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關(guān)鍵詞超寬帶(UWB)；脈沖無線電；IR；OFDM；DS-UWB
美國聯(lián)邦通信委員會FCC（FederalCommunicationsCommision）于2002年2月14日通過了一項曾經(jīng)只應(yīng)用于軍事和政府部門，現(xiàn)今可民用化的超寬帶UWB（UltraWideBand）無線通信技術(shù)。UWB完全迥異于其它無線技術(shù)，具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低，系統(tǒng)復(fù)雜度低，功耗小，定位精度精確等優(yōu)點。在無線通信、網(wǎng)絡(luò)、雷達(dá)系統(tǒng)、圖像處理和定位系統(tǒng)中都具有其它技術(shù)無法比擬的優(yōu)點。它不用載波而采用時間間隔極短(小于1ns)的脈沖進(jìn)行通信，因此也可稱作脈沖無線電(ImpulseRadio)，與二進(jìn)制移相鍵控(BPSK)信號波形相比，超寬帶不采用余弦波進(jìn)行載波調(diào)制而是發(fā)送間隔小于1ns的能量脈沖，因此它的帶寬極寬，高達(dá)數(shù)GHz，且由于頻譜的功率密度極小，它具有擴(kuò)頻通信的特點。目前，為保障全球定位系統(tǒng)GPS，導(dǎo)航系統(tǒng)和軍事通信頻段，F(xiàn)CC限定UWB頻域在3.1至10.6GHz，且發(fā)射功率低于41dB。UWB向民用解禁后，我們更為關(guān)注的是它帶來的商業(yè)和民用價值。
1UWB的特點
⑴帶寬非常寬
UWB使用帶寬高達(dá)幾個GHz，頻率范圍從3.1GHz到10.6GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，不單獨(dú)占用現(xiàn)在已經(jīng)擁擠不堪的頻率資源，而是共享其它無線技術(shù)所使用的頻段，這使得頻率資源日益緊張的今天有了實質(zhì)性的緩解。
⑵傳輸速率高
UWB自問世后一直被看作是藍(lán)牙技術(shù)的替代品，它可以使電子通信設(shè)備之間通過無線互傳信息，速率可以達(dá)到480Mbps，遠(yuǎn)高于IEEE：802.11a、IEEE：802.11b和藍(lán)牙數(shù)據(jù)速率的無線連接。
⑶發(fā)送功率非常小
UWB消耗功率很小，一般不超過200微瓦，不及Wi-Fi的千分之五。超低的發(fā)射功率極大延長了系統(tǒng)電源工作時間。另外，發(fā)射功率小，其產(chǎn)生的電磁波輻射對人體的影響也微乎其微。
⑷抗干擾性能強(qiáng)及保密性好
UWB采用跳時擴(kuò)頻信號，系統(tǒng)具有較大的處理增益，發(fā)射時，微弱的脈沖信號分散在極寬的頻帶中，其輸出功率甚至低于一般電子設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。接收時將信號能量還原出來，在解擴(kuò)過程中產(chǎn)生擴(kuò)頻增益。因此，與藍(lán)牙、IEEE802.11a和IEEE802.11b相比，在同等碼速條件下，UWB具有更強(qiáng)的抗干擾性。同時超短而微弱的脈沖信念也使得UWB與其它無線通信設(shè)施之間的干擾大幅度降低。UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無法接收。
⑸精準(zhǔn)的定位功能
UWB系統(tǒng)具備良好的時間解析能力，使其能擁有精確的測距和定位功能，這一功能，可以將通信與定位融合，從而建立更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，包括建立高度安全、較佳效能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以及精準(zhǔn)的存貨追蹤管理。而在商業(yè)用途上，精準(zhǔn)的定位功能將可應(yīng)用到企業(yè)的倉儲管理上，協(xié)助物料與資材的追蹤定位。
⑹低廉的芯片成本
由于UWB不調(diào)制和解調(diào)復(fù)雜的載波信號，所以不需要混頻器、過濾器、RF/IF轉(zhuǎn)換器、本地振蕩器(Localoscillator)以及802.11x常用的超外差所需額外的表面聲波濾波器(SAWfilters)等復(fù)雜的元件，因而能量消耗很小，也更容易集成進(jìn)CMOS里。除此之外，也可將射頻設(shè)計成不需要功率放大器，同時也可以使用CMOS制程，因此具備低成本的芯片結(jié)構(gòu)。
2當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r
UWB的標(biāo)準(zhǔn)目前主要有兩大類，分別是摩托羅拉旗下子公司飛思卡爾(Freescale)引領(lǐng)的DS-UWB和由IEEE倡導(dǎo)的MBOA，兩者的分歧體現(xiàn)在UWB技術(shù)的實現(xiàn)方式上，前者采用直接序列擴(kuò)展頻譜的技術(shù)，它可以使很多傳輸共享相同的頻率范圍，這使很多小批量(piconets)的UWB設(shè)備互相連接更為容易。而后者則采用多頻帶方式，OFDM方案是將可用的頻段分為多個子帶，每個子帶帶寬大于500Mb/s，每一個子帶的信號為一個OFDM信號。這兩種技術(shù)各自有各自的優(yōu)勢和特點，但無法兼容，兩種標(biāo)準(zhǔn)的牽頭羊為了各自的利益，進(jìn)行了激烈的角逐，但到目前為止還沒有哪一方勝出。從這兩個方案競
爭的激烈程度，我們可以預(yù)測到UWB技術(shù)巨大的潛在市場。技術(shù)的成功發(fā)展必定會反映在市場的不斷成熟和發(fā)展上，因此UWB技術(shù)所帶給世界無線通信市場的沖擊將是無法避免和前所未見的，它帶來的商業(yè)市場前景也是不可估量的。
3商業(yè)應(yīng)用前景
無線通信歷來都是一個技術(shù)創(chuàng)新層出不窮的領(lǐng)域，超寬帶(UWB)實現(xiàn)了通信行業(yè)的設(shè)想：UWB在噪音標(biāo)準(zhǔn)之下調(diào)制數(shù)據(jù)，與頻帶內(nèi)的其它無線通信標(biāo)準(zhǔn)并存而不相互干擾。隨著UWB技術(shù)逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)領(lǐng)先者已經(jīng)開發(fā)出UWB芯片產(chǎn)品，開始推出支持UWB的激動人心的商業(yè)應(yīng)用。
家庭網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，UWB可以為無線局域網(wǎng)和個人局域網(wǎng)的接入技術(shù)帶來高速率、低功耗、高帶寬和低復(fù)雜度的無線通信解決方案，借助于UWB技術(shù)，可以家庭為單位建立局域網(wǎng)，使電腦和其它電子通信設(shè)備之間通過無線互傳信息，從而減少房間布線、提高設(shè)施移動性。作為一項正在迅速發(fā)展的新技術(shù)，UWB將顯著改善消費(fèi)者的家用娛樂產(chǎn)品體驗。消費(fèi)者開始使用家中的PC機(jī)或筆記本電腦享受UWB無線技術(shù)帶來的優(yōu)越，其獨(dú)特的優(yōu)勢就會讓家庭中的娛樂電器也受益，例如，UWB可以把數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)的數(shù)據(jù)資料，傳輸給PC機(jī)，可以將DVD、VCD等各種視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁舯诜块g的電視，UWB將實現(xiàn)速度高達(dá)每秒110Mbit乃至更快的無線連接，使其非常適合連接電視與DVD播放機(jī)和錄像機(jī)、個人視頻記錄器以及家庭音響?？梢哉J(rèn)為UWB是家庭網(wǎng)絡(luò)更加合理的解決途徑。
在定位檢測應(yīng)用中，由于UWB技術(shù)具有很好的定位能力，這一特性也可以使其擁有極其廣泛的應(yīng)用前景。由于UWB的高頻信號具有很強(qiáng)的穿透力，所以消防員、警察和災(zāi)難救援人員可以利用UWB技術(shù)偵察出藏在厚墻另一側(cè)、深埋在地下甚至是人體內(nèi)部的目標(biāo)物；汽車制造商可利用UWB技術(shù)建立汽車傳感器、防撞系統(tǒng)、智能高速公路感測系統(tǒng)；此外其定位精度甚至超越了GPS全球定位系統(tǒng)，所以UWB將在定位檢測領(lǐng)域有更大的突破。
當(dāng)前，人們看好UWB技術(shù)的利用價值，最主要集中在消費(fèi)電子應(yīng)用領(lǐng)域。英特爾、德州儀器、西門子等業(yè)界知名廠商也對UWB技術(shù)在此領(lǐng)域的應(yīng)用前景保持樂觀。筆記本電腦、PDA、數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、打印機(jī)、攝錄像機(jī)、以及MP3播放器等消費(fèi)電子產(chǎn)品，均可以利用UWB技術(shù)進(jìn)行高效率高品質(zhì)的視頻和音頻數(shù)據(jù)傳輸。許多國家都已明確了全面實現(xiàn)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，UWB技術(shù)將在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的許多環(huán)節(jié)上，充分發(fā)揮高速、無線和低干擾等優(yōu)勢。用UWB技術(shù)傳輸數(shù)字視頻信號的速率，是當(dāng)前有線電視調(diào)制解調(diào)器的10倍之多。XtremeSpectrum公司在不久前展示的一塊UWB芯片樣品，可以將數(shù)字電視信號同時沿著6個不同的信道傳向6臺電視機(jī)。美國飛思卡爾半導(dǎo)體(FreescaleSemiconductor)不久前在飛思卡爾技術(shù)論壇宣布，海爾采用了該公司的UWB(超寬帶)無線芯片，推全球首款UWB電視，即將先后在中國和美國捆綁上市液晶電視和媒體服務(wù)器。新加坡Cellonics公司研發(fā)的一種新調(diào)制技術(shù)，更是將UWB的應(yīng)用拉近了現(xiàn)實當(dāng)中，它演示了UWB技術(shù)在消費(fèi)電子產(chǎn)品中傳輸多媒體信號的過程，其質(zhì)量之高、功耗之低而技術(shù)之簡單，使更多的人對UWB在消費(fèi)電子中的應(yīng)用更加滿懷信心。
目前，在業(yè)界的推動下，UWB技術(shù)已經(jīng)日臻成熟，一些廠商已經(jīng)推出了UWB芯片和相關(guān)產(chǎn)品。目前在試驗室，UWB無線傳送裝置已經(jīng)可以進(jìn)行速率為480Mbit/s的數(shù)據(jù)傳送。鑒于UWB技術(shù)所表現(xiàn)出來的優(yōu)越特性和上述廣泛的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，樂觀者預(yù)計到了2006年，UWB技術(shù)將可能產(chǎn)生10億美元的市場。
4小結(jié)
一項只用于10米范圍之內(nèi)，傳輸速率達(dá)到幾百兆的無線通信技術(shù)引起了英特爾、摩托羅拉、西門子等通信業(yè)界巨頭們的關(guān)注，也使家電業(yè)各大廠商們看到了UWB的應(yīng)用前景。自UWB被批準(zhǔn)民用后，家電廠商和PC廠商便蜂擁而至進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)，積極拓展此項技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用和發(fā)展，加快了UWB技術(shù)的商業(yè)化步伐?？傊?，UWB可定位于家用類設(shè)備和終端間的無線連接。眾多的家電類設(shè)備，決定了UWB的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。UWB向人們清楚地展示了家用電子設(shè)備更為簡潔的美好前景，在商業(yè)多媒體設(shè)備、家庭和個人網(wǎng)絡(luò)方面極大地提高了一般消費(fèi)者和專業(yè)人員的適應(yīng)性和滿意度?；诖?，業(yè)界必須致力于提供標(biāo)準(zhǔn)與實現(xiàn)技術(shù)努力挖掘UWB的潛力。當(dāng)然，UWB作為民用技術(shù)任重而道遠(yuǎn)，尚有一些應(yīng)用中產(chǎn)生的信號干擾和頻段開放引起的諸如安全性和干擾問題亟待解決。軍方、政府、無線運(yùn)營商和設(shè)備制造商等各方之間的利益沖突使得他們在UWB技術(shù)的民用化問題上尚有疑慮。但不管怎么說，我們有理由相信，由UWB技術(shù)所帶來的技術(shù)發(fā)展和革新會使得UWB技術(shù)進(jìn)入更多的應(yīng)用領(lǐng)域，帶來更為廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]LiuqingYangandGeorgiosB.Giannakis，”Ultra-WidebandCommunications”，IEEEsignalprocessingmagazine1053-5888/04
對于未來,電力線上網(wǎng)技術(shù)將面臨技術(shù)和市場的雙重考慮,由于電壓變化所帶來的干擾影響上網(wǎng)質(zhì)量,用電高峰時期數(shù)率波動大,PLC芯片主要來自歐美,以及國家法律法規(guī)不明確等因素,都將嚴(yán)重制約著電力線上網(wǎng)技術(shù)的良性發(fā)展,其未來之路絕非一帆風(fēng)順。
技術(shù)還需重大改進(jìn)。在帶寬、傳輸距離以及信號干擾方面雖已取得了長足進(jìn)步,但由于電力網(wǎng)使用的是非屏蔽線,用它來傳輸數(shù)據(jù)不可避免地會形成電磁輻射,影響數(shù)據(jù)的保密性,因此信息安全性能差。多數(shù)電力線接入產(chǎn)品采用帶寬共享,導(dǎo)致用戶數(shù)量增加之后帶寬下降,電力線接入時數(shù)據(jù)需要通過電表傳輸,帶寬在電表處產(chǎn)生衰減,用電高峰期傳輸數(shù)率嚴(yán)重下降等方面還亟待改進(jìn)。
商業(yè)模式不成熟。由于受到有關(guān)政策的限制,目前還沒有相關(guān)業(yè)務(wù)的支持,而且在商業(yè)模式方面也只是處于摸索階段。此外,中國廠商在產(chǎn)品芯片技術(shù)方面的缺乏,最終用戶的認(rèn)可、接受,市場的培育以及與該技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈等問題也必須重點考慮。
與其他寬帶技術(shù)相比,競爭優(yōu)勢并不明顯。除了安全性這一眾所周知的致命弱點外,PLC在價格方面也暫時處于劣勢?！半娏ω垺蹦壳皟r格在800元至1200元之間,比ADSL還要貴很多,現(xiàn)有電信運(yùn)營商的上網(wǎng)資費(fèi)已經(jīng)很低,PLC如不能解決設(shè)備的成本問題,制定相對低的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),是不具備競爭力的。而與此相關(guān)的是PLC的經(jīng)營成本問題。另外,PLC所宣揚(yáng)的最大優(yōu)點是其便利性,無需任何布線,無需挖溝和穿墻打洞,通過遍布各個房間的插座就可上網(wǎng)。而無線局域網(wǎng)(WLAN)與3G無線互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展,已經(jīng)令PLC的這一優(yōu)勢黯然失色。
在市場接受程度上,據(jù)近期的一項調(diào)查顯示,只有14.62%的網(wǎng)民表示對這項技術(shù)較為熟悉,其他的表示僅了解一點或一無所知。對于電力線上網(wǎng)技術(shù)在中國的商用,則有73.26%的網(wǎng)民持謹(jǐn)慎態(tài)度,其中有12.21%的人則明確表示不會使用,這反映了大部分用戶對直接騎在電老虎背上上網(wǎng)還是心存疑慮的,畢竟是直接連在220V的電力線上,要想用戶沒有顧慮是不現(xiàn)實的,這就需要一邊進(jìn)一步的提高安全系數(shù),一邊加大宣傳力度和市場推廣力度,使用戶對PLC有更多深入的了解,從而充分信任和接受PLC。
總之,PLC作為一項有潛力的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù),相關(guān)電力部門如果充分發(fā)揮其潛力,并和原來自身的電力通訊網(wǎng)相連接互補(bǔ),很可能形成四網(wǎng)合一的大好形勢。另一方面,如果因缺乏長遠(yuǎn)戰(zhàn)略眼光、市場運(yùn)作不利、技術(shù)等原因也有可能失去進(jìn)入寬帶市場的最佳時間,流于一種輔助的上網(wǎng)手段。
PLC的優(yōu)點
首先是其無可比擬的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)勢,居民家里可以沒有五類線,可以沒有雙絞線,也可以沒有DDN,但誰都離不開電力線。據(jù)了解,我國目前電話用戶不到3億,但用電用戶已超過10億。在廣闊的農(nóng)村地區(qū),特別是那些電話網(wǎng)絡(luò)不太發(fā)達(dá)的地區(qū),PLC會更有用武之地。畢竟,電力網(wǎng)規(guī)模之大,是其他任何網(wǎng)都不可比擬的。雖然這些地區(qū)上網(wǎng)短期需求量并不大,市場發(fā)展成熟較慢,但會存在電力線上網(wǎng)先入為主的局面,可以有先行之利,對PLC的長遠(yuǎn)發(fā)展和擴(kuò)張非常有利。
其次是它可充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,不再需要任何新的線路鋪設(shè),隨意接入,是一種“NoNewWires”技術(shù),簡單方便的安裝設(shè)備以及使用方式,節(jié)約了資源和費(fèi)用;無需挖溝和穿墻打洞,避免了對建筑物和公用設(shè)施的破壞,同時也節(jié)省了人力;共享互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接;可以在任何客戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接;移動計算機(jī)至任意位置,簡單使用;高通訊速率,可達(dá)到14Mbps(將來通過升級設(shè)備可達(dá)100Mbps),可使用VOD點播;數(shù)據(jù)加密,提供高安全性和高可靠性能。
高速訪問可以為用戶提供高速因特網(wǎng)訪問服務(wù)、話音服務(wù),從而為用戶上網(wǎng)和打電話增加了新的選擇,有利于其它電信服務(wù)商改善服務(wù)、降低價格。家居自動化的生力軍通過遍布各個房間的墻上插座將智能家電聯(lián)網(wǎng),提前享用數(shù)字化家庭的舒適和便利。物理安全性強(qiáng)利用電力線的永久在線連接,構(gòu)建的防火、防盜、防有毒氣體泄漏等的保安監(jiān)控系統(tǒng),讓上班族高枕無憂。構(gòu)建的醫(yī)療急救系統(tǒng),讓有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。遠(yuǎn)程讀取方便遠(yuǎn)程自動讀出水、電、氣表數(shù)據(jù),使公用事業(yè)公司節(jié)省大量費(fèi)用,也方便了用戶。
無所不在的電力功能,比較容易實現(xiàn)或者說推動智能化大廈和家庭智能化。這就是電力貓的競爭力。
PLC的缺點
首先,技術(shù)瓶頸尚待突破。PLC與電話線上網(wǎng)從本質(zhì)上來講并沒有區(qū)別,都是利用銅線作為傳輸媒質(zhì)。而銅線上網(wǎng)的最大問題就是不能解決傳輸帶寬的問題,這是電力線上網(wǎng)面臨的首道關(guān)卡。PLC試驗網(wǎng)絡(luò)接入速度較快,不但遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通撥號和ISDN,也已超過ADSL,上網(wǎng)桌面速率達(dá)到2Mpbs。但這個速度只是理想情況下的最高速度,電力線上網(wǎng)就是銅線上網(wǎng),在銅線上不可能無限制地提升傳輸數(shù)據(jù)通訊容量的潛能。其次,電力線上網(wǎng)所產(chǎn)生的輻射問題不易解決。因為電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線,用它來傳輸數(shù)據(jù)不可避免地會形成電磁輻射,從而會對其他無線通信,如公安部門或軍事部門的通信造成干擾。再次,電力線上網(wǎng)存在著不穩(wěn)定的問題。電力線不同于普通的數(shù)據(jù)通信線路,當(dāng)作為一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇闀r,會遇到許多干擾。電力線上有許多不可預(yù)料的噪聲和干擾源,如吸塵器、電冰箱、洗衣機(jī)等;其次,電力線通訊具有時間上不可控、不恒定的特點。與信號潔凈、特性恒定的Ethernet電纜相比,電力線上接入了很多電器,這些電器任何時候都可以插入或斷開、開機(jī)或關(guān)閉電源,因而導(dǎo)致電力線的特性不斷變化。最后,在網(wǎng)絡(luò)管理上也有麻煩。PLC并非如一般用戶所想象的只要安裝PLC調(diào)制解調(diào)器即可,事實上還是要一個通信骨干網(wǎng)支撐,由骨干網(wǎng)連接到PLC局端設(shè)備(MDU),再連接到用戶PLC調(diào)制解調(diào)器。
關(guān)鍵詞：寬帶接入網(wǎng)，寬帶業(yè)務(wù)，寬帶網(wǎng)絡(luò)
1引言
寬帶是指在同一傳輸介質(zhì)上，使用特殊的技術(shù)或者設(shè)備，可以利用不同的頻道進(jìn)行多重（并行）傳輸，并且速率在256Kbps以上。至于到底多少速率以上算作寬帶，目前沒有國際標(biāo)準(zhǔn)，這里我們按照約定俗成和網(wǎng)絡(luò)多媒體視頻數(shù)據(jù)量來計量為256K。
2寬帶主干網(wǎng)技術(shù)
2.1千兆以太網(wǎng)技術(shù)
最高傳輸速率為1Gbps，與以太網(wǎng)技術(shù)、快速以太網(wǎng)技術(shù)向下兼容。在傳輸介質(zhì)上由氏叻⒄刮庀?，传输距离（灾X拗屑燙跫攏鈐犢紗?20KM。這樣，在傳輸距離上已不再受傳輸介質(zhì)的限制，可以滿足城域網(wǎng)的需求。而且，因為世界上80％的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點均為以太網(wǎng)形式，所以光以太網(wǎng)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)形式有最好的兼容性。以太網(wǎng)具有設(shè)備便宜，組網(wǎng)成本低，便于運(yùn)維的特點，所以非常適合傳輸大帶寬、低利潤的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適合小型城市的城域網(wǎng)建設(shè)。
2.2IPoverATM
融合了IP和ATM的技術(shù)特點，基本原理為：將IP數(shù)據(jù)包在ATM層全部封裝為ATM信元，以ATM信元形式在信道中傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)接收到一個IP數(shù)據(jù)包時，它首先根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的IP地址通過某種機(jī)制進(jìn)行路由地址處理，按路由轉(zhuǎn)發(fā)。隨后，按已計算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路（VC）。以后的IP數(shù)據(jù)包將在此虛電路上以直通方式傳輸。采用信元傳輸和交換技術(shù)，減少處理時延，保障服務(wù)質(zhì)量，使其端口可以支持從E1(2Mbps)到STM-1(155Mbps)、STM-4(622Mbps)、STM-16(2.4Gbps)的傳輸速率。優(yōu)點為：1、ATM技術(shù)本身能提供QoS保證，因此可利用此特點提高IP業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。2、具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢復(fù)能力，網(wǎng)絡(luò)可靠性高。3、適應(yīng)于多種業(yè)務(wù)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展能力。4、對其它幾種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如IPX等能提供支持。
缺點為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜且重復(fù)，ATM與TCP/IP都具尋址、選路和流量控制功能，開銷損失大，因而主要用于網(wǎng)絡(luò)邊緣多業(yè)務(wù)的收集和一般IP骨干網(wǎng)，不太適合超大型IP骨干網(wǎng)應(yīng)用。
2.3IPoverSDH技術(shù)
它使用鏈路及PPP協(xié)議對IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，把IP分組根據(jù)RFC1662規(guī)范簡單地插入到PPP幀中的信息段中，然后再由SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷中，再經(jīng)過SDH傳輸層和段層，把凈荷裝入一個SDH幀中，最后到達(dá)光層，在光纖中傳輸。采用高速光纖傳輸，以點對點方式提供從STM1到STM64甚至更高的傳輸速率。其中IPoverSDH技術(shù)也簡稱為POS技術(shù)，也就是將IP包直接封裝到SDH幀中，提高了傳輸?shù)男省Ｌ攸c為：1、對IP路由的支持能力強(qiáng)，具有很高的IP傳輸效率。2、符合Internet業(yè)務(wù)的特點，如有利于實施多路廣播方式。3、能利用SDH技術(shù)本身的環(huán)路達(dá)到鏈路糾錯，提高了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。4、省略了不必要的ATM層，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低了運(yùn)行費(fèi)用。5、僅對IP業(yè)務(wù)提供好的支持，不適于多業(yè)務(wù)平臺。6、不能像IPoverATM技術(shù)那樣提供較好的服務(wù)質(zhì)量保障。7、對IPX等其它主要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持有限。
這種技術(shù)的特點是充分利用光纖的帶寬資源，極大地提高了帶寬和相對的傳輸速率，不僅可以與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)兼容，還可以支持未來的寬帶業(yè)務(wù)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)升級，并具有可推廣性、高度生存性等特點。
3寬帶接入技術(shù)
3.1銅線接入
3.1.1非對稱數(shù)字用戶環(huán)路（ADSL）
ADSL屬于銅線接入技術(shù)，是以銅電話線為傳輸介質(zhì)的點對點傳輸技術(shù)。它是一種非對稱的數(shù)字用戶環(huán)路，即用戶線的上行速率和下行速率不同，根據(jù)用戶使用各種多媒體業(yè)務(wù)的特點，上行速率較低，下行速率則比較高，特別適合傳輸多媒體信息業(yè)務(wù)。
ADSL技術(shù)為家庭和小型業(yè)務(wù)提供了增強(qiáng)帶寬的標(biāo)準(zhǔn)方式，國際電信聯(lián)盟公布的G.Lite或ADSLLite標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的下行帶寬為1.5Mbs,上行帶寬為384Kbps,前者大約是現(xiàn)有撥號模擬調(diào)制解調(diào)器的50倍，為此實際上與網(wǎng)絡(luò)建立了兩個連接，它們分別用于電話和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可同時打開和連續(xù)使用。
ADSL除可提供電話業(yè)務(wù)外，還能提供多種寬帶業(yè)務(wù)，在未來幾年內(nèi)，ADSL接入技術(shù)將會是終端用戶最主要的寬帶接入方式。
缺點是傳輸距離非常有限，對線路質(zhì)量要求較高，當(dāng)線路質(zhì)量不高時，推廣使用有困難。
3.1.2高比特率數(shù)字用戶線（VDSL）
VDSL是ADSL的升級，是DSL技術(shù)根據(jù)HDTV、視頻會議以及對稱/非對稱業(yè)務(wù)的需要而發(fā)展的技術(shù)。該技術(shù)是在94年下半年提出，目的就是為了能在雙絞線上實現(xiàn)比ADSL更高的傳輸速率。VDSL提供了更高的帶寬，滿足更多的業(yè)務(wù)需求，它除了支持與ADSL相同的應(yīng)用外，還支持包括高保真音樂、高清晰度的電視，多通道視頻業(yè)務(wù)、MPEG-2圖象等，是真正的全業(yè)務(wù)接入（FSAN）手段。它的特點是傳輸速率快，有效距離短，速率可變自適應(yīng)，并可以按照要求配制成對稱和非對稱兩種傳輸模式。
3.2光纖同軸（HFC）接入技術(shù)
CabelModem是一種基于光纖-同軸混合網(wǎng)（HFC）基礎(chǔ)上的一種技術(shù)，可在不影響有線電視廣播的頻帶內(nèi)實現(xiàn)對互聯(lián)網(wǎng)信息的接入與訪問。它的下行傳輸速率可以達(dá)到10Mbps～30Mbps，上行速率可以在512kbps以上。這種技術(shù)的另一個突出的優(yōu)點是，它只占用了有線電視系統(tǒng)可用頻譜中的一小部分，因而用戶上網(wǎng)時不影響收看電視和使用電話。
缺點是需要進(jìn)行雙向改造，帶寬進(jìn)一步擴(kuò)展能力有限，而且無法建設(shè)獨(dú)立的社區(qū)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)平臺。
3.3以太網(wǎng)接入技術(shù)
原本主要應(yīng)用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)技術(shù)，由于技術(shù)上的發(fā)展，使得以太網(wǎng)的傳輸距離大為擴(kuò)展，完全可以滿足接入網(wǎng)和城域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信的需求。由于具有性能價格比好、可擴(kuò)展、易安裝的特點，這一技術(shù)正在成為為企事業(yè)用戶提供高速接入的主要手段，目前全球企事業(yè)用戶80%以上都采用以太網(wǎng)接入。
缺點是對已經(jīng)建成的社區(qū)，需重新進(jìn)行布線和設(shè)施改造。
3.4無線接入技術(shù)
無線接入技術(shù)分為固定無線接入、移動無線接入和蜂窩移動三大系列。
3.4.1固定無線接入
⑴本地多點分配業(yè)務(wù)（LMDS）
其最大的特點在于寬帶特性，可用頻譜往往達(dá)1GHz以上。在不同國家或地區(qū)，電信管理部門分配給LMDS的具體工作頻段及頻帶寬度有所不同，其中大部分國家將27.5GHz～29.5GHz定為LMDS頻段。我國則采用26GHz及38GHz。
由于該技術(shù)利用高容量點對多點毫米波進(jìn)行傳輸，它幾乎可以提供任何種類的業(yè)務(wù)，如話音、數(shù)據(jù)及視頻圖像等，能夠?qū)崿F(xiàn)從64Kbps到2Mbps，甚至高達(dá)155Mbps的用戶接入速率，并具有很高的可靠性，被認(rèn)為是一種“無線光纖”技術(shù)。
LMDS系統(tǒng)通常由四個部分組成：基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)、基站、用戶端設(shè)備以及網(wǎng)管系統(tǒng)。由于LMDS直接支持無線ATM協(xié)議，可以使鏈路效率得到提高。
缺點是覆蓋范圍小，覆蓋30平方英里。
⑵多點多信道分布式系統(tǒng)（MMDS）
MMDS不需要本地電信或有線廣播公司的干涉就能夠通過用戶安裝在屋頂上的天線為每位用戶提供服務(wù)。
MMDS最初用于單向傳輸?shù)挠跋駨V播服務(wù)，包括城市與城市之間的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?，F(xiàn)在則可以采用雙向的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，允許更加靈活地使用MMDS頻譜。而LMDS技術(shù)，則屬于區(qū)域性的無線技術(shù)，可被應(yīng)用在城市內(nèi)、郊區(qū)等小范圍的通信網(wǎng)絡(luò)。
⑶自由空間光通信(FSO)
激光無線通信與以往的利用電磁波(radio)的無線通信相比，具有容量大、發(fā)射裝置和功率小、不用政府特許證、對人體無影響等優(yōu)點。但容易受到天氣和障礙物的影響，一般用于近距離室內(nèi)通信，如各種遙控信號的傳遞、微機(jī)間和手機(jī)間的數(shù)據(jù)通信等?，F(xiàn)在開始應(yīng)用到室外通信，但需要使用抗天氣劣化的自適應(yīng)技術(shù)。自由空間光通信(FSO)使用光脈沖調(diào)制信號，按照FSO聯(lián)盟的規(guī)定可以采用兩個紅外線波長：長波長1550nm和短波長800nm。以提供100、155和622Mbps的數(shù)據(jù)速率。
3.4.2移動無線接入
⑴寬帶無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)
無線局域網(wǎng)絡(luò)是便攜式移動通信的產(chǎn)物，終端多為便攜式微機(jī)。其構(gòu)成包括無線網(wǎng)卡、無線接入點（AP）和無線路由器等。目前最流行的是IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，它們主要用于解決辦公室、校園、機(jī)場、車站及購物中心等處用戶終端的無線接入。
在802.11的基礎(chǔ)上，IEEE相繼推出了802.11b和802.11a兩個標(biāo)準(zhǔn)。三者之間技術(shù)上的主要差別在于MAC子層和物理層。802.11b使用動態(tài)速率漂移，可因環(huán)境變化，在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps之間切換，且在2Mbps、1Mbps速率時與802.11兼容。802.11a工作在5GHz頻段，物理層速率可達(dá)54Mbps，傳輸層可達(dá)25Mbps?？商峁?5Mbps的無線ATM接口和10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，以及TDD/TDMA的空中接口。
⑵藍(lán)牙技術(shù)
藍(lán)牙是一種短距離無線連接技術(shù)，用于提供一個低成本的短距離無線連接解決方案。家庭信息網(wǎng)絡(luò)由于距離短，可以利用藍(lán)牙技術(shù)。
藍(lán)牙采用2.4GHz的ISM(工業(yè)、科研和醫(yī)療)頻段，不受各國頻率分配不統(tǒng)一的
影響；采用FM調(diào)制方式，降低了設(shè)備成本；采用快速跳頻、正向糾錯(FEC)和短分組技術(shù)，可減少同頻干擾和隨機(jī)噪聲，使無線通信質(zhì)量有所提高。藍(lán)牙的傳輸速率為1Mb/s，傳輸距離約10米，加大功率后可達(dá)100米。
⑶無線ATM網(wǎng)絡(luò)
由于無線ATM網(wǎng)絡(luò)采用的無線傳輸信道與ATM骨干網(wǎng)所采用的光纖傳輸信道具有很大的差異，一些新的問題，如介質(zhì)共享性、廣播性、較長的傳輸延時、較高的信道誤比特率以及信道衰落的影響等等，必須加以解決。因而無線ATM除了具有與ATM相同的ATM層、AAL層以及信令部分外，還要增加與無線通信有關(guān)的無線物理層(PHY)、介質(zhì)訪問控制層(MAC)、數(shù)據(jù)鏈路控制層(DLC)，以及相應(yīng)的無線控制功能，這樣才能在無線網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)ATM服務(wù)。為支持對各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量控制，DLC協(xié)議常常針對不同的業(yè)務(wù)采用不同的差錯控制方式；MAC協(xié)議則一般采用信道動態(tài)分配算法來支持業(yè)務(wù)速率的可變。
另外，無線ATM通信網(wǎng)要支持移動用戶，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有移動管理功能。當(dāng)無線ATM通信網(wǎng)采用微蜂窩小區(qū)形式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時，越區(qū)切換控制就是移動管理的一項關(guān)鍵技術(shù)。無線ATM網(wǎng)和現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)(如GSM)相比具有一些不同的特點。例如，無線ATM網(wǎng)可支持多種類型的業(yè)務(wù)及多速率業(yè)務(wù)的通信，越區(qū)切換時需保證各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(信元丟失率、延時等)不惡化；ATM信元字頭沒有序號字段，越區(qū)切換時可能出現(xiàn)信元次序混亂，造成信元丟失；現(xiàn)有的ATM網(wǎng)絡(luò)采用固定VP／VC連接方式(即固定路由)，而越區(qū)切換需更新原來的連接、重建路由。這就必須研究適用于無線ATM網(wǎng)絡(luò)的切換控制方案。
關(guān)于無線ATM的無線接口方面和移動管理方面的標(biāo)準(zhǔn)分別由ETSI和ATM論壇負(fù)責(zé)制定。依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)，許多無線ATM系統(tǒng)被推出，如下表所示。
移動無線寬帶接入還包括歐洲ACTS項目中著名的AWACS、SAMBA及MEDLAN系統(tǒng)，其工作頻段分別使用19GHz、40GHz、61GHz等，MEDIAN為室內(nèi)慢速移動，AWACS及SAMBA可用于室外較高移動速度的情況，覆蓋范圍一般較小，為數(shù)十米至200米左右。它們的目標(biāo)是實現(xiàn)155Mbps乃至速率更高的移動或半移動環(huán)境下高速優(yōu)質(zhì)多媒體個人通信服務(wù)。
表2無線ATM系統(tǒng)比較
3.4.3蜂窩移動無線通信系統(tǒng)
蜂窩移動無線通信系統(tǒng)是當(dāng)前移動通信的主力軍，它采用蜂窩結(jié)構(gòu)，頻率可重復(fù)利用，實現(xiàn)了大區(qū)域覆蓋；并支持漫游和越區(qū)切換，實現(xiàn)了高速移動環(huán)境下的不間斷通信。從70年代起，它已經(jīng)歷了第一代(1G)、第二代(2G)并開始進(jìn)入第三代(3G)，未來向超（Beyond）3G過渡。
目前，國內(nèi)外的主流系統(tǒng)是2G，它采用TDMA/CDMA和數(shù)字調(diào)制，提高了系統(tǒng)容量和通話質(zhì)量。但1G/2G主要提供語音服務(wù)，為了提供自由的移動多媒體接入，例如話音、可視電話和高速數(shù)據(jù)傳輸，則需要發(fā)展3G和超3G移動通信系統(tǒng)。
在1999年10月的ITU芬蘭會議上，3G（即IMT－2000）的無線接口技術(shù)規(guī)范（如圖4）獲得通過，標(biāo)志著第三代技術(shù)的格局最終確定。它分為CDMA和TDMA兩大類共五種技術(shù)，其中主流技術(shù)為三種CDMA技術(shù)：CDMA－DS（直接擴(kuò)頻）即歐洲和日本共同提出的WCDMA技術(shù)；CDMA－MC（多載波）即美國提出的cdma2000技術(shù)；CDMA-TDD（時分雙工）包括我國提出的TD－SCDMA和歐洲提出的UTRATDD。這些標(biāo)準(zhǔn)的制定主要靠3GPP和3GPP2兩個國際組織。
3.5衛(wèi)星接入
相對較少的上行數(shù)據(jù)（如對網(wǎng)站的信息請求）可以通過現(xiàn)有的Modem和ISDN等任何方式傳輸，大量的下行數(shù)據(jù)（如圖片、動態(tài)圖像）則通過54M寬帶衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器直接發(fā)送到用戶端，用戶可以享受高達(dá)400kbps的瀏覽和下載速度。
3.5.1IPover衛(wèi)星
這里的衛(wèi)星主要指現(xiàn)階段的C或Ku波段靜止軌道衛(wèi)星，可用于作為地面網(wǎng)中繼的大型衛(wèi)星關(guān)口站或VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)。這種方式主要是采用協(xié)議網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)。協(xié)議網(wǎng)絡(luò)既可以是單獨(dú)的設(shè)備，也可以將功能集成到衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器中。它截取來自客戶機(jī)的TCP連接，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合衛(wèi)星傳輸?shù)男l(wèi)星協(xié)議（衛(wèi)星協(xié)議是根據(jù)前面所述的針對衛(wèi)星特點對TCP的改進(jìn)），然后在衛(wèi)星線路的另一端將數(shù)據(jù)還原成TCP，實現(xiàn)與服務(wù)器的通信。整個過程中，協(xié)議網(wǎng)關(guān)將端到端的TCP連接分成三個獨(dú)立的部分：一是客戶機(jī)與網(wǎng)關(guān)間的遠(yuǎn)程TCP連接；二是兩個網(wǎng)關(guān)間的衛(wèi)星協(xié)議連接；三是服務(wù)器方網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器問的TCP連接。
這一結(jié)構(gòu)采取分解端到瑞連接的方式，既保持了對最終用戶的全部透明，又改進(jìn)了性能?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器不需做任何改動，TCP避免擁塞裝置可繼續(xù)保留地面連接部分，以保持地面網(wǎng)段的穩(wěn)定性。同時通過在兩個網(wǎng)關(guān)間采用大窗口和改進(jìn)的數(shù)據(jù)確認(rèn)算法，減弱了窗口大小對吞吐量的限制，避免了將分組丟失引起的傳輸超時誤認(rèn)為是擁塞所致。
3.5.2IPover衛(wèi)星ATM
為了滿足多媒體通信業(yè)務(wù)的需求，許多寬帶衛(wèi)星計劃正在快速發(fā)展中，采用星上處理和ATM技術(shù)是其主要特點。IPover衛(wèi)星ATM使寬帶衛(wèi)星能夠無縫傳輸Internet業(yè)務(wù)，因而這種方式的衛(wèi)星IP網(wǎng)將更好地滿足未來人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。在衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星被設(shè)計為能支持幾千個地面終端。地面終端通過星上交換機(jī)建立VC（VirtualChannel），與另一個地面終端之間傳輸ATM信元。由于星上交換機(jī)有限的能力，每個地面終端能用于TCP／IP數(shù)據(jù)傳輸?shù)腣C數(shù)量有限。當(dāng)路由選擇IP業(yè)務(wù)進(jìn)出ATM網(wǎng)時，這些地面終端成為IP與ATM間的邊緣設(shè)備（路由器）。這些路由器必須能夠?qū)⒍鄠€IP流聚集到單個VC中。除了流量和VC管理之外，地面終端還提供在IP和ATM網(wǎng)間擁塞控制的方法。衛(wèi)星上ATM交換機(jī)必須在信元和VC級完成業(yè)務(wù)管理。此外，為了有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，TCP主機(jī)實現(xiàn)各種TCP流量和擁塞控制機(jī)制。IPover衛(wèi)星ATM可以利用前面討論的衛(wèi)星知P改進(jìn)和協(xié)議網(wǎng)關(guān)等技術(shù)，地面網(wǎng)中IPoverATM的一些技術(shù)也適用。
4寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨式
4.1寬帶網(wǎng)絡(luò)主干技術(shù)發(fā)展趨式
光以太網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)有兩大主流通信技術(shù)的融合和發(fā)展：以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò)。它集中了以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，如以太網(wǎng)應(yīng)用普遍、價格低廉、組網(wǎng)靈活、管理簡單，光網(wǎng)絡(luò)可靠性高、容量大。光以太網(wǎng)的高速率、大容量消除了存在于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的帶寬瓶頸，將成為未來融合話音、數(shù)據(jù)和視頻的單一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
光網(wǎng)絡(luò)正在向智能化方向發(fā)展，如現(xiàn)在興起的自動交換光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ASON，假如未來的ASON節(jié)點設(shè)備(如大容量的OXC)可以實現(xiàn)全光域上的恢復(fù)保護(hù)(電信級)，實現(xiàn)多波長動態(tài)分配和路由，靈活的波長上/下路，SDH體系和產(chǎn)品也會逐步向電信網(wǎng)絡(luò)的邊緣轉(zhuǎn)移，演變?yōu)橐环N客戶層信號或標(biāo)準(zhǔn)接口，網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將更為簡單。
4.2寬帶網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)發(fā)展趨式
4.2.1無線接入
⑴高業(yè)務(wù)量
2010年，在3G系統(tǒng)中將廣泛采用多媒體業(yè)務(wù)，上下行鏈路的話音和多媒體業(yè)務(wù)量之間的比率預(yù)計約為1∶2。到2010后，假若多媒體業(yè)務(wù)量年增長率為40%，那么它將是目前水平的23倍，多媒體和話音業(yè)務(wù)量的比率將是10∶1。為了適應(yīng)業(yè)務(wù)量的高速增長，到2010年，頻寬將增加160MHz。因此，對4G系統(tǒng)的研究包含提供頻譜利用率和開發(fā)新的頻段，以適應(yīng)用戶業(yè)務(wù)量的增長。
⑵高機(jī)動性
4G蜂窩系統(tǒng)將對移動用戶提供至少2Mbps的數(shù)據(jù)率。盡管高數(shù)據(jù)率系統(tǒng)實現(xiàn)高機(jī)動性相當(dāng)困難，但5.8GHz的智能傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)這一要求是可能的。上述是專用于運(yùn)輸車輛的通信系統(tǒng)，但它將向通用系統(tǒng)發(fā)展，將在毫米波頻段提供50～200Mbps的數(shù)據(jù)率。
⑶覆蓋地域廣和不同系統(tǒng)之間的無縫隙漫游
由于未來系統(tǒng)的目標(biāo)數(shù)據(jù)率將比目前系統(tǒng)高兩個數(shù)量級，蜂窩半徑將縮?。坏?，利用距地面高20公里的同溫層平臺(HAPS)可以實現(xiàn)廣域覆蓋。同時，對戶內(nèi)WLAN、戶外寬帶接入系統(tǒng)和ITS等其他系統(tǒng)的平滑切換，是未來系統(tǒng)的極其重要的功能。實現(xiàn)這種漫游功能的第一步是構(gòu)造基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)，支持下一代Internet。
⑷低成本
鑒于到2010年，4G系統(tǒng)的每單位面積的容量將是3G蜂窩系統(tǒng)的10倍，而傳輸信息的成本將大幅度下降。
⑸無線QoS資源控制
無線系統(tǒng)使用有限的資源(頻率和發(fā)射功率)，而且易于受擁塞的影響，因此無線QoS資源控制對于保證服務(wù)質(zhì)量、支持各種應(yīng)用和不同類型的服務(wù)將發(fā)揮重要作用，同時也是擴(kuò)大用戶數(shù)量的重要保證。
4.2.2光纖接入
隨著IP技術(shù)的不斷完善，大多數(shù)的運(yùn)營商已經(jīng)將IP技術(shù)作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的主要承載技術(shù)。由此也衍生出大量以以太網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的接入技術(shù)。同時由于以太技術(shù)的高速發(fā)展，使得ATM技術(shù)完全退出了局域網(wǎng)。因此把簡單經(jīng)濟(jì)的以太技術(shù)與無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）的傳輸結(jié)構(gòu)結(jié)合起來的EthernetoverPON概念，自2000年開始引起技術(shù)界和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的廣泛重視。在IEEE802.3EFM（EthernetfortheFirstMile）會議上，加速了EPON的標(biāo)準(zhǔn)化工作。但是EPON產(chǎn)品在嚴(yán)格意義上還沒有標(biāo)準(zhǔn)，另外還存在諸如測距、同步等一些技術(shù)難點以及突發(fā)性光器件成本等問題。
EPON寬帶光纖接入技術(shù)正成為主要的開發(fā)方向和應(yīng)用重點。隨著寬帶應(yīng)用越來越多，尤其是視頻和端到端應(yīng)用的興起，人們對帶寬的需求越來越強(qiáng)烈。在北美，每個用戶的帶寬需求在5年內(nèi)將達(dá)到20～50Mb/s，而在10年內(nèi)將達(dá)到70Mb/s。在如此高的帶寬需求下，傳統(tǒng)的技術(shù)將無法勝任，而PON技術(shù)卻可以大顯身手。
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隨著行業(yè)信息化趨勢的不斷增強(qiáng)，人們對行業(yè)專用無線網(wǎng)絡(luò)通信的要求也隨之提高，人們一方面希望借助大數(shù)據(jù)傳輸和高寬帶實現(xiàn)高效辦公和內(nèi)部管理；另一方面還要求實現(xiàn)語音集群、寬帶數(shù)據(jù)河北視屏應(yīng)用的一體化，提高無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的專業(yè)化和智能化，提高系統(tǒng)容量?；赥D-LTE技術(shù)發(fā)展寬帶多媒體數(shù)字集群可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)條件下，將網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)語音終端、數(shù)據(jù)和高清視頻有機(jī)融合起來，以便更好地提升系統(tǒng)服務(wù)能力。TD-LTE技術(shù)作為當(dāng)前通信行業(yè)的一種國際化發(fā)展趨勢，實現(xiàn)了大寬帶和高頻譜配置的發(fā)展要求，有效地提升了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率和單個基站的效率。同時，該技術(shù)還采用了由NodeB構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，大大簡化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)計程序，降低了延遲。目前，我國正式啟動了基于TD-LTE的政務(wù)網(wǎng)試驗，旨在提升政府部門的集群通信效率，實現(xiàn)高效率的電子政務(wù)服務(wù)。政務(wù)實驗網(wǎng)采用行業(yè)申請或城市申請的方式進(jìn)行，由無線電管理局統(tǒng)一進(jìn)行頻率授權(quán)，并明確了其使用地區(qū)和期限。其中，獲得1.4GHz試驗頻段授權(quán)的城市為北京、上海、南京、天津。此后，各地陸續(xù)開始網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并取得了一定的建設(shè)成效。另外，石油、電力、航運(yùn)、港口等行業(yè)也積極開展TD-LTE專網(wǎng)寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)建設(shè)，有效地提升了行業(yè)通信的信息化水平。
2LTE技術(shù)的應(yīng)用
2.1TD-LTE技術(shù)特性滿足行業(yè)發(fā)展需求
TD-LTE技術(shù)是3GPP大力發(fā)展的新一代寬帶無線通信技術(shù)，屬于國際4G標(biāo)準(zhǔn)。它以O(shè)FDM和MIMO技術(shù)作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了信息的高速率傳輸和接受，它能夠在20M頻譜帶寬下達(dá)到100Mbps和上行50Mbps的峰值傳輸速率；LTE系統(tǒng)采用全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，有效的縮短了控制面和用戶面時延；LTE系統(tǒng)的下行頻譜效率為5bits/Hz，上行頻譜效率為2.5bits/Hz，相比3G系統(tǒng)提高了近2-4倍。
2.2TD-LTE產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)為行業(yè)應(yīng)用提供可靠保障
TD-LTE及時是我國自主創(chuàng)新的TD-SCDMA的演進(jìn)技術(shù)，是未來寬帶移動通信的主流標(biāo)準(zhǔn)之一。相比與傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，TD-LTE寬帶集群通信系統(tǒng)的傳輸性能和抗干擾性都得到了很大地提升，它具有大寬帶、高速度、高頻譜利用率、大信道容量等優(yōu)勢，較好地滿足了現(xiàn)代集群通信網(wǎng)絡(luò)在容量、帶寬、傳輸速率和頻譜利用率等方面的需求，而且在系統(tǒng)研發(fā)的自主性方面具有其他寬帶通信技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，TD-LTE公網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)建和運(yùn)行模式將不斷演化和完善，并朝著低成本方向發(fā)展，其產(chǎn)品性能的提升和價格下降必將推動各個傳統(tǒng)和現(xiàn)代行業(yè)的發(fā)展壯大，并為其未來發(fā)展提供強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)通信支持。
2.3TD-LTE有利于提升國家、行業(yè)信息安全
在知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)上，TD-LTE將有效地推動產(chǎn)權(quán)保護(hù)方式方法的創(chuàng)新，提升其產(chǎn)權(quán)保護(hù)效果，有利于國家整體戰(zhàn)略安全和行業(yè)信息安全的保障與維護(hù)。綜上所述，基于TD-LTE的寬帶數(shù)字集群通信系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展必將改善傳統(tǒng)和現(xiàn)代行業(yè)的發(fā)展面貌，提升產(chǎn)業(yè)價值和經(jīng)濟(jì)效益。一方面TD-LTE的技術(shù)憑借其優(yōu)勢推動了各個行業(yè)的發(fā)展，并為其提供各種最新最全的信息技術(shù)服務(wù)；另一方面現(xiàn)代行業(yè)的發(fā)展也有效地帶動了TD-LTE終端、儀表、配件服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)、芯片等環(huán)節(jié)的高效全面發(fā)展。
3LTE寬帶集群關(guān)鍵技術(shù)
①現(xiàn)有的低頻段頻率資源已非常緊張，而對小范圍的組網(wǎng)，TD-LTE相對于窄帶集群系統(tǒng)，需要比較大的頻率帶寬。而且對于增加覆蓋范圍來說，1GHz（700MHz，350MHz，400MHz頻段）以下為優(yōu)質(zhì)頻段。低頻段比高頻段在覆蓋上有著無可比擬的優(yōu)勢，采用低頻段，覆蓋同樣的地區(qū)，可以大大減少基站數(shù)量，降低系統(tǒng)建網(wǎng)成本。對于集群系統(tǒng)來說，其特點為用戶數(shù)較少，且投入后較難收回投資，因此對成本要求較高，要求能盡量增大覆蓋范圍。②對于集群系統(tǒng)來說，不可能像公網(wǎng)那樣有良好的覆蓋，需要保證通話的及時性、低時延、安全性。在行進(jìn)中，集群系統(tǒng)未架設(shè)時，需要有脫網(wǎng)直通功能。并且需要與原有MPT1327、TETRA系統(tǒng)實現(xiàn)互連互通。③集群終端進(jìn)入寬帶化后，其視頻，數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芤日瓗Ъ合母蟮碾娏?。為了更好的利用現(xiàn)有裝備的窄帶集群系統(tǒng)，降低部署成本，需要解決終端內(nèi)的窄帶和寬帶的兼容性問題。解決這個問題的方法是研制雙模雙待或雙模單待的終端，當(dāng)終端處于窄帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可以轉(zhuǎn)到窄帶模式工作，將寬帶模塊掛起以降低功耗。當(dāng)終端處于寬帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可以轉(zhuǎn)到寬帶模式工作，將窄帶模塊掛起以降低功耗。如果終端同時處于窄帶和寬帶集群系統(tǒng)覆蓋之下時，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要在寬帶和窄帶工作模式之間進(jìn)行切換。
4總結(jié)
寬帶接入技術(shù)較主干技術(shù)而言更為豐富，主要包含銅線接入技術(shù)、光纖同軸接入技術(shù)、以太網(wǎng)接入技術(shù)、以及無線接入技術(shù)等。其中，銅線接入技術(shù)又可以分為非對稱數(shù)字用戶環(huán)路，以及高比特率數(shù)字用戶線。無線接入技術(shù)又可以分為固定無線接入以及移動無線接入?，F(xiàn)以光纖同軸技術(shù)和無線寬帶接入為例，展開具體討論。（1）是光纖同軸技術(shù)，它能在頻帶中對互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)信息及目標(biāo)進(jìn)行訪問與接入，且不會對無線電視廣播造成影響。該技術(shù)只需利用小部分有效電視可用頻點，便可在不對電話及電視使用產(chǎn)生影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行上網(wǎng)。光纖同軸技術(shù)的缺點則是實際能力較為局限，未能夠創(chuàng)建社區(qū)獨(dú)立的內(nèi)網(wǎng)平臺體系。（2）是無線寬帶接入技術(shù)，它又包含固定無線接入技術(shù)與移動寬帶接入技術(shù)。其中，前者又涵蓋本地多點業(yè)務(wù)分配以及分布式多信道系統(tǒng)。多點業(yè)務(wù)分配寬帶性較強(qiáng)，其通過高容點的利用進(jìn)行多點毫米波傳輸。而分布式多信道系統(tǒng)則避免了電信公司以及電視廣播方面的參與，直接通過用戶安裝于屋頂上的天線便可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作。另外，無線移動技術(shù)包括無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)等。
2寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1寬帶網(wǎng)絡(luò)主干技術(shù)的發(fā)展趨勢
光以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與完善將成為未來在寬帶網(wǎng)絡(luò)主干技術(shù)方面的重要發(fā)展方向。這是由于其分支技術(shù)(以太網(wǎng)和光網(wǎng)絡(luò))的優(yōu)勢與特點所決定的。具體來說光以太網(wǎng)將以太網(wǎng)價格實惠、組網(wǎng)靈活、管理便捷、應(yīng)用普遍性高的特點，與光網(wǎng)絡(luò)容量較大、可靠性高的優(yōu)勢進(jìn)行有效融合，同時利用該系列優(yōu)點突破了存在于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的寬帶瓶頸，將會成為集視頻、運(yùn)營和數(shù)據(jù)為一體的單一網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)。
2.2寬帶網(wǎng)絡(luò)接入式發(fā)展趨勢
關(guān)鍵詞：寬帶接入網(wǎng)電力線通信技術(shù)無線寬帶接入技術(shù)
一、引言
隨著電子政府、電子商務(wù)、電子社區(qū)以及各類Ieternet相關(guān)應(yīng)用的飛速發(fā)展，應(yīng)用對帶寬的需求越來越大，網(wǎng)上流量每6～9個月就翻一番。再加上由單一信息形式、單一業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)、語音、圖像“三合一”多媒體信息形式以及綜合業(yè)務(wù)方向發(fā)展，也即所謂交互式多媒體信息時代的到來，對網(wǎng)絡(luò)容量提出了越來越高的要求。目前骨干網(wǎng)速度已經(jīng)達(dá)到了上百Gbps，并且在很多城市已經(jīng)實現(xiàn)了光纖到大樓、小區(qū)。
如何使千家萬戶上網(wǎng)，便是大家都在談?wù)摰乃^“最后一公里”的接入問題。接入網(wǎng)建設(shè)投資約占信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施總投資的一半以上，可以說這是寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸、熱點和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，各種寬帶接入技術(shù)的發(fā)展正方興未艾，競爭激烈。
目前國際上主流并且比較成熟的技術(shù)包括xDSL技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、光纖接入技術(shù)、Cable技術(shù)、電力線通信技術(shù)以及無線接寬帶接入技術(shù)等。但xDSL技術(shù)覆蓋面有限（只能在短距離內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)傳輸），并且一般高速傳輸數(shù)據(jù)是非對稱的，僅僅能單向高速傳輸數(shù)據(jù)（通常是網(wǎng)絡(luò)的下行方向）。因此xDSL技術(shù)只適合一部分應(yīng)用。此外，xDSL技術(shù)對銅纜用戶線路的質(zhì)量也有一定要求，因此實踐中實施起來有一定難度。以太網(wǎng)的帶寬管理能力先天不足，光纖接入技術(shù)的價格昂貴，Cable技術(shù)在實現(xiàn)雙向傳輸上面臨大幅度的改造，并且這三種技術(shù)在設(shè)置終端接口時都存在極大的不便，必須給各個終端預(yù)留相應(yīng)的接口，這樣每個房間都必須預(yù)埋線路，對于未預(yù)埋線路的樓房來說線路改造工程浩大。
最近幾年出現(xiàn)了電力線通信和無線寬帶接入技術(shù)，其中無線部分包括IEEE8002.11和藍(lán)牙技術(shù)。與上述幾種技術(shù)比較，它們具有易建設(shè)、見效快等優(yōu)勢，下文將詳細(xì)介紹這三種技術(shù)。
二、電力線通信技術(shù)
電力線通信PowerLineCommunication技術(shù)簡稱為PLC技術(shù)，是利用配電網(wǎng)低壓線路傳輸高速數(shù)據(jù)、話音、圖像等多媒體業(yè)務(wù)信號的一種通信方式。因為它具有無需新線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點，被認(rèn)為是提供“最后一公里”解決方案最具競爭力的技術(shù)之一。
其接入方法十分簡單，用戶通過特定的PLCModem聯(lián)結(jié)到戶內(nèi)電源插座，通過電力線進(jìn)行互連或者接入相應(yīng)的PLC主控設(shè)備，然后連接到網(wǎng)絡(luò)。用戶只需裝設(shè)一臺PLC－Modem，不用撥號，就能在線地接收和發(fā)送Internet信息。PLC調(diào)制解調(diào)器主要由接口、調(diào)制解調(diào)和耦合等三部分組成。接口部分是指電力線調(diào)制解調(diào)器同用戶設(shè)備間的雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?，這些接口包括同智能設(shè)備之間的RS－232接口、同計算機(jī)之間的RJ－45以太網(wǎng)接口或USB接口、同模擬電話之間的RJ－11接口。
采用高速的PLC技術(shù)具有很多的優(yōu)點：
首先，PLC充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，是一種無需布置新線路的技術(shù)，節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物和公用設(shè)備的破壞，同時也節(jié)省了人力。
PLC可以為用戶提供高速因特網(wǎng)訪問服務(wù)、話音服務(wù)，從而為用戶上網(wǎng)和打電話增加了新的選擇：
另外，PLC對家庭聯(lián)網(wǎng)也提供支持，使人們可以盡享由PLC技術(shù)帶來的家庭音、視頻網(wǎng)絡(luò)，多人對抗游戲等娛樂。
同時，PLC技術(shù)是家居自動化的生力軍，通過遍布各個房間的墻上插座將智能家電聯(lián)網(wǎng)，提前享用數(shù)字化家庭和舒適和便利；利用PLC技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動讀出水、電、氣表數(shù)據(jù)，可以用一張收費(fèi)單解決用戶生活的所有收費(fèi)項目，節(jié)省大量人力、物力，也極大地方便了用戶；并且，可以為電力公司提供負(fù)荷控制、需求側(cè)管理的新手段，提高電力公司管理水平。
為此，國際上有眾多的公司先后投資這個領(lǐng)域，如美國的Intellon、InariIntelogis、ITRAN等公司，韓國的Xeline公司，歐洲的ASCOM、Polytrax等公司，PLC芯片的傳輸速率從1Mbps發(fā)展到2Mbps、14Mbps、45Mbps。目前PLC技術(shù)已經(jīng)形成兩種發(fā)展模式：其一為以美國為代表的家庭聯(lián)網(wǎng)模式，這種模式的PLC只提供家庭內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，戶外訪問使用其它傳統(tǒng)的通信方式，支持該模式的國際組織為Home－Plug，是一個為高速家用電力線通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)提供開放規(guī)模而成立的論壇。另一種模式是面向歐洲和亞洲市場的，提供自配電變壓器或樓邊至用戶家庭的全面PLC解決方案。該模式的國際組織為國際電力線通信論壇。2000年3月23－24日，在瑞士的Interlaken召開了國際電力線通信技術(shù)論壇成立大會，該論壇著重制定了與PLC有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、討論并解決相關(guān)問題，以促進(jìn)PLC技術(shù)的發(fā)展，來自17個國家和51個廠商、用戶、投資者成為論壇成員，其中包括北電網(wǎng)絡(luò)、思科系統(tǒng)等IT行業(yè)的巨頭。目前在北京的華景園小區(qū)和廣華軒小區(qū)都已經(jīng)采用了第二種方式。
三、IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù)
無線接入技術(shù)（WirelessAccessTechnology）也稱無線接續(xù)技術(shù)，或稱無線本地環(huán)路（WirelessLocalLoop），主要功能是以無線技術(shù)（大部分是移動通信技術(shù)）為傳輸媒介向用戶提供固定的或移動的終端用戶。無線用戶環(huán)路的宗旨和目標(biāo)是提供與有線接入網(wǎng)相同的業(yè)務(wù)種類和更廣泛的服務(wù)范圍，無線用戶環(huán)路由于具有應(yīng)用靈活，安裝快捷等特點，目前已也是接入技術(shù)中熱門的話題。IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù)是針對小的或者更?。ㄎⅲ┑臒o線網(wǎng)絡(luò)而發(fā)展的技術(shù)。
802.11是IEEE最初制定的一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中，用戶與用戶終端的無線接入，業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取，速率最高只能達(dá)到2Mbps。目前，3Com等公司都有基于該標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)卡。
由于802.11在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要，因此，802.11工作組相繼推出了802.11b和802.11a兩個標(biāo)準(zhǔn)。802.11b規(guī)范指定在2.4GHz通信頻帶，物理層采用高速直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（HR－DSSS），保持與最初802.11DSSS標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。調(diào)制方式有兩種：第一種是高效率的“補(bǔ)碼鍵控”（CCK）調(diào)制方案，從而達(dá)到了11Mbps的頂端數(shù)據(jù)速率。第二種調(diào)制方案是“信息包二進(jìn)制回旋式編碼”（PBCCTM），憑借其能夠提供3dB的編碼增益，延伸了通信的距離。因此作為在5.5和11Mbps速率的范圍內(nèi)獲得更高性能的一個選擇。802.11a工作在5GHzU－NⅡ頻帶，并被指定高達(dá)54Mbps的數(shù)據(jù)速率。與單個載波系統(tǒng)載波調(diào)制技術(shù)。由于802.11a運(yùn)用5GHz射頻頻譜，因此它與802.11b或最初的802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)均不能進(jìn)行互操作。
為了提高802.11b的性能，802.11工作組進(jìn)而提出了802.11g標(biāo)準(zhǔn)，這一初步標(biāo)準(zhǔn)是T1公司、美國Intersil等數(shù)家公司提出的妥協(xié)方案，在確保與IEEE802.11b相互兼容的情況下，實現(xiàn)2.4GHz頻帶下的多種數(shù)據(jù)傳輸速度（最大54Mbps）。調(diào)制方式遵循CCK－OFDM與T1公司的“PBCC－22”，PBCC－22技術(shù)使得22Mbps與現(xiàn)有支持11Mbps的IEEE802.11b產(chǎn)品間相互兼容。
藍(lán)牙（IEEE802.15）取自10世紀(jì)丹麥國王哈拉爾德的別名。藍(lán)牙技術(shù)是一種用于替代便攜或固定電子設(shè)備上使用的電纜或連線的短距離無線連接技術(shù)。其設(shè)備使用全球通行的、無需申請許可的2.4GHz頻段，可實時進(jìn)行數(shù)據(jù)和語音傳輸，傳輸速率可達(dá)到10Mbps，在支持3個話音頻道的同時還支持高達(dá)723.2Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。也就是說，在辦公室、家庭和旅途中，無需在任何電子設(shè)備間布設(shè)專用線纜和連接器，通過藍(lán)牙遙控裝置可以形成一點到多點的連接，即在該裝置周圍組成一個“微網(wǎng)”，網(wǎng)內(nèi)任何藍(lán)牙收發(fā)器都可與該裝置互通信號。而且，這種連接無需復(fù)雜的軟件支持。藍(lán)牙收發(fā)器的一般有效通信范圍為10米，強(qiáng)的可達(dá)到100米左右。正如愛立信藍(lán)牙組負(fù)責(zé)人所說，設(shè)計藍(lán)牙的最初想法是“結(jié)束線纜噩夢”。
對于802.11來說，藍(lán)牙的出現(xiàn)不是為了競爭而是相互補(bǔ)充。由于它和IEEE802.11b采用相同的工作頻率，造成了相互之間的干擾，并且由于其芯片價格相對昂貴，所以在藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展的初期，其前景并不光明。隨著技術(shù)的發(fā)展，一種新設(shè)置的芯片和編制的軟件可以讓藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)避免與其他使用相同頻率的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生干涉，而且在802.11a（工作在5GHz）迅速發(fā)展的情況下，藍(lán)牙技術(shù)又重新獲得了新生。
關(guān)鍵詞：寬帶CDMA功控技術(shù)信干比（SIR）閉環(huán)功控外環(huán)功控
無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)為每個用戶提供的服務(wù)需要滿足一定的服務(wù)質(zhì)量（QOS），然而QOS主要由每個用戶接收到信號的信干比（SIR）決定。因此，無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對無線資源的分配，特別是對每個用戶鏈路的功率分配就更加重要。對于CDMA蜂窩系統(tǒng)，同一小區(qū)內(nèi)所有用戶使用相同的頻段和時隙，用戶之間僅靠擴(kuò)頻碼的（準(zhǔn)）正交特性相互隔離。然而由于無線信道的多徑、延時等原因使得各個用戶信號間的互相關(guān)特性不理想，其它用戶的信號對當(dāng)前用戶信號產(chǎn)生干擾，這類干擾被稱為多址干擾（MAI）。這樣，當(dāng)小區(qū)中用戶個數(shù)增加或者其它用戶功率提升時都會增加對當(dāng)前用戶的干擾，導(dǎo)致當(dāng)前用戶的接收信號SIR下降，當(dāng)這類干擾大到一定程度時，當(dāng)前用戶就不能正常通信了，因此CDMA系統(tǒng)是一個嚴(yán)重的干擾受限系統(tǒng)，干擾的大小直接影響到系統(tǒng)容量。解決這個問題主要有兩個辦法：多用戶檢測技術(shù)和功控技術(shù)。多用戶檢測技術(shù)充分考慮用戶間存在的MAI，通過在接收端重構(gòu)這些干擾，然后消除它的影響，提高性能，但由于其算法過于復(fù)雜，目前還沒有進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。功控技術(shù)十分簡單實用，被認(rèn)為是CDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。功控技術(shù)調(diào)整每個用戶的發(fā)射功率，補(bǔ)償信道衰落、抵消遠(yuǎn)近效應(yīng)，使各個用戶維持在能保持正常通信的最低標(biāo)準(zhǔn)上，這樣都能最大地減少對其他用戶的干擾，從而提高系統(tǒng)容量，同時延長手機(jī)的待機(jī)時間。
功控技術(shù)的控制準(zhǔn)則大致可分為兩大類：功率平衡準(zhǔn)則和SIR平衡準(zhǔn)則。它們分別控制各個用戶信號在接收端的有用功率相等或SIR相等。從而不同的角度，可以有不同的功控技術(shù)分類。按功控效果可分為內(nèi)環(huán)功控和外環(huán)功控。內(nèi)環(huán)功控主要用來對抗信道衰落和損耗，使得接收端信號SIR或功率達(dá)到特定的目標(biāo)值；外環(huán)功控根據(jù)特定環(huán)境下的服務(wù)質(zhì)量要求，產(chǎn)生內(nèi)環(huán)功控的SIR或功率門限值。按鏈路可分為反向功控和前向功控，由于CDMA系統(tǒng)容量主要受反向鏈路容量限制，因此反向功控尤為重要。按功控的環(huán)路類型可分為開環(huán)和閉環(huán)功控，開環(huán)功控是基于上下行信道對稱假設(shè)的，它能夠抵消路徑損耗和陰影衰落，閉環(huán)功控不需作此假設(shè)，它同時還能抵消快衰落。按功控實現(xiàn)的方式可分為集中式功控和分布式功控，集中式功控考慮小區(qū)內(nèi)所有用戶的信息（鏈路增益等），對每個用戶進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整，這個算法復(fù)雜度高，難以實現(xiàn)，但算法的收斂特性好；分布式控制只根據(jù)單個用戶信息產(chǎn)生控制指令，易于實現(xiàn)，但分布式算法需要滿足一定的條件才能收斂。
1WCDMA系統(tǒng)的功控技術(shù)方案
WCDMA系統(tǒng)同時采用了反向開環(huán)、閉環(huán)、外環(huán)功控技術(shù)和前向閉環(huán)、外環(huán)功控技術(shù)。鑒于反向閉環(huán)功控的重要性和篇幅所限，本文將主要針對反向閉環(huán)功控進(jìn)行討論，后面的仿真曲線也是基于反向閉環(huán)功控做出的。WCDMA系統(tǒng)閉環(huán)軾控主要由四部分構(gòu)成：SIR估計、功控比特（TPC）產(chǎn)生、本地TPC判決和功率高速單元等，如圖1所示。
SIR估計單元采用某種SIR估計算法對接收專用數(shù)據(jù)信道（DPDCH）的SIR進(jìn)行估計，然后將估計值送給TPC產(chǎn)生單元。WCDMA協(xié)議并沒有規(guī)定SIR估計的算法，主要有兩種算法：相干SIR估計和非相干SIR估計，后面將分析這兩種方法的性能差異。另外，限制SIR估計精度的另一主要因素是SIR估計的長度，即可以用來估計樣本數(shù)的多少，對于非相干估計樣本數(shù)較多、相干估計樣本數(shù)較少，它主要受前、反向功控的定時關(guān)系限制。TPC產(chǎn)生單元將SIR估計值SIResti和外環(huán)功控所產(chǎn)生的SIR參考門限SIRtarget相減，根據(jù)其差值的符號，即sign(SIResti-SIRtarget)，產(chǎn)生TPC比特。TPC判決單元根據(jù)本地接收的TPC比特重新生成本地TPC命令送給功控調(diào)整單元，用于調(diào)整前向或反向信道的發(fā)射功率。文獻(xiàn)給出了WCDMA系統(tǒng)本地TPC命令生成的幾種算法，其中在非宏分集狀態(tài)下有兩種算法。
算法一，針對當(dāng)前的隙接收到的TPC指令，每個時隙產(chǎn)生一個TPC_cmd。
如果接收到的TPC命令等于0，那么該時隙的TPC_cmd為-1。
如果接收到的TPC命令等于1，那么該時隙的TPC_cmd為1。
算法二，在5個時隙中的前4個時隙，TPC_cmd=0,即不改變發(fā)送功率。在第5個時隙，對收到的5個TPC命令采用如下硬判決：
如果所有5個TPC命令的硬件判決都為1，那么第5個時隙的TPC_cmd=1
如果所有5個TPC命令的硬判決都為0，那么第5個時隙的TPC_cmd=-1
否則，在第5個時隙的TPC_cmd=0。
可以看到算法一在每個時隙都產(chǎn)生一次功控命令（±1），功率調(diào)整的頻率為1.5kHz。算法二每5個時隙產(chǎn)生一次功控命令（±1），功率調(diào)整的最快頻率為300Hz，它具有近0.2dB(1dB/5)功控步長的性能。算法二還具有防止功控誤調(diào)的功能，當(dāng)接收的功控比特交換±1時，產(chǎn)生的功控命令始終為0，從而不進(jìn)行功率調(diào)整。功率調(diào)整單元在前一次發(fā)射功率p[k-1]基礎(chǔ)上，根據(jù)當(dāng)前第k個TPC命令按照如下公式調(diào)整當(dāng)前發(fā)射功率p[k][dB]:
p[k]=p[k-1]+β.TPC_cmd（1）
其中，β為功控步長，WCDMA系統(tǒng)采用固定步長，前向功控采用0.5、1、1.5或2db四種步長，反向功控采用1或2dB兩種步長，而TPC_cmd就是本地產(chǎn)生的TPC命令。
WCDMA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定功控速率為1.5kHz，即一個時隙內(nèi)必須完成一次閉環(huán)功率調(diào)整，這就要求上述功控所有操作要在一定時間內(nèi)完成。文獻(xiàn)圖B.1列出了WCDMA功控定時關(guān)系，經(jīng)分析得出可用于SIR估計的時間為：
TSIR=2560+Tdata1-1024-2×Tprop-Tprocess(2)
Tprocess為接收機(jī)處理延時，2×Tprop是雙程路徑延時，而處理延時一般等于總路徑延時，若忽略data1數(shù)據(jù)處理延時Tdata1,得出SIR估計時間大致為：
TSIR=1536-4×Tprop（3）
當(dāng)單程延時Tprop≥384chips，對應(yīng)小區(qū)半徑大于30km時，基站沒有時間在當(dāng)前的時隙完成SIR估計并發(fā)送功控比特。此時必須延時一個時隙進(jìn)行SIR估計并發(fā)送功控比特。此時必須采用延時一個時隙進(jìn)行SIR估計的750Hz功控方案。
2WCDMA系統(tǒng)的功控性能仿真
本節(jié)將通過計算機(jī)仿真的方法，說明SIR估計方法、估計精度、步長選擇、功控比特傳輸錯誤以及功控比特時延等主要因素對功控性能的影響，給出反向閉環(huán)功控的仿真曲線并對結(jié)果做出一定的分析和解釋。
首先分析SIR估計的兩種方法，相干估計和非相干估計的原理。對于相干估計，由于導(dǎo)頻信號已知，假設(shè)導(dǎo)頻序列數(shù)值固定為1，則接收信號y(i)近似為一個高斯平穩(wěn)隨機(jī)過程，可以用其時間平均代替集平均。假設(shè)接收信號y(i)的N個采樣點為{y1,y2,y3,…，yn},則接收信號功率、哭聲功率和信干比估計值可分別表示如下：
當(dāng)采用非相干估計時，處理的數(shù)據(jù)不再是已知的導(dǎo)頻信號，而是數(shù)據(jù)信道上的數(shù)據(jù)，其數(shù)值未知?？梢圆捎萌缦路椒ㄟM(jìn)行信干比的估計：
當(dāng)相干估計和非相干估計具有相同的估計樣本數(shù)目的，相干估計的性能要優(yōu)于非相干估計。從上一節(jié)的定時約束分析可知，相干估計的樣本數(shù)受小區(qū)半徑等因素的限制，而樣本數(shù)太少時相干估計的性能惡化很嚴(yán)重。而非相干估計雖然能夠獲得較多的估計樣本，但它的性能也受很多因素的制約，文獻(xiàn)詳細(xì)研究了非相干估計算法的問題，并得出相干SIR估計算法在多數(shù)情況下具有比非相干估計更為優(yōu)良的性能，后面的仿真結(jié)果也會說明這個問題。
閉環(huán)功率控制的目標(biāo)是把接收信號的實際信干比控制在目標(biāo)值上，因此衡量算法性能的最直接的方法就是考察實際信干比與目標(biāo)信干比的一臻性，為此定義功控誤差（PCE）如下：
PCE=SIResti-SIRtanget(10)
用其衡量各個功控算法性能的好壞。文獻(xiàn)證明了在理想功控情況下，PCE的對數(shù)值呈正態(tài)分布，其均值為零，而均方差的大小反映了功控算法的優(yōu)劣，均方差越小功控算法越好。
圖2給出相干估計情況、不同車速條件、不同功控調(diào)節(jié)步長的PCE性能?？梢钥吹?，在低速情況下，1dB步長的算法比較好，算法二次之，而中速情況下2dB步長的算法比較好，高速情況下三者的性能都比較差。圖2中也給出了沒有功控時的PCE均方差，在車速80km/h以下，功控能夠帶來好處，而在這個車速以上，從PCE的角度來看，功控就不能帶來增益了。由此可以得出，在固定步長算法中，低速時采用1dB步長，中速時采用2dB或1db步長，而高速時雖然不能補(bǔ)償快衰落，但考慮到補(bǔ)償路徑損耗和減少對其他用戶的影響，此時應(yīng)采用算法二進(jìn)行慢速功率調(diào)整。
圖3給出了非相干估計時不同車速條件下不同功控調(diào)節(jié)步長的PCE性能。這里非相干估計的長度為整個時隙，所以采用了延時一個時隙進(jìn)行功控的方法。為了進(jìn)行比較，也畫出了同樣估計長度，但是沒有延時的非相干估計的性能?？梢钥闯觯涸诓捎梅窍喔晒烙嫹椒〞r，車速與最佳步長之間的關(guān)系和采用相干估計方法時類似。值得注意的是，僅在低車速20km/h左右時，PCE的性能就比關(guān)閉功控時差，而在采用相干估計方法時，這個臨界車速達(dá)到了80km/h以上。由此，可以得出結(jié)論：非相干估計算法的性能差于相干估計。因此，后面的仿真都采用相干SIR估計算法。
從以上的仿真結(jié)果可以看出：不同車速條件下，若想功率控制性能最優(yōu)，需要不同的調(diào)整步長。因此為了提高功控的性能，一個很自然的想法就是通過估計車速選擇對應(yīng)該車速下最優(yōu)的功控步長進(jìn)行功控。文獻(xiàn)討論了這方面的問題，仿真了構(gòu)造新變量，電平通過率和盲估計變步長等算法，能取得一定的性能增益。
圖4給出了不同車速條件下SIR估計長度對功控性能的影響。顯然，相干估計長度越大，性能越好。由圖4可見，估計長度在3～5pilotbits,即768～1280chips的情況下，功控的性能差異不大；如果估計長度只有2bits，即512chips時，性能變化比較大；若只有1bits，即256chips的估計長度，性能劣化很厲害，甚至不如關(guān)閉功控時的性能。從圖4中還可以看到，若小區(qū)半徑太大，在一個時隙內(nèi)不可能完成SIR相干估計和一次閉環(huán)功率調(diào)整，這時可以降低功控頻率。這樣雖然功率調(diào)整有一個時隙延時，但是由此獲得的高精度SIR估計可以在一定程序上抵消延時帶來的性能損失。從圖4中可看到，這種方案與沒延時、估計長度512chips時性能差不多。所以，當(dāng)小區(qū)半徑較小時，應(yīng)采用1.5kHz功控方案且采用盡可能長的SIR估計長度，當(dāng)小區(qū)半徑較大且移動臺在小區(qū)邊緣時，可以采用750Hz功控方案。
另外，功控比特延時帶來的性能損失也可以采用延時補(bǔ)償（TDC）方法進(jìn)行補(bǔ)償，文獻(xiàn)詳細(xì)研究了這個問題。這里給出一點有用結(jié)論。在功控延時一個時隙的情況下，中低車速時，功控比特延時帶來的影響并不大，高車速時影響比較明顯，這是因為在高車速時750Hz功控頻率已經(jīng)不能跟蹤快速信道變化，但此時應(yīng)該還能補(bǔ)償路徑損耗。因此，當(dāng)需采用750Hz功控方案時，若移動臺處于高速運(yùn)動狀態(tài)，此時最好用算法二進(jìn)進(jìn)慢速功率調(diào)整。
圖5給出了3km/h，三徑衰落信道時，TPC傳輸錯誤率從0.001～0.1情況下的誤傳輸塊率（BLER）性能。從圖5中可以看到，TPC錯誤率較低，例如0.01以下時，性能并沒有明顯的劣化，而若TPC錯誤率不斷上升，例如達(dá)到0.1時，性能將劣化0.3～0.5dB。若考慮典型情況，即前向鏈路的誤符號率為0.05時，可以看到，性能劣化較大，達(dá)0.2dB左右，此時前向鏈路質(zhì)量已經(jīng)對反向閉環(huán)功控性能產(chǎn)生較大影響。由此可見，閉環(huán)功控的性能要同時受兩個鏈路影響，改善某條鏈路的性能會給另一條鏈路帶來增益，反之亦然。
