2007年4月10日 星期二

4G國際標準顯現四種可能 中國標準日益具像

中國企業有獨特的優勢,不僅僅是基於TD方面的話語權,在TD-SCDMA中對MIMO技術的掌握,使我們也達到了世界先進水準。——沈子信

為了保證未來我國4G標準在國際上的影響力,最好還是儘量遵循ITU的發展標準和演進路線。——袁超偉

4G標準方面,不排除與國際上的一些方案形成融合型標準化提案。2008年,4G的標準化將會得到實質性的推進。——尤肖虎

通信終端除了能高品質地完成目前所做的語音通信外,還能進行高清晰度的多媒體通信,上網的速度是現在的1000倍,是3G移動電話速率的50倍,下載一部DVD電影只需要10秒鐘,比3G快十幾倍。這是4G。

坐飛機可以上網,會比在地面還便宜,因為飛機與飛機之間可以形成一種非常廉價的寬帶網路。這是4G。

互聯網、電信網、廣播網融為一體組成一個通播網,無論使用什麼終端,您都可享受高品質的語音和視頻傳輸。這也是4G。

除此之外,如今已見雛形的WiMAX,也被歸為4G的藍圖之中。

依據既定的性能指標,關於4G的暢想有很多,商機也無限,如何去實現?標準未定之時,對於產業發展趨勢便出現各種猜想和預測……

“移動狀態下能達到100Mbps的傳輸速率,靜止狀態下能夠實現1Gbps的速率。”ITU(國際電信聯盟)正式定義了4G的性能標準,但並未限定4G的技術路線。

通過現有的3G網路進行技術過渡和延伸,還是選取在數據傳輸上具有先天優勢的無線寬帶作為技術鋪墊?這似乎是放置在設備商面前的一個潘多拉之盒。

4G標準逼近,魔盒或將打開。

在2007年中國電信業發展與政策通報會上,資訊產業部科技司副司長張新生表示,2007年通信科技工作的主要思路之一就是做好4G國際標準提案的各項準備以及啟動前的徵集、遴選和論證工作。

另一方面,國際上將在2008年開始4G標準的評選工作,國際電聯將向全世界徵求4G候選技術標準。

但此前,一場激烈的標準搶奪戰正將4G引入撲朔迷離的戰國時代。

技術路線紛繁蕪雜

四種4G定義究竟是殊途同歸還是分道揚鑣?4G與我們即將觸摸到的3G有無關聯,是否會取代3G?

到目前為止,人們還沒有對4G通信進行精確的定義。

有人說4G通信的概念來自其他無線服務的技術,從無線應用協定、全球袖珍型無線服務到3G;有人說4G通信是個超越2010年以外的研究主題,4G通信是系統中的系統,可利用各種不同的無線技術。

伴隨著各種暢想,國際上出現了關於4G的四大主流意見。

ITU認為,4G是基於IP協議的高速蜂窩移動網,從現有3G演進。與現有的行動通訊技術相比,4G的傳輸速度可提高1000倍,發射功率只有現在的1/10或1/100,不對其他設備構成電磁干擾,支援手機互動功能。

來自4GMF的定義是:4G將不局限于電信行業,還將廣泛用於交通、國防、醫療、金融等領域。4G技術的重點是融合無線接入技術、移動技術和寬帶技術于一體。

業界還有一種觀點,4G是從WiMAX演進而來的,是基於IP的能覆蓋廣大地區的移動無線城域網,主要用於移動傳送高速數據而不是語音。它既是WiFi的競爭者,又是XDSL技術的無線替代技術,構成支援高速移動和實時線上的公共無線寬帶接入網。

最後,4G有望集成不同模式的無線通信——從無線局域網和藍牙等室內網路、蜂窩信號、廣播電視到衛星通信,移動用戶可以自由地從一個標準漫遊到另一個標準。

以上四種4G定義究竟是殊途同歸還是分道揚鑣?多年跟蹤研究未來行動通訊技術的北京郵電大學教授袁超偉認為,4G將沿著兩個方向發展:一個方向是無線的寬 帶化,另一個就是寬帶的無線化。隨著行動通訊技術向4G演進,趨勢將是不同的無線技術在NGN架構下融合、共存,發揮各自的優勢,形成多層次的無線網路環 境。

而此時,大家更為關心的一個問題是,4G與我們即將觸摸到的3G有無關聯,是否會取代3G?

“4G 取代3G是通信發展的必然趨勢。不過從網路的平滑演進方面來說,3G是必不可少的一個階段。”袁超偉認為,目前2G的系統從接入網到核心網大都是電路型 的,而未來的4G系統則是從接入到核心網一體化的全IP結構。從一個完全電路型的系統演變為一個基於分組的全IP結構的系統,是一個臺階式的躍變,3G系 統在這中間可以起到承上啟下的樞紐作用。

“其實,在制定標準時,人們就已認識到3G有其不足,要真正實現移動寬帶因特網的夢想還 要繼續發展。所以,3GPP後來開始發展LTE(自WCDMA演進的4G技術),要求在2010年達到這個目標。此後將出現新一輪的競爭,一方面是3G技 術與帶有4G特徵的移動寬帶技術的競爭,另一方面則是3G不同標準之間的競爭。”未來行動通訊論壇相關人士告訴記者。

國際標準的四種可能

在標準的形成過程中,獨木難成林。這意味著有相似技術背景的企業往往需要捆在一起形成合力。

與3G標準一樣,4G標準牽涉到運營商、設備商和終端廠商等一系列產業鏈,因此是電信業最重要的較量。

在3G走向商用的同時,國外有關4G的研究已經小有成果。歐盟、日本、南韓都啟動了相關計劃,三星、西門子、摩托羅拉等企業以及運營商NTT DoCoMo都在研究方面相對領先。據美國專利和商標局統計,自2002年以來,有關4G技術方面的專利申請數量以每年500%的速度增加。預計到 2010年,全球將有近1萬項4G技術專利。

水清木華電信研究總監沈子信分析說:“對於4G標準演進的研究,現階段主要有兩個思 路。一是從3G/E3G直接演進,二是從WiMAX方向進行演進。而基於3G的CDMA、WCDMA、TD-SCDMA幾個分支,又將分別演繹出三類4G 技術標準。因此,4G的國際標准將會出現四種可能。”

他的分析有著現實的反映。以北電、高通、愛立信為主的通信巨頭,正以自身技術優勢為起點,搶佔4G標準的先發優勢。

最早放棄3G直接轉投WiMAX的北電,如今已是鋒芒畢露。2007年3月初,北電攜手Kyocera Wireless和Runcom,成功完成了業界首個採用創新的WiMAX天線技術在多廠商環境下進行的現場MIMO呼叫。OFDM-MIMO不僅是 WiMAX的核心技術,而且是所有4G解決方案的基礎。這鞏固了北電在OFDM-MIMO領域的領導地位。

在以WiMAX為基礎發展4G的陣營中,並不只有北電。在2007年3月舉辦的3GSM大會上,Sprint的4G無線寬帶夥伴——三星、英特爾、摩托羅拉和諾基亞聯合打出共同支援WiMAX的口號,並競相演示了“類4G”應用場景。

WiMAX陣容強大,最主要的是,商用已初見端倪。而一種標準的領先形成,無疑將給競爭對手造成巨大壓力。

在通往4G的行程中,愛立信急轉掉頭,根據自身優勢進行量體裁衣。近日,愛立信戰略和業務開發經理邁克爾·佩爾森表示:愛立信已停止WiMAX開發,將集中全力開發面向4G的LTE。

高通與愛立信有同樣打算。近日訪華時,高通CDMA技術集團副總裁克裏斯蒂安諾·阿蒙高調宣稱:“CDMA在目前新版本中的試驗速率已遠超WiMAX這種 號稱4G的技術。”而早在2005年8月11日,高通公司就曾以6億美元收購了獲近300項OFDM技術專利的Flarion技術公司。

在標準的形成過程中,獨木難成林。這意味著有相似技術背景的企業往往需要捆在一起形成合力。

“同樣在WCDMA領域有著主導權的諾基亞和阿爾卡特最有可能與愛立信抱團提出LTE方面的標準;三星和北電可能合作推進WiMAX標準制定;而高通、摩 托羅拉則有可能提出基於CDMA的4G標準。”沈子信認為。儘管如此,也不排除一個企業參與多項標準制定的可能,如同摩托羅拉和諾基亞在WiMAX陣營中 的積極表現。

而對於基於TD-SCDMA的4G標準演進,沈子信認為:“中國企業有著獨特的優勢,不僅僅是基於TD方面的話語權,在TD-SCDMA中對於MIMO技術的掌握,使我們也達到了世界先進水準。”

中國標準萌芽

4G將由以科研機構為主導轉向以企業為主導的研發趨勢。而後者的積極進入將為標準的提出和商用奠定良好的基礎。

中國要做怎樣的4G?隨著國家相關重大項目的成功驗收,答案日益具像化。

早在2001年,863計劃就啟動了面向後三代/四代(B3G/4G)行動通訊發展的重大研究計劃——未來通用無線環境研究計劃(FuTURE計劃)。1 月28日,在上海工程技術大學正式對外開放的4G外場試驗系統現場,人們感受了4G時代的便捷生活,FuTURE計劃的關鍵一步——上海4G實驗網成功通 過國家驗收。

FuTURE項目總體組組長、東南大學行動通訊國家重點實驗室主任、未來行動通訊論壇秘書長尤肖虎說: “FuTURE計劃為3G未來演進,特別是為TD-SCDMA-LTE技術做了很多的技術支援。目前取得的技術成果中有40%可與TD-SCDMA的技術 演進相結合,所以也將帶動TD-SCDMA向B3G/4G演進。”他透露:“目前,中興、華為、大唐都在做這些開發,預計在2010年,可把LTE的產品 推向市場並投入使用。”

據了解,在標準化方面,中國4G項目組向國際相關標準化組織提交了百餘項標準提案。項目組還需要通過與企 業和運營商的合作,參與國際標準競爭。“不排除與國際上的一些方案形成融合型標準化提案。”尤肖虎告訴記者:“2008年,4G的標準化將會得到實質性的 推進。”

對於中國標準的提出,北京郵電大學教授袁超偉認為:“為了保證未來我國4G標準在國際上的影響力,最好還是儘量遵循ITU的發展標準和演進路線。”

在我國,前沿技術的跟蹤目前主要還是以科研機構為主導,企業以參與和配合的形式出現。在我國4G領域有著發言權的“學院派”代表——北京郵電大學最近有搶 眼表現。日前,多內核數字信號處理器(DSP)晶片和無線通信方案供應商PicoChip設計有限公司宣佈,與北京郵電大學達成研發合作協議,共同在下一 代無線空中介面領域展開研究合作。據透露,他們的合作計劃將針對WiMAX、UMTS-LTE、802.16m和UMB等幾項技術展開,通過 PicoChip的多內核數字信號處理器平臺來實現軟體無線電,為這些標準提供快捷、高性價比的實現方案。“這意味著北郵將在4G研究方面向WiMAX領 域拓展。”沈子信表示。

但同時,有跡象表明,以企業為主導制定標準的時代即將來臨。

日前,有消息表明, 華為、中興可能積極參與下一代標準的制定,並組建4G標準聯盟。而與國際企業在4G方面的高調進軍形成鮮明對比的是,包括中興、華為在內的國內企業卻顯得 比較低調。它們表示一直在跟進4G的研發,對國際上的幾個主流標準早在2001年就有跟蹤,但拒絕透露內情。“4G將由以科研機構為主導轉向以企業為主導 的研發模式,而後者的積極進入將為標準的提出和商用奠定良好的基礎。”袁超偉說。

鏈結一第四代行動通訊

以技術層面來看,第三代行動通訊系統主要是以CDMA為核心技術,第四代行動通訊系統技術則以OFDM最受矚目,特別是有不少專家學者針對OFDM技術在 行動通訊技術上的應用,提出了相關的理論基礎。例如無線區域環路(WLL)、數字音訊廣播(DAB)等,在未來都將採用OFDM技術。

下一代行動通訊的網路結構(如圖所示)中,核心網路不專門用作行動通訊,而是作為一種統一的網路,支援有線及無線的接入。

預計3G以後行動通訊的主流技術將是OFDM技術。

鏈結二關於OFDM

OFDM (正交頻分復用技術,Orthogonal Frequency Division Multiplexer)採用一種不連續的多音調技術,將被稱為載波的不同頻率中的大量信號合併成單一的信號,從而完成信號傳送。由於這種技術具有在雜波 干擾下傳送信號的能力,因此常常會被利用在容易受外界干擾或者抵抗外界干擾能力較差的傳輸介質中。

目前,OFDM技術已被廣泛應用於廣播式的音頻和視頻領域和民用通信系統中,其主要的應用包括:非對稱的數字用戶環路(ADSL)、ETSI標準的數字音頻廣播(DAB)、數字視頻廣播(DVB)、高清晰度電視(HDTV)、無線局域網(WLAN)等。

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