通信技術將向網絡融合技術發展

摘要：2G、3G、LTE、Wi－Fi等在內的多種網絡將在一定時間內共存發展，而多網融合將成為推動技術發展的重點。多網融合從部署上將呈現異網建設、基于覆蓋的共存、多網協同融合等階段。通過在核心網、接入網和終端3個層面發展多網融合技術，將為無線網絡帶來巨大發展空間。

關鍵詞：多網融合；異構網；資源動態分配；聯合無線資源管理

無線蜂窩網從第一代模擬網絡演進到4G(LTE和LTE-A)網絡，取得了輝煌的成就，對社會的發展起到了巨大的推動作用。據統計截至2011年第2季度，全球各種制式的無線用戶數已達到57億，其中GSM最為成功，用戶數達到51億；隨著數據需求的不斷發展，包括WCDMA、CDMA2000等在內的3G系統和LTE為代表的4G系統也逐步發展。在可見的發展期內，各種無線制式將長期存在，共同促進無線通信的發展。

1 傳統無線通信技術遭遇技術“瓶頸”

到日前為止的各代通信技術，每一代演進都伴隨著基礎技術的不斷發展。相應的基礎技術包括信號傳播、編碼和網絡架構等。在信號傳播方面，1G為模擬技術，2G以后為數字技術；2G多址技術包括時分(如GSM)和碼分(如CDMA)，3G則為寬帶碼分，而到了4C則是以正交頻分復用(OFDM)為代表的LTE。每一代技術發展都以提升頻譜效率、擴展可用帶寬和提升速率為目標，滿足不斷發展的用戶通信需求。

然而傳統的無線通信技術發展到今天逐漸遇到了“瓶頸”。傳統無線通信頻譜效率的最大能力取決于香農定理，當前的各種技術的頻譜效率提升已經逐步逼近了香農極限。如圖1所示。在傳統理論下，進一步提升頻譜效率相對困難，因此新技術的發展似乎遇到了困境。

近幾年，通信業內提到LTE-A大多提到的是更多的天線(MIMO)、更高的帶寬和小區間的相互協作等等，看不到什么新技術發展。對于5G的技術選擇，似乎除了量子通信沒有什么更好的選擇。然而量子通信還不成熟。量子通信從20世紀90年代開始發展，目前已經實現了部分實驗情況下的長距離傳輸，但距離真正的產業化應用可能還需要5～10年，甚至更長時間。當然任何情況下都不要認為技術的發展會停頓下來，19世紀未曾有科學家認為經典理論已經比較完善，今后的科學家只是做實驗來驗證前人的理論。但20世紀之初，以相對論和量子理論為代表的新理論就開創了人類技術新篇章，并且推動了人類在20世紀取得了科技的巨大進步。同樣，傳統通信技術遇到“瓶頸”并不代表通信不再發展，反而預示著通信技術可能面臨著一些更大的突破。

2 多網融合是未來發展重點

在基礎技術發展遇到“瓶頸”的情況下，多網融合成為推動技術發展的重點之一。2G、3G、4G和Wi-Fi網絡將在5～10年內長期共存。現實的網絡也逐步構成了包含各種無線制式和覆蓋范圍(如宏、微、豪微微覆蓋)的異構網，如圖2所示。

在現有的異構網絡架構下，充分融合各種無線技術，最大限度地發揮所有現網能力，最大限度的擴充整體網絡能力，為用戶提供最優的服務，將成為網絡部署的重要課題。

多網融合從部署階段上，將呈現幾個階段：

(1)異網建設階段

重點關注新建網絡對原網絡的影響，例如無線干擾、站點共存等。

(2)基于覆蓋的共存階段

新網絡一般建設在原網絡之上，新建網絡的覆蓋難以保證連續和全面。基于覆蓋的網絡共存成為保證無線網絡客戶體驗的重點。圖3所示為LTE在3G和2G覆蓋范圍內進行部分覆蓋。在LTE網絡在覆蓋不足的情況下，重定向到3G網絡或切換到3G網絡的功能成為保證客戶體驗的重要手段。同樣的需求，也體現在以室內為主的Wi-Fi建設過程中。

(3)多網協同融合階段

核心網和接入網將進一步融合發展。融合后的網絡基于不同的網絡負荷、業務類型和用戶類型對數據流進行分配，以達到最好的整體效果。多網協同融合網絡如圖4所示。

3 網絡融合將在核心網、接入網和終端3個層次共同實現

(1)核心網實現統一認證和各種無線數據統一接入

通過綜合服務網關(ISCW)的控制，核心網可以實現基于業務類型、基于用戶和基于網絡負荷的資源動態分配，最優化地利用各種網絡資源，并為用戶提供優質服務。基于業務類型、基于用戶和基于網絡負荷的資源動態分配架構如圖5所示。

(2)RNC、BSC、eNodeB、AC作為接入錨點進行協調控制

以基站控制器，無線網絡控制器(BSC／RNC)、接入控制器(AC)等無線集中控制節點作為錨點，基于基站級或區域級進行控制，根據小區負荷、接人限制、無線干擾、終端能力和用戶移動速度等進行聯合無線資源控制(JRCM)，為用戶提供最佳的用戶體驗。聯合無線資源控制如圖6中所示。

(3)干擾控制保證多種無線技術共存

頻譜是無線技術的基本資源之一，充分利用各種有效的頻譜是無線發展的重點。對頻譜的利用包括現有空白頻譜的使用和原有頻譜的頻譜重整，如圖7所示。在1800 MHzWCDMA和LTE建設過程中，包括了相鄰的頻譜和原GSM頻譜的頻譜重整。隨著無線接入技術的增加。頻譜的利用更加充分，相鄰頻段之問的干擾控制成為保證各種無線技術共存的基礎。干擾控制包括各相鄰頻段的無線接入設備的隔離、干擾抑制以及共模設備的干擾解決方案。相應地自組織網絡(sON)、小區間干擾協調(ICIC)等技術將逐步發揮其自身的重要作用。

(4)終端支持多接入實現多模同時工作

未來的終端將適應多種網絡融合的發展，支持多模同時工作，即多接人承載(MAB)。隨著技術的發展，多頻段的無線干擾、寬帶天線、耗電等限制當前終端多模能力的技術障礙將逐步得到解決，支持MAB的終端將成為未來發展的重點。

4 Wi－Fi在多網建設中將發揮重要作用

Wi-Fi作為低成本的室內覆蓋技術，目前已被很多運營商采用作為數據分流的一種方式。Wi-Fi的工作頻段為公共頻段，其網絡設備價格不到一般無線蜂窩基站設備的1／5。由于其投資省、見效快被運營商所青睞。在當前的無線局域網(WLAN)建設中，Wi-Fi的干擾問題、信道質量等問題在一定程度上影響了客戶體驗，也限制了WLAN的廣泛應用。但隨著運營商更多地采用WLAN作為無線接入方式，以上問題將逐步得到解決。隨著和其他接入方式互操作能力的增強，WLAN必將作為一種非常重要的室內無線接入方式，和LTE、3G等網絡共同打造優質的數據網。

5 結束語

2G、3G、4G、WLAN長期共存和發展決定了網絡融合技術將成為網絡發展重要技術。多層次地全面實現各種無線網絡協同發展，充分發展數據業務，為用戶提供更為方便、可靠、優質的服務，是今后幾年內無線技術發展的重點。