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1無線通信技術的發展歷程
隨著時代的發展進步,人們對于無線通信技術的需求越來越高,現代無線通信技術經歷了一系列的升級和改變。在人們的溝通越來越通信化和信息化的時代里,人們的生活質量隨著無線通信技術的發展實現了飛躍式的提升。縱觀無線通信技術的發展歷程,可以概括為以下幾個發展階段:
1.1軍用發展階段
20世紀50年代初期,無線通訊技術發展進入第一階段。這個階段中,無線通信技術主要為了滿足軍用的需求。在其發展過程中,仍然存在相當的局限性,在進行傳輸的過程中極其容易受到眾多客觀條件的制約,傳輸速率仍然沒有達到理想的水平。
1.2專用系統應用階段
20世紀50~60年代,無線通信技術進入第二個發展階段。與此同時,通信設備器件逐漸被廣泛運用到移動環境的專用系統中,逐步實現向半導體器件技術的過渡和發展。通信技術中進行公用電話網的安裝問題逐漸被解決,公用電話以及移動電話的持續性也得到了進一步的提升。
1.3通信技術頻段擴展階段
20世紀70年代初期到80年代初期,無線通信技術進入了第三個發展階段。無線通信技術的頻段得到了進一步的擴展,第一代通信技術系統也被制造出來,新的實驗系統被研制出來,結合貝爾實驗室的蜂窩移動網理論,實現了實踐與理論和充分結合。
1.4第二代數字移動通信發展階段
20世紀80年代到90年代,無線通信技術發展進入了第四階段。第二代數字移動通信技術的興起在無形中為各類電信系統的運行起到了很強的支撐作用。
1.5第三代移動通信技術發展階段
20世紀90年代至今,無線通信技術進入第五個發展階段。第三代移動通信技術漸漸興起,為移動通信以及多媒體運轉提供了技術支持。隨著全球化標準的制定和改善,無線通信技術在多樣化和創新化發展方面仍有一定的發展空間。
2無線通信技術的發展趨勢
無線通信技術在發展過程中,主要呈現出兩個方面的發展趨勢:①通信技術自身的發展;②受到越來越多的使用需求所驅使的發展。考慮到無線通信綜合技術以及使用需求等眾多因素,無線通信技術的發展趨勢可以概括為以下幾個方面:
2.1異構網絡的互聯互通趨勢
隨著網絡信息技術的發展,我國無線通信技術的種類逐漸增多。如果想要重新建構一個全新的無線網絡,會需要進行大量的資金投入以及技術投資,不僅成本費用較高,還需要承擔十分大的風險。在這個背景下,利用將不同網絡技術融合的方式,逐步實現異構網絡的互相連接以及互相溝通,已經成為當下無線通信技術發展的新趨勢。在將網絡進行融合的過程中,核心網的融合、業務的融合以及終端的融合、接入網的融合等都是最為主要的表現。其中,接入網的融合要想實現,需要眾多協調工作共同運行,為異構無線環境中的無縫漫游做出技術支撐。而業務的融合的工作重點主要在于根據接入網絡以及終端的能力進行底層通信鏈路以及服務級別Qos合理選擇,實現使用戶感受不到業務服務變化的效果。在將來的通信終端中,大多都配備有重新配置的能力。將計算機以及通信技術進行融合,是未來大多數通信終端必備的特點。在通信終端的客戶方,即使用戶沒有進行干預,無線網絡接入能力以及網絡服務狀況實時監測能力都會協助用戶完成感知與選擇、軟件升級以及下載等方面的活動。
2.2高效頻譜接入趨勢
從我國當前的無線頻譜使用情況來看,擁擠現象仍然是較為主流的情況。無線電頻譜逐漸成為一種稀缺資源。近些年來,為了提升時隙重用率,全新的MAC接入機制應運而生,再通過相應的仿真分析,高效的MAC接入機制就能夠實現頻譜使用效率的大幅度提升。
2.3寬帶局域的無線接入趨勢
無線通信系統主要通過接入網絡進行主要業務的用戶提供。正因為用戶存在很強的移動性,所以無線接入的方式將逐漸成為將來無線接入技術的關鍵發展趨勢。其中,UWB、WLAN以及無線城域網技術等都是其中頗具代表性的技術。
2.4鏈路容量的擴展趨勢
正因為無線頻譜資源的有限性,多用戶在同一個通信區域中對于頻譜資源的占用量逐漸提升。通信設備的數據傳輸速率必須逐步實現高速化,才能夠滿足越來越高的發展需求。窄帶高速、高階數字調制等都是其中占據重要地位的關鍵技術。
2.5將通信以及保密充分結合趨勢
在無線通信技術的發展過程中,及其容易存在通信雙方的信息被泄露的風險。在通信過程中進行保密手段的采取以及運用,是大多數通信客戶的新需求。將戰術電臺中的通信以及保密工作進行充分融合,不僅能夠達到很好的保密效果,還能夠實現無線通道開銷的降低。
3總結
針對無線通信技術的發展問題展開更為深層的探討,具有重要的現實意義。
參考文獻
[1]孟琰,史健芳.超寬帶無線通信技術發展淺析[J].科學之友,2012(9):155~156.
隨著無線通信技術現代化的發展,無線通信技術已經應用到各個領域,其規模在不斷擴大,對人們的日常生活的影響力也越來越大。隨著人們對無線通信技術的需求不斷增加,無線通信技術的發展前景也呈直線上升。
1 無線通信技術的發展現狀
當前我國的無線通信技術發展形勢兇猛,對無線通信技術的應用也是也來越廣泛。其中主要包括以下方面:
1.1 移動通信
目前我國的移動通信技術最新的的發展是4G移動網絡,但是當前應用較為廣泛的是全球3G移動網絡。3G移動網絡給業務的發展提供了更全面,更廣泛的發展平臺。根據市場調查,我們生活周圍的90%以上用戶開始使用3G移動網絡服務,調查證明3G移動網絡通信在未來的網絡通信市場中將占據著巨大的比重,而移動網絡通信的未來市場發展前景也是相當可觀。
1.2 藍牙技術
隨著現代的無線網絡技術迅速發展,實現了網絡化的無線遠程通信,將遠程信息以無線數據和語音等方式進行傳輸,這種無線通信技術被稱為藍牙。藍牙技術的應用是以現代無線通信技術為基礎,傳輸無線數據和語音,實現全球通信的開放式。藍牙技術與短距離的無線連接,一般在10米以內[1]。它使數據傳輸變得更加迅速有效,并且降低傳輸成本。(關于藍牙的描述好像不太對,這個10米以內和實現全球通信的開放式好像沒什么相關性。)
1.3 無線寬帶技術
無線寬帶技術就是以固定的無線通信為基礎的寬帶接入技術。如今無線寬帶技術在我國得到了廣泛的應用。多個用戶通通過WLAN共享技術實現了無線網絡的高速連接,用戶可以隨時隨地的通過WLAN介入網絡,輕松方便的享受網絡帶來的各種服務。但是與國外的無線寬帶技術相比,我國的無線寬帶技術仍然處于發展時期,用戶的數量以及應用的范圍時都十分有限,同時在無線寬帶的技術上也有一定的差距。在未來的發展過程中,無線寬帶技術在中國的各大城市還有很強的發展潛力。在來來,中國也會加強對無線網絡技術的開發和研究,提高自身的自主知識產權,同時會加大無線寬帶技術在大中城市的網絡覆蓋率和使用率,為用戶提供更加全面的無線網絡。
2 無線通信技術的發展前景
隨著無線通信技術的應用規模的不斷擴大和應用范圍的不斷提升,無線網絡通信技術在未來將越來越受到人們的青睞。隨著新技術的不斷發掘,無線網絡通信技術將會不斷的深化發展,其發展趨勢也將朝著更便捷更高速的方向進行,通過上文對當今無線通信技術的現狀進行了分析得出,無線通信技術的發展趨勢主要包括以下幾個方面:
2.1 各個無線通信技術之間的技術互補增加
各個無線通信技術都有不同的特點,包括在技術特點,覆蓋范圍,使用區域點呢個方面都有自己有點,比如3G達到了廣域無縫覆蓋和強漫游的移動需求,WLAN保證了中距離多數人的高速數據傳輸,而藍牙技術則實現了短距離低成本的高速數據傳輸[2]。每一種無線通信技術都有自己的特點和對用戶最為有用的方面,我們要加強對無線通信技術的開發和研究,綜合各種無線通信技術的特點,提取精華摒棄糟粕,使無線通信技術進一步一體化和多元化。
2.2 無線通信信息的個性化
無線通信技術現代化的發展目標是無線通信信息的個性化。它的主要表性形式突出在促進各種移動IP在移動設備上自由使用。如今智能手機、平板電腦等越來越受到用戶的喜愛,生活中使用智能移動終端的用戶隨處可見,推動了整個無線通信行業的發展。隨著市場對智能終端需求的不斷擴大,無線通信技術的市場也在不斷擴大。
2.3 網絡優化融合與演進并軌
科技的發展促進了網絡優化與融合的不斷進步,大部分運營商都借助增量升級,繼續搶占3G網絡市場。隨著市場的發展,網絡融合是現代無線通信發展的必然要求。隨著科技的發展與技術的進步,市場經濟和用戶需求的不斷變化,市場競爭將日趨激烈,這也將進一步使計算機網、電信網、電視網等融為一體,寬帶IP技術也將是三網融合在一起的支撐點和結合點,并逐漸形成統一的三網綜合管理[3]。
2.4 無線通信技術的跨行業創新應用
隨著無線通信技術的蓬勃發展和廣泛應用,無線通信技術應用的行業也越來越多,包括醫學領域、軍事領域和科研開發領域等,都廣泛的應用了無線通信技術。無限通信技術把各個學科的物聯網包括健康、教育、軍事、信息等各方面聯系到一起。例如,在醫學方面,隨著人們對醫療質量的改善和成本的降低以及健康知識的關注提升,醫院采用和無線通信技術相結合的可佩帶的傳感器用在用戶身上或者有傳感器的手機上,用戶就可以隨時監測自己的身體狀況或者治療慢性疾病。
2.5 未來無限網絡的聯合化、一體化、寬帶化
不同的接入網絡需要協同工作才能滿足用戶在不同場合不同應用的需求。由目前無線通信技術發展的情況來看,LTE技術將會變成無線通信技術的主導,形成對全世界移動網絡的無縫覆蓋,而類似WLAN等寬帶技術,將在不同覆蓋范圍內與移動通信網絡形成有效的互補。未來的無線通信終端也將是計算機和通信的融合,在應用的過程中,不同用戶的通信終端不相互干涉,能夠適應檢測當前的網絡環境,完成相應的網絡感知與選擇,并且可以優化升級下載。隨著用戶業務的不斷廣泛增加,未來通信系統的多功能化集合是發展的大勢所趨,以3G或者超3G的技術為主導,WLAN等寬帶接入技術為互補,形成語音、數據和圖像的綜合業務以及無線傳輸模式綜合和服務模式綜合[4]。
3 結束語
無線通信技術的發展給人們的生活工作帶來了方便,在未來的無線通信技術發展過程中,無線通信技術也會根據不同的用戶需求和社會的變化,不斷提升自己的科學技術,來滿足用戶的需要。因此,無線通信技術在未來的發展中,前景可觀,是一支擁有實力的潛力股。
【參考文獻】
[1]徐迎,鄭凌娟,龔宇清,楊尚瑾.光纖通信在電力系統通信中的發展前景[J].才智,2010,09(23):55-56.
1、無線通信技術的發展
隨著社會發展的信息化,人們要通信息化開創新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫療保健方式以及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發展為移動方式,移動通信發展至今大約經歷了五個階段:
第一階段為20年代初至50年代初,主要用于艦船及軍有,采用短波頻及電子管技術,至該階段末期才出現150MHZ VHF單工汽車公用移動電話系統MTS。
第二階段為50年代到60年代,此時頻段擴展至UHF450MHZ,器件技術已向半導體過渡,大都為移動環境中的專用系統,并解決了移動電話與公用電話網的接續問題。
第三階段為70年代初至80年代初頻段擴展至800MHZ,美國Bell研究所提出了蜂窩系統概念并于70年代末進行了AMPS試驗。
第四階段為80年代初至90年代中,為第二代數字移動通信興起與大發展階段,并逐步向個人通信業務方向邁進;此時出現了D-AMP、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdma one、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各類系統與業務運行。
第五階段為90年代中至今,隨著數據通信與多媒體業務需求的發展,適應移動數據、移動計算及移動多媒體運作需要的第三代移動通信開始興起,其全球標準化及相應融合工作與樣機研制和現場試驗工作在快速推進,包括從第二代至第三代移動通信的平滑過渡問題在內。
2、現代無線通信技術分析
(1)無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍,不同的適用區域,不同的技術特點,不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等,都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求,WLAN可解決中距離的較高速數據接入,而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此,在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展,推進組網的一體化進程,通過建網的接入手段多元化,實現對不同用戶群體的需求覆蓋,達到市場細分和業務的多元化,解決移動通信發展不均衡的狀況。
(2)給企業配置更多的無線頻率資源,推動不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求,綜合地規劃自己的無線通信網絡,實現資源的有效配置和利用。當然,政府也需要加強對有限頻率資源的管理,對于企業閑置不用的頻率占用,考慮適當的手段予以收回。
(3)從公眾移動通信網絡發展來看,3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看,由于其移動話音用戶的普及率高,通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此,他們期望通過3G搭建更大的業務平臺,從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟,目前3G商用網絡部署己經在全球范圍內啟動。就我國而言,也要借鑒歐美的經驗,在用戶數量增長放緩之前,就應提前培育新興移動市場。目前,政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題,把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。
(4)從寬帶無線接入技術來看,全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來,該領域還可能出現更強大的新技術,從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看,我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入,其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中,我們應該從全局的觀點來把握,使之成為與移動網絡互補的重要技術手段,這樣既可以充分發揮其技術個性,又防止出現不必要的資源競爭和浪費。
(5)移動與無線技術在演進中走向融合。
當前,移動、無線技術領域正處在一個高速發展的時期,各種創新移動、無線技術不斷涌現并快速步入商用,移動、無線應用市場異常活躍,移動、無線技術自身也在快速演進中不斷革新。在網絡融合的大趨勢下,3G、WiMAX、WLAN等各種移動、無線技術在演進中相互融合。
在多元融合的大趨勢下,3G、WiMAX、WLAN等各種無線技術在競爭中互相借鑒和學習,涌現出了同時被上述無線技術采用的新型射頻技術,如MIMO和OFDM技術等。與此同時,在以ITU和3GPP/3GPP2為引領的蜂窩移動通信從3G到E3G,再走向B3G/4G的演進道路上,以及IEEE引領的無線寬帶接入從無線個人域網到無線局域網、無線城域網,再到無線廣域網的演進道路上,都開始增加對方的內容,例如:移動通信不斷強化寬帶傳輸性能,無線寬帶接入不斷增強漫游性能以及安全性能。
借鑒WiMAX的高速數據傳輸特性,蜂窩移動通信啟動了LTE,即“3G長期演進”項目,用以增強寬帶傳輸性能。LTE的確立,令蜂窩移動通信系統的技術線路與定位為“低移動性寬帶接入”的WiMAX有了很多的相似之處。
在“無線+寬帶”夕的大趨勢下,無論是蜂窩移動通信技術還是WiMAX、WLAN等無線寬帶技術,都面臨著同樣的考驗:信道多徑衰落和頻譜效率。在這樣的情況下,OFDM和MIMO就成為各種無線技術的共同選擇。OFDM在解決多徑衰落問題的同時,增加了載波的數量,造成了系統復雜度的提升和帶寬的增大;MI-MO則能夠有效提高系統的傳輸速率,在不增加系統帶寬的情況下提高頻譜效率。因此,OFDM和MIMO的結合,成為推動“無線+寬帶”發展的重要力量。
超寬帶無線通信技術主要是指在具有一定寬度的寬帶上實現信號的傳遞與利用,在最開始,該項技術主要是由美國軍方研發的,其主要應用于軍事偵察領域。然而目前,我國的寬帶辦理、移動通信以及互聯網技術等業務都在一定程度上應用到了無線通信技術,這為該項技術的發展提供了廣闊的應用平臺。就通信行業未來五年的規劃來看,該項技術將在人們的日常生活中得到更大比重的應用。超寬帶無線通信技術作為一項新的信息技術,其為人們的交流與溝通創造了良好的技術環境,并大大提升頻譜的利用效率,實現了對傳統通信技術的完善與改進,展現出了良好的發展前景。
1超寬帶無線通信技術的特點
1.1傳輸效率高
超寬帶無線通信技術應用在很大程度上為人們的日常生活提供了便利,同時其使得人和人的關系更密切,新通信時代的到來有力推動了各大行業的進步。目前,世界上的超寬帶無線通信技術的傳輸效率能夠達到上千兆,即使在信號功率密度偏低的條件下,依然能夠維持較高的傳輸速度。另外,由于距超寬帶無線通信技術會在很大程度上受到長距離與高頻信號的干擾,因此,該項技術的通信距離往往偏短,而通信距離的大幅度縮短也會在很大程度上提升傳輸效率。目前,我國超寬帶無線通信的發射功率極其低,但是傳輸效率依舊能夠穩定在每秒100兆至500兆的合理范圍內。甚至就理論分析,當信號的帶寬能夠達到7GHz、信噪低于-10dB時,信道流量甚至可以達到每秒1G,這是傳統通信技術遠遠無法實現的傳輸速度。
1.2發射功率低
在短距離的信號傳輸中,其發射功率甚至可以低于1毫瓦,這主要是由于帶寬的犧牲實現的,其能夠有效促進超寬帶與窄寬帶的共同使用,最大程度提升現有資源的利用效率。根據國際相關標準的具體規定,UWB信號的發射功率需要低于美國信噪的標準值-41.3dBm/MHz。因此,就理論分析而言,UWB信號產生的干擾僅僅為一寬帶的噪聲,一方面,這能夠實現UWB信號與現有通信系統的良好共存,從而有效提升頻譜的利用效率,緩解越來越緊張的能源局勢;另一方,UWB信號的發射功率低能夠有效提升信號的隱蔽性與安全性,使得其攔截與探測難度大大提升,這對于軍事機密的安全傳輸來說起著非常重要的作用。
1.3互補性
超寬帶無線通信技術具有明顯的互補性特征,其主要體現在該項技術在接入方式、覆蓋規模以及適用范圍等方面,例如4G與WiFi技術都能夠在一定方面互相補充,4G能夠有效實現網絡漫游與移動,同時在大范圍內實現網絡的無縫覆蓋。而WiFi則能夠在限定范圍內實現高速度的信號傳輸,有效彌補了4G網絡在信號傳輸速率方面的局限性。在此基礎上,為了促進超寬帶無線通信技術的改進與完善,這要求相關的技術人員應該加強對該項技術的研究與重視,實現網絡技術體系的一體化發展,實現技術之間的互補與協調,并通過互補的接入方式與通信手段,全面滿足客戶的多樣化需求,為客戶提供更高質量的通信服務。與此同時,超寬帶無線通信技術的互補性對于市場的細分與建立來說起著非常重要的作用,其能夠實現技術系統整體的全面發展,改善其發展不均衡的現狀,為其良好應用奠定可靠的基礎。
1.4多徑傳播
在多徑傳播中的信號與能量衰減是無線通信面臨的重要問題,以往的無線通信技術由于受到建筑物以及多徑的干擾,使得其信號傳輸失真性較強。同時相關設備也無法實現對信號多徑干擾源的準確定位,尤其在密密麻麻的建筑群中,其追蹤工作難度更大。多徑干擾在很大程度上對信號的高效傳播造成了嚴重的負面影響,尤其在建筑群中,其負面作用更大。超寬帶無線通信技術的應用能夠有效緩解該問題,其主要在室內使用,并且其能夠有效抵抗多徑傳播的干擾,其能夠在復雜的傳播環境中被有效識別,而不受到環境的干擾與破壞,并且其衰減量能夠大大降低,這在很大程度上提升了通信效率與質量。因此,由于超寬帶無線通信多徑傳播的優勢,使得其在軍事行業與商業機密的傳輸中得到了十分廣泛的應用,并受到人們的青睞。
2超寬帶無線通信發展趨勢
2.1產業化發展
伴隨著超寬帶無線通信技術在我國的大范圍推廣,其已經形成了一套系統的商業規模,產業化已經成為該項技術的必然趨勢,無線通信的各個環節都實現了商業生產。因此,我國的三大運營商也在一定程度上加強對該項技術相關業務的開發與推廣,目前,我國已經實現了超寬帶無線通信技術的商業化應用,這對其他東亞國家、南非地區起到了很大的引導與榜樣作用。自2007年開始,西方國家就開始使用全面的無線通信技術,各國對該項技術的限制也越來越少,其只要確保信號頻帶的寬度能夠控制在合理的范圍內,并且能夠有效抵抗各種干擾,該項技術即可投入生產。對于該項技術的發展前景,社會各界都對其給予了很大的期望,我國各大運營商也對其投入了大量的資金與人才,并相繼申請專利,這為該項技術的產業發展奠定了一定的基礎。
2.2應用規模增大
由于超寬帶無線通信技術使用的帶寬寬度很大,其能夠具有全部頻譜的應用能力,因此,相較于傳統的無線通信技術,無線通信技術的應用規模更大。這項技術在眾多領域都得到了十分廣泛的應用,例如軍事領域、交通領域、互聯網行業以及人們的日常生活等,其在家庭、娛樂、辦公以及大量的電子通訊設備中都起著非常重要的作用。該項技術的應用對人們的生活水平與生活方式也起著潛移默化的影響,傳統的有線通信技術已經被完全淘汰,無線通信技術的應用為人們的辦公與生活都提供了很大的便利,其使得生活的節奏更快,人們的工作效率更高。在將來的應用中,超寬帶無線通信技術將全面代替有線連接,并更好地實現在更大空間上的應用。
2.3技術專業化
目前,由于我國超寬帶無線通信技術的發展歷史相對較短,因此,其不可避免存在一定的缺陷,例如頻率管理不規范、技術應用不標準以及相關制度體系不完善等,這都會在很大程度上對該項技術的良好使用造成嚴重的負面影響。因此,這要求相關的工作人員在未來的發展中應該加強對技術的改進與完善,從而為其更大規模的應用奠定良好的基礎。相較于西方發達國家,我國對于該項技術的研究相對較為落后,并且其關注重點主要在超寬帶無線通信技術上,這對4G時代的到來奠定了良好的基礎。同時,各家各戶對超寬帶無線通信技術的認識也越來越多,但是還是遠遠不夠,甚至眾多電子產品企業對超寬帶無線通信技術的應用還停留于藍牙階段,因此,這要求相關的技術人員應該加強對技術專業性水平的提升,使其發揮更大的作用。另外,政府相關部門也應該加強對該項技術的重視,通過出臺相關的政策、文件說明等手段鼓勵企業積極應用該項技術。同時,政府還相關加強對相關科研工作的資金與人才投入,為技術的發展創造良好的外部環境。近些年來,該項技術在我國已經展現出了明顯的專業化趨勢,其存在的眾多問題都被相關的技術人員一一克服與處理,其對于技術的應用越來越成熟。
3超寬帶無線通信技術的主要內容
3.14G技術
伴隨著移動技術的改革與升級,第四代移動技術4G的研發與應用受到了社會各界的高度重視,其已經成為通信行業關注的熱點課題。與此同時,技術人員也在一定程度上加強了對4G技術的改進與完善,然而因為移動網絡會在很大程度上受到技術更新換代的影響。另外,移動網絡憑借著自身的平滑性,在應用4G網絡時能夠實現快速連接,這為其進入網絡提供了很大的便利,然而這也對商業模式的改革產生了一定的影響。就我國目前而言,4G技術已經成型,并形成了自身完善的商業模式,其已經具有了一定的發展規模,對于大部分的業務需求都能夠較好地滿足。自2014年起,我國的4G技術已經進入了初步的使用階段,并取得了良好的應用效果,從此我國步入了4G網絡時代。伴隨著該項技術的不斷普及,相關的業務也展現出了快速發展的明顯趨勢,這為相關企業創造了很大的商業價值與巨額的經濟利潤。
3.2無線局域網
無線局域網又稱WLAN或WiFi,相較于4G網絡技術,其數據流量更大,一般可以達到十幾兆至幾十兆。目前,該項技術已經得到了廣泛的普及,其應用技術標準一般都是802.11,我國也主要采用該技術標準。局域網的發展十分快速,其主要先在西方國家興起,然后再在我國得到了眾多運營商的大力的推廣與應用。因此,這要求相關的技術人員應該加強對WLAN技術的改進與研究,加強其與IT行業的聯系,同時進一步提升該項技術的經濟效益。然而WLAN技術在中國的推廣并非一帆風順的,在初期,由于安全性、技術性以及漫游收費等問題的爆發,使得該項技術的發展受到了很大的阻礙。除了技術自身原因的限制之外,技術應用初期高端商業客戶的匱乏也是導致其發展止步不前的重要原因,這在很大程度上降低了運營商的經濟效益,大大打擊了其發展積極性。因此,在未來的發展中,伴隨著信息技術水平的高速提升,相關的技術人員應該加強對新技術的應用,不斷實現WLAN技術的改進與補充,進一步完善通信技術體系。
3.3UWB信號
UWB信號是無線通信的基礎條件,從本質分析,UWB信號主要是通過發射與接受短波脈沖產生的,相較于傳統的無線信號,由于UWB信號的發射功率極其低,因此,其無法被有效探測與攔截,UWB信號的隱蔽性與安全性更強,其探測難度更高。目前,UWB信號在家庭、辦公以及電子通訊產品中都得到了十分廣泛的應用,這在很大程度上為數字化時代的到來創造了有利的外部條件。各大開發商企圖將該項技術與電器、環境以及生產設備等連接起來,利用無線通信技術代替傳統的有線通信,實現對智能化、數字化環境的全面建設,使得人們的生活方式更加簡便與靈活,辦公效率更高,例如藍牙技術就在很大程度上實現了對UWB信號的高效使用。在傳統的應用階段,由于信號傳輸效率偏低,因此,其主要應用于鼠標、耳機以及音響等小型計算機設備中,然而UWB信號的傳輸速度相對較高,其能夠在顯示器、視頻會議以及移動設備中得到十分廣泛的應用,其適用性更廣。另外,在移動手機與筆記本電腦等便攜式通信設備中,UWB信號也起著非常重要的作用,利用UWB信號,人們可以實現無線上網,并在任何地點、任何時間都可以實現數據的傳輸。
4結論
綜上所述,超寬帶無線通信技術屬于一種新型的信息技術,其相關的技術與理論體系還不夠完善,且其在實踐應用方面還具有一定的缺陷,但是其應用前景十分美好。伴隨著通訊設備的智能化發展,其對技術的要求也越來越高,超寬帶無線通信能夠為智能化設備的應用提供可靠的技術支持。盡管目前該項技術在頻率管理與規范化應用方面還具有一定的不足,同時其還需要面對日益嚴峻的市場環境,但是伴隨著技術應用規模的不斷擴大,該項技術必然發揮出更加重要的作用,并形成系統化的商業發展模式,最終占領更大的市場份額。
參考文獻:
引言:
近年來,隨著我國科學技術的進一步創新、發展,通信技術已發展至5G領域。5G主要是指在4G基礎上增加網絡帶寬,使得網絡速度更快、帶寬更大的無線通信技術,其在推動互聯網快速發展上發揮著重要作用。隨著5G無線通信技術的廣泛應用,該技術成為近年來通信技術的研究熱點,且對人們的日常生活、工作產生了深遠的影響。從現階段5G無線通信技術的發展趨勢來看,該技術極大可能成為未來時代無線通信領域的主力軍,并為移動通信的革新提供重要支撐。同時,在移動數據流量暴漲下,5G無線通信技術的推廣會給無線通信技術產生積極作用。因此,了解現階段5G無線通信技術的發展現狀、發展趨勢和具體應用具有重要意義。
一、5G無線通信技術的特點
隨著5G無線通信技術的開放與應用,其特點也越來越凸顯。該技術對頻譜的利用率相對較高,且高頻段的頻譜資源在5G無線通信技術的應用范圍較廣。相較于傳統通信技術,5G無線通信技術的多天線、多用戶、多點、多小區的互組網協作特點更為突出,且能很大程度上提升了信息編碼、點點之間的物理傳輸技術性能,并降低了耗能和成本[3]。同時,5G無線通信技術主要側重無線網絡“軟”配置的設計,而運營商能結合業務流量變化、網絡資源進行調整,進而達到節約成本、降低耗能的目的。同時,5G無線通信技術還具有先進的設計理念,其業務重點為室內通信業務,該技術推動了傳統移動通信系統的理念,使室內無線網絡覆蓋性能進一步提高,并實現業務的完善和拓展。在研究5G無線通信技術中,分析其相關特點對了解該技術現階段的發展具有重要意義。
二、5G無線通信的相關技術
2.1同時同頻全雙工技術
同時同頻全雙工技術是5G無線通信技術的關鍵技術之一,其能在實際應用過程中提高頻率資源的利用效率,并接收來自不同物理信道傳輸的數據信號[4]。在同時同頻全雙工技術下支持下,能通過同一頻率來傳輸、接收數據信號,進而滿足多維度的應用條件,很大程度上避免了通信雙工節點發送信號而引起的干擾問題。同時,這一技術能進一步提高網絡寬帶頻譜利用率,并增加網絡的應用性。可見,該技術在5G無線通信技術中占據著重要地位,要想真正意義上推廣、應用5G無線通信技術,則不能脫離同時同頻全雙工技術的支持。
2.2多天線技術
多天線技術主要是指由多條線路組成的技術,該技術所用的元器件較為復雜,傳輸裝置、接收裝置、配套設備等為主要的元器件。一般情況下,接收裝置的天線會置于相應的應用設備上,傳輸裝置的天線多選擇分布或集中排列形式。在5G無線通信技術中,多天線技術的應用能有效消除自身頻率所產生的干擾,并提升設備的頻譜接收效率,使能量消耗下降,解決小區干擾、掉線、噪聲等問題。同時,5G無線通信技術充分利用多線技術來進一步簡化整體布局和設計,并分散數據信號的傳輸模式,進而改善頻譜利用效率、時間周期等。
2.3智能化技術
智能技術是5G無線通信技術的一大體現,對該技術進行深入分析后發現,云計算的核心作用占據著重要地位。在云計算數據信息網絡的服務器中,5G無線通信技術能和基站建立關聯,并形成數據交換機網絡。通信技術工作人員需結合實際需求,在云計算的儲存功能支持下,能有效完成大數據信息的儲存。同時,云計算能及時、高效處理所儲存的數據信息,即使在規模較大的基站中,也能根據基站的實際情況準確劃分數據頻段,進而獲得良好的數據信息結果。由此可見,云計算是體現智能化技術優勢的重要內容,在5G無線通信技術,該技術所發揮的工作不容忽視。
2.4空間調制技術
空間調制技術主要是指將每個數據編碼對應到它所需的天線位置,并通過多天線實現合成發送[5]。在空間調制技術下形成了天線的陣列星座圖,且與以往所用的信號星座技術相比,該星座圖能進一步提高數據信息的傳輸速率。雖然空間調制技術主要由多天線構成,但在僅使用一根天線時,其它天線會處于待命狀態,這能在一定程度上保證傳輸效率。同時,在空間調制技術下,各個數據信息會分成兩個字節,并涉及到發射天線的數據、陣列信號星座圖大小等,同時,根據第一個字節能確定工作發射天線,另一個字節則通過天線發送天線陣列信號星座圖信息。由此可見,空間調制技術屬于一種SSK的振幅、相位的調制技術,在5G無線通信技術的應用過程中占據中重要地位。
2.5多載波技術
在5G無線通信技術中,為了支撐高數據速率,可能需要高達1GHz的帶寬。然而,在部分較低頻段中,無法獲得連續寬帶頻譜資源[6]。因此,如何充分利用這些空白頻譜是5G通信技術設計的重要問題。多載波技術是一種基于濾波器基礎上的技術,其能有解決上述問題。多載波技術作為5G無線通信技術的關鍵技術之一,其能有效實現各子載波帶寬設置、各子載波交疊程度的靈活控制,使相鄰子載波的干擾得到有效控制,并充分利用零散的頻譜資源。同時,各子載波無需同步,檢測、信道估計等均在各子載波上單獨處理。
三、5G無線通信技術發展
3.1發展現狀
從無線通信技術發展來看,未來幾年全球的移動通信量會增加相近20倍,這一龐大的數據對網絡發展帶來了深遠影響。因此,在這些發展背景下,推動5G無線通信技術發展是一個刻不容緩的問題。從現階段的發展現狀來看,5G無線通信技術的網絡傳播速度可達1Gb/s,且數據會是4G技術的一百多倍,簡而言之,在4G技術下需要耗費十幾分鐘下載一部電影,而5G技術下1s就能完成。但5G無線通信技術目前發展尚未完全普及,其還具有更大的發展空間,且下5G無線通信技術下,能享受更快的網速,數據信息獲取更為方便。
3.2發展趨勢
任何事物的發展均會經過千難萬阻,作為第五代移動通信技術,其在發展過程中也會遇到許許多多的難題,尤其在技術開發領域。隨著5G無線通信技術的進一步發展,我國工信部已向中國廣電、中國電信、中國移動、中國聯通發放了商用牌照,這說明我國已進入5G商用時代[7-8]。在未來發展中,5G無線通信技術具有良好的發展前景,具體體現在以下幾點:第一,在信息安全領域中的發展。隨著網絡的進一步發展,信息安全是人們所關注的重點問題,若在網絡中信息安全性低,則會嚴重降低人們的體驗。因此,為了提高用戶體驗,在未來發展中5G無線通信技術如何對信息進行更為安全的編碼成為了重要的發展趨勢。第二,在社交領域中的發展。5G無線通信技術在網絡社交領域中應用,能給用戶帶來更為真實的虛擬化體驗,使用戶在網絡世界中獲得良好的社交體驗。第三,在地下、高空、深海等地域環境復雜的通信中的發展。在數據信息傳輸過程中,其傳輸效率會受到地下、高空、深海等復雜地形的影響。因此,5G無線通信技術的未來發展趨勢,可對這些復雜地形進行進一步探索,以進一步提高網絡數據信息的安全和傳輸質量,獲得更好的通信技術應用價值,并帶來良好的效益。
四、5G無線通信技術的具體應用
4.1安卓系統中5G高速度的應用
從現階段來看,多數移動智能終端所用的系統多以安卓系統為主。安卓系統是在Linux基礎上的自由、開放源代碼操作系統,其在移動設備應用中起到核心作用。安卓系統主要采用分層架構,劃分為應用程序層、應用程序框架層、系統運行庫層、系統內核層四個層次。其中,5G納米核心技術主要應用于系統核心層,以實現安卓基礎性問題、硬件驅動的分離。同時,由于安卓系統開放性的特點,其安全系統在實際應用過程中出現了明顯降低,而5G納米技術具有良好的保密性,應用該技術則能在量子密碼學中提高加密等級,使用戶的信息安全性提高。總之,安全系統是現階段5G無線通信技術的重要應用區域,其具有十分突出的優勢,對安卓系統的發展發揮著重要作用。但對于該技術在安卓系統中的具體應用,仍需開展更為深入的研究、探索,以充分發揮5G無線通信技術的優勢。
4.2光場相機中應用
光場相機主要是指先拍照后對焦的照相設備,其主要原理是利用光場技術作用來,在拍照時僅需進行構圖,無需進行對焦處理,在很大程度上改善了現有相機的拍照方式和習慣。光場相機良好的抓拍優勢,只要拍照對象在焦距范圍內,對焦點則能隨意選擇;同時,光場相機的容量較大,儲存一張照片至少花費200M空間,故在傳輸速度、儲存空間上有著更高的要求。然而,5G無線通信技術所具備的傳輸速度快、儲存量大等優勢,能有效滿足光場相機這一點要求。因此,5G無線通信技術在光場相機中應用具有很大優勢。此外,在光場相機的數據信息安全防衛監控方面,5G無線通信技術具有良好的發展前景。
五、結束語
總而言之,相較于以往的通信技術,5G無線通信技術屬于高速度、低時延、低功耗的新型通信技術。5G無線通信技術發展及應用有利于提高我國通信領域的綜合發展水平,因此,進行5G無線通信技術的發展及應用,了解其相關技術、發展趨勢和具體應用對增強我國通信領域的經濟能力和綜合實力方面具有重要意義。此外,在這場通信技術變革中,5G無線通信技術具有良好的發展潛力,推動該技術進一步發展,則能讓科技更好地服務于人們的生活、工作。
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[2]李維.新時期5G無線通信技術發展跟蹤與應用研究[J].通信電源技術,2020,37(01):181-182.
[3]唐嘉麒.淺析5G無線通信技術及對物聯網產業鏈發展的意義[J].中國新通信,2019,21(18):6-7.
[4]顧煉.基于新時期發展分析5G無線通信技術發展跟蹤與應用[J].數字通信世界,2018,(11):43-44.
[5]郭琪,胡廣強.新時期5G無線通信技術發展跟蹤與應用分析[J].信息記錄材料,2020,21(05):172-173.
一、5G無線通信技術發展現狀和趨勢
根據相關部門預測,在未來的五年內,全球的移動通信行業增長將達到26倍,這無疑是個驚人的數字,可見5G無線通信行業的潛力。我們可以展望,舊的事物一定會被新的事物所替代,舊的技術也一樣將被新的技術所代替,5G必然會成功取代現有的通信技術,成為通信技術的新選擇。
但是事物的發展也是雙面性的。5G是無線通信領域的機會,也會是其所要攻破的挑戰和難關。新技術的發展不會是一帆風順的,會遇到許多問題,尤其是技術問題,很多技術不是一朝一夕可以設計出來的,技術的革新也并不容易。這就需要技術人才的努力,還有學術界的努力,發展具有我國自主產權的技術。為了實現這個目標,我國電信系已經建立了寬帶無線ip通信試驗網,同時也注重人才的開發的培養,培養了一大批技術過硬的人才,還有國外企業建立了良好的關系,在技術上進行交流革新。
二、5G無線通信技術發展追蹤技術及分析
1.高頻傳輸技術。在我國,無線通信技術及其應用發展迅速,導致了低頻段普資源十分緊張,使5G在現有的資源中找不到新頻段,5G的發展必然受到阻礙。而且5G作為新的技術需要更大的傳輸寬帶,工作頻率的要求也隨之提高。目前,各國的各大通信企業和研究機構都在進行積極的研究工作,也取得一些成果。比如,韓國的三星公司在高頻傳輸中已經可以對28GHz和37GHz頻段的傳播進行了信道的測量,還研發了系統設備樣機,證明這種傳播的可行性。與此同時,又發現了問題,電磁傳播的特性不完全適宜高頻傳播,使高頻傳輸的實際困難任然有待解決。此外,高頻段的設備技術難度高,花費大,這些都會成為阻礙5G技術的發展因素。
2.密集網絡技術。通訊業為了應對未來業務增長的需求,決定采用更加密集的小區部署方案以此來提高總體的性能。隨著現代小區的建設,小區的密度也會增加,使整個網絡的拓撲變得越來越復雜,互相干擾的問題也會日趨嚴重。所以這是一個難點,要提高抗干擾能力,加強網絡抗干擾的管理。但是好處是密集小區技術會增強網絡的靈活性和應變性,可以針對不同的用戶快速的部署,快速擴大市場,搶占有利時機,在現代競爭激勵的情況下是十分有效的。
可問題是,小區密度的增加會給網絡的容量和無限資源帶來挑戰。這要求這些資源的利用率要顯著提高,否則無法適應用戶的增長。應對問題目前的研究結果有如下幾個。第一,采用微蜂窩進行滲透率的提高。根據實驗的結果,當微蜂窩的滲透率達到20%時,容量可以以1000倍進行提升,這個技術可以很好的擴展容量,使5G無線通信技術的發展潛力進一步提升。第二,為了防止干擾的新技術采用了小區協調技術和參考信號技術相互配合,他們可以在不同的自由度通過自身的調控進行防干擾,防止信號的相互交錯導致信息的失誤。等到這問題相繼的解決,未來的5G無線通信技術肯定會得到重大的突破,并且得到廣泛的應用。
小結:毋庸置疑, 5G無線通信技術的發展一定是通信行業的前沿,是通信行業必然的趨勢。隨著網絡的日益強大,用戶對網絡的性能的要求也水漲船高,5G的發展被行業日漸重視。它帶來的變革不僅是通信技術速度上的提高、信息的安全,還會形成一個整體,使整個世界的通信都可以互通有無。而且我們相信在5G無線通信技術發展的道路上,中國作為一個大國可以引領世界的潮流,促進世界經濟共同發展,同步全球的信息,5G的未來也會對其他帶來前所未有的改變,使整個世界都變成更加智能化、完善化的移動網絡的世界。
參 考 文 獻
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二、無線通信技術在我我的應用
從很久以前開始,無線通信技術就已經走進我們的生活,從最開始的紅外傳輸,到后來的藍牙通信技術,再到后來的3G網絡技術、WLAN等更先進快捷的技術,無線通信在我國的發展步伐在逐步加快,極大地方便了人們的日常生活,改變了人們的生活方式。
(一)紅外技術。紅外技術的出現較早,在過去很長一段時間內都應用在很多領域內,用來進行短距離的數據傳輸,使得這項無線通信技術發展到了較為完美的階段,當時很多手機都搭載紅外。這是因為紅外技術的安全性能高,并且傳輸時產生的輻射也較小,安裝方便,耗能小,所以也決定了其在小型辦公領域的應用前景。
(二)藍牙技術。藍牙技術從本世紀初開始發展,現在已經普及開來。這項技術比紅外更穩定,抗干擾能力也較強,現在已經廣泛應用在筆記本、平板電腦和手機等移動媒體上。藍牙技術和紅外有著本質上的區別,所以不能當做紅外的升級產品。藍牙的目標是實現短距離數據通信,實現方式是靠終端設備來完成的。并且藍牙技術是免費的,有統一的規范標準,能實現不同設備之間數據的傳輸,為無線通信開拓了新的方向。
(三)關于3G技術。我國3G技術的應用始于2006年,移動廠商將這項技術應用在手機中,2009年,國家工信部正式批準移動、聯通和電信對3G市場進行運營。短短幾年,3G技術使我們的通信生活發生了翻天覆地的變化。作為移動通信終端設計的一種數據傳輸技術,其在我國的應用水平還有所差異,比如中國移動應用的是國外技術的變換產品,投入使用較早,但是相對成熟的是中國聯通使用的WCDMA技術,網絡傳輸較快。應用最廣泛的是中國電信的3G技術,它依托寬帶,完成了有線向無線的過渡。
三、發展前景
我國的無線通信技術在未來很長一段時間內將實現全面發展,涉及多種領域,技術手段繁多,這些特點都說明我國無線通信技術發展的大好前景和巨大潛力。有目標的對這些技術進行完善能盡早實現無線通信技術的價值。未來,無線通信技術必將更廣泛的應用在各個領域,辦公領域、數字生活領域和移動應用領域是三個主要的方面。辦公領域的應用,主要實現無線和寬帶之間的傳輸河流,無線技術能有效降低成本,方便快捷。在數字生活領域的應用上,無線通信技術的發展一定要有特色,體現以人為本的宗旨,人性化的促進信息行業的發展,滿足個人和家庭用戶的需要。移動領域的應用必將是最廣泛的,因為現在筆記本、手機、平板電腦等移動媒體已經得到很大的普及,但是伴隨而來的問題也是很多的,現階段,這些產品互相實現數據傳輸的方式還是比較繁瑣的,受驅動、硬件、接口等很多條件的限制。解決這些問題就要靠無線通信技術來實現,因為無線通信技術則不受這些條件的限制。要根據不同企業和個人的需求,提出不同的發展策略,規劃無線通信網絡,合理的利用和分配資源。移動通信技術方面,在做好3G網絡技術普及的同時,更應著手準備研發4G網絡技術,高瞻遠矚,才能在世界上獨樹一幟。從快帶無線接入技術來講,該技術目前廣受歡迎,并且發展態勢也比較不錯,但是,從另一方面來看,我們還應科學理性的對待寬帶無線技術,從全局出發,將發展定位為與移動網絡互補,這樣既突出了自己的特色,也避免了沒有必要的競爭和浪費。移動將和無線技術在以后發展中實現慢慢的融合,現在,這兩個領域都在進行快速的發展。各項新的技術都在被不斷的研發出來,兩個領域的聯系也越來越緊密,很多項技術都在實現逐步的融合。多元融合的趨勢下,這兩個領域必將相得益彰,促進我國通信技術的發展,方便人民的日常生活。
中圖分類號:TN92 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)48-0358-01
一、無線通信的起源
很早以前人們就利用各種方式進行通信,比如烽煙、旗語等等,這些從某些意義上講也是一種無線通信。但是這些辦法只能在可視范圍內通信,且只能傳遞一些簡單的信息,為了將這些距離傳送的更遠,人們想出了很多辦法,接力就是一種有效的方式。1837年,英國庫克和惠斯通設計制造了第一個有線電報,人類通信進入了一個嶄新的紀元。1860年,意大利人安東尼奧?梅烏奇,發明了電話,幾十年之后,也就是在1895年,馬可尼首次從英國懷特島到30km之外的一條拖船之間成功進行了無線傳輸,現代意義下的無線通信從此誕生。兩次世界大戰強烈地刺激了無線通信技術的發展。美國于1946年首次開通了移動服務系統,主要用于警局、消費部隊等大眾安全部門。第一代無線通信系統稱之為模擬蜂窩網,也就是俗稱的1G。在該系統中,語音信號主要采用模擬調制。從2G開始,無線通信步入純數字時代,2G時代的一個重大特點就是,所有的標準都是以商業利益為宗旨。3G時代剛剛開啟不不久,4G時代已然來臨。
二、無線通信的發展特點
無線通信本事突破了時間與空間的限制,近年來發展迅猛,其在發展過程中呈現出兩個重要特點:
首先就是公眾移動通信業務不斷增長,工信部的統計數據顯示,截止到5月底中國的手機用戶數量已達到12.56億人,相較4月份增長了0.36%,比去年同期增長了7.82%,相當于中國90.8%的人都在使用手機。可以說,絕大多數人都在使用手機,手機成了我們生活中不可缺少的部分。
其次,無線通信技術在不斷地升級換代。任何技術本身都不會是完美的,無線通信技術也一樣。雖然無線通信技術已經發展了很多年,但是遠遠談不上成熟。可以說無線技術僅僅只能說是達到了一個相對的成熟期。在當前看來,老的無線技術不斷地升級以適應現實的發展,新的無線技術又不斷展現。
三、當前無線通信技術熱點
3.1 WiFi與WLAN
WLAN即無線局域網的英文簡稱:Wireless Local Area Networks;它利用了無線技術,擺脫了通信電纜的束縛,使得用戶可以很方便地透過無線電波與互聯網聯接,近年來,這種技術的發展相當迅猛。目前市面上的家庭路由器已基本上由無線路由器所占領,其流行程度可見一斑。
Wi-Fi是一種可以將個人電腦、手持設備(如pad、手機)等終端以無線方式互相連接的技術,事實上它是一個高頻無線電信號。Wi-Fi(Wireless Fidelity,無線高保真)是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)定義的一種工業無線通信標準,其本質上是一種商業認證。Wi-Fi是目前WLAN的主流標準,占有統治地位,其工作在2.4GH開放的ISM頻段。Wi-Fi發展順序為802.11a、802.11b、802.11g、802.11n其傳輸頻率由之前的最高11Mbps到現在的540Mbps。在目前的互聯網潮流下,無線局域網標準Wi-Fi得到了跨越式的發展,各種無線通訊設備如雨后春筍般涌現。
3.2 WiMax
WiMax(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互聯接入。WiMax也被稱為IEEE802.1標準。WiMax是一項新興的寬帶無線接入技術,能提供面向互聯網的高速連接,數據傳輸距離最遠可達50km。WiMax的技術較為先進,采用了OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等代表未來技術發展方向的技術。相較于其他無線通信技術,其主要技術優勢在于較高的通信頻率和頻譜利用率。不同于WIFI所采用的2.4G的通信頻率,WiMax所采用的頻率范圍相當寬泛,最高可以達到11G。就目前的情況來看,經過了這幾年的熱鬧,WiMax有走向沒落之勢WiMax提出之初給出的理念是:WiFi的加強版,后來又發現其定位和移動通信一樣,可以是終端用戶任意上網鏈接,然而這些功能現有的移動通信協議都可以做到。目前WiMax所面臨的競爭,既有WiFi又有現在的CDMA,WCDMA等3G、4G技術。WiMax的技術覆蓋范圍過廣,市場定位模糊是其商業化的最大致命傷。WiMax的沒落與其說是技術的沒落,不如說是商業或者市場的沒落,而不代表其技術不先進。
3.3 UWB
UWB(Ultra Wideband)是一種無載波通信技術,利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。從技術本質上來說,UWB不使用無線載波,而是采用時間間隔極端(
四、無線通信的發展趨勢
時代在進步,技術在前行。任何事物都是在不斷進化以適應未來的發展。無線通信技術也是一樣。一些落后的技術將會逐漸淘汰,一些技術經過改進得到新生,新的技術將不斷涌現參與無線通信技術的競爭。總體來說,無線技術就是我們的未來,自由永遠是人類不變的追求,這也是無線通信最核心的價值體現。在未來其無線通信技術將呈現以下特點:
4.1 技術互補性增強
無線通信技術有很多種,每種都有其最合適、競爭力最強的那個應用領域和覆蓋范圍。就目前的技術范圍來,還不存在一種無線通信技術能夠包打天下,在任何環境都適用。應該可以說在較長一段時間內,這種技術也不會出現。這樣的技術特點,就決定了各種無線通信技術必須互相補充才能完全滿足用戶需求。因此在應用開發上,如何使用戶在無知覺間實現各種無線連接的切換,是一個很重要的方向。智能、簡單這是無線應用應該走向的方向。用戶無需了解各種無線技術的優劣點,只需方便自由地應用即可。
4.2 聯合化、一體化、寬帶化
未來的通信終端必將是處理器和通信的結合體。目前流行一種說法是讓所有的人和物體都接入互聯網。如何接入?唯有無線通信。網絡的融合包括核心網、接入網、業務的融合。各種無線通信技術WiMax、藍牙、UWB等等最終都將與互聯網相互融合。向互聯網遷移,已經是各種技術發展的一個大的趨勢:電話網與互聯網的融合、電視網與互聯網的融合;人們使用移動網絡上網、使用WIFI上網這些都離不開互聯網。這些無線技術如何更好地和互聯接入是一個重要的領域。
4.3 無線通信與其它技術領域的交叉融合
當今科學領域不斷飛速發展,各種新技術層出不窮。技術領域的劃分也越來越細,同時各學科的交叉融合也越來越普遍,無線通信也不例外。從通信的角度講,目前只要是需要進行通信的領域都可以使用無線通信技術。如果按照這個理解,無線通信的應用空間只會越來越大。無線化,是一個難以抗拒的誘惑。無線抄表、無線門鈴、無線防盜、無線物流監控、無線火災報警系統……各種新型的應用領域不斷出現。未來無線通信的領域只會越來越多,這是毫無疑問的。
隨著社會不斷的發展需要,各種無線通信技術將會應用到各個領域,發揮出自身的特點及優勢,創造出巨大的經濟效益。
1引言
移動通信系統每一次更新換代都有顛覆性技術引領,每一次更新換代都解決了當時的最主要需求,1G時代最主要的需求是系統容量,采用模擬蜂窩加上FDMA技術。1G時代的特點:以頻率復用為基礎,以頻帶劃分小區;頻率受限,需要嚴格的頻率規劃;以頻道區分用戶地址。2G時代最主要的需求是高質量的話音業務以及系統的容量問題,采用數字化技術與TDMA技術,如數字語音編碼技術,是2G移動通信的主要突破,TDMA技術使得每個用戶占用一個時隙,提高系統容量。3G時代最主要的需求是多媒體業務以及系統容量,采用Turbo碼和CDMA技術,Turbo碼在3G的應用,使得3G能夠支持多媒體業務,打破了2G只支持話音和短消息業務的局限,CDMA使得每個用戶使用一個碼型,頻率/時間共享。到4G時代最主要的需求是高質量多媒體業務以及更大的系統容量,采用OFDM-MIMO+空分多址SDMA技術,MIMO有效地實現了新的空域的開發,使得頻譜效率得到更多的提高;比之CDMA,OFDM傳送數據的速度更快,可以更好地實現在無線傳輸環境中的多徑效應。當前互聯網用戶日益增多,移動通信技術面臨著容量不足,能耗高且用戶體驗不足等問題,成為促使5G技術發展進步的主要推動力。
25G移動通信技術需解決的主要問題
移動通信技術的發展歷程顯示,容量不足從始至終就是無線通信技術進步中的顯著問題,5G會遭遇更大的容量需求與頻譜赤字問題,按照相關機構的預測,在未來智能終端的普及與通信數據增加,會使得移動通信業務量每年以將1倍的速度增加,將來十年數據業務量會比之現在增長一千倍。巨大的容量增長,對未來移動通信技術的發展提出了非常大的挑戰,5G時代的開啟迫在眉睫。
3針對主要問題的應對方案
若想實現千倍的容量增長需求,可以在頻譜數量,頻譜效率以及基站的數量上采取應對措施。實現更多的頻譜,更高效的頻譜效率或者更多的基站來實現對容量不足問題的解決。
3.1更多頻譜
新頻譜開發是以新頻譜電波特性的測量與建模為基礎進行研究,研究集中在較高的頻段,在更小小區更為適用。比如在6~15GHz頻段,這個頻段的空間隔離性較好;60GHz毫米波,這個頻段的頻寬較高,但是沒有較好的穿透性;頻譜共享能夠實現頻譜的智能使用等。頻譜共享技術指的是運營商內RAT間頻譜共享、運營商間頻譜共享、免授權頻段共享、次級接入頻譜共享。但是新頻譜開發也面臨著諸多挑戰,主要來自舊有的頻譜分配造成的阻力,一般是利用行政分配或者采用拍賣的辦法,進行靜態頻段的分配,已有的頻譜已經被分配完畢。傳統的靜態頻譜分配存在著以下幾個問題:①現有的頻譜使用并不均衡;②有著時間、頻段以及空間的多維利用漏洞;③對于頻譜的利用率很低。為解決上述問題,要實現動態頻譜,改變舊有分配頻段的約束,與時-頻-空多維頻譜的動態分配相結合,推動頻譜資源利用的智能化,以便令頻譜的利用更加的高效率,實現最大程度的頻譜利用。具體要實現,要從政策監管部門、設備制造商以及電信運營商三個方面入手:頻譜分配政策由固定分配與行政指派向動態頻譜分配政策轉變,頻譜管理將更加智能與靈活,設備認證管理及非法設備核查能力提升,需要克服政策的阻礙,與相關部門同心協力,打造更完善的通信監管政策。對已有的核心網、接入網設備進行升級更新以便能夠支撐識別等新的應用功能,擴展終端以及基站的射頻模塊的工作頻段,高性能的濾波器的開發研究等還必須有設備制造商的大力支持。智能、高效協調授權的靜態頻譜和動態分配的頻譜使用,對具備動態頻譜功能的終端設備進行網絡接入過程的有效管理和控制還需要電信運營商的鼎力協助,因此開發新頻譜是一個任重道遠的任務。
3.1.1高頻段信號傳輸和關鍵技術
移動通信傳統工作頻段十分擁擠,而大于6GHz的高頻段可用頻譜資源豐富,能夠有效緩解頻譜資源緊張現狀,可以支持極高速短距離通信。非常大的帶寬資源,能夠有效地提高網絡速度,提升用戶體驗。可以利用高頻實現蜂窩接入,實現基站和基站之間的回傳等。采用高頻段傳播特性、信道測量與建模、高頻段的射頻和天線關鍵技術、以及網絡架構與組網技術的方案實現高頻段信號傳輸。
3.1.2靈活頻譜共享技術
靈活頻譜共享技術是一種新的頻譜使用方法,讓多個系統共享使用特定頻譜,改變了以往固定頻譜分配的方式,能夠有效地拓展IMT可用頻譜約一倍。采用無線環境檢測、動態頻率分配以及干擾管理等技術實現靈活頻譜共享技術。
3.2更高頻譜效率
①多址技術是移動通信系統升級換代的核心之一,是單一資源到多維資源聯合使用,提高資源利用率的大勢所趨。②無線傳輸新技術的研發,是獲得更高頻譜效率的有效手段。
3.2.1非正交多址接入技術
該技術是利用發送端與接收端的聯合設計,在發送端使用功率/空間/編碼等多種信號域的單獨或是聯合非正交特征圖樣進行其用戶的辨別,在接收端采用SIC方式完成準最優的用戶檢測。非正交多址接入技術對于大容量持續業務信道,使系統整體頻譜效率提升1~2倍;對于大容量隨機突發業務,縮短數據包傳輸時延并提升用戶接入體驗。
3.2.2電磁渦旋無線傳輸技術
無線傳輸的媒介是電磁波,而新的電磁波物理特性的利用可能帶來無線通信的時代變革。電磁渦旋波可由調制后攜帶信息的普通波通過波束扭轉方法得到,將電磁渦旋波恢復為普通調制信號的過程可以理解為“逆渦旋”,由此產生了電磁渦旋波,將電磁渦旋應用于無線通信,由瑞典物理研究所得BoThide教授于2011年采用拋物面天線與八木天線試驗,證明了其無線傳輸技術的可行性。但是該技術對方向性以及傳播環境有著嚴格的要求。
3.3更多基站
3.3.1大規模天線技術
當基站側天線數比用戶天線數大出很多,基站到各個用戶的信道就會接近于正交狀態。同時,通信用戶之間干擾會接近于無,而巨大的陣列增益將能夠有效地提升每個用戶的信噪比,從而能夠在相同的時頻資源共同調度更多用戶。可以通過建立面向異構和密集組網的massiveMIMO網絡構架與組網方案,采用MassiveMIMO物理層關鍵技術、大規模有源陣列天線技術以及大規模天線與高頻段的結合來實現大規模天線技術,適用于城區宏覆蓋、高層建筑、室內外熱點等應用。
3.3.2超密集組網技術
1.1智能交通領域無線通信技術需求分析
智能交通系統(intelligenttransportationsys-tem,ITS)是人們將先進的信息技術、通信技術以及計算機處理技術等有效地綜合運用于整個交通運輸體系,來實現交通的信息化和智能化,從而建立起的一種全覆蓋、全方位發揮作用的實時、準確、高效的綜合運輸管理系統[4-5]。作為智能交通系統的重要組成部分,無線通信技術是一個研究的熱點和重點。智能交通領域無線通信體系是采用多種信息采集手段及時、全面、準確地采集各類交通數據,并依靠無線通信網絡進行實時傳送,為交通運營管理方提供基礎數據和決策依據,同時也為道路使用者提供安全高效的服務信息[6-8]。中國智能交通系統對無線通信的技術需求主要包括以下幾個部分。
(1)低延時、高可靠的交通安全保障通信需求
交通安全保障應用中主要是通過車車、車路無線通信對車輛駕駛人員進行安全預警或對車輛進行輔助駕駛控制,避免事故的發生。由于車輛在高速移動中需要不斷的與其周圍車輛和路側單元形成無線傳感網絡,若延時時間過長,會造成信息的傳輸不能及時送達;同時,由于道路環境復雜,常常形成遮擋,會直接影響信號的傳輸,從而無法起到實時監測與預警的作用。因此通信的實時性、可靠性是交通安全保障應用的基礎,也是對無線通信的重要的需求。
(2)多模式、無處不在、人性化的信息服務通信需求
目前出行信息服務已經由原來的文本、圖片、語音單一信息模式逐漸向文本、圖片、語音和視頻多種信息聯合的模式發展,而無線網絡頻帶寬度決定了某一時刻可以傳輸的信息量。另外,出行信息服務正在向雙向互動的方向轉變,服務領域也由城市擴展至城際,大量用戶全范圍的使用也對無線通信網絡頻帶寬度和覆蓋率提出了更高的需求。
(3)穩定、安全、通暢的智能交通多網融合及組網需求
交通運輸信息化智能化的核心實際上是如何快速、準確、及時、高效地獲取和處理相關信息,但是由于傳輸標準的問題,各專用網絡之間容易形成信息交互的阻隔。因此,有必要根據實際需要采用短距離通信和遠距離通信相結合的通信方式,并對異構網絡進行融合,使得交通網絡中的通訊終端可以在異構網之間無縫漫游、自由切換。
(4)實時、快速、準確的海量異構信息采集及智能化處理需求
由于智能交通服務質量的提升需要以實時、全面、準確的各類交通數據采集為基礎,通過多維、立體的交通綜合監測網絡,實現對道路交通狀況、車輛狀況、重要基礎設施等的全面監測,并且采集到的數據量會更大、類型也會比較復雜,因此海量數據的實時、快速、準確地提取和融合也是交通運輸信息化、智能化實現其應用功能的關鍵。
1.2新型應用場景總體設計目標及思路
1.2.1總體設計目標
本文的總體設計目標是將根據道路使用者、各職能管理部門及運營公司的各種需求,結合各種通信方式的特點及優勢,給出能夠應用先進的無線通信技術解決實際交通運輸問題的新型應用場景。
1.2.2設計思路
本文對在無線通信技術需求分析支持下的智能交通應用場景進行綜合設計,從交通實體要素和應用系統需求入手,深入分析實體互聯和系統實現流程,最后對以上進行綜合設計,具體設計思路如圖1所示,主要包括3個層次:
(1)交通實體要素特征提取與應用系統需求分析:結合智能交通要素及應用需求特性,提取和分析應用場景特征,主要是從人、車、路以及事件形態等幾個方面提取動態交通場景特征。
(2)實體互聯與系統實現:通過先進的無線通信技術將人、車、路等交通要素形成有機聯系,各要素通過發揮各自特長來加強信息的實時交互,保障系統安全、高效的運作。
(3)綜合設計:將交通實體要素層面和系統層面因素綜合分析,建立行人、車輛、道路合作一體化的智能交通領域無線通信技術新型應用場景設計方案。
2典型應用場景設計
根據上述場景設計目標和思路,本文將從中國智能交通現狀出發,結合無線通信技術需求分析,給出智能交通領域無線通信技術典型的新型應用場景設計。
2.1典型應用場景提出
在中國,低等級道路的對向超車行為是引發交通安全事故的重要原因之一。在這類交通事故發生時,由于道路限制,車輛超車往往要借用對向車道,由于視線的遮擋,對對向車道車輛的關注度較低,經常無法判斷對向車道上的車輛情況,因而容易發生相向碰撞的嚴重交通事故。目前,車車/車路合作技術[9-10]是未來提高道路交通安全的重要技術途徑之一,根據低等級道路交通情況,利用定位技術和安裝在車輛上的車車/車路專用短程通信終端對相關車輛的駕駛人進行預警,可以有效避免交通事故的發生。
2.2場景交通要素特征提取與應用系統需求分析
車輛在低等級道路對向超車行駛時,易引起跟馳風險、側碰風險和變換車道風險,造成交通事故。通過對低等級道路對向超車行為的調研和安全隱患分析,確定幾種常見的危險事故形態,具體動態特征及預警需求分析。根據上述場景交通要素特征提取與分析,該場景實現對無線通信需求的熱點為實現車車之間的無線通信,保持車輛與車輛之間速度、位置、行駛方向等信息的低延時、高可靠的實時交互和傳遞,以及高效信息處理速度來計算車輛間的關系,以保證對各道路使用者進行實時監測與預警,防止出現誤報、漏報、過報等預警信息的情況。
2.3場景實體互聯與系統實現
在低等級道路對向超車避讓預警場景中,車載單元通過目標駕駛人對轉向燈、方向盤、語音方式等提出變道超車需求,目標車輛的車載單元一方面獲取自身的速度、位置、行駛方向、加速度等信息,另一方面與同向被超車輛和對向借道車輛進行無線通信,收集相關車輛的速度、加速度、行駛方向等信息,在獲取以上兩方面信息后,分析計算同向車輛間是否具備安全超車距離,借道相鄰車輛間是否具備可超車插入間隙,若都具備,則提示允許目標車輛借道超車,若不具備,則通過聲音、圖像等信號警告目標車輛和同向、對向相關車輛。從系統實現的角度考慮,低等級道路對向超車避讓預警場景主要由信息采集、信息處理和安全預警三大部分組成,具體實現流程如圖3所示。
(1)信息采集:采用實時多任務設計,分別采集目標車輛、同向目標車輛和對向目標車輛的各項數據,并進行預處理,根據處理后的結果,將預處理數據放入不同信息處理隊列中等待進一步處理。
(2)信息處理:車輛間將通過車車合作通信設備建立無線通信機制并共享位置、速度、加速度及車輛間距離等信息,車載單元將根據行駛安全模型由共享的車輛運行狀態信息進行計算判斷,得到決策結果。
(3)信息傳輸和安全預警:根據信息處理的結果通過車車間專用短程通信方式進行實時信息傳輸,對相關目標車輛進行相應的安全預警提示。2.4場景綜合設計根據對低等級道路對向超車預警場景中的交通要素特征提取與應用系統需求分析、場景實體互聯與系統實現,保證在事件可能發生沖突的位置通過車車合作模式的專用短程通信車載終端和定位技術對相關車輛進行交通狀態采集和安全預警。
3結語