关于无线通信技术发展前途的猜想

　　【摘要】由于无线通信技术具有有线网络不可比拟的优点，因此近10年来，无线通信技术不论在商业应用上，还是军事应用上，均得到了巨大的发展。
【关键词】通信技术，发展，前景
商用和军用无线网络都从模拟通信发展到数字通信时代。通信设备在兼容原有模拟功能的基础上完全实现了数字话音、数据、传真、图像等业务的传输。内容丰富的无线网络服务依赖于先进的无线通信技术，未来的用户还可以对无线网络服务提出更高的要求，这将进一步促进无线通信技术向前发展。但现在科学地认识无线通信技术的发展前景，对于工程技术人员来说是具有可探讨意义的。
一、我国无线通信技术现状分析
目前我国主要的两大无线运营商——中国移动和中国联通—公司为国内无线用户提供2G的业务服务，服务内容包括话音、数据、电子邮件、网页浏览等，数据速率大致在10～200kb/s范围。同时电信企业推出了中国自主知识产权的3G无线网络TD-SCDMA。但由于国内TD-SCDMA技术受产业链等诸多因素的影响，其正式大规模商业应用还需要时日。在无线接入方面，WLAN技术在国内得到了广泛的应用。多个用户通过WLAN共享技术实现无线Internet的高速接入，在高级酒店、机场、大型娱乐场所，用户可随时随地通过WLAN接入有线网络，轻松快捷地享受网络带来的各种服务。特别要指出的是，高接入速率的无线通信技术，在中国还没有实质性的进展，仍停留在技术研究阶段。我国还需要大力发展具有自主知识产权的无线通信技术；在网络应用规模方面，特别是高速无线接入网的应用上，应加大大、中城市的覆盖率和使用率，为用户提供灵活可靠的无线远程接入。
二、无线通信技术的发展前景分析
通过对无线通信技术的科学认识，在理论的基础上结合市场发展需求，笔者觉得，在我国无线通信技术目前的发展前景可以总结为以下四个方面的内容。
1、通信网络的联合化和技术要求的集成化。鉴于资金和技术及市场需求等原因，对当前较多种类的无线网络，通过融合的方式实现异构网络的互连互通，成为通信网络，是通信技术发展的前景之一。网络的融合主要体现在：核心网的融合、接入网的融合、业务的融合和终端的融合等。不同的接入网络需要协同工作以支持用户在异构无线环境中的无线漫游。未来的通信终端具有重配置的能力，必将是计算机与通信的融合体。通信终端不需要用户的干预,会综合提供多种无线网络接入的能力、实时检测网络服务状况，自动完成网络感知与选择、软件升级下载等方面的工作。由于用户业务需求的广泛性，未来的无线通信系统必须实现多种功能的综合集成：IP业务和非IP业务的综合；话音、数据和图像等业务的综合；多MAC接入的综合；无线传输模式的综合；服务模式的综合等。
2、通信网络的高效频谱接入。无线频谱的当前使用状况异常拥挤，无线电频谱已成为稀缺资源。当前无线通信网络逐渐向Adhoc、Mesh网络过渡，传统的CSMA/CA、TDMA等协议不能很好地满足无线网络高效、大容量通信发展的需求，MAC层接入协议已成为其关键技术之一。新的通信机制也能提高频谱的使用效率，这种新的通信机制就是近年发展起来的认知无线电技术。认知无线电技术能够认识感知并判断其操作工作环境，能够通过训练去动态地和自适应地调整自己的操作参数以适应无线环境和通信网络。
3、宽带网络局域无线接入。通信系统通过接入网络，为用户提供业务服务，由于用户的移动性，无线接入方式必将成为未来接入技术的重要发展方向，其中UWB、WLAN和WiMax无线接入技术引起了广泛的关注。UWB技术具有高传输速率、低发射功率、结构简单、抗干扰能力强和安全性高的优点，主要用于雷达探测、精确定位、无线个人局域网和家庭无线网络等领域。
4、市场对通信提出保密性要求。无线通信容易暴露出通信双方的信息，现在越来越多的用户要求在通信时采取与之相适应的保密手段。当前大多数保密机或保密卡依靠通信设备提供的通信链路实现保密通信，这种方法会带来较大的额外带宽开销，降低了通信效率，使无线频谱资源白白遭受损失。通过深入分析会发现电台中的通信与保密在很大程度上可以相互结合，降低无线信道的开销，在技术体制上，完全可以实现通信同步与保密同步二合一，跳频图案由保密算法导出等，一方面减少了通信频谱的开销，另一方面使得侦察和破译的概率大大降低，充分发挥出通信与保密相结合的优势。当前无线通信技术可为用户提供话音、数据、图像传输等通信有力的技术保障，但是面对各种应用业务的需求变化和自身的发展，无线通信技术必将在发展方面做出相应的反应和调整。我们相信，无线通信技术发展的明天会更美好，将会给用户带来更多的便利。
三、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4×3方式，到3×3、1×3、MRP、2×6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－95CDMA（窄带）系统，以无线技术的先进性和大容量等特点著称。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。
四、网络趋于融合，走向统一
4.1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过渡的原则，现有的GSM、D-AMPSIS-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。
五、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。
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