中国企业有独特的优势,不仅仅是基于TD方面的话语权,在TD-SCDMA中对MIMO技术的掌握,使我们也达到了世界先进水平.
——沈子信
为了保证未来我国4G标准在国际上的影响力,最好还是尽量遵循ITU的发展标准和演进路线.
——袁超伟
4G标准方面,不排除与国际上的一些方案形成融合型标准化提案.2008年,4G的标准化将会得到实质性的推进.
——尤肖虎
通信终端除了能高质量地完成目前所做的语音通信外,还能进行高清晰度的多媒体通信,上网的速度是现在的1000倍,是3G移动电话速率的50倍,下载一部DVD电影只需要10秒钟,比3G快十几倍.这是4G.
坐飞机可以上网,会比在地面还便宜,因为飞机与飞机之间可以形成一种非常廉价的宽带网络.这是4G.
互联网、电信网、广播网融为一体组成一个通播网,无论使用什么终端,您都可享受高品质的语音和视频传输.这也是4G.
除此之外,如今已见雏形的WiMAX,也被归为4G的蓝图之中.
依据既定的性能指标,关于4G的畅想有很多,商机也无限,如何去实现?标准未定之时,对于产业发展趋势便出现各种猜想和预测……
“移动状态下能达到100Mbps的传输速率,静止状态下能够实现1Gbps的速率.”ITU(国际电信联盟)正式定义了4G的性能标准,但并未限定4G的技术路线.
通过现有的3G网络进行技术过渡和延伸,还是选取在数据传输上具有先天优势的无线宽带作为技术铺垫?这似乎是放置在设备商面前的一个潘多拉之盒.
4G标准逼近,魔盒或将打开.
在2007年中国电信业发展与政策通报会上,信息产业部科技司副司长张新生表示,2007年通信科技工作的主要思路之一就是做好4G国际标准提案的各项准备以及启动前的征集、遴选和论证工作.
另一方面,国际上将在2008年开始4G标准的评选工作,国际电联将向全世界征求4G候选技术标准.
但此前,一场激烈的标准抢夺战正将4G引入扑朔迷离的战国时代.
技术路线纷繁芜杂
四种4G定义究竟是殊途同归还是分道扬镳?4G与我们即将触摸到的3G有无关联,是否会取代3G?
到目前为止,人们还没有对4G通信进行精确的定义.
有人说4G通信的概念来自其他无线服务的技术,从无线应用协定、全球袖珍型无线服务到3G;有人说4G通信是个超越2010年以外的研究主题,4G通信是系统中的系统,可利用各种不同的无线技术.
伴随着各种畅想,国际上出现了关于4G的四大主流意见.
ITU认为,4G是基于IP协议的高速蜂窝移动网,从现有3G演进.与现有的移动通信技术相比,4G的传输速度可提高1000倍,发射功率只有现在的1/10或1/100,不对其他设备构成电磁干扰,支持手机互动功能.
来自4GMF的定义是:4G将不局限于电信行业,还将广泛用于交通、国防、医疗、金融等领域.4G技术的重点是融合无线接入技术、移动技术和宽带技术于一体.
业界还有一种观点,4G是从WiMAX演进而来的,是基于IP的能覆盖广大地区的移动无线城域网,主要用于移动传送高速数据而不是语音.它既是WiFi的竞争者,又是XDSL技术的无线替代技术,构成支持高速移动和实时在线的公共无线宽带接入网.
最后,4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准.
以上四种4G定义究竟是殊途同归还是分道扬镳?多年跟踪研究未来移动通信技术的北京邮电大学教授袁超伟认为,4G将沿着两个方向发展:一个方向是无线的宽带化,另一个就是宽带的无线化.随着移动通信技术向4G演进,趋势将是不同的无线技术在NGN架构下融合、共存,发挥各自的优势,形成多层次的无线网络环境.
而此时,大家更为关心的一个问题是,4G与我们即将触摸到的3G有无关联,是否会取代3G?
“4G取代3G是通信发展的必然趋势.不过从网络的平滑演进方面来说,3G是必不可少的一个阶段.”袁超伟认为,目前2G的系统从接入网到核心网大都是电路型的,而未来的4G系统则是从接入到核心网一体化的全IP结构.从一个完全电路型的系统演变为一个基于分组的全IP结构的系统,是一个台阶式的跃变,3G系统在这中间可以起到承上启下的枢纽作用.
“其实,在制定标准时,人们就已认识到3G有其不足,要真正实现移动宽带因特网的梦想还要继续发展.所以,3GPP后来开始发展LTE(自WCDMA演进的4G技术),要求在2010年达到这个目标.此后将出现新一轮的竞争,一方面是3G技术与带有4G特征的移动宽带技术的竞争,另一方面则是3G不同标准之间的竞争.”未来移动通信论坛相关人士告诉记者.
国际标准的四种可能
在标准的形成过程中,独木难成林.这意味着有相似技术背景的企业往往需要捆在一起形成合力.
与3G标准一样,4G标准牵涉到运营商、设备商和终端厂商等一系列产业链,因此是电信业最重要的较量.
在3G走向商用的同时,国外有关4G的研究已经小有成果.欧盟、日本、韩国都启动了相关计划,三星、西门子、摩托罗拉等企业以及运营商NTT DoCoMo都在研究方面相对领先.据美国专利和商标局统计,自2002年以来,有关4G技术方面的专利申请数量以每年500%的速度增加.预计到2010年,全球将有近1万项4G技术专利.
水清木华电信研究总监沈子信分析说:“对于4G标准演进的研究,现阶段主要有两个思路.一是从3G/E3G直接演进,二是从WiMAX方向进行演进.而基于3G的CDMA、WCDMA、TD-SCDMA几个分支,又将分别演绎出三类4G技术标准.因此,4G的国际标准将会出现四种可能.”
他的分析有着现实的反映.以北电、高通、爱立信为主的通信巨头,正以自身技术优势为起点,抢占4G标准的先发优势.
最早放弃3G直接转投WiMAX的北电,如今已是锋芒毕露.2007年3月初,北电携手Kyocera Wireless和Runcom,成功完成了业界首个采用创新的WiMAX天线技术在多厂商环境下进行的现场MIMO呼叫.OFDM-MIMO不仅是WiMAX的核心技术,而且是所有4G解决方案的基础.这巩固了北电在OFDM-MIMO领域的领导地位.
在以WiMAX为基础发展4G的阵营中,并不只有北电.在2007年3月举办的3GSM大会上,Sprint的4G无线宽带伙伴——三星、英特尔、摩托罗拉和诺基亚联合打出共同支持WiMAX的口号,并竞相演示了“类4G”应用场景.
WiMAX阵容强大,最主要的是,商用已初见端倪.而一种标准的领先形成,无疑将给竞争对手造成巨大压力.
在通往4G的行程中,爱立信急转掉头,根据自身优势进行量体裁衣.近日,爱立信战略和业务开发经理迈克尔·佩尔森表示:爱立信已停止WiMAX开发,将集中全力开发面向4G的LTE.
高通与爱立信有同样打算.近日访华时,高通CDMA技术集团副总裁克里斯蒂安诺·阿蒙高调宣称:“CDMA在目前新版本中的试验速率已远超WiMAX这种号称4G的技术.”而早在2005年8月11日,高通公司就曾以6亿美元收购了获近300项OFDM技术专利的Flarion技术公司.
在标准的形成过程中,独木难成林.这意味着有相似技术背景的企业往往需要捆在一起形成合力.
“同样在WCDMA领域有着主导权的诺基亚和阿尔卡特最有可能与爱立信抱团提出LTE方面的标准;三星和北电可能合作推进WiMAX标准制定;而高通、摩托罗拉则有可能提出基于CDMA的4G标准.”沈子信认为.尽管如此,也不排除一个企业参与多项标准制定的可能,如同摩托罗拉和诺基亚在WiMAX阵营中的积极表现.
而对于基于TD-SCDMA的4G标准演进,沈子信认为:“中国企业有着独特的优势,不仅仅是基于TD方面的话语权,在TD-SCDMA中对于MIMO技术的掌握,使我们也达到了世界先进水平.”
中国标准萌芽
4G将由以科研机构为主导转向以企业为主导的研发趋势.而后者的积极进入将为标准的提出和商用奠定良好的基础.
中国要做怎样的4G?随着国家相关重大项目的成功验收,答案日益具像化.
早在2001年,863计划就启动了面向后三代/四代(B3G/4G)移动通信发展的重大研究计划——未来通用无线环境研究计划(FuTURE计划).1月28日,在上海工程技术大学正式对外开放的4G外场试验系统现场,人们感受了4G时代的便捷生活,FuTURE计划的关键一步——上海4G实验网成功通过国家验收.
FuTURE项目总体组组长、东南大学移动通信国家重点实验室主任、未来移动通信论坛秘书长尤肖虎说:“FuTURE计划为3G未来演进,特别是为TD-SCDMA-LTE技术做了很多的技术支持.目前取得的技术成果中有40%可与TD-SCDMA的技术演进相结合,所以也将带动TD-SCDMA向B3G/4G演进.”他透露:“目前,中兴、华为、大唐都在做这些开发,预计在2010年,可把LTE的产品推向市场并投入使用.”
据了解,在标准化方面,中国4G项目组向国际相关标准化组织提交了百余项标准提案.项目组还需要通过与企业和运营商的合作,参与国际标准竞争.“不排除与国际上的一些方案形成融合型标准化提案.”尤肖虎告诉记者:“2008年,4G的标准化将会得到实质性的推进.”
对于中国标准的提出,北京邮电大学教授袁超伟认为:“为了保证未来我国4G标准在国际上的影响力,最好还是尽量遵循ITU的发展标准和演进路线.”
在我国,前沿技术的跟踪目前主要还是以科研机构为主导,企业以参与和配合的形式出现.在我国4G领域有着发言权的“学院派”代表——北京邮电大学最近有抢眼表现.日前,多内核数字信号处理器(DSP)芯片和无线通信方案供应商PicoChip设计有限公司宣布,与北京邮电大学达成研发合作协议,共同在下一代无线空中接口领域展开研究合作.据透露,他们的合作计划将针对WiMAX、UMTS-LTE、802.16m和UMB等几项技术展开,通过PicoChip的多内核数字信号处理器平台来实现软件无线电,为这些标准提供快捷、高性价比的实现方案.“这意味着北邮将在4G研究方面向WiMAX领域拓展.”沈子信表示.
但同时,有迹象表明,以企业为主导制定标准的时代即将来临.
日前,有消息表明,华为、中兴可能积极参与下一代标准的制定,并组建4G标准联盟.而与国际企业在4G方面的高调进军形成鲜明对比的是,包括中兴、华为在内的国内企业却显得比较低调.它们表示一直在跟进4G的研发,对国际上的几个主流标准早在2001年就有跟踪,但拒绝透露内情.“4G将由以科研机构为主导转向以企业为主导的研发模式,而后者的积极进入将为标准的提出和商用奠定良好的基础.”袁超伟说.
链接一 第四代移动通信
以技术层面来看,第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,第四代移动通信系统技术则以OFDM最受瞩目,特别是有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信技术上的应用,提出了相关的理论基础.例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等,在未来都将采用OFDM技术.
下一代移动通信的网络结构(如图所示)中,核心网络不专门用作移动通信,而是作为一种统一的网络,支持有线及无线的接入.
预计3G以后移动通信的主流技术将是OFDM技术.
链接二 关于OFDM
OFDM(正交频分复用技术,Orthogonal Frequency Division Multiplexer)采用一种不连续的多音调技术,将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号,从而完成信号传送.由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力,因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中.
目前,OFDM技术已被广泛应用于广播式的音频和视频领域和民用通信系统中,其主要的应用包括:非对称的数字用户环路(ADSL)、ETSI标准的数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、高清晰度电视(HDTV)、无线局域网(WLAN)等.
