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1 我國移動(dòng)通信發(fā)展現(xiàn)狀<BR> 移動(dòng)通信是我國最具發(fā)展活力的產(chǎn)業(yè)之一。1987年至2000年的十余年間，我國移動(dòng)通信用戶總數(shù)以年均100%增長速率迅猛發(fā)展，目前已擁有2.1億用戶，年產(chǎn)值約為2000億人民幣，其規(guī)模已超過占美國，成為世界上規(guī)模最大的電信市場。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，2005年我國移動(dòng)通信用戶數(shù)將達(dá)到3.5億，普及率將由現(xiàn)在的10%增加至20%。與世界上移動(dòng)通信普及率最高的國家相比，我國移動(dòng)通信的發(fā)展?jié)摿薮蟆?lt;BR> GSM是占據(jù)我國移動(dòng)通信市場絕大部分份額的移動(dòng)通信技術(shù)，目前約占我國移動(dòng)通信用戶總數(shù)的97%。2001年初，中國聯(lián)通在全國范圍內(nèi)開始規(guī)模發(fā)展800MHz IS-95A CDMA網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)其規(guī)劃，至2001年CDMA網(wǎng)絡(luò)容量將達(dá)到1400萬，至2004年CDMA網(wǎng)絡(luò)容量將達(dá)到4000萬，用戶數(shù)將達(dá)2800萬。與此同時(shí)，中國移動(dòng)開始在全國主要城市部署支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的GSM GPRS系統(tǒng)。<BR> 隨著移動(dòng)用戶數(shù)的增加和人們物質(zhì)生活水平的提高，以提供話音業(yè)務(wù)為主的傳統(tǒng)GSM和CDMA技術(shù)已逐漸難以滿足需求。能夠提供無線Internet業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的第三代移動(dòng)通信商用化已提上議事日程。按照有關(guān)部門的計(jì)劃，我國將于2003年底前完成第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)試驗(yàn)，并于2004年開始第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的商用化。根據(jù)有關(guān)專家的預(yù)測，2010年第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的市場規(guī)模將達(dá)到10000億人民幣。<BR> 與上述移動(dòng)通信市場迅速發(fā)展形成鮮明對比的是，我國移動(dòng)通信制造業(yè)由于起步晚，基礎(chǔ)薄弱，缺乏核心技術(shù)等原因，在與國外大型制造企業(yè)的競爭中處于不利地位，民族企業(yè)的市場占有率目前僅為20%左右。由于缺乏核心競爭力，民族企業(yè)的盈利空間相對低下，經(jīng)濟(jì)效益難以提高。<BR> 在國家八六三計(jì)劃和信息產(chǎn)業(yè)部移動(dòng)通信專項(xiàng)基金等方面的支持下，我國在第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)研究開發(fā)方面取得了巨大進(jìn)展，掌握了一大批核心技術(shù)，完成了WCDMA和cdma2000-1x現(xiàn)場試驗(yàn)系統(tǒng)的研制，并提出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的第三代移動(dòng)通信體制標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA。隨著我國在集成電路設(shè)計(jì)和加工方面取得重要進(jìn)展，有望于2004年前后實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的重要突破，從而實(shí)現(xiàn)我國移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)質(zhì)的飛躍。<BR> 盡管與發(fā)達(dá)國家的差距日趨縮小，但應(yīng)當(dāng)看到我國在無線通信領(lǐng)域的研發(fā)布局還不夠合理，超前性和戰(zhàn)略性的研究相對薄弱，未能建立一支相對穩(wěn)定的超前性研發(fā)隊(duì)伍，也未能在新技術(shù)、新體制、新標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)立初期形成研究優(yōu)勢，導(dǎo)致在戰(zhàn)略上受制于人。<BR> 與我國其它領(lǐng)域的研究狀況類似，我國信息領(lǐng)域大型的研究計(jì)劃基本處于相對比較封閉的狀態(tài)。一方面，由于體制方面的原因，位于國際一流水平的國外研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠商無法直接參與我國信息領(lǐng)域的大型科研計(jì)劃。另一方面，我國信息領(lǐng)域的大型研究計(jì)劃常常無法直接與國際技術(shù)發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程相銜接，參研人員走向國際舞臺的程度不高，研究成果對國際主流技術(shù)發(fā)展的影響不夠。<BR> 2 國際移動(dòng)通信發(fā)展趨勢<BR> 盡管發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展處于衰退的邊沿，導(dǎo)致移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)的發(fā)展速度放緩，用戶平均收入（ARPU）也日趨下降,但總量仍保持兩位數(shù)以上的增長。發(fā)達(dá)國家的移動(dòng)通信用戶覆蓋率大多已達(dá)到70-80%，已接近飽和，為了維持移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,急需推出能夠吸引用戶的高附加值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但不幸的是，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的起飛遠(yuǎn)非人們設(shè)想的那樣簡單，基于GSM電路交換的WAP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在世界范圍內(nèi)遭受挫折，基于GPRS的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也在艱難中跋涉。<BR> 盡管如此，國際上第三代移動(dòng)通信的商用化逐步在全球范圍內(nèi)進(jìn)入實(shí)施階段。一方面，第三代移動(dòng)通信技術(shù)除了能夠支持更高速率的移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)外，還提供更高的頻譜效率和服務(wù)質(zhì)量，對于新興的移動(dòng)運(yùn)營商具有較大的吸引力。另一方面，歐洲國家的各大運(yùn)營商已經(jīng)耗費(fèi)了巨額資金獲得了第三代移動(dòng)通信運(yùn)營執(zhí)照，為了應(yīng)對來自資本市場的壓力，紛紛采取合作與重組的方式，逐步推進(jìn)3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，其中歐洲的大部分運(yùn)營商計(jì)劃于2003年開始對WCDMA技術(shù)進(jìn)行試商用。而北美Spring PCS，Bell Mobility, Verizon Wireless，日本的KDDI及韓國的KT已于2001年年底實(shí)現(xiàn)cdma2000-1x的商用化。與此同時(shí)，日本DoCoMo于2001年10月初步實(shí)現(xiàn)了WCDMA的商用化。根據(jù)對有關(guān)電信運(yùn)營商的調(diào)查，與位置有關(guān)的信息點(diǎn)播業(yè)務(wù)、多媒體短信業(yè)務(wù)、移動(dòng)上網(wǎng)瀏覽業(yè)務(wù)、移動(dòng)電子商務(wù)、交互式娛樂業(yè)務(wù)將是未來最具發(fā)展前景的移動(dòng)通信業(yè)務(wù)。<BR> Internet業(yè)務(wù)的日益普及，促使移動(dòng)通信技術(shù)向全I(xiàn)P方向發(fā)展。目前3GPP和3GPP2等標(biāo)準(zhǔn)化組織正在制定基于全I(xiàn)P的第三代移動(dòng)通信增強(qiáng)型體制標(biāo)準(zhǔn)。為迎合該方面的發(fā)展，3GPP2已提出了能夠支持高速分組業(yè)務(wù)（峰值速率為4至5Mbps）的cdam2000-1x/EV標(biāo)準(zhǔn)。3GPP也在進(jìn)行類似的工作，一個(gè)名為HSPDA增強(qiáng)性第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)正在制定之中，其分組業(yè)務(wù)峰值傳輸速率將達(dá)到8Mbps以上。<BR> 3未來通信發(fā)展<BR> 隨著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)逐漸進(jìn)入商用，國內(nèi)外有關(guān)第四代移動(dòng)通信的研究已初見端倪。日本和韓國于2002年啟動(dòng)了面向第四代移動(dòng)通信的mTIF和K4G研究計(jì)劃。歐盟在前期研究計(jì)劃（第五框架研究計(jì)劃）的基礎(chǔ)上，成立了世界無線通信研究論壇（WWRF），著手進(jìn)行“IMT2000”之后的第四代移動(dòng)通信研究的概念、需求與基本框架研究，并將把第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)列入將于2003年啟動(dòng)的歐盟“第六框架研究計(jì)劃”。在我國，第四代移動(dòng)通信已被正式列入國家八六三“十五”研究計(jì)劃，已于近期啟動(dòng)。<BR> 在ITU，有關(guān)Beyond IMT-2000的概念與需求研究于1999年被首次列入議事日程，2001年10月在東京進(jìn)行的ITU-R WP8F會(huì)議上，已收到較多有關(guān)Beyond IMT-2000的研究提案，并初步明確了Beyond IMT-2000研究的如下基本框架：<BR> Beyond IMT-2000是指廣泛用于各種電信環(huán)境的無線系統(tǒng)的總和，包括蜂窩、固定無線接入、游牧（Nordic）接入系統(tǒng)等。Beyond IMT-2000的能力將含蓋并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出IMT-2000系統(tǒng)及與其進(jìn)行互連的無線系統(tǒng)的能力，含蓋了目前的IMT-2000、無線接入、數(shù)字廣播等系統(tǒng)的能力，并將新增兩個(gè)部分，即支持約100Mbps的蜂窩系統(tǒng)和支持高達(dá)1Gbps以上速率的游牧/本地?zé)o線接入系統(tǒng)等。<BR> 圖1為Beyond IMT-2000的支持能力及系統(tǒng)組成示意圖。而Beyond 3G蜂窩通信系統(tǒng)將是未來研究的核心所在。<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20069291358898493.bmp" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20069291358898493.bmp" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> </P><P> 圖2示出了ITU有關(guān)Beyond IMT2000研究的時(shí)間表，其總體目標(biāo)及遠(yuǎn)景（Vision）將于2002年6月完成，于2005/2006年進(jìn)行頻譜規(guī)劃，2010年左右完成全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化工作，2012年之后開始商用。<BR> 由上述可知，目前國際上有關(guān)第四代移動(dòng)通信的研究還處于初期階段，其基本需求、核心技術(shù)還處于萌芽階段。但較為明確的一點(diǎn)是，第四代移動(dòng)通信的實(shí)用期定在2012年。這符合移動(dòng)通信技術(shù)每10年產(chǎn)生一代新體制的發(fā)展規(guī)律。事實(shí)上，在一代移動(dòng)通信技術(shù)開始走向商用時(shí)，啟動(dòng)更新一代移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)性研究已經(jīng)成為國際慣例。在國際上取得巨大成功的第二代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)GSM的發(fā)展始于80中期，當(dāng)時(shí)第一代模擬移動(dòng)通信剛剛在發(fā)達(dá)國家投入商用。90年代初，歐洲的GSM、日本的PDC和美國的D-AMPS等技術(shù)已基本成熟，并開始進(jìn)入市場。國際上的有識之士，就于當(dāng)時(shí)提出了面向2000年的全球統(tǒng)一的FPLMTS研究計(jì)劃，并經(jīng)過近10年的努力，形成了成為眾所周知的第三代移動(dòng)通信體制標(biāo)準(zhǔn)IMT-2000。<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/20069291411549934.bmp" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/20069291411549934.bmp" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> <BR> 圖2、ITU有關(guān)Beyond IMT2000研究的時(shí)間表<BR> 如同3G系統(tǒng)與2G系統(tǒng)之間的關(guān)系一樣，4G系統(tǒng)不可能在一夜之間取代3G系統(tǒng)，更不可能跨越3G系統(tǒng)而直接投入應(yīng)用。制定一個(gè)全世界統(tǒng)一的4G標(biāo)準(zhǔn)需要耗費(fèi)5至7年的時(shí)間，而現(xiàn)有的2G系統(tǒng)在未來的5至7年是無法滿足日益增長的通信需求的。無線局域網(wǎng)（WLAN）將作為蜂窩系統(tǒng)的補(bǔ)充，較好地應(yīng)用于局部區(qū)域的覆蓋，但由于其故有的碰撞檢測與重發(fā)機(jī)制，在用戶數(shù)極為密集的地區(qū)，頻譜效率將急劇下降，也難以適用于多小區(qū)、快速移動(dòng)環(huán)境下的全程業(yè)務(wù)覆蓋。此外現(xiàn)有的WLAN尚不具備功率控制功能，目前尚未能解決應(yīng)用于手持終端時(shí)的功耗問題，等等。從上述角度來說，3G系統(tǒng)是不可替代的。<BR> 另一方面，并不能因?yàn)?G系統(tǒng)的實(shí)用化期定于2012年，而否定現(xiàn)在國內(nèi)外有關(guān)4G研究工作的重大意義。未來通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越多地體現(xiàn)在核心知識產(chǎn)權(quán)與標(biāo)準(zhǔn)的競爭，若不能新技術(shù)、新體制標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的初期加入國際競爭，則無法掌握未來移動(dòng)通信的核心知識產(chǎn)權(quán)，無法擺脫我國在移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展上長期受制于人的被動(dòng)局面，無法對國際主流移動(dòng)通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生影響，使之朝著對我國未來移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)有力的方向發(fā)展。<BR> 從技術(shù)的角度來說，第四代移動(dòng)通信應(yīng)與IMT-2000以及目前制定之中的增強(qiáng)型3G標(biāo)準(zhǔn)有本質(zhì)性的區(qū)別，其核心網(wǎng)絡(luò)可以以演進(jìn)形式發(fā)展，但空中接口應(yīng)當(dāng)是革命性的。這是由于：<BR> 第一，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將從從屬地位上升為主導(dǎo)地位，其比例將從目前總流量的10-20%上升至總流量的80%以上，分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占據(jù)成分，話音業(yè)務(wù)的比例將逐漸降低。傳統(tǒng)的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)是以滿足話音業(yè)務(wù)需求而設(shè)計(jì)的，3G所采用的直接擴(kuò)頻CDMA技術(shù)由于其捕獲與同步方面的限制，很難直接應(yīng)用于4G系統(tǒng)。如果生搬硬套，將無法適應(yīng)這一需求。這意味著我們需運(yùn)用全新的理念，設(shè)計(jì)全新的無線傳輸方法及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最大程度地滿足未來移動(dòng)通信業(yè)務(wù)需求方面的變化。事實(shí)上，從3G增強(qiáng)型標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展來看，這種趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)，時(shí)分技術(shù)被更多地采用，以適應(yīng)分組數(shù)據(jù)的突發(fā)傳輸特性。碼分技術(shù)的作用則被弱化，更多地被應(yīng)用于無線資源的聚類（Cluster）分配，而非傳統(tǒng)意義上的用戶碼分配�？梢灶A(yù)見，OFDM以及多載波（MC）與TDMA和CDMA相結(jié)合的技術(shù)將是較具競爭力的空中接口技術(shù)。<BR> 第二，未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的峰值傳輸速率應(yīng)為3G系統(tǒng)的10至50倍，達(dá)到20Mbps至100Mbps，在2GHz以上的傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)通信頻段上無法滿足這一要求，需要開發(fā)頻率更高的無線資源。由此所帶來的問題是，電波的傳輸特性將更為惡劣，受天氣以及物理環(huán)境的影響更大。如果采用傳統(tǒng)意義上的蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，則發(fā)射功率需相應(yīng)地增加十倍甚至上百倍，電磁兼容問題將變得無法容忍。因此需要采用全新的小區(qū)結(jié)構(gòu)解決此問題。<BR> 第三，可用于移動(dòng)通信的頻率資源是極為有限的，必需倍加珍惜，精心設(shè)計(jì)。為在有限的頻段上為用戶提供更高的傳輸速率，需要采用全新的技術(shù)使整個(gè)系統(tǒng)的頻譜利用率較現(xiàn)有的技術(shù)提高一個(gè)量級以上。信息論的研究結(jié)果表明，采用多輸入多輸出（MIMO）的多天線技術(shù)可以使蜂窩通信的系統(tǒng)容量不加限制地提高，這為未來移動(dòng)通信的技術(shù)發(fā)展指明了方向。但在實(shí)際系統(tǒng)中，特別是在體積受限的移動(dòng)終端上，如何實(shí)施MIMO有許多挑戰(zhàn)性的理論與技術(shù)問題有待于研究�？梢灶A(yù)見，未來信號處理器以及專用集成電路的大幅提高，也將使一些較為復(fù)雜的技術(shù)，如聯(lián)合發(fā)送、聯(lián)合檢測、Turbo接收等，在實(shí)現(xiàn)上成為可能。<BR> 第四，未來移動(dòng)通信的峰值速率將達(dá)到100Mbps以上，但實(shí)際用戶所需要的傳輸速率可能會(huì)在10kbps至100Mbps之間動(dòng)態(tài)地變化。為滿足這一需求，未來移動(dòng)通信的無線資源管理調(diào)配方式必須極為靈活，能夠高效地適應(yīng)這一變化。<BR> 對于4G核心網(wǎng)絡(luò)，IP地址的個(gè)人化是未來移動(dòng)通信的主要發(fā)展趨勢之一，具有電信級QoS的IPv6將是未來的主要發(fā)展趨勢，其主要原因之一是現(xiàn)有的IPv4不能提供足夠的地址空間。<BR> 第四代移動(dòng)通信的基本概念還處于研究階段，目前還難以用準(zhǔn)確地語言加以描述。概括起來，未來的第四代移動(dòng)通信應(yīng)當(dāng)具備以下基本特征：<BR> 業(yè)務(wù)：無論何時(shí)何地，能夠?yàn)榻K端用戶提供“身臨其境”的高分辨率業(yè)務(wù)。<BR> 網(wǎng)絡(luò)：能夠使用無所不在的“空間分集”技術(shù)提供廣域服務(wù)，對抗更高頻段上的電波傳輸特性。<BR> 終端：在體積受限的情況下，能夠使用革命性的多天線技術(shù)，為用戶提供高質(zhì)量的無線通信服務(wù)。<BR> 基于以上考慮，我們認(rèn)為4G蜂窩通信系統(tǒng)研究應(yīng)具有以下基本特征：<BR> 基于IPv6核心網(wǎng)的互連互通；<BR> 地面網(wǎng)絡(luò)承載與控制全程分離，符合全I(xiàn)P發(fā)展趨勢；<BR> 支持個(gè)人可攜帶資源（MIP/M-eN）的全程漫游與切換；<BR> 無線網(wǎng)絡(luò)對于核心網(wǎng)絡(luò)透明，CC/MM位于核心網(wǎng)側(cè)（無線接入用戶與固定接入用戶等同），RR/LL/PL全部位于接入層；<BR> 分類端到端QoS，實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QoS優(yōu)于現(xiàn)有電信級；<BR> 全新的基于時(shí)空聯(lián)合處理、網(wǎng)絡(luò)分集等新技術(shù)的蜂窩系統(tǒng)，發(fā)射能量較3G系統(tǒng)降低10dB以上；頻率利用率較3G系統(tǒng)提高5至20倍，達(dá)到3-10Bits/Hz/s；<BR> 特別適合于分組突發(fā)業(yè)務(wù)的空中接口，峰值傳輸速率達(dá)到20-100Mbps，可靈活調(diào)配無線資源，適用于大動(dòng)態(tài)范圍（10kbps-100Mbps）業(yè)務(wù)；<BR> 與區(qū)域性的無線接入系統(tǒng)和自組織網(wǎng)絡(luò)的無縫聯(lián)接等。</P><P>
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