4G将在信息服务方面全面发展和逐步成熟。在NGN成为社会基础设施的历史条件下,4G将处于NGN的接入网地位。4G将提供与计算机数据通信网相似的完美的信息服务,它必然以公众的IP网络为依托。因此,4G也将必然是划时代的技术。
2.计算机数据通信网
计算机数据通信经历了一个从有线到无线,从孤岛通信到联网通信的发展过程。典型的标准是IEEE.802系列标准。而无线的计算机数据网标准的发展和普遍应用则是近10年内的事情,从802.11至802.15,802.16以至正在研讨的802.2O,内容覆盖局域网、个域网和城域网。其发展趋势是追求更高的移动性、无缝连接和全覆盖。
计算机数据网从一开始就使用分组交换协议,互联网的普及为计算机数据网提供了理想的网络平台。所以,三网融合,无论是信号型式,还是网络平台,对计算机数据网而言都是轻车熟路。然而,适应高速移动和全覆盖无缝连接,诸如漫游、切换及小区间干扰等,对计算机数据网而言,则是全新的课题。
3.广播电视网
实现了数字化的广播电视网,将会进入崭新的服务时代。首先是用户可以向广播电视中心申请点播自己所希望的节目,这就要求建立反向通信链路。进而,又可能出现大量的视讯资源供应商。他们与广播电视网络合作,提供资源支持,于是又将有交互式视讯传输要求。进入互联网时代后,可提供网络电视、远程教育和网络浏览服务等。
四、三网的不同技术特点及发展趋势
1.通信网
三网融合对固定通信网而言远比移动通信网简单。经过1G-3G的发展,蜂窝移动通信在提供语音、数据、视讯信息服务方面已经相继成熟,其发展趋势是向包容计算机数据通信业务和交互式视讯服务方向迈进。蜂窝移动通信作为正宗的4G候选技术是必然的趋势。
蜂窝移动通信是通过特有的蜂窝型组网结构实现网络的地域全覆盖。由此产生的特有频谱资源再用、小区和小区间干扰、切换及漫游等特殊技术处理,使系统具有以下特点:
●蜂窝移动通信网可实现无缝连接。
●蜂窝移动通信网可以是完全独立的网络。
●用户通过向网络资源管理中心申请信道的方式占用频谱资源,所有的用户分享频谱资源。
●为适应移动性与全覆盖的需求,蜂窝移动通信的工作频段不能太高,即每载波同时占用信道用户数和每用户可用最高信息传输速率不能太高,否则必然限制系统的通信容量。
●在通信速率和运动载体移动速度方面采取折衷方案。
●为提高频谱效率,设计追求永远是蜂窝移动通信体制设计的核心课题。
当前,成熟并作为主流的技术是高通公司拥有专利的传统CDMA技术。该技术的特点是,系统容量决定于因正交序列的相关特性不理想所引起的自干扰,所以被称作干扰饱和系统。
我国北京邮电大学李道本教授发明并正在方正联宇公司研究开发的LAS-CDMA技术,利用无干扰窗口理论构成的LAS码消除了系统的自干扰。由于是系统容量决定设备内的白噪声,所以被称为噪声饱和系统。于是,系统容量大大提高,可实现每载波容纳更多的用户同时通信和每用户可使用更高的数据速率。
新的热门课题还有重新拾起的多入多出(MIMO)技术,即多天线发送多天线接收技术,可以进一步提高系统容量。
近来,蜂窝移动通信研究的另一个趋向是借用计算机数据网惯用的OFDM(正交频分复用)技术。
2.计算机数据网
由于微型计算机的发展,资源共享成为计算机使用者的普遍需求,从而带动了计算机数据网的发展,到上世纪9O年代后期特别引人注目。IEEE802.16标准目标已经瞄准了4G的发展需求,计算机数据网技术自然是4G的有力竞争者之一。
源自局域网的计算机数据网具有以下特点:
●以岛式覆盖为基本的网络结构型式,因此通常并不考虑越区切换和过网漫游的设计。
●以有线线路实现局域网的对外连接,用户间以微波作为载波,具有频带宽、容量大的特点,速率可达每秒几十至几百兆比特。
●用户通常采取始终在线的连接方式,同一网络的用户群共享同一频谱资源,而不是通过申请信道和资源分配的方式分享频谱资源。
●计算机数据网的传输通常使用OFDM技术,这是缘于数字音频广播(DAB)和数字视频广播(DVB)的一项成熟的技术。
●移动性设计不是计算机数据网的优势。
为瞄准4G的发展需求,源自计算机数据网的基本技术面临以下设计改进需求:
●为满足全覆盖无缝连接的需求,必须引入切换、漫游技术,还要考虑邻小区干扰影响。
●为了适应移动工作环境,应考虑多径干扰和多仆勒效应对OFDM严格同步需求的影响。
●鉴于话音通信低速率用户占用信道的考虑,应进一步缩小子载波间隔。
3.广播电视网
我国的模拟广播电视网从无线到有线乃至卫星,覆盖了全国。数字电视的研究和标准的制定已到最终决策阶段。按照目前的计划,应在2O05年开展数字卫星直播电视业务,2O08年全面推广地面数字电视业务,实现有线、卫星、无线全国覆盖。
实现数字电视后,既可获得普通电视服务,又可获得付费电视节目服务,还有影视点播和各种信息服务。在很多领域,与当前发展的3G和日后的4G服务相交叠。
数字电视的核心技术是图像压缩技术,压缩范围是从995Mbit/s的数据率压缩至2O~30Mbit/s。所使用的标准有电视会议系统的H.261,静止图像压缩的JPEG,连续图像压缩的MPEG三种。而传输技术则有MQAM,QPSK,VSB,COFDM等。此外,还有音频信号的编码与压缩和基带信号的复用技术等。我国的数字电视标准目前以清华和上海交大两个建议方案(标准)为代表。清华的DMBT标准以OFDM为主体技术,并加入一些特色设计,具有自主知识产权。上海交大的ADTB-T标准为单载波、4/16/64QAM调制方式,也拥有自己的知识产权。
五、对于三网融合的理解
1.共同的承载网络是融合的基点
蜂窝移动通信网的基本信息是话音和低速数据,计算机数据网的基本信息是高速数据,电视广播的基本信息是图像。随着蜂窝移动通信网信息服务领域的拓宽,也有了静止图像与连续图像,计算机上网浏览同样有静止图像与连续图像。正在发展的PeertoPeer则是双向多媒体业务。电视广播的发展同样走上了信息服务领域。这样一来,三网的信息资源、服务领域越来越趋于一致,以至相互交流信息也成为必然趋势。
同时,承载语音、数据、静止图像、连续图像的共同承载网络是互联网,因此互联网成为三网融合的基点。