望與中國移動合作,租用其基站設備,但在獲得4G牌照后,中國電信開始積極開展實驗網的建設。
參考文獻:
第一代移動通信技術的特征
第一代的移動通信技術最早是在二十世紀八十年代左右出現的,它經歷了大概十幾年的發展時間,在上世紀九十年展結束。它的技術特點主要有以下幾個方面,它的智能化技術很差,業務量較小、沒有很好的通信技術、安全性不高、運行起來很慢而且沒有設定加密的功能。在這一代移動通信系統中,主要采用的是模擬傳輸技術,所以傳輸的效果很差,而且在傳輸中會被其他因素影響,抗干擾力很差。那個時期,人們的生活水平并不高,生活也不豐富。所以,只有一少部分人能夠使用這種移動通信設備,并沒有得到廣泛的使用。因此,人們并沒有十分關注這種通信技術的發展。
第二代移動通信技術的特征
第二代的移動通信系統即2G技術,最開始是從二十世紀九十年代初期出現的,這種技術的出現主要是為了彌補第一代移動通信系統中存在的缺陷,并且擴展相應的功能。第二代移動通信系統的主要內容是網絡應用邏輯更強,采用立即計費的方式,支持最佳路由,00/1800雙頻段,話語編解碼等是完全兼容的而且速率更強,頻率結構使用的是更高的加密技術,并且在這一代的通信技術中還應用了智能天線技術和雙頻段技術等。這樣就滿足了人們日益增長的需求,使業務數量持續的增長。移動通信技術所存在的GSM系統容量不足的缺陷,使GSM功能不斷地得到改善和增強,具備了初步支持多媒體業務的能力。雖然第二代移動通信技術,在發展的過程中不斷地得到較好的完善,但是2G的移動通信系統,隨著用戶和網絡規模的不斷擴大,頻率資源也己經適應不了,移動通信業務發展的需求,呈現供不應求的趨式,頻率資源也占有率也接近于枯竭,移動通信的語音質量,也不能達到用戶所要求的高質量的標準,對于數據通信速率太低,這個2G無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
第三代移動通信技術
第三代移動通信系統技術,主要是在話音和數據通信速率等方面得到有效的改進,通信碼率能夠達到384kb/s,第三代移動通信系統,也就是通常所說的3G,是現階段正在全力開發的移動通信的系統,這一代移動通信的系統,已經具備了最基本智能特征,應用了智能信號處理技術,智能信號處理單元,多媒體數據通信和話音支持的技術,能夠提供跟前兩代產品相比,所不能提供的多種寬帶信息業務,第三代移動通信技術具備慢速圖像、高速數據、電視圖像等功能。傳輸速率也比前兩代,移動通信技術有高質量的提高,傳輸速率在用戶靜止時,移動通信速率最大為2Mbps,在用戶高速移動時,移動通信速率最大支持144Kbps,所占頻帶寬度為5MHz左右。但是,就目前的第三代3G移動通信系統,通信標準總共有三大類CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA,共同組成3G移動通信IMT2000的體系,它們彼此之間存在相互兼容的問題,這就意味著從根本上來說,當前已有的移動通信系統,并不是真正的個人通信和全球通信系統。再進一步地說,目前的3G移動通信系統的頻譜利用率還相當地低,并沒有充分地利用頻譜資源,達到普及和推廣3G移動通信的業務,留下了很大的發展智能移動通信技術的空間。根據移動通信市場發展的需要,和3G移動通信所存在的一些欠缺,目前國際上有不少國家,已經開始研究第四代移動通信系統。也就是我們將要面對的4G移動通信智能系統,這一代移動通信技術,將從根本上彌補前三代移動通信所存在的不足,成為移動通信系統又一個閃光的亮點,在不斷地研究和發展中,讓更多的用戶認識和接受。
第四代移動通信技術
關鍵詞:移動通信;傳輸;工程設計;技術創新
0引言
伴隨科學技術的不斷發展,以現代通信技術為代表的通信傳輸技術水平得到了長足的發展和進步。隨著信息技術的不斷普及,以高效通信技術為代表的互聯網時代全面到來。就現代化的通信技術而言,其飛速發展時期主要集中在進入21世紀以后,世界范圍內的無線通信技術迎來了發展的春天。隨著通信硬件研發腳步的不斷推進,移動通信技術和傳輸方式日新月異,移動通信設計及配套技術正在朝著高效、高質量、高適應性的方向快速發展。加之互聯網發展模式正在不斷滲透到技術領域的方方面面,在日后的社會發展和基本運營階段中,智能化電子設備的大規模使用必將成為主流,由于現代社會的發展速度逐步加快,人們之間的聯系愈加的頻繁和緊密,居民對于移動通信技術的依賴性逐步增加,為了提高用戶體驗和工作效率,必須不斷提升移動通信設備的工作效率,不斷提升既有通信設備的技術水準。
1我國移動通信傳輸相關技術的發展現狀分析
在移動通信技術發展的基本里程中,在早期的移動通信技術方面,其主要工作原理是借助信號基站發送蜂窩網絡,通過劃分網格,保證將區域范圍內的信號依照距離分為多個不同的區塊,在用戶使用移動設備的過程中,移動電子設備將自動對基站發送的信號進行再定位,在不同網格區域中實現智能切換,通過不斷切換信號,以最終實現移動信號的穩定連接。在無線通信技術的發展歷程中,第二代無線通信技術使用了以WLAN及本地網絡技術,通過WLAN連接制式,可以實現在較小范圍內的移動信號服務,一般的數據交換速度介于600kbit/s~900kbit/s之間,如果信號質量較高的話,其最快速度甚至可以達到 20Mbid/s,雖然速度客觀,但是有一個致命缺陷就是使用范圍得到極大的控制,因此,該技術一般僅被應用于大型的商場或者寫字樓內,用以滿足區域性的無線通信服務,其具體的服務網絡結構由分布控制網絡以及中心控制網絡共同組成。在當前的主流移動通信技術中,其中受到最多關注,同時也是未來發展前景較高的移動通信業務就是無線應用,通過無線服務,為用戶提供實時的網絡游戲、票務購買、銀行在線交易、通信業務、移動金融投資業務、移動交通出行服務及各類電子商務互動等,雖然互聯網技術的觸角已經深入到生活的方方面面,且目前的移動通信業務用戶的使用量依舊處于高速增長狀態,這些均稱為不斷推進移動通信技術不斷發展的主要動力源泉。
2移動通信傳輸工程設計的具體特點分析
2.1移動通信終端設備日益輕便高效
隨著互聯網技術及電子技術的不斷發展和更新換代,電子終端設備及移動通信設備取得了長足發展。為了滿足用戶日益增加的基本需求,功能日益豐富、運行日益穩定的移動通信智能終端設備被研發出來,其設備的信息傳輸能力得到巨大的發展。目前,隨著產品的不斷革新,現有的移動終端通信設備的智能化水平日益提升,其主要朝著輕便和智能化的方向發展,由于對智能化水平的要求不斷提高,同時也促進了特定功能的移動傳輸設備的研發;此外,諸如光纖信號發射器(路由器)等設備的信號服務功能也越發完備,且其外形逐步向微型化發展,其外觀設計主要凸顯簡約風格。通過簡化設計細節,實現了資源的最大程度節約,并降低了無端的資源浪費。
2.2移動通信傳輸設備的功能趨向多元化發展
伴隨電子硬件技術的不斷發展,用戶對于移動通信傳輸設備的工作能力要求也越來越詳細,由于市場導線,催生了移動通信設備向著多元化和多種數據同時傳送的方向發展。對于信息傳輸技術而言,其發展水平已經接近完備,實現多種數據實時傳輸的功能已經不是技術難題。此外,加之移動通信設備的信息傳輸技術的不斷更新,也保證了設備在進行多元化信息傳輸過程中始終具備較高的速率和穩定性,因此,移動通信設備實現操作功能的多媒體化也是水到渠成的事。一臺移動通信終端設備能夠實現多組數據的實時傳輸這一基本功能確保了現代移動通信設備的工作能力和效率;此外,加之多組傳輸線路的整合利用,使得數據傳輸成本被顯著拉低,傳輸效率得到極大的提高。
3移動通信傳輸技術的綜合分析
3.1EPON技術分析
EPON技術主要采用的通過固定光纖發射設備實現信號的實時傳送。考慮到EPON技術采用的主要是單纖波重復使用技術,因此,其通信硬件設備得到了極大的簡化,僅需要一臺OLT設備及一條配套的光纖通信線纜,方可流暢運營。EPON技術主要采用光纖信號分路器將信號實時傳輸到多個ONU,ONU端能夠接收信號后再進行智能化重分配。EPON技術不但可以實現TDM信號的傳輸,在IP數據的傳輸方面,其應用領域也相當廣泛和深入。該通信方式采用電信級別網絡管理終端,通過制式為IEEESO23的以太網格式進行傳輸,從而最大程度確保了設備的傳輸效率和穩定性。
3.2GPON技術分析
與EPON技術相較,GPON技術則屬于一種通用的無源光綜合傳輸技術,其最大的特點就是拓展了信號帶寬,保證信號在一定區域內的覆蓋能力更強。此外,該技術還有一大特點和優勢就是能夠在同時承載ATM信號及GEM幀的同時,還可以較為穩定的實現信號的傳輸功能。
4總結
伴隨現代社會移動通信技術的不斷發展和覆蓋,其快速發展保證了居民日常的通信生活便捷性;此外,用戶對于移動通信設備的技術要求也與日俱增,主要在移動通信傳輸終端的智能化和傳輸效率方面均顯示出極大的關注。目前,移動通信傳輸設備已經成為大眾居民生活中不可或缺的一部分,其發展程度直接關系到居民的物質生活和精神生活質量。
參考文獻:
[1]劉楊.移動通信傳輸工程設計與新技術[J].通訊世界,2014(10):15-17.
【關鍵詞】5G通信技術;發展趨勢
最近幾年,科技領域的創新與發展日新月異,整個社會各個領域都在隨著科技的發展而不斷的變化,移動通信技術也隨之發展起來。現如今,移動通信已經與人們的生活不斷的融合,社會各個方面的移動通信需求都得到了相應的滿足。5G移動通信技術將成為移動通信技術發展的主要方向,也將進一步促進信息基礎設施建設的不斷進步。
1.5G通信技術的主要優勢
第五代移動通信技術也就是我們說的5G移動通信,是第四代移動通信技術的延伸,有效的提升了移動通信的覆蓋面,其安全性也更強了,有效的解決了第四代移動通信技術中的一些技術性的問題,更好的滿足了社會的需求,是移動通信技術發展的重要突破。5G移動通信技術的優勢是非常明顯的,用戶的體驗感更好了。主要體現在以下幾個方面:
1.1實現了多天線的移動傳輸技術的提供
與第四代移動通信技術相比較,5G移動通信技術更為有效的進行了有源天線陣列的布置,多天線的傳輸方式傳輸信號更強,實時性更好。有源天線技術主要就是依靠毫米波,將此技術應用到5G移動通信當中,使得頻譜資源的實效性得到了切實的增強。
1.2通信的智能化水平提升
第五代移動通信與第四代相比較,前者包含的基站功能更加的全面,綜合了大數據資源和云計算的功能,這也是大數據得到及時前面處理的最主要的原因,數據的及時處理就增強了移動通信的實效性。基站的數量形態是非常多的,而且呈現出多樣化的特點,每一種連接方式都有其獨特性,差異性比較明顯,對于不同頻段的通訊業務形式都能很好的適應。
1.3全雙工同時同頻技術得以構建
同時同頻技術原本就屬于5G移動通信技術范疇當中的,這一類型的通信技術的物理信道主要有兩個,其方向是完全不同的,這就使得信號的全方位發射處理得到了較好的實現。在這個前提之下,同時同頻通訊手段對于信號干擾的處理能力是非常強的,基本能夠杜絕,信號傳輸的精準度又是非常高的。由此可見,同時同頻這種雙工通信的方式對于頻譜的優勢能夠進行進一步的優化,還具有非常強的防控性,有效的解決了發射機干擾的問題。該技術能夠更好的利用頻譜,綜合性的優勢比較明顯,通訊的靈活性比較強,現在已經基本成為第五代移動通信技術的主要構成了。
2.5G移動通信的關鍵性技術
2.1密集網絡技術
第五代移動通信的出現有效的緩解了上一代移動通信在供需不足方面的問題。因為第五代移動通信最大的優勢就在于流量的提供上,提供的流量實現了幾千倍的增長,而這種情況的出現需要先進的技術才能實現,技術有著決定性的作用。這方面的技術需要科學的應用密集網絡技術,只有具備了這項技術才能完整的呈現第五代移動通信的作用和優勢。密集網絡技術的內容主要有兩個方面,第一個就是在宏基站的外部進行天線的設置,而且對數量的要求是比較嚴格的,其目的就是需要大幅度的拓展室外的空間;第二個方面就是結合具體情況將大量的密集網絡在室外進行布置。開展這項工作的原因就是密集網絡產生的信噪比增益更為客觀,這也是密集網絡能夠將自身優勢充分發揮出來的關鍵所在,既能夠有效的促進第五代移動通信技術優勢更好的發揮,也使技術的靈活性更強了,使得移動通信的覆蓋面積更加的廣泛了。
2.2信道建模技術
5G通信技術背景之下,一個重要的傳輸技術就是信道建模技術,此項技術能夠全方位的完成無線技術的評定,精準度是非常高的。信道建模技術還能夠評估無線網絡所處的環境情況,借助于相關數據描述無線環境的具體特點,從而更好的確定信號的傳播方式。產生了第五代移動通信技術的概念之后,信道建模技術也面臨著更高的要求,因為在4G移動通信的時代,該技術采用的是固定不變的發送端,只有接收端是在移動狀態之下的,但是到了全新的時代,無論是發送端還是接收端,都必須是在移動的狀態之下的,因此4G移動通信的單向移動性已經不能適應5G移動通信的需要了。與此同時,信道建模技術中的D2D信道空間的連續性是非常強的,然而上一代移動通信技術中的信道建模支鏈的獨立性比較突出,信號輻射范圍互相沒有交叉,不會影響彼此,這是不符合空間連續性的需要的,這就要求信道建模技術進一步進行升級,將雙新移動性和空間連續性的問題解決,這也是未來發展中的重要研究內容。
2.3多天線技術
我國的社會發展水平全面提升,在這樣的情況下,人們的生活水平也得到了相應的提升,生活的質量也得到了很大的改善,這也增加了社會對網絡技術的新的需求,5G移動通信技術很主要的另一個研究內容就是大規模的多天線技術,5G移動通信技術是非常重要的現代傳輸技術,需要研究人員在技術研發的過程中更加重視相關的問題。大規模多天線傳輸技術對于數據傳輸的速度能夠很好的提升,傳輸效率增加,通信頻率資源的問題也能得到更好的解決,有助于5G移動通信技術節能目標的實現。
2.4同時、同頻的全雙工技術
同時同頻全雙工技術從5G移動通信的角度來看,可以理解為在同一個信道上,發送相同信號的時候,也接收信號,確保兩個方向的信號都能完成相應的操作,而且不會產生干擾。這里主要靠的就是技術來解決通信雙工節點上信號互相干擾的問題,屏蔽效果是比較好的,然后科學的使用信號機,最終高效的完成信號的發送和接收,而且能夠保證信號的質量。同時進行信號的發送和接收能夠顯著的提升頻譜的效率,所以這樣的技術比傳統的技術具有更加明顯的優勢。
3.移動5G通信技術背景下傳輸技術的發展趨勢
3.15G移動網絡的整體性能將進一步的提升
5G時代的到來,通信技術的不斷發展,對于移動通信網絡的整體性能的優化有了新的要求,不僅僅是資源的傳輸效率要提升,包括頻譜的利用率也要提高,再這樣的情況下,還要保證數據的傳輸質量。第五代移動通信技術在研究方面主要還是與社會移動數據的需求息息相關,到今年為止,移動網絡的容量已經在原有的基礎上有了明顯的增長,所以,5G移動網絡在性能方面還需要繼續的優化,確保隨之數據流量的進一步提升,移動網絡依然能夠保證正常的運作。另外,應用5G移動通信技術,占據主流的必將是大流量的業務,這就需要進一步優化和提升資源在傳輸上的效率,盡可能降低用戶使用過程中等待的時間,這樣實際需求的滿足就真正得到實現了。數據傳輸服務的高效率想要有所保障,需要確保數據的安全性,還要保證數據的完整性,這也是5G通信技術背景之下,傳輸技術需要進一步優化的關鍵。
3.2網絡的能耗和運營成本相應的降低
5G移動通信技術在實現的過程中,一個重點需要解決的問題就是將能耗的問題進行較為系統的解決,解決的主要方式就是優化相關的系統和裝置,主要就是基站、天線系統和收發的裝置,這樣能夠使整體的能耗得到比較明顯的降低。此外,在部署整個5G網絡系統的時候,要對現有的移動網絡通信資源進行充分的利用,這樣能夠使建設成本和運營的成本。如果能夠較好的對運營成本進行控制,從運營商的角度來說,流量的價格也能夠相應的降低了,大流量的傳輸業務也就有了更大的市場空間。如此來說,5G網絡規劃的研究需要進一步加強,組網的技術研究也需要深入,這樣才能使得第五代移動網絡通信的運行更加的合理,從而對系統的能耗進行更好的管控,運行的成本才能得到顯著的降低。最后就是要創新5G通信技術的設計理念,對用戶的體驗度要加強關注,不僅要有效的把控成本和能耗,還要豐富業務功能,更好的滿足用戶的需求。
3.3進一步促進智能化的發展
5G通信技術背景下的傳輸技術的發展需要與智能化技術研究和應用相結合,舉個例子來說,網絡智能化的實現,要將云計算技術與之相結合,云計算的存儲能力和計算的能力是非常強大的,將這些進行更好的利用,復雜的計算方法智能化之后,在5G移動通信網絡當中進行應用,就能使數據的分析能力得到提升,數據的處理能力也能得到很好的改善。結合實際應用來講,智能化移動通信網絡的應用場景將會更加的廣泛,第五代移動通信技術與之相結合,智能化技術深度與之進行融合,對于未來的業務發展有著非常大的促進。5G移動通信網絡當中還有一項技術就是自組織網絡技術,是一項非常關鍵性的技術,可以完成智能規劃,也能進行算法的優化配置,提升網絡的自組織能力,結合用戶的實際需求進行接入的滿足,新的網絡節點可以根據實際需要隨時進行增加。此項技術的應用使得傳統網絡采用人工進行部署的方式得到替代,這樣也能有效的降低運營的成本。
3.4移動網絡傳輸的業務將更加的豐富
關鍵詞:移動通信;通信產業;區域差異;擴散機制
中圖分類號:F626 文獻標識碼:A 文章編號:1673-1131(2015)12-0230-02
0引言
當今中國社會移動通信產業已經成為我國社會主義現代化建設的支柱產業,經過20余年的發展和完善,我國移動通信產業已經取得了一定的成就。早在2001年我國移動電話用戶的數量就已超越美國,位列世界第一。但是,縱觀我國移動通信產業的發展歷史,我國移動通信技術的普及度尚有提高的空間,為此,相關企業和專家開始對我國移動通信產業的擴散機制進行了專門的研究。
1我國移動通訊產業區域發展差異現狀
在為我國移動通信取得的成就感到驕傲的同時,我們還應清醒地認識到,受人口基數影響,我國移動通信電話的普及率還有待增強。除此之外,我國移動通信產業的發展正處于區域間不平衡的狀態,從總體上來看,南強北弱,東強西弱。從根本上分析我國移動通信產業出現區域發展差異,其原因有三點:(1)我國西、北地區的地理特征較為復雜,移動通信技術的發展對于地理特征的要求非常高,因此常規的移動通信技術很難在西部高海拔地區普及,因此西、北地域的移動通信技術普及程度相對較差。(2)相比于我國東南沿海的發達省份來說,我國西、北地區的經濟條件相對欠佳,區域經濟發展差異決定了通信技術發展的區域差異。(3)我國西部地區多為少數民族聚集地,人們仍以部落的形式進行各種生產生活活動,因此對通信技術的依賴程度有限。除此之外,西、北地區的人口比例特征也影響了移動通信技術在西、北地區的普及程度。
2平衡區域通信技術發展的重要性
當今社會,移動通信產業已經成為了地方經濟發展的支柱力量。在我國欠發達地區大力發展不僅可以有效促進地域經濟的快速發展,移動通信產業發展會帶動一系列附屬產業,例如:移動電話銷售、話費充值等,為欠發達地區提供了大量的就業崗位和創業機會。在如今的市場經濟體制下,信息流動成為了影響區域發展的主要因素,在西北等地區大力發展通信技術,可以為我國西部大開發政策的落實提供可靠的通信保證,對我國民族平等和民族和諧的發展戰略有一定的促進作用[1]。
3我國移動通信產業發展的理論模型
3.1移動通信產業發展的基礎模型
移動通信技術普及的過程就是將潛在的移動通信技術用戶挖掘出來,轉變為真正的移動通信技術用戶。將我國過去20多年移動通信技術的發展經驗進行總結,并以此為根據,對我國移動通信產業未來的發展模型進行分析可以發現,影響潛在移動通信技術用戶轉化為實際用戶的主要因素包括:(1)當前的移動通信技術的實際用戶。在移動通信產業的發展過程中,移動通信技術的實際用戶具有雙向影響。一方面,移動通信技術的實際用戶越多,對區域內潛在用戶的吸引力越大,越利于移動通信技術在該地區內的普及;另一方面,移動通信技術的實際用戶數量與移動通信技術潛在用戶的數量成反比。區域內移動通訊技術實際用戶越多,潛在用戶就會越少,移動通信產業在該地區的發展空間越小。(2)區域內人均收入。用戶應用移動通信技術的消費不僅包括用戶購買移動通信終端設備的費用,還包括使用過程中的網絡和流量使用費用。因此,區域內人均收入是影響區域內移動通信產業發展的主要因素。(3)區域內人口分布情況。區域內的人口分布情況,直接決定了運營商的建網和營銷成本。人口居住密度越高,運營商的建網和營銷成本越低;人孔居住密度越低,運營商的建網和營銷成本越高。對于區域內移動通信產業發展模型進行研究,還有充分考慮一些實際因素,例如:入學兒童、老人、殘疾人等一系列客觀因素決定了其不能應用移動通信技術的社會群體。綜上所述,我們可以得出以下結論,區域內實際移動通信技術實際用戶數量對移動通信技術在區域內的發展速度造成的雙向影響相互抵消;區域內人均收入與移動通信技術在區域內的發展速度成正比;與域內人口分布情況與移動通信技術在區域內的發展速度成正比[2]。
3.2基礎模型的計算結果
根據移動通信產業區域發展模型,對我國東西部移動通信技術的發展前景新型分析。東部地區移動通信產業的發展空間明顯小于西部;東部地域移動通信技術實際用戶對潛在用戶的吸引力明顯高于西部;東北地區移動通信產業的群眾消費基礎明顯由于西部;東部地區的人口分布情況相比于西部更加適應移動通信產業在內域內發展。通過模型分析可以發現,東部地區移動通信產業明顯高于東部,但是理論模型中,各因素所造成的影響大小不同,而且隨著時代的發展,模型中的各項數據正在發生著改變。例如:東部地區人口老齡化情況比較嚴重;隨著國家西部大開發戰略的實施,我國西部地區的人均消費水平已經有了明顯的提高。除此之外,移動通信產業發展對人均收入的要求是一個定量的標準,超過標準,人均收入對移動通信產業發展速度的影響是十分有限的。所以,從區域內的實際情況進行分析可以發現,東部地區的移動通信產業發展的絕對速度是最快的,但是相比目前區域內的移動通信產業發展的現狀來說,西部地區的移動通信產業發展的相對速度是最快的。
4關于理論模型研究結果進行分析
根據對相關文獻的閱讀以及實際調查可以發現,我國西部地區的移動通信產業起步較晚,雖然有著快速的相對發展和擴散速度,但是由于其發展基礎比較差,截止至目前位置,我國西部地區的移動通信產業的發展狀況相比與東部地區仍有明顯的差距。影響東部地區與西部地區經濟發展差異的主要因素之一就是信息流動速度的差距,隨著移動通信技術的不斷完善,移動電話在們進行信息交流活動中所承擔的作用越來越重要。所以可以說,西部地區相對較差的經濟環境限制了區域內移動通信產業的發展,而有限的區域內移動通信產業的發展速度,對西部地區的經濟發展造成了嚴重的負面影響[3]。
5關于我國通信產業區域擴散的政策型建議
(1)為潛在用戶提供一定的優惠政策。運營商在新地區開展移動通信業務,必須提高移動通信技術對當地居民的吸引力,而提供一定的優惠政策是提高移動通信技術吸引力最有效的辦法。例如:降低移動終端設備的使用費用;進行話費補貼。當今中國社會的移動通信產業已然處于壟斷狀態,為了平衡區域發展,政府和相關部門應采取適當的干預和引導措施,在穩定通信市場的同時,通過提業發展的優惠政策,引導移動通信產業在欠發達地域大力普及。(2)建立移動通信產業投資保障制度。投資風險一直是困擾運營商對欠發達地區進行投資的主要因素。為此,政府和相關部門應通過建立移動通信產業投資保證制度,消除運營商的投資顧慮。除此之外,還應扶持中小移動通信企業快速發展,努力打破中國社會移動通信產業三大巨頭壟斷的局面,通過有效、科學的監督,在移動通信行業內部形成良好的競爭氛圍,提高服務質量[4]。(3)消除城鄉居民之間的流動故障。城鄉居民之間的相互流動會為社會產生大量的信息通信需求,為移動通信產業的區域內發展提供契機。因此,國家和政府應鼓勵城鄉居民之間的流動,例如:鼓勵城市企業遷移到城鎮中發展;鼓勵農村人口進城務工。在為移動通信產業提供發展契機的同時,也為城鄉經濟活動提供了平臺。
6結語
在我國現行的時長經濟體制下,移動通信技術對平衡我國區域經濟發展差異,有著至關重要的作用,不僅體現在移動通信產業直接帶來的經濟利益,也表現在為各行業提供發展契機上。為此相關企業和政府部門,應從實際出發為移動通信產業在我國欠發達地區普及提供契機。
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移動通信已成為當代通信領域內的發展潛力最大、市場前景最廣的熱點技術。目前全球已具有相當規模的移動通信標準有GSM、CDMA和TDMA三大分支,每個分支都在搶占市場。全球無線技術各自為營,各廠商都在不斷推出新技術,以迅速搶占行業標準的主導地位。盡管第三代移動通信(3G)標準比現有無線技術更強大,但也將面積競爭和標準不兼容等新問題。人們開始呼吁移動通信標準的統一,以期通過第四代移動通信標準的制定來解決兼容新問題。國際電信聯盟(ITU)目前已經開始探究制訂第四代移動通信標準,并已達成共識:把移動通信系統同其他系統(例如無限局域網,W-LAN,等)結合起來,產生4G技術,2010年之前使數據傳輸數率達到100Mbps,以提供更有效的多種業務。目前相互兼容移動通信技術的第四代移動通信標準(4G)正在業界萌動。第四代移動通信和第三代移動通信相比,將在技術和應用上有質的飛躍。4G將適合所有的移動通信用戶,最終實現商業無線網絡、局域網、藍牙、廣播、電視衛星通信的無縫銜接并相互兼容。
1移動通信發展歷程
1.1第一代移動通信技術(1G)
主要采用的是模擬技術和頻分多址(FDMA)技術。由于受到傳輸帶寬的限制,不能進行移動通信的長途溫游,只能是一種區域性的移動通信系統。第一代移動通信有多種制式,我國主要采用的是TACS。第一代移動通信有很多不足之處,比如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質量不高、不能提供數據業務、不能提供自動溫游等。
1.2第二代移動通信技術(2G)
主要采用的是數字的時分多址(TDMA)技術和碼分多址(CDMA)技術。主要業務是語音,其主特性是提供數字化的話音業務及低速數據業務。它克服了模擬移動通信系統的弱點,話音質量、保密性能得到大的提高,并可進行省內、省際自動漫游。第二代移動通信替代第一代移動通信系統完成模擬技術向數字技術的轉變,但由于第二代采用不同的制式,移動通信標準不統一,用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內進行漫游,因而無法進行全球漫游,由于第二代數字移動通信系統帶寬有限,限制了數據業務的應用,也無法實現高速率的業務如移動的多媒體業務。
1.3第三代移動通信技術(3G)
和從前以模擬技術為代表的第一代和目前正在使用的第二代移動通信技術相比,3G將有更寬的帶寬,其傳輸速度最低為384K,最高為2M,帶寬可達5MHz以上。不僅能傳輸話音,還能傳輸數據,從而提供快捷、方便的無線應用,如無線接入Internet。能夠實現高速數據傳輸和寬帶多媒體服務是第三代移動通信的另個主要特征。第三代移動通信網絡能將高速移動接入和基于互聯網協議的服務結合起來,提高無線頻率利用效率。提供包括衛星在內的全球覆蓋并實現有線和無線以及不同無線網絡之間業務的無縫連接。滿足多媒體業務的要求,從而為用戶提供更經濟、內容更豐富的無線通信服務。但第三代移動通信仍是基于地面、標準不的區域性通信系統。雖然第三代移動通信可以比現有傳輸率快上千倍,但是未來仍無法滿足多媒體的通信需求。第四代移動通信系統的提供便是希望能滿足提供更大的頻寬需求,滿足第三代移動通信尚不能達到的在覆蓋、質量、造價上支持的高速數據和高分辨率多媒體服務的需要。
2第四代移動通信及其性能
第四代移動通信系統可稱為廣帶(Broadband)接入和分布網絡,具有非對稱的超過2Mb/s的數據傳輸能力,數據率超過UMTS,是支持高速數據率(2~20Mb/s)連接的理想模式,上網速度從2Mb/s提高到100Mb/s,具有不同速率間的自動切換能力。第四代移動通信系統是多功能集成的寬帶移動通信系統,在業務上、功能上、頻帶上都和第三代系統不同,將在不同的固定和無線平臺及跨越不同頻帶的網絡運行中提供無線服務,比第三代移動通信更接近于個人通信。第四代移動通信技術可將上網速度提高到超過第三代移動技術50倍,可實現三維圖像高質量傳輸。4G移動通信技術的信息傳輸級數要比3G移動通信技術的信息傳輸級數高一個等級。對無線頻率的使用效率比第二代和第三代系統都高得多,且抗信號衰落性能更好,其最大的傳輸速度將是目前“i-mode”服務的10000倍。除了高速信息傳輸技術外,它還包括高速移動無線信息存取系統、移動平臺技術、平安密碼技術以及終端間通信技術等,具有極高的平安性,4G終端還可用作諸如定位、告警等。4G手機系統下行鏈路速度為100mbps,上行鏈路速度為30mbps。其基站天線可以發送更窄的無線電波波束,在用戶行動時也可進行跟蹤,可處理數量更多的通話。第四代移動電話不僅音質清楚,而且能進行高清楚度的圖像傳輸,用途將十分廣泛。在容量方面,可在FDMA、TDMA、CDMA的基礎上引入空分多址(SDMA),容量達到3G的5~10倍。另外,可以在任何地址寬帶接入互聯網,包含衛星通信,能提供信息通信之外的定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網、移動廣帶系統和互操作的廣播網絡(基于地面和衛星系統)。其廣帶無線局域網(WLAN)能和B-ISDN和ATM兼容,實現廣帶多媒體通信,形成綜合廣帶通信網(IBCN),通過IP進行通話。能全速移動用戶能提供150Mb/s的高質量的影像服務,實現三維圖像的高質量傳輸,無線用戶之間可以進行三維虛擬現實通信。能自適應資源分配,處理變化的業務流、信道條件不同的環境,有很強的自組織性和靈活性。能根據網絡的動態和自動變化的信道條件,使低碼率和高碼率的用戶能夠共存,綜合固定移動廣播網絡或其他的一些規則,實現對這些功能體積分布的控制。支持交互式多媒體業務,如視頻會議、無線因特網等,提供更廣泛的服務和應用。4G系統可以自動管理、動態改變自己的結構以滿足系統變化和發展的要求。用戶將使用各種各樣的移動設備接入到4G系統中,各種不同的接入系統結合成一個公共的平臺,它們互相補充、互相協作以滿足不同的業務的要求,移動網絡服務趨于多樣化,最終將演變為社會上多行業、多部門、多系統和人們溝通的橋梁。
34G系統網絡結構及其關鍵技術
4G移動系統網絡結構可分為三層:物理網絡層、中間環境層、應用網絡層。物理網絡層提供接入和路由選擇功能,它們由無線和核心網的結合格式完成。中間環境層的功能有QoS映射、地址變換和完全性管理等。物理網絡層和中間環境層及其應用環境之間的接口是開放的,它使發展和提供新的應用及服務變得更為輕易,提供無縫高數據率的無線服務,并運行于多個頻帶。這一服務能自適應多個無線標準及多模終端能力,跨越多個運營者和服務,提供大范圍服務。第四代移動通信系統的關鍵技術包括信道傳輸;抗干擾性強的高速接入技術、調制和信息傳輸技術;高性能、小型化和低成本的自適應陣列智能天線;大容量、低成本的無線接口和光接口;系統管理資源;軟件無線電、網絡結構協議等。第四代移動通信系統主要是以正交頻分復用(OFDM)為技術核心。OFDM技術的特征是網絡結構高度可擴展,具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力,可以提供比目前無線數據技術質量更高(速率高、時延小)的服務和更好的性能價格比,能為4G無線網提供更好的方案。例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等,都將采用OFDM技術。4G移動通信對加速增長的廣帶無線連接的要求提供技術上的回應,對跨越公眾的和專用的、室內和室外的多種無線系統和網絡保證提供無縫的服務。通過對最適合的可用網絡提供用戶所需求的最佳服務,能應付基于因特網通信所期望的增長,增添新的頻段,使頻譜資源大擴展,提供不同類型的通信接口,運用路由技術為主的網絡架構,以傅利葉變換來發展硬件架構實現第四代網絡架構。移動通信將向數據化,高速化、寬帶化、頻段更高化方向發展,移動數據、移動IP將成為未來移動網的主流業務。
4第四代移動通信面臨的新問題
要使第四代移動通信系統能投入實際應用,就需要對現有的移動通信基礎設施進行更新改造,首先需要解決無線系統中的移動性管理和核心網的移動IP技術等新問題,當然還有4G的標準新問題。網絡層移動性是4G移動性管理的關鍵,移動性通常涉及到在不同網段間漫游的移動用戶,數據鏈路層的移動性支持通常限制在同類網絡之間。移動IP代表了一種簡單而且可以升級的全球移動性方案。但是,對于第四代移動通信系統而言,它缺乏實時位置管理和快速無縫切換機制的支持。要解決這些新問題,必須采用新的網絡結構和管理路由優化方案,需要采用高效的發送和切換協議,這些協議必須能很好地解決數據丟失和延遲的新問題。另外,移動IP環境下的QoS所使用的綜合業務/RSVP技術(IntSev/RSVP)和區別型業務技術(DifServ)也需解決。在4G系統中,要開發新的頻譜資源,提供頻譜利用率并選擇合適的傳輸技術,如多載波傳輸方式以及自適應均衡等技術來對抗頻率選擇性衰。利用RAKE接收、跳頻以及Turbo碼等技術來增強系統的性能,提高信干比;提高檢測可用的資源以及信號質量、動態分配頻率資源和信號發射功率、增加移動通信系統容量、降低信號發射功率;提高通信的覆蓋范圍,并支持多媒體通信、無線接入寬帶固定網以及在不同系統之間的漫游等。
5世界關注第四代移動通信
目前世界發送國家都正在積極進行4G技術規格的探究制定,以期在全球4G規格制定中享有發言權。4G的各項運行標準將由國際電信聯盟(ITU)電信標準局決定。新一代無線通信技術在美國及日本等發達國家已經進入密集的研發和市場化階段。新的探究包括網絡結構、用戶切換和漫游等移動環境下的系統實現方案,從而實現用戶的大范圍移動,這種技術路線是當前國際上設計第四代移動通信系統的主要思路。阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子已共同建立了旨在推動4G技術開發的世界無線探究論壇。
美國AT&T公司已在實驗室中探究第四代移動通信技術,其探究目的是提高蜂窩電話和其他移動裝置無線訪問因特網的速率,這項技術約需五年才能。AT&T已推出了4GAccess網絡,它能配合目前的EDGE技術進行上傳,并利用寬帶OFDM技術進行下載。目前AT&T的4GAccess網絡升級分為兩個階段,第一階段是移動電話基地臺的軟件構建,第二階段則估計在兩年后進行智能型天線的硬件構建。北電網絡則努力使IP的4G網絡傳輸速度達到20Mbps,因此必須進行SoftwareRadio、寬帶接收器、新型功率放大器等相關行動技術的開發。
世界上最大的電信基礎設施提供商瑞典愛立信公司已開始進行第四代移動通信標準的探究,并著手研制第四代移動通信系統。預計在2011年正式投入運營,2012年奧運會就可應用。愛立信已探究出的“4G眼鏡”2011年也將進入市場。愛立信計劃在目前所有通信網絡都以IP技術為基礎時開始建設第二階段的第三代移動通信網,第三代移動網的互聯網連接速度最高可達每秒2兆,比目前快200倍。而第四代技術的傳輸速度最高可達每秒100兆。愛立信和美國加利福尼亞大學合作開發4G技術,加利福尼亞大學已經正式成立了加州通信和信息技術學會,并由該大學的圣迭戈分校和歐文分校合作管理。目前該學會已經得到愛立信公司1200萬美元的投資,加州通信和信息技術學會將在4G技術、先進天線系統、新一代移動因特網、電力放大器技術和無線訪問網絡等領域內進行深入探究。美國惠普和日本NTTDoCoMo已聯手開發4G通信技術和產品,開發的4G多媒體體系結構有望向移動用戶提供高性能多媒體流內容,使媒體流數據能夠更好地傳輸到移動電話和其它手持設備上,該體系結構的基礎技術探究有望到2003年完成。
日本的DoCoMo移動通信公司也已在日本進行第四代移動通信的探究,力圖成為第四代移動通信領頭羊。DoCoMo計劃在2006年推出第四代移動通信系統,在2010年左右首度推出4G業務,并意圖使它成為全球的標準。日本政府決定從2002年財政預算中撥款12億日元,支持速度更快、功能更齊備的“第四代移動通信系統”的探究和開發,使它成為全球的標準。日本政府和主要的移動通信業企業已為超高速移動通信技術擬定了基礎計劃,這項4G移動通信技術將于2005年成形。為了能夠搶占未來移動電話技術的先機,日本郵電部已向日本電氣通信技術審議會提交制定第四代(4G)移動電話規格的提案。日本電氣通信技術審議會負責審核4G技術的相關規格,決定其使用頻率、系統技術、開發日程等。日本已完成了繼第三代移動通信系統“IMT-2000”之后的第四代移動通信系統標準提案,該提案將4G的實用期定在2010年。4G將速率提高到了100Mbit/秒,對4G的目標是2010年之前達到實用化水平。日本電氣通信技術審議會估計,2001~2010年日本3G市場規模將達到42兆日元,僅2010年的營收就將達到9300億日元,而4G移動電話的市場潛力更遠勝于3G。日本和韓國在IMT-2000之后的第四代移動通信領域也進行合作,兩國將共同建立因特網網絡、例行兩國之間的有線無線通訊結合環境,并進行超高速衛星通信實驗。
韓國政府將斥資1350億韓元,用于4G通信系統的開發。這些資金將主要用于高速信息包傳輸技術、固定無線通訊設備以及移動軟件開發和下一代網絡工藝上。為推進4G移動通信服務系統研發進程,政府成立一個科研開發小組,專門負責該項目的實施。韓國政府已和移動通信設備公司及服務公司合資成立了下一代移動通信技術開發協會,著手進行4G等未來移動通信服務技術的開始探究。下一代移動通信技術開發協會還將聚集產、學、研的通訊專家,成立未來移動通信規劃委員會,負責推動4G規劃、3G服務及系統改進、針對無線網絡專用通訊的TDD(TimeDivisionDuplex)方案設計和高速數據通訊(HightDataRate)等領域的探究。三星電子的SERI探究中心也開始進行4G移動通信技術的開發工作。
6發展我國的第四代移動通信
關鍵詞 移動通信;基站;節能減排;方案設計
中圖分類號:TN929 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)13-0139-01
1 關于我國移動通信基站
1.1 我國移動通信基站高能耗的現狀
根據統計,去年我國移動通信行業的年耗電量已經超過了200億度電,而且更驚人的是移動通信基站的能耗占到了90%,所以進行移動通信基站節能減排是移動通信技術再發展的前提與關鍵。基站節能減排是一項工程浩大的系統工程,雖然移動通信公司在運營中也積極的投入大量資金與力量來進行基站節能減排,但是沒有把握住基站節能減排的方法與手段,不能真正的為移動通信基站的節能減排工作做出貢獻。
1.2 移動通信基站的節能原則
在進行基站節能減排的改革前,要確立應遵循的技術原則。
1)要保證移動通信基站的可靠運行,即基站系統的可靠性,進行節能減排工作的前提是要保證不損害基站的安全性與效益,需要有配套的全面性的節能減排方案指導實施,安全平穩推進移動通信基站節能改革進程。
2)在實施移動通信基站節能減排方案前,要監測方案實施的可行性及技術設備的安全有效性。優秀的節能減排方案是具有科學性的,需要通過縝密的分析與實踐設想來不斷完善,實現以低成本來獲得最高的長遠收益的目標,并輔以不斷成熟的節能技術手段,提高能源的利用率。但是最佳的節能技術是開發利用新型能源,利用太陽能,水能等可再生資源,來分散移動通信基站的能源使用壓力。
3)要從經濟上考慮節能減排的方案與技術的可行性與合理性,以及預測未來的收益。節能減排的重要性不言而喻,但是要分清與基站主功能的主次,要做到節能減排與經濟效益同步兼顧,更新節能設備也要在企業財力能承受的范圍內,應多將節能減排活動的注意力轉移到后期效益回收期,通過在使用節能技術之后的成效來分析與判斷效益回收期的長短。
2 移動通信基站的高能耗功能與項目
2.1 移動通信基站能耗的構成
在基站中的能耗量是非常驚人的,主要的能耗設備包括基站的主要無線傳輸設備,基站本身電源設備以及空調制冷設備。其中空調設備與無線傳輸設備的耗電量最大,電源方面的設施耗電量最小。但是電源設備(蓄電池)對工作環境的溫度要求很高,為了能夠正常運轉需要依賴于空調設備,所以很大程度上造成了空調制冷設備的耗電量過高。
2.2 我國基站應用不合理,主要設備的耗電量驚人
現如今基站主要設施的廠商多為外國的通信設備制造商,我國建造基站的時候首選的也是這類老牌的制造商,設備功率大是產品的特點。基站在選擇主傳輸設備的時候偏向了大功率的設備設施,這樣的大功率設備在運行時很有效率,但是耗電量卻也大的驚人。同時在基站的建設過程中,基站的布局沒有得到分散,集中式的布局使得在運行與維護方面的成本大幅提高。隨著客戶需求與市場需求的不斷變化,移動通信基站的分散化已經是節能減排手段技術的趨勢,不可阻擋。
3 移動通信基站的節能減排方案設計
3.1 對基站主要設備的節能減排方案
主要傳輸設備是移動通信基站的心臟功能,是通信傳輸的主要過程。生產主要設備的廠商多為索尼,諾基亞,西門子等老牌廠商,近年來華為、中興等國產品牌也涉入了這個行業,為我國自主創新技術開發貢獻了一份力量。我國上一代移動通信基站主要設備引進的多為大功率老式設備,耗電量大,載頻板的功放多為窄帶,在用戶需求不大,功能配置不高的情況下,窄帶載頻板的效率較高,較為節省能耗。但是隨著用戶不斷地增多,配套設置變高,窄帶載頻板的能耗急劇上升,不如寬帶功放載頻板的能耗低,寬帶的能耗只占了窄帶的二分之一,所以對于載頻板的功放設備需要進行改進,將窄帶換為寬帶,節能效果將立竿見影。
3.2 基站配套設備的節能減排方案
移動通信基站的配套設備也是基站能耗高的元兇之一,應該引起重視,即空調設備,電源及照明設備等配套設施的耗電量,但是在這三者之中,空調設備的耗電量占到了80%,對空調系統的改革迫在眉睫。基站本身過于依賴空調系統來調節溫度,有的時候過高的空調使用率反而會帶來不好的影響,應該加強基站內部的空氣流通,多加排風換氣口,利用大自然的風力來盡量達到空調的效果,同時換掉大功率的空調設備,引進環保節能的空調設備,在空調的制冷劑中添加化學藥液,提高空調設備制冷的效果,最大程度地降低空調設備造成的能耗。
3.3 基站布局環境的節能減排方案
過去的移動通信基站建筑多為集中式,且對基站房間的要求較高,施工困難,施工時間較長,在運行中的維護維修強度較大,能耗較高,易出現故障。在通信用戶越來越多的今天,集中式基站已不適應當下的節能改革。現如今在移動通信基站布局中出現的新型布局模式是將基站站點分散化,減少了運營商建筑基站的投資,而且分散式的布局擴大了基站的服務范圍,增強了信號的接受與傳輸,減輕了維護的工程量,很大程度上起到了節能減排的效果,能夠滿足基站節能減排的需求。
4 結束語
我國的移動通信技術仍在不斷發展與成熟,需要配套的基站節能減排方案措施,現如今已經有投入使用的節能減排方案,產生了一定的效果,但是從整體上看,節能減排方案還存在著不小的問題,并且與通信設備設施之間的聯動還缺少重要的環節。移動通信基站的節能減排工作是一項長期的復雜的工程項目,胡亂使用節能減排方案與技術不會達到預期的效果。我們需要全面的結合當前基站建設情況來進行探究改革,不斷優化移動通信節能技術手段,為完善通信基站的節能減排方案做出貢獻。
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【關鍵詞】4G 移動通信 關鍵技術 發展
3G移動通信技術已經在全球范圍內普及,3G移動通信的應用發展,促進了4G網絡的誕生。目前,4G移動通信技術的發展得到了社會各界的關注,4G移動通信將比3G更快、更準、更安全,提升了用戶的體驗感受。在移動通信全球普及的今天,4G通信技術是繼3G之后又一次成功創舉。
一、移動通信的發展
20世紀中后期,1G移動通信系統誕生并且迅速發展,當時的1G通信網絡系統主要是北美的AMPS、N-AMPS,英國的TACS,日本的JTA,和北歐的NMT等系統。1G移動通信雖然在當時創下輝煌記錄,但本身存在保密性差、內存有限等缺陷,很快被2G移動通信所替代。
1G誕生后的10年間,全球各界專家都在研制1G的升級版,解決1G移動通信的自身缺陷問題。2G主要特點為兩類,歐洲的TDMA和GSM和美國的CDMA的IS95系統,2G移動通信被稱為數字通信系統。
2G的普及應用使數據業務量也不斷增加,對多媒體業務的需求直線增加,用戶的2G移動通信網絡已經不能滿足用戶的需求。因此,第三代移動通信技術3G網絡進入人們的生活。并且很快代替了2G網絡,3G網絡由WCDMA、TD-SCDMA、cdma2000和WiMAX所帶領。TD-SCDMA是我國自主研發的一項技術,目前仍然有用戶在使用此項技術。
3G網絡的出現將移動通信推向了一個前所未有的,帶給用戶多元化的體驗,但是由于3G網絡的傳輸速度會控制在2Mb/s以內,將很大程度上控制數據傳輸速度,為解決這一問題,人們研制出4G移動通信。
4G移動通信具有和1G通信相同的重要點,是移動通信的一項重大革命,4G不僅能夠提供更優質的通話質量、更快的數據傳輸速度以及更多元化的用戶體驗。
二、4G移動的關鍵技術
4G的核心技術屬于OFDM,這是一種多載波調制技術,將信息分成無數通道,將高速數據通信轉換成低速的分層數據流,之后調制到子信道傳輸的過程。
2.1軟件無線電技術(SDR)
軟件無線電技術是經過一個通用的硬件平臺將硬件功能單遠通過軟件加載的方式去實現各種各樣的一個通信系統中的開放式結構,將系統間的連接無縫對接。SDR技術是數字信息處理技術,以通信為基礎,并且能夠適應產品發展的多樣化需求。
2.2智能天線技術(SA)
SA技術能夠保證信息之間的互擾情況,而且能夠自動跟蹤、調節數字波束。SA技術還會增強信號功率,將通過科學計算的方法讓各個天線單元信號幅度和位置保持最佳狀態。
2.3多輸入多輸出技術(MIMO)
MIMO技術使4G系統的空間容量增加,并且能夠有效降低無線信道的衰弱,主要控制空分復用與分集、預編碼和波束成型幾個方面。
2.4基于lP的核心網絡
4G網絡離不開IP網絡,因為IP網絡可以為4G提供終端的IP服務,并且具有網絡間的兼容性。能夠允許各種空中接口接入,為4G網絡提供絕對開放的結構。
2.5多用戶檢測技術
多用戶檢測技術是利用各種信息、信號的處理方法,將用戶所需的所有和備用信號都作為有用信號使用,將用戶信號相連,做到最全面聯合檢測。
【關鍵詞】 4G移動通信系統 特點 關鍵技術
4G移動通信技術是通信歷史上很重要的一次技術革命,它能夠提供更為快捷的傳輸速度、更為穩定的傳輸效率、更優質的通話質量和高強的保密性等,將為人們提供更為人性化的用戶體驗。
一、4G和3G的主要技術參數比較
目前公認的第三代移動通信系統標準有CDMA2000、TD-SCDMA和WCDMA三種,其主要缺陷主要表現在三個方面:無法提供動態范圍內的多種速率業務;無法完成多業務環境、多頻段的無縫漫游;傳輸速率仍然較低。4G移動通信技術雖是對3G技術系統的升級,其主要技術參數方面與3G系統技術相比較仍有很多不同[1]。 二、4G移動通信系統的特點
(1)更好地靈活性。4G移動通信系統利用強大的智能技術可以自適應完成信息資源的有效分配,能夠根據智能信號處理技術在不同信道條件下和各種復雜環境中進行正常發送和接受信號,具有良好的適應性、智能性和靈活性。(2)數字寬帶技術。4G移動通信系統的傳輸信號多采用毫米波的傳輸波段,其產生的較小的蜂窩小區可以大幅度提升用戶容量,不過由此也會引發一連串技術難題。(3)多業務融合。4G移動通信系統能夠支持會議電視、高清晰圖像處理、虛擬現實業務等更為多樣的移動業務,可以保證用戶在任何位置都能享受高質量的信息服務;同時其綜合廣播、信息系統、個人通信、娛樂等領域,可以更方便、安全的提供給用戶更為廣泛的應用和服務。(4)更快捷的傳輸速度。相比于3G通信系統的2Mb/s傳輸速度,4G移動通信系統可以實現多層次的高速率信息傳輸:步行或室內的低速移動用戶可獲得的數據傳輸速率一般在100Mb/s;中速移動用戶可獲得的數據傳輸速率一般在20Mb/s;高速移動用戶可獲得數據傳輸速率一般在2Mb/s。(5)更高的組織性和適應性。4G移動通信系統是一個具有高度組織性和適應能力的網絡,其能夠實現對結構的自我管理,可以提高用戶在容量和業務等方面的滿足程度[2]。
三、4G移動通信系統的主要技術
1、以IP為基礎的核心網。3G移動通信系統的網絡基礎不是IP,如WCDMA是以GSM-MAP為基礎;CDMA2000是以ANSI-41為基礎。而4G移動通信系統是一個全面以IP為基礎的核心網絡,能夠完成端點之間的IP業務傳輸,能夠同已經存在的PSTN和核心網共存,主要優勢有:低成本的集成網絡特點;完成不同網絡間的無縫連接。其主要解決的難點有:要建立擴展性較高的網絡結構,以滿足多樣接口接入核心網的要求;合理的計費;及時把控制、業務和傳輸等功能分離。
2、編碼和調制。為了確保在較低Eb/N0狀態下繼續保持優良的性能,4G移動通信系統一般采用級聯碼、Turbo碼和LDPC等較高級的信道編碼方案,NTT DoCoMo狀態下的4G實現系統通常會采用Turbo碼的信號編碼方式[3]。4G移動通信系統主要采用多載波調制技術,其分為兩種:一種是正交頻分復用時分多址(OFDM-TDMA),另一種是多載波碼分多址(MC-CDMA)。通常情況下,OFDM-TDMA其調制方式為高電平式,而MC-CDMA其調制方式多為QPSK式。高電平式以M-QAM為主要典型,其設計中經常采用自適應調制,會根據適應需要的參數確定符號速率和電平數,以此不斷加強系統性能。
3、軟件無線電技術。軟件無線電技術為基礎的BS或移動終端會采用由ADC/DAC模塊、天線模塊、DSP模塊、LNA模塊、多媒體模塊和功率放大器模快等構成的模塊化集成結構,其基帶器件和RF都可以采用適當的方法進行編程。軟件無線電技術擁有更高的適應性和靈活性,其能夠支持多種接口方式的基站和多模式手機的連接,能夠支持多種應用的可變化QoS,并能夠順利融合多種系統和標準,其在4G移動通信系統中的應用范圍有:終端移動過程中的自動配置,如移動終端在移動到不同類型標準的移動系統中時,終端可依照該系統標準進行自動配置以完成服務;以軟件無線電技術為基礎的基站可以實現多個網絡間的同時服務。
4、多址方案和無線接入方式。4G移動通信系統在CDMA、FDMA、OFDM、TDMA等多址方式中最有可能選擇OFDM的多址類型,其主要優勢包括:相鄰小區和用戶間不會發生干擾;不同信號間無干擾;可以完成較低成本的單波段接收;不受多普勒頻移和多徑衰落問題影響等。較低的功率效率是OFDM的主要缺陷。近年來日本首次采用了VSF-OFCDM的無線接入方式,其屬于多載波CDMA類型,具有對多徑干擾不敏感和高頻譜利用率等優點。另外VSF-OFCDM采用了可變性擴頻因子,可以在一般業務區和高密業務區范圍內重復使用。
5、高性能接受機。4G移動通信系統對接受機的要求較高。Shannon定理為我們指出了在帶寬固定的信道中要完成容量為C的可靠性傳輸所需的最小的SNR數值,因此,在3G系統中如果帶寬為5MHz,數據傳輸速度為2Mbps,那么所要求的SNR要達到1.2dB;而在4G移動通信系統中,要在同等帶寬上完成20Mbps的數據傳輸速度,則SNR值至少為12dB,由此可以看出,4G移動通信系統需要更高性能的接收機[4]。
6、MIMO和智能天線技術。4G移動通信系統利用MIMO和智能天線技術進行空間分集,可以有效降低多址的干擾影響。MIMO天線系統同時采用4個天線來完成接收和發射分集,其結構圖如圖1所示。智能天線中的基站可以在不同用戶間構成一個定向波束,這可以提有效減弱基站發射功率標準,同時還可以減少小區內其他用戶的多址影響。
四、結束語
4G移動通信系統相比于3G系統具有更為顯著的優勢,在現代移動通信中的應用將會越來越廣泛。因此,移動通信技術開發和研究人員應當充分發揮4G移動通信技術的優勢和特色,在系統的關鍵技術上實現更高的突破,以滿足更高的用戶需求和體驗。
參 考 文 獻
[1] 謝景賢. 4G通信技術的創新與發展[J]. 信息通信. 2012,05(35):57-58
[2] 孫威. 4G移動通信關鍵技術淺析[J]. 科技致富向導. 2011,06(10):61-62