作 者:中国计算机报 张昊 倪卫明
下一代WAN技术分析
在过去的10年里,移动通信得到了飞速发展,第三代移动通信系统(3G)的出现更使移动通信前进了一大步。
目前,3G各种标准和规范已达成协议,并已开始商用。但是,应该看到3G系统尚有很多需要改进的地方,例如:3G缺乏全球统一标准;3G所采用的语音交换架构仍承袭了第二代(2G)的电路交换,而不是纯IP方式;流媒体(视频)的应用不尽如人意;数据传输率也只接近于普通拨号接入的水平,更赶不上xDSL等。所以,在第三代移动通信还没有完全铺开的时候,已经有不少国家开始对下一代WAN技术进行研究。相对于3G而言,下一代广域网技术在技术和应用上将有质的飞跃,而不仅仅是在第三代移动通信的基础上加上某些新的改进技术。有专家认为,第四代WAN技术就是无线互联网技术。虽然现在还对下一代广域网技术通信还没有进行精确定义,但可以肯定的是,下一代广域网技术将是一个比3G和802.20更完美的新无线世界,它将带给人们许多难以想象的应用。
下一代WAN技术挑战
虽然下一代广域网技术有着很多的优点和很广阔的应用前景,但是它也有很多不足。下一代广域网技术还不是非常成熟,例如下一代广域网技术中最关键的OFDM技术还有一些缺点,在实现OFDM系统时必须慎重考虑以下几点。
其一,OFDM系统是利用子信道的正交特性保证系统不存在子信道干扰。如果收发段载波不匹配,其所需要的子信道的峰值频率与其他频率的零点不能完全一致,则子载波之间的正交性容易受到破坏,就会产生载波间干扰,限制了OFDM在高信噪比下的性能,因此OFDM系统对载波频率偏移和相位噪声很敏感。其二,高峰均功率比(PAPR)问题。由于OFDM信号是由各个子载波调制信号的和构成的,这样就会出现峰值功率远远大于平均功率的情况,这将使信号的动态范围变化较大,这种大的动态范围使得变换器的选择更困难,因此必须使用高线性和低效率的射频放大器。其三,现代通信技术中,频谱资源非常宝贵,而OFDM为了消除符号间干扰,同时避免ICI而使用循环前缀(CP),这样就会使频谱利用率降低20%以上,于是就造成了系统频谱资源的严重浪费。
下一代广域网技术中的其他技术也存在着这样或那样的技术难点,目前,下一代广域网技术还处于研究阶段,没有大面积地应用到市场上。
选择OFDM作为第四代移动通信的核心技术,其主要理由包括频谱利用率高、抗噪声能力强、适合高速数据传输等因素。对于电信产业而言,下一代广域网技术仍有许多问题待解决,要应用在WAN上还需要很长一段路要走。尽管下一代广域网技术较之3G有很大的提高,但花费巨大精力研制出的CDMA系统绝不会在第四代系统中消失,而是成为其应用系统的一部分。因此,未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,应该会与CDMA技术相结合,双方取长补短,共同构成下一代WAN技术。
IEEE 802.20与3G技术的对比分析
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