下一代通信网络关键技术

1、下一代通信网络关键技术,内容,第四代移动通信 OFDM技术 MIMO技术 MIMO-OFDM技术 软件无线电技术 网络融合技术,移动通信发展历程,1G 第一代移动通信从发明蜂窝概念开始，通过频率复用增大了系统容量，实现了语音移动通信； 2G 第二代移动通信用数字技术取代模拟技术，增加了数据业务； 3G 第三代移动通信的频带利用率更高，每用户比特速率更大，并使移动通信与Internet进一步融合，为移动中的人们提供广泛的基于IP的多媒体业务。 4G 未来移动通信的目标是为每个人提供综合的广带业务，并在业务获得及网络性能上提供前所未有的灵活性。,第四代移动通信,蜂窝移动通信标准的演进,第四代移动通

2、信,3G的后续演进,interconnection,IMT,-,2000,低,高,1,10,100,1000,峰值用户速率(Mb/s),Enhanced,IMT,-,2000,Enhancement,IMT,-,2000,移动性,1,10,100,1000,Area Wireless Access,Enhanced,IMT,-,2000,Enhancement,Digital Broadcast Systems,Nomadic / Local Area Access Systems,New Nomadic / Local,超3G,超3G的新能力,New Mobile Access,第四代移动通

3、信,超3G网络-各种互连的接入无缝网络,第四代移动通信,移动通信发展趋势（1）,广带化的趋势 提供最大150Mb/s传输速率的新的广带无线接入系统 移动广带系统（MBS）的研究 先进移动广带应用系统SAMBA：40GHz， 34Mb/s 专业及住宅多媒体广带MEDIAN CPN/LAN：60GHz , 150Mb/s 无线ATM网络演示WAND：5GHz ，20Mb/s ATM无线接入通信系统AWACS：19GHz ，34Mb/s 卫星移动多媒体通信EHF SECOMS ACTS广带通信联合试验和展示ACCORD 基于IP的广带接入无线网络（BRAIN） 无线室内灵活高比特速率Modem结构（

4、WIND-FLEX） 自适应广带固定和移动无线接入网络光波束成形天线（OBANET） 高数据速率多媒体卫星广带接入（BRAHMS）,第四代移动通信,移动通信发展趋势（2）,网络互联/综合/重叠的趋势 提供固定和移动用户无缝的广带业务 互联或综合的子系统 移动广带系统（MBS） 固定无线接入（FWA）系统 广带卫星多媒体（BSM） 可支持高速移动的UMTS和GSM,第四代移动通信,移动通信发展趋势（3）,软件无线电的趋势 用户终端必须是可多模、多频带操作，而且必须能自动进行模式识别，并可在用户和网络指示下或根据用户及QoS要求，自适应地进行模式切换以及相应的一系列操作 ，这样的终端称为可配置终端

5、 可配置终端 主要基于软件无线电技术 模式识别功能 ：盲识别和辅助识别 模式转换功能：终端和网络的重新配置，网络资源的重新分配,第四代移动通信,移动通信发展趋势（4）,灵活和自适应的发展趋势 灵活的资源管理结构：分布式结构 自适应的端到端QoS保证 ：多种RAT和网络,第四代移动通信,下一代移动通信将能满足如下需求：,(1)更快的通信速度 速度达到10 Mbit/s20 Mbit/s，最高可以达到100 Mbit/s。 (2)更宽的网络频谱 每个信道将占有100 MHz的频谱，相当于WCDMA网络的20倍。 (3)更灵活的通信方式 终端从功能到式样将有更惊人的突破。 (4)更高的智能化 智能性

6、更高，终端设备的设计和操作具有智能化 (5)更平滑的兼容性能 终端将具备全球漫游、接口开放、网络互连、终端多样化，以及能从2G、2.5G/3G平稳过渡等特点。 (6)更高质量的多媒体通信 提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，也可称为“多媒体移动通信” (7)更低的通信费用 通过解决与3G的兼容性问题，从而使现有通信用户能轻易地升级；通过引入多项尖端通信技术，使下一代移动通信部署起来相对容易，将有效地降低运营成本。,第四代移动通信,下一代移动通信技术应具备如下特征：,(1)融合多种业务 各种业务应用、各种系统平台间的互连应更便捷、安全，更富有个性化。 (2)高速移动中的无缝连接 用

7、户在高速移动中，能够按需接入系统，并在不同系统间无缝切换 (3)各种用户设备入网便捷 更多新的人机交互方式将会不断出现。 (4)网络高度智能化 网络应具有良好的重构性、可伸缩性、自组织性。 (5)软件平台趋于独立 软件平台趋于独立，从而加快实现计算机网、电信网、广播电视网和卫星通信网的融合。,第四代移动通信,下一代移动通信的接入系统,下一代移动通信接入系统的显著特点是智能化多模式终端基于公共平台。 下一代移动通信的主要接入技术 无线蜂窝移动通信系统 无绳系统(如DECT) 短距离接入系统(如蓝牙) 无线局域网(WLAN)系统 固定接入和无线环路系统 卫星系统 平流层通信(STS) 广播电视接入

8、通信系统(如DAB和DVB-T) 有线系统(双绞线的xDSL和同轴线的CATV系统),第四代移动通信,下一代移动通信的网络互连结构,第四代移动通信,下一代移动通信的网络分层结构,(1)分配层 主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成，服务小区范围较大，特别适合广播业务。另外，它们可与GSM、通用移动通信系统(UMTS)、公众交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)结合，由这些系统提供上行链路，而由广播电视接入通信系统提供宽带下载信道。 (2)蜂窝层 主要包括2G、2.5G、3G通信系统以及新的无线接口(用于提供更高速率的信息服务)，这些系统主要是为个人通信服务的，它们有较大的系统

9、容量。 (3)热点小区层 主要由WLAN网络组成，服务范围集中在校园、社区、公司、机场、会议中心等，支持自适应的调制方式、不对称的数据通信以及高速的信号传输。 (4)个人网络层 主要应用于家庭、办公室等短距离应用环境，服务范围覆盖面积很小。不同的设备之间可以通过蓝牙、DECT等系统连接在一起。另外，这些系统也可以作为个人链路连接到其他的网络层或直接连接到媒体接入系统。 (5)固定层 主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。固定无线接入或无线本地环路系统也可以归到这一类。它们主要提供高的系统容量，用以支持个人通信服务。,第四代移动通信,移动终端接入系统技术,在接入系统的物理层，优化信道调

10、制、信道编码和信号传输技术，提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术，进一步改善频谱共享和天线技术，最大限度地开发利用有限频率资源。 在接入系统的高层协议方面，研究网络自我优化和自动重构技术、动态频谱分配和资源分配技术以及网络管理和不同接入系统间的协作，从而提高网络性能。 加强软件无线电技术，并优化无线电传输技术，如支持实时和非实时业务、无缝连接技术和网络安全技术，从而提高和扩展IP技术在移动网络中的应用。,第四代移动通信,下一代移动通信的软件系统,趋于标准化、复杂化、智能化，其首要任务是创建一个公共的软件平台，使不同通信系统和终端的应用软件通过此平台实现“互连互通”，并通过该软件平台，实现对

11、不同通信系统和终端的管理和监控。 逐步采用Web服务模式，以取代现行的客户机/服务器(C/S)模式；新的计算机语言(如XML)将用于未来的这种基于Web的分布式服务；在网络安全上，将进一步保障通信网络的网络安全、数据完整和其他特殊需要。 新的业务、新的需求；终端用户漫游于不同的系统中时，需要做到系统间以及系统内部的无缝切换。这些都需对终端和网络节点进行重新配置，因而需要一个分布式的配置控制方式。,第四代移动通信,下一代移动通信系统配置结构,第四代移动通信,下一代移动通信的关键技术,信道传输与调制 信号传输 系统资源管理 软件无线电 智能天线 基于IP技术的网络结构 数字化数据交易 光网络,第四

12、代移动通信,4G技术特点,高速率: 10Mbit/s。 灵活性强:自适应地进行资源分配 兼容性好:兼容目前的GSM、CDMA和TDMA 用户共存性:低、高速用户能够并存与互通 业务多样性:个人通信、信息系统、广播和娱乐等整体化 技术基础较好： OFDM、无线接入、软件无线电等 随时随地的移动接入：多媒体业务接入，随时随地接入 自治的网络结构：自动管理、动态改变自己的结构,第四代移动通信,4G网络结构,支持现有的系统和将来系统通用接入的基础结构 与Internet集成统一，移动通信网仅仅作为一个无线接入网； 具有开放、灵活的结构，易于扩展； 可重构的、自组织的、自适应网络； 智能化的环境，个人通

13、信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体，满足用户的各种需求 用户在高速移动中，能够按需接入系统，并在不同系统无缝切换，传送高速多媒体业务数据； 支持接入技术和网络技术各自独立发展。,第四代移动通信,4G关键技术,4G关键技术 OFDM调制技术 软件无线电 智能天线（SA）：天线阵和相干无线收发信机 MIMO技术：空间复用增益和空间分集增益,第四代移动通信,4G发展趋势,从4G的发展前景看，除0FDM和智能天线等核心技术外还包含一些相关技术。 交互干扰抑制和多用户识别： 可重构性自愈网络： 微微无线电接收器： 无线接入网（RAN）,第四代移动通信,4G网络开始布署,从2011年开始，发

14、达国家的无线运营商将开始布署4G，以提高网络速度，满足智能手机使用激增所带来的强烈的数据流量需求。 运营商将把LTE作为4G的首选技术，WiMAX受冷落。 4G网络旨在支持无线移动接入，具有非常高的数据传输速度。发达国家向4G网络过渡之际，3.5G网络的扩建活动正在接近尾声。 虽然日本、美国和西欧等地的无线运营商考虑在2011年推出4G服务，但发展中地区的运营商将继续投资完善3G网络。 对于拉美、中国、印度和其它发展中地区，无线通讯尚未扩展到许多农村地区，目前4G并不十分可行。,第四代移动通信,4G标准,WiMAX802.16m LTE-Advanced TD-LTE-Advanced FDD

15、-LTE-Advanced,第四代移动通信,4G LTE-Advanced,LTE Release 8 20MHz的通信带宽 下行峰值速率300Mbit/s 上行峰值速率80Mbit/s。 LTE Release 10（LTE-Advanced） 100MHz的通信带宽 空中接口的峰值速率1Gbit/s。,第四代移动通信,LTE技术发展,LTE技术发展,第四代移动通信,LTE-Advanced技术特点（1）,多址方式与资源分配 LTE采用OFDM技术为基础，根据上行和下行链路各自的特点，分别采用单载波DFT-SOFDM和OFDMA作为两个方向上多址方式的具体实现。 OFDM技术以子载波为单位进

16、行频率资源的分配，LTE系统采用15kHz的子载波带宽，按照不同的子载波数目，可以支持1.4，3，5，10，15和20MHz各种不同的系统带宽。 Release 10版本中将要引入的载波聚合技术，可以通过聚合5个20MHz的单元载波实现100MHz的全系统带宽,第四代移动通信,4G LTE-Advanced技术特点（1）,多址方式与资源分配 载波聚合,第四代移动通信,LTE-Advanced技术特点（2）,快速的分组调度 无线衰落信道在时间上和频率上是变化的，在LTE中采用1ms时间长度的TTI（传输时间间隔）结合12个子载波（180KHz）频率宽度，形成PRB（物理资源块）。 AMC（自适应

17、编码调制）技术，形成资源的最佳利用。这样的自适应调度，从整个系统的角度实现资源优化的分配和利用，提高全系统性能。同时，灵活的调度也可以根据业务特点为单个用户提供合理的QoS保证，相关的机制已经成为所有新一代移动通信系统设计中的一项基本技术。,第四代移动通信,LTE-Advanced技术特点（3）,多天线技术 LTE Release 8版本支持下行最多4天线的发送，最大可以空间复用4个数据流的并行传输，在20MHz带宽的情况下，可以实现超过300Mbit/s的峰值速率。 在Release 10中，下行天线数目扩展到8个。峰值频谱效率提高一倍，达到30bit/s/Hz。上行也将引入MIMO的功能，

18、支持最多4天线的发送，达到16bit/s/Hz的上行峰值频谱效率,第四代移动通信,4G LTE-Advanced技术特点（3）,多天线技术,第四代移动通信,4G LTE-Advanced技术特点（4）,中继技术 中继（Relay）技术是LTE将在Release 10版本中开始引入的另一项重要功能。 传统基站需要在站点上提供有线链路的连接以进行“回程传输”，而中继站通过无线链路进行网络端的回程传输，因此可以更方便地进行部署。,第四代移动通信,4G LTE-Advanced技术特点（4）,中继技术,第四代移动通信,国内6城市开展LTE规模试验,工业和信息化部(下简称“工信部”)去年12月底正式批复同意了准4G标准TD-LTE规模试验总体方案，将在上 海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市组织开展TD-LTE规模技术试验。 这6个开展TD-LTE研发的城市总规模