未來移動通信的發(fā)展趨勢

??? 移動通信業(yè)務(wù)之所以發(fā)展迅猛，主要原因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。在信息支撐技術(shù)、市場競爭和需求的共同作用下，移動通信技術(shù)的發(fā)展更是突飛猛進，呈現(xiàn)出以下幾大趨勢：網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化，移動通信的寬帶化，寬帶技術(shù)的移動化，多網(wǎng)絡(luò)共存并趨于融合^[3]。

移動通信的發(fā)展趨勢

??? 隨著計算機和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，移動通信網(wǎng)絡(luò)正朝著高帶寬、高性能方向演進。短短幾十年，移動通信從最初的模擬技術(shù)，到第二代數(shù)字技術(shù)，發(fā)展到了第三代移動通信（3G）^[4]。第三代移動通信系統(tǒng)以TD-SCDMA、WCDMA以及CDMA2000主流技術(shù)為代表，可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像、手機電視、高精度定位等。隨著用戶數(shù)的迅猛增加，現(xiàn)有的系統(tǒng)也很難滿足用戶數(shù)持續(xù)發(fā)展的需要。傳統(tǒng)的蜂窩移動通信系統(tǒng)向下一代移動通信系統(tǒng)(4G)演進是必然的發(fā)展方向。

寬帶無線接入技術(shù)的發(fā)展

??? 伴隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，寬帶無線接入技術(shù)獲得了長足進步。以IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)為代表的無線寬帶接入新技術(shù)專門針對不同的無線應(yīng)用場景設(shè)計，與傳統(tǒng)的蜂窩移動通信網(wǎng)一起，為用戶提供了多樣化、個性化的無線接入方式和業(yè)務(wù)模式。無線局域網(wǎng)WLAN（IEEE 802.11a/b/g）已普遍部署在公司、高校、機場、賓館等公共場所，覆蓋熱點地區(qū)，提供高速數(shù)據(jù)傳輸速率和低移動性支持的熱點區(qū)域服務(wù)。倍受業(yè)界關(guān)注的WiMAX（IEEE 802.16e）無線接入標(biāo)準(zhǔn)提供高速移動性支持和QoS保證的全球覆蓋服務(wù)，具有在移動的環(huán)境（120km/h的車速）下高速數(shù)據(jù)傳輸能力和城域范圍內(nèi)良好的寬帶移動性。

無線接入網(wǎng)絡(luò)共存與融合

??? 隨著技術(shù)的發(fā)展、市場需求的變化和市場競爭的加劇，移動通信網(wǎng)和寬帶無線接入網(wǎng)絡(luò)分別朝著各自的發(fā)展方向不斷演進。如圖1所示^[5]，多樣化的無線接入網(wǎng)絡(luò)具有不同的特征和業(yè)務(wù)提供能力，適應(yīng)不同場景下用戶對通信服務(wù)個性化的需求。但是新出現(xiàn)的無線接入技術(shù)很難替代已有的接入技術(shù)，提供盡力而為服務(wù)的無線寬帶網(wǎng)絡(luò)WiMAX、WLAN、Wi-Fi與提供電信級質(zhì)量保障的2G、3G移動通信網(wǎng)絡(luò)必將朝著全IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，寬帶化、泛在化、協(xié)同化，逐步演化成為一個異構(gòu)互聯(lián)的融合網(wǎng)絡(luò)成為未來寬帶無線通信發(fā)展的主旋律。

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圖1 各種無線接入技術(shù)的特征比較

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合的基礎(chǔ)

??? 下一代移動通信網(wǎng)絡(luò)將是一個融合了多種無線接入技術(shù)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，多種無線移動接入技術(shù)并存且協(xié)同提供多樣化的無線移動接入服務(wù)。WiMAX的發(fā)展代表了寬帶接入技術(shù)的無線化，而3G和B3G的發(fā)展則是移動技術(shù)的寬帶化，因此未來通信系統(tǒng)將是趨于統(tǒng)一的無線移動接入方式和開放互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在各種無線通信系統(tǒng)獨立發(fā)展、相互借鑒的過程中，所采用的無線移動技術(shù)也有著趨于融合甚至統(tǒng)一化的趨勢。3G與WiMAX在市場、技術(shù)和業(yè)務(wù)方面都存在很好的互補性，這是它們?nèi)诤习l(fā)展的基礎(chǔ)^[3]。

產(chǎn)業(yè)和市場的機會

??? 根據(jù)權(quán)威部門預(yù)測，如果中國在2008年啟動3G網(wǎng)絡(luò)，到2013年中國3G用戶累計將發(fā)展到2億戶左右。中國3G運營業(yè)務(wù)收入將上升到3 000億元左右，5年累計業(yè)務(wù)收入可接近1萬億元。從2008年到2013年，3G業(yè)務(wù)占移動業(yè)務(wù)收入的比重將上升到50%以上；在整個電信業(yè)務(wù)收入中的比重則會達到30%左右。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成長顯著，將成為未來電信運營業(yè)重要業(yè)務(wù)的增長點。作為我國自主制定的第三代移動通信標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA應(yīng)該好好把握這次機遇。
??? 在2001年，Intel剛發(fā)起WiMAX論壇，傳統(tǒng)的通信設(shè)備廠家響應(yīng)的寥寥無幾，而在近兩年間，WiMAX論壇成員已經(jīng)膨脹到400多位，其中包括愛立信、諾基亞、摩托羅拉等3G主流廠商。根據(jù)國外公司預(yù)測，2004～2007年WiMAX基站和用戶端設(shè)備的銷售收入年均增長率將達到14%～25%；在2008～2009年，市場將進入快速增長期，銷售收入將分別增長47%和66%。到2009年，市場規(guī)模將達到26億美元。

技術(shù)互補和共存

??? 不管是TD-SCDMA還是WiMAX都面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。目前，很多國際知名廠商都已經(jīng)看到了3G與WiMAX融合所帶來的價值，從而積極地展開相關(guān)技術(shù)的研究。將TD-SCDMA與WiMAX二者進行融合，優(yōu)勢互補，是贏得市場的光明之路。因此我們應(yīng)該抓住機遇，盡快制定出TD-SCDMA與WiMAX的融合方案，快速占領(lǐng)市場。
??? 由于TD-SCDMA采用了可調(diào)整上下行切換點的時分雙工技術(shù)、智能天線技術(shù)、聯(lián)合檢測技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，在系統(tǒng)抗干擾和系統(tǒng)容量、對混合業(yè)務(wù)的高效支持以及系統(tǒng)自身的持續(xù)發(fā)展和技術(shù)演進性方面具有很多優(yōu)勢。但是，從目前技術(shù)演進步伐以及所處的商用進程看，與WCDMA、CDMA2000相比，TD-SCDMA還存在著差距。WiMAX目前定位于寬帶無線城域網(wǎng)范疇，數(shù)據(jù)傳輸速率可遠遠超過3G，其覆蓋范圍用低階調(diào)制時比3G更遠，市場定位和業(yè)務(wù)能力都與3G不相同，因此與3G潛在的市場尺寸也有巨大差異，在短期內(nèi)WiMAX不會成為3G的替代者^[3]。TD-SCDMA與WiMAX基本技術(shù)指標(biāo)的對比情況如表1所示。

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業(yè)務(wù)能力的互補

??? TD-SCDMA可提供話音業(yè)務(wù)和最高2Mbps的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。WiMAX可向用戶提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，覆蓋范圍可達50km，最大數(shù)據(jù)速率可達75Mbps，但移動性較TD－SCDMA網(wǎng)絡(luò)較差，且不具有漫游功能。從以上業(yè)務(wù)能力來講，WiMAX是一種以寬帶多媒體業(yè)務(wù)為主，話音為輔的固定網(wǎng)絡(luò)；而TD－SCDMA則是一個以話音為主、以數(shù)據(jù)為輔的移動廣域網(wǎng)。它們分別針對不同的業(yè)務(wù)模式和用戶群，前者追求可運營、可管理、高質(zhì)量；后者追求低成本、高速率、高效率。
??? 從更好地支撐未來移動互聯(lián)業(yè)務(wù)的角度來看，TD-SCDMA和WiMAX二者正好可以取長補短，共同為用戶提供差異化的服務(wù)。TD-SCDMA仍然專注于提供公眾移動通信服務(wù)，支持廣域漫游、安全特性、終端便攜和移動等特性；而WiMAX專注于提供低成本的高速數(shù)據(jù)接入服務(wù)，從而實現(xiàn)真正意義上的寬帶無線移動服務(wù)。

TD-SCDMA和WiMAX的融合方案

??? 從TD-SCDMA和WiMAX各自的技術(shù)特點來看，兩者具有很強的互補性。它們之間的融合可以有效利用彼此之間的優(yōu)勢，彌補各自的不足，向用戶提供高質(zhì)量的多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
??? TD-SCDMA系統(tǒng)提供廣域無線覆蓋，支持高移動性，提供話音業(yè)務(wù)和中、低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；WiMAX提供熱點區(qū)域覆蓋，支持游牧移動性，提供高帶寬流媒體數(shù)據(jù)服務(wù)。雙模終端在TD-SCDMA與WiMAX網(wǎng)絡(luò)的重疊覆蓋區(qū)域，根據(jù)業(yè)務(wù)和負(fù)載情況選擇合適的接入網(wǎng)絡(luò)。圖2描述了TD-SCDMA和WiMAX的應(yīng)用場景。

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圖2 TD-SCDMA和WiMAX網(wǎng)絡(luò)融合場景

??? 根據(jù)3GPP提出的WLAN/ UMTS互聯(lián)方案中的六種互操作場景，借鑒歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（ETSI）中松耦合和緊耦合兩種方案^[6]，提出相應(yīng)的TD-SCDMA與WiMAX網(wǎng)絡(luò)融合方案，滿足用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的使用要求，有力支持TD-SCDMA大規(guī)模獨立組網(wǎng)，增強TD-SCDMA的競爭力，同時也為TD-SCDMA系統(tǒng)的演進和跨越式發(fā)展提出新的思路。
??? 如圖3所示，在松耦合方案中，WiMAX通過Gi參考點與TD-SCDMA核心網(wǎng)連接；在緊耦合方案中，WiMAX數(shù)據(jù)通過Gb或Iu-PS參考點連接到TD-SCDMA核心網(wǎng)。

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圖3 融合方案的耦合參考點

緊耦合方案

??? 圖4描述了緊耦合方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。可以看出，TD-SCDMA互操作模塊（IF）是系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵功能實體。它通過Gb接口與SGSN 連接，對SGSN屏蔽了WiMAX的特性，使得SGSN把WiMAX系統(tǒng)看作是一個單獨的基站（BS）子系統(tǒng)。緊耦合方式具有如下特點：（1）可以實現(xiàn)與WiMAX之間業(yè)務(wù)的連續(xù)性；（2）可以共享使用TD-SCDMA系統(tǒng)中鑒權(quán)和計費系統(tǒng)；（3）可以充分利用現(xiàn)有TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)資源，保護蜂窩運營商的投資；（4）能夠完成部分移動性管理功能；（5）在WiMAX加密的基礎(chǔ)上，可以在上層使用TD-SCDMA鑒權(quán)和加密機制；（6）可以通過WiMAX使用定位、SMS和MMS等TD-SCDMA核心業(yè)務(wù)。
??? 緊耦合方案中WiMAX是作為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的一個無線接入網(wǎng)而存在的，使用TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的鑒權(quán)、計費和認(rèn)證，上層運行的是TD-SCDMA相關(guān)協(xié)議，因此需要對WiMAX協(xié)議棧進行改造，增加與TD-SCDMA協(xié)議棧之間的接口。用戶使用雙模終端可以實現(xiàn)在WiMAX和TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)間的無縫切換。對于TD-SCDMA核心網(wǎng)來說，用戶在兩個網(wǎng)絡(luò)間的切換就相當(dāng)于在兩個獨立的小區(qū)間進行一樣。

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圖4 緊耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

松耦合方案

??? 圖5描述了松耦合方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，WiMAX系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)（GW）通過Gi接口與TD-SCDMA系統(tǒng)的GGSN 相連，實現(xiàn)兩個系統(tǒng)的業(yè)務(wù)互連互通。在松耦合方案中，WiMAX系統(tǒng)和TD-SCDMA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上相對獨立，功能上相互補充，兩種網(wǎng)絡(luò)間的耦合程度極低，彼此互不干擾。WiMAX上層協(xié)議使用的是標(biāo)準(zhǔn)的各類Internet協(xié)議，不必對協(xié)議棧進行改造。WiMAX系統(tǒng)支持基于SIM的鑒權(quán)，可以與TD-SCDMA系統(tǒng)共享用戶數(shù)據(jù)、鑒權(quán)和計費功能（AAA）。

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圖5 松耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

兩種方案的比較

??? 兩種融合方案各有特色，各自適用不同的應(yīng)用場合。它們優(yōu)缺點比較如表2所示。

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??? 對于運營商來說，選擇哪種耦合方式取決于諸多因素。如果目前的無線網(wǎng)絡(luò)包括眾多WiMAX 運營商和蜂窩運營商，那么采用松耦合方式無疑是一種理想的選擇。若WiMAX和蜂窩網(wǎng)屬于同一個運營商，顯然緊耦合方式具有巨大的吸引力。無論采用哪種耦合方式，在TD-SCDMA中融合進WiMAX 技術(shù)都將為用戶帶來高質(zhì)量的多媒體服務(wù)。

未來網(wǎng)絡(luò)的融合和演進

??? TD-SCDMA和WiMAX網(wǎng)絡(luò)之間有很強的互補性，兩者技術(shù)互相融合和促進，推動TD-SCDMA由3G系統(tǒng)向Super3G以及未來的4G系統(tǒng)的演進，為用戶提供更好的服務(wù)。TD-SCDMA與WiMAX網(wǎng)絡(luò)融合和演進可分為三個步驟^[3]：
??? 第一步驟：TD-SCDMA和WiMAX采用松耦合/緊耦合方式集成組網(wǎng)。用TD-SCDMA覆蓋廣大的地區(qū)，提供語音和低速數(shù)據(jù)服務(wù)，支持高移動性；用WiMAX覆蓋城市中心區(qū)域或者熱點地區(qū)，提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)；兩者共享一個核心網(wǎng)；雙模移動終端可以通過統(tǒng)一的鑒權(quán)、認(rèn)證和計費方式接入并訪問核心網(wǎng)的服務(wù)。
??? 第二步驟：在第一步驟的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)兩種接入網(wǎng)絡(luò)的融合，支持移動終端在不同接入網(wǎng)之間的無縫切換和漫游。采用網(wǎng)絡(luò)層移動性管理等技術(shù)(如移動IP)來實現(xiàn)終端的移動性。移動終端可以根據(jù)需要選擇接入一個網(wǎng)絡(luò)或者兩個網(wǎng)絡(luò)，充分利用重疊覆蓋網(wǎng)絡(luò)的資源，獲得更多的帶寬和速率。當(dāng)移動終端離開一個網(wǎng)絡(luò)進入另一個網(wǎng)絡(luò)時，由于網(wǎng)絡(luò)的帶寬和時延等特征不同，采用聯(lián)合無線資源管理等方式實現(xiàn)平滑的切換以保證服務(wù)質(zhì)量。
??? 第三步驟：在第二步驟的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)空中接口的融合。由于TD-SCDMA與WiMAX在底層技術(shù)的差異，使得二者無法進行真正意義上的融合。因為兩者都是基于時分雙工（TDD）方式的，為空中接口的融合提供了可行性。在前兩個階段的基礎(chǔ)上，TD-SCDMA吸收WiMAX的先進技術(shù)，形成以時分雙工-正交頻分復(fù)用（TDD-OFDM）等為主要特征的底層關(guān)鍵技術(shù)，支持高速數(shù)據(jù)服務(wù)、實時語音服務(wù)以及用戶高移動性。
??? 通過多種類型和不同特性無線網(wǎng)絡(luò)的融合，用戶可以獲得無處不在和有質(zhì)量保證的業(yè)務(wù)，真正實現(xiàn)“任何人在任何時間、任何地點與任何人進行任何種類的信息交換”的目標(biāo)。在激烈的競爭環(huán)境中，TD-SCDMA的發(fā)展面臨著來自各方面的挑戰(zhàn)。如果能夠與互補性較強的WiMAX融合，則TD-SCDMA會具有更大的發(fā)展空間和未來。對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)運營商來說，如果在建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)的初期，考慮與WiMAX 融合的方案，并以此作為TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)及業(yè)務(wù)推廣的切入點和啟動點，對于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)運營商在3G開展的初期快速進入和占領(lǐng)電信市場，并在激烈的市場競爭中占據(jù)有力地位具有非常重要的意義。
參考文獻
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[5] http：//www.antd.nist.gov/seamlessmobility.ppt.
[6] http：//www.3gpp.org