移动通信技术状况与发展回顾

（第三专题）移动通信网络状况与电信技术发展回顾本讲目的：了解当前电信网络的演进状况，思考今后技术的可能走向？提纲一、移动通信的网络状况二、电信技术发展回顾三、对电信技术发展的思考一、移动通信的网络状况1）固定电话网的演进话音:PCM64Kb/s（程控交换）数据：ISDN2B+D(64+64+16=144Kb/s）HDSL(N*64Kb/sto2Mb/s)ADSL(上行640Kb/s;下行2Mb/s)智能网（800号业务）一、移动通信的网络状况2)移动通信网的演进2G2.5G3G当前位置1978年：模拟蜂窝(Amps）F：450M频段、900M频段（美、欧、日）（第一代）1987年：GSM系统投入商用（欧)1995年：CDMAIS-95商用（美）（2G）1985年提出3G概念一、移动通信的网络状况3)对3G技术状况的估计——技术超前市场需求A)3G的系统指标•业务：语音、数据与图象•数据速率：144Kbit/s（车速移动时）384Kbit/s（步行移动时）2Mb/s（静止时）•应用环境：宏蜂窝、微蜂窝/微微蜂窝•工作频段：2GHz•全球漫游：通过多模手机实现一、移动通信的网络状况3)对3G技术状况的估计——技术超前市场需求B)4G概念研究——追求运动环境下的高速率（20Mb/s）一、移动通信的网络状况3)对3G技术状况的估计——技术超前市场需求C)乐观的3G市场需求预计•1985年ITU提出FPLMTS(FuturePublicLandMobileTelecommunicationsSystem)概念•1992年将2GHz（∆F230MHz）划给FPLMTS•1994年定名IMT-2000(预计2000年投入商用)•1998年欧洲拍卖3GI牌照，获4亿欧元•1999年ITU北京会议确定IMT-2000的三种体制:CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA•2001年世界电信业开始低迷，3G发展进入迷茫，反思3G技术的市场原则调整发展思路一、移动通信的网络状况3)对3G技术状况的估计——技术超前市场需求小结3G的推迟商用不是技术原因，而是市场需求问题：–缺乏明确的应用和赢利前景，是3G发展所面临的最致命的弱点，是3G搁浅的最关键的原因–德国调查：需3G服务的用户只占5.8%–3G现象在电信技术史上第一次表现有技术超前市场需求的可能一、移动通信的网络状况4）从2G到3G演进之路A)CDMA（IS-95）→3G的演进IS-95A→IS-95B→CDMA20001X→CDMA20001XEV-DO(2.5G)→CDMA20001XEV-DV3G一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路A)CDMA（IS-95）→3G的演进a)技术演进IS-95A:9.6Kb/s，14.4Kb/sIS-95B:(支持8个信道捆绑)76.8Kb/s，115.2Kb/sCDMA20001X:同时支持语音与数据业务反向导频（反向相干调频比IS-95A/B提高3db增益）前向快速功控Turbo码（比IS-95A/B提高2db增益）分集发射（比IS-95A/B提高3db增益）长交织＋辅助导频一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路A)CDMA（IS-95）→3G的演进b)从IS-95→CDMA2000(3G)升级需更新无线和核心网全套设备一、移动通信的网络状况4）从2G到3G演进之路A)CDMA（IS-95）→3G的演进c)1XEV-DO(DataOnly)•CDMA2000中3G技术的一部分，用于传无线数据，速率2.4Mb/s•数据与语音分别采用独立载波1.25MHz•兼容IS-95/1XRTT，码片速率1.2288Mcps（1XEV-DO网络的基站可融合在IS-95/1XRTT的网络中）•IS-95(或CDMA20001X)+1XEV-DO——有生命力的2.5G方案一、移动通信的网络状况4）从2G到3G演进之路A)CDMA（IS-95）→3G的演进d)1XEV-DV（DataandVoice）（2.5G高级阶段）数据与语音信道合一，处在规范制定阶段，待市场成熟一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路B)GSM→3G的演进GSM→GSM/GPRS→WCDMA一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路B)GSM→3G的演进a)GSM/GPRS在GSM网络中引入支持ATM/IP的分组数据交换节点GGSN＋媒体网关（MGW-SGSN）共用GSM的基站一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路B)GSM→3G的演进b)GPRS性能•数据载波频率：200KHz•前向峰值数据速率：115Kbps•商用平均速率：50Kbps（固定）40Kbps（车载）一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路B)GSM→3G的演进c)WCDMA——核心网与GPRS相同•数据载波频率：3.84MHz•前向峰值数据速率:2Mbps•商用平均速率:1.5Mbps（固定）900Kbps（车载）GSM/WCDMA实现无缝隙网络应用层控制层连接层公共核心网集成的无线网络资源站点共享BSCRNCGSMRBSWCDMARBS双模终端一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路C)评论•移动数据业务具有吸引力与市场空间•1XEV-DO和GPRS将较快普及•3G（CDMA2000、WCDMA）的普及商用时间尚难预料(中国目前预计2005年）一、移动通信的网络状况4)从2G到3G演进之路C)从2G到3G过渡的争论•两种过渡孰优孰劣–CDMA：IS95→CDMA20001X(EV-DO/EV-DV)→CDMA2000–GSM：GSM→GSM/GPRS→WCDMA–投资：CDMA网络更新设备投资比GSM大30％–技术：CDMA总体上优于GSM,但CDMA导频切换限制与丢失GPS因素影响只能达到中等性能水平，达不到相对于GSM的理论优势–GSM的开放性评论：CDMA和GSM分别向3G演进之路将由商业因素与技术因素权衡决定，尚待观察。宽带无线局域网和3G竞争；固定网与3G竞争二、电信技术发展回顾1）电信是20世纪的研究热点A)设备•19世纪末（1876年）发明电话•1880-1970人工、步进、纵横模拟交换•1970年左右程控交换机应用•1978年模拟移动通信•1987年GSM商用•1991年CDMA商用二、电信技术发展回顾1)电信是20世纪的研究热点B)技术数字化（A/D、D/A）调制（模拟、数字）编码（信源、信道）信道（恒参、变参）抗干扰交换（电路、包、ATM）通信体制（固定、移动）光二、电信技术发展回顾1）电信是20世纪的研究热点C)理论信息论编码理论（信道，信源）噪声理论（随机过程、统计处理、抗干扰、分集）二、电信技术发展回顾1）电信是20世纪的研究热点D)频谱利用长波、中波、短波、超短波、微波、光波二、电信技术发展回顾1）电信是20世纪的研究热点E)当前水平•3G——电信新技术的集中体现•Turbo码——接近信道容量极限•CDMA2000（1XEV-DV）1XTreme方案：1.25MHz传送4.8Mb/s（3.84b/s/Hz）•信源编码——距理论极限还远•光通信（交换、器件、传输）—--有一定发展空间二、电信技术发展回顾1）电信是20世纪的研究热点F)评论•经典信息理论、通信理论已经成熟•由电信新理论推动电信设备跳跃式发展的时代，近期看不出有出现的可能•21世纪电信新产品的摧生，可能不再是靠经典通信论的发展，而是依赖新器件、新材料和新理论的出现•预计量子信息论的成熟、应用将带来通信新时代二、电信技术发展回顾2）杨叔子院士对20世纪科技成就的总结A)20世纪的科技成就•一个技术：计算机技术•两个理论：量子论、相对论•三个工程：原子弹、阿波罗登月、基因组测序•四个模型：夸克、宇宙大爆炸、DNA双螺旋、地球板块二、电信技术发展回顾2）杨叔子院士对20世纪科技成就的总结B)21世纪（当前）的科技工作•一个兴起：纳米•两个焦点：环境、能源•三个关注：地球科学技术、海洋科学技术、空间科学技术•四个支撑点：信息技术、材料科学、生命科学、制造技术三、对电信技术发展的思考1）当前电信技术的表现A)表面现象•经典信息理论已成熟•系统性、社会性越来越强•高科技信息技术公司多•新产品研究方向迷茫三、对电信技术发展的思考1）当前电信技术的表现B)2002年博士后基金立项表现•单位：12（大学10，中科院2）•项目数：17•基于分布式计算智能理论的通信网络动态路由控制研究•激光星间链路技术•基于激光测距和CCD表面纹理三维实场景可视化研究•基于小波与付里卟变换短波自适应盲信道识别•线性分组环关键技术及系统芯片设计研究•视频通信中错误信息重构•锥束CT的三维图象重建算法•信息可控性研究•类FED电场诱导混合发光研究•复杂条件下的人脸检测问题•光热驱动共振腔式光调制器•面向机载的视频压缩技术研究•舰载无人直升机信息关键处理技术•无线信道中遥感图象鲁棒传输技术•卫星图象超分辨处理MAP估计•偏振复用技术及偏振膜色散的抑制•TDD系统中的MIMO（多入多出）技术研究三、对电信技术发展的思考1）当前电信技术的表现B)2002年博士后基金立项表现评论：•无集中方向•基本上无基本理论、方向性重大技术课题•属电信的研究项目奇少1）当前电信技术的表现c)2002年1-12期《通信学报》论文领域分类情况1）信息安全（密码、入侵检测、攻击、签名）27篇2）网络（性能、结构、路由、控制、协议）13篇3）CDMA相关技术（多用户检测、解扩、时空码）9篇4）通信系统、信道（建模、同步）7篇通信模块技术（量化器、码发生器、估值器）7篇光通信（编码、QOS、WDM）7篇5）软件无线电（硬件软件实现、信号识别、参数估计）5篇6）编码（方案、解码）3篇图象处理5篇天线技术（智能、阵列）3篇7）通信协议2篇8）语音识别1篇卫星通信1篇三、对电信技术发展的思考三、对电信技术发展的思考1）当前电信技术的表现对通信学报2002年论文评论：无新的重大新技术无集中的新方向三、对电信技术发展的思考2）电信技术研究方向的思考当前电信技术、理论研究的可能方向：&网络相关技术(业务、安全、结构、协议、路由、质量控制、管理等）&原有技术的修修补补&量子信息论与应用三、对电信技术发展的思考3）小结•经典信息论、通信论已相当成熟，目前的多数已接近信息论理论极限，基本无太多发展空间。•传统通信需求在发达国家已趋饱和，目前又无新的应用吸引用户，世界电信业（制造、运营）普遍在衰落。通信在我国的高速增长期似乎已过（？）•3G移动通信，技术先进，代表了信息科学、技术当前的最高水平。•新的技术决定了新的产品，然而新的产品必须符合市场需要。3G可能是电信产业的最后一桶金。然而3G产品（语音、数据、图象通信）能否吸引用户而赢利存在争议。•电信产业发展从总体看己过高峰期(尤其是传统网络产品)。个人销费品（手机、终端）将还有很长生命期•软件在信息产业中将占越来越大的比重•半导体集成电路将迎来一个新的发展期，新的集成电路（成本低、体积小、速度快、功能强）将产生电信新产品问题?•1）新技术总是带来新的产业，并开辟一片市场，而当前的状况似乎3G不能重演2G的情景。问题出在哪？•2）经典《信息论》、《通信论》的技术道路还能向前走多远？•3）你如何预测通信技术、产业、市场的发展。第三专题结束谢谢！