未来移动通信发展展望

2020/5/211宽带无线移动通信的未来发展尤肖虎东南大学移动通信国家重点实验室2007年12月5日2020/5/212目录技术态势及我国未来发展无线移动通信发展趋势我国4G研究开发进展结束语2020/5/213马可尼发明无线通信贝尔德发明电视机雷达技术在二战期间诞生摩托罗拉发明手机19061926194119731985199420022004模拟移动通信商用数字移动通信商用全球移动通信用户15亿世界无线通信发展百年历程宽带3G移动通信商用法拉第/1831麦克斯韦尔/1865赫兹/18872020/5/214我国移动通信发展历程197019801990200020102020年代后第三代第一代：模拟移动通信中国购买使用TACS/AMPS…第二代：数字移动通信中国在技术成熟后期介入制造GSM/CDMA中国97年起开始跟踪研发3G同时提出TD-SCDMA第三代：宽带移动通信话音（数字）中低速率数据业务话音业务（模拟）多媒体业务中国FuTURE高分辨业务日本、韩国、欧盟研究计划2020/5/215全球移动通信发展概况移动通信用已超过固定通信成为第一大通信手段；2005年全球移动用户约为19亿，普及率约为27%；全球超过1/3的国家移动用户数已经超过固定用户；移动数据业务潜力巨大，用户数将于2006年超过固定数据用户数，业务发展滞后的现象将逐步得到改观；移动视频与图像业务为无线通信技术发展带来新的机遇与挑战；移动通信技术更新速度加快；3G技术在世界范围内起步，2G/2.5G和3G技术及无线接入技术等多种制式将长期相互融合、共存发展；新型宽带无线接入技术发展将对传统移动通信技术发展产生冲击；西方发达国家移动通信业发展放缓，以中国为首的东亚地区将成为移动通信市场发展的领头羊。2020/5/216我国移动通信发展概况中国移动通信仍保持较高的发展速度；截止到2005年12月底移动用户39342.8万户，普及率约为30.3%；固定电话35043.3万户，普及率约为27.0%；2005年新增移动用户5860.4万，固话用户3867.7万户（包括无线市话2045.3万户）；全国普及率低，潜力很大；而经济发达地区普及率已经很高（如北京、上海、深圳等城市达80%以上）话音业务仍占主导地位，数据业务成为新的增长点，约为20%运营商积极探索移动数据业务发展模式（移动梦网、联通无限）短信业务已经深入人心；仅中国移动每天短信超过7亿条；2002年5月中国移动正式商用GPRS，2002年10月开通MMS；2003年3月中国联通开通了cdma2000-1x,至2005年底总用户数达3272万，数据用户数超过1500万户，较上年增长72%。2020/5/21785262055826500365004120042035955607759425600440047003410043231448123561967103370%29%21%13.70%12.80%42%97%83%78%05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,0000%20%40%60%80%100%120%累计移动用户新增移动用户增长率累计移动用户235643238526144812055826500321003650041200新增移动用户103319674203595560775942560044004700增长率78%83%97%70%42%29%21%13.70%12.80%1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年我国移动通信发展迅速、规模巨大2020/5/21821世纪的经济发展以社会信息化为基本特征，其作用在经济增长中的作用日益凸现，使经济增长方式发生了深刻变化。信息技术将对整个自然科学和技术科学产生深远和重大的影响，其发展进程决定着经济增长的长期趋势。信息技术的掌握和应用程度已经成为评价一个国家综合国力的重要标志。信息技术不仅深刻影响着经济发展和国防安全，而且越来越多地渗透到社会生活的各个方面，改变着人们工作、学习和生活方式，从而成为经济发展、社会进展和国防建设中最活跃的生产要素。技术发展的基本态势（1/4）2020/5/219网络与通信技术逐步展开大规模更新换代IP已经成为电信网络和计算网络的公共支撑技术；但现有基于IP的信息网络基础设施由于其固有的特性难以解决网络可信、信息可信、服务可信等基本问题；发展值得全社会信任的信息通信基础设施是未来发展的必然趋势；网络融合、业务融合、终端融合正逐步成为现实，“三网”融合以成为我国信息基础设施发展的基本国策；无线移动通信已逐渐成为最为主要的通信手段各种宽带无线通信新兴技术方兴未艾；视频成为拉动无线移动通信技术与产业的主要推动力。技术发展的基本态势（2/4）2020/5/2110我国在下一代网络方面的研发NGN技术与产品研发取得积极进展，软交换设备达到世界先进水平，在国内外大量应用；从整个技术发展和标准推动趋势来看，IP多媒体系统（IMS）有可能成为统一的融合多业务的平台，国内主要厂家开始提供IMS相关设备，并参与运营商的相关试验，从而实现移动与固定的融合以及多媒体多业务的融合。技术发展的基本态势（3/4）2020/5/2111我国在移动通信方面的研发形成了GSM和CDMA全线产品的研发生产能力，WCDMA系统设备进入世界一流水平行列，并打入发达国家市场，自主研发的数字集群系统填补了国际空白TD-SCDMA成为3G三大主流国际标准之一，研发和产业化取得重大突破，初步形成了核心网、基站、终端以及各种芯片的产品体系，形成了以自主核心技术为基础的产业群体，拥有了数百项具有重要商业价值的核心专利十五FuTURE计划：完成了4G的试验系统的研发，关键技术取得了重要突破，为我国参与08年4G移动通信标准竞争赢得了先机技术发展的基本态势（4/4）2020/5/2112《规划纲要》涉及通信领域的内容重大专项核心电子器件、高端通用芯片、基础软件极大规模集成电路制造技术及成套工艺新一代宽带无线移动通信前沿技术(6)智能感知技术、(7)自组织网络技术、(8)虚拟现实技术基础研究(10)支撑信息技术发展的科学基础2020/5/2113信息技术“十一五”重点方向网络通信技术新一代宽带无线移动通信：4G、宽带无线接入下一代网络：三网融合技术、家庭网络、高柔性免受攻击的数据网络、低价位网络接入技术高可信网络：高性能核心网络设备、传输设备、接入设备、可信网络管理体系传感器网络：射频标签识别、光电传感、新型传感器、先进条码自动识别、低成本的传感器网络自组织网络技术：移动网、计算网、传感器网、存储网、智能系统2020/5/2114WiMax各种移动通信与无线接入技术发展定位2020/5/2115移动通信技术标准演进–From2Gto3GTD-SCDMA14.4kbps64bkps144kbps384kbps2Mbps&up2020/5/21163G移动通信技术标准演进2020/5/2117Beyond3G移动通信与标准化日本mTIF韩国K4G中国FuTUREITU有关Beyond3G研究的时间表欧盟6FP计划2020/5/211821世纪前10年的无线通信技术1-10米无线互联红外、蓝牙、超宽带UWB10-100米无线通信技术无线局域网WLAN、无线自组织网络大范围无线移动通信技术蜂窝通信系统GSM、CDMA、3G、4G宽带无线接入系统WiMax公众通信行业应用个人与家庭网络2020/5/2119多媒体短信业务MMS（并发视频、音频与文字业务）；定位业务，与位置有关的信息点播业务；上网浏览与下载业务；流媒体视频业务；如VoD;Realplayer,MP3等；移动电子商务；移动交互式游戏业务；实时会议电视业务;……宽带移动通信–随时随地获取你所需要的任何信息2020/5/2120BluetoothradiolinkAPersonalNetwork近距离无线通信–构造你的个人与家庭网络使你摆脱电线、电缆的约束，在各种家用电气和掌上设备之间方便的传送信息；在下班的路上就能开启家中的所有电器；出差的路途上就能看到你家中任何情况；……2020/5/2121IMT-2000WLANWiMaxPicoCellMicroCellMacroCell无线宽带进入千家万户–无线信息社会成为现实取代现有的有线宽带网络；电视、广播、互联网融为一体；每人可以享有100兆比特的传输通道；虚拟现实如同身临其境；上班一族在家工作；……2020/5/2122射频标签技术–让物体能够与人通信未来每个物体都带有一个无线接收和发射装置；每个物体都能应答你，不再为丢失你的钥匙、你的钢笔而烦恼；取得现有的条形码，物流管理变得极为方便；恐怖分子无处藏身；……2020/5/2123无线自组织网络–军事、救灾……WRWRWRWRWHWHWHWHWHInternet2020/5/2124无线移动通信发展面临的基本问题有限的频谱资源与不断增长的无线通信业务需求之间的矛盾所带来的挑战，将促使无线通信理论与技术不断发生变革；信源压缩：对待传输的信息载体压缩，以达到节省传输资源之目的，产生了像MP3、MP4这样的图像与语音压缩方法；信息传输：在存在干扰和多径反射的无线信道中如何有效地传输信息，使之达到理论极限。2020/5/2125空间资源的进一步利用，将带来革命性的变革！信息论的研究结果表明：多天线环境的引入将带来无线传输性能革命性的变革，容量可线性增长，性能可量级提高。1G2G4G系统容量时间、频率资源3G空间资源无线通信基本理论与方法的发展面临新突破2020/5/212612345678910051015202530MIMOchannelcapacityatSNR=7dBNumberofantennasShannonCapacity(bps/Hz)identicalnumberoftransmitandreceiveantennas1transmitantennaandmultiplereceiveantennasmultipletramsmitantennasand1receiveantennaTx1stTxthMTx2ndRx1stRxthNRx2nd11h12hNh121h22hNh21Mh2MhMNh理论业已证明：使用多天线技术可以极大提升系统容量2020/5/21272003PDA:$500•32-bitRISC,400MHz•128MBRAM,64MBROM•2.5Gcellularor11MbpsWi-Fi•Mini-keyboardorpenIF•QVGAdisplay&memorycard2010PDA:$100•2003PDAcapabilities2010PDA:$500•32-bitRISC,7GHz•2048MBRAM,1024MBROM•Memorycard&50GBharddisk•3Gcellular&GPS•Bluetooth&54MbpsWi-Fi•Speech,pen&mini-keyboard•QVGAorVGAdisplay终端能力的快速发展为新兴业务带来美好发展前景2020/5/2128MarketSize20002020话音业务201050%50%70～80%15～20%非话业务（图象・数据)新媒体(五官之外)和新通信模式(无需人干预)移动数据业务发展趋势2020/5/2129MachinetoMachine–拉动业务流量增长的潜在需求2020/5/21302020年发展趋势—产业与社会我国移动通信普及率将达到60%，制造与运营收入将达到20000亿元；具备海量通信能力的第四代移动通信将占据1/2以上市场份额；用于家庭、汽车内的短距离无线通信将形成新的规模性产业增长点；服务与应用将遍及社会各个角落。一切皆有可能、无线改变世界：移动终端将构成人们的电子生活，能以宽带速