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2008,4G标准评选在即——解析4G(后3G)技术国内国际发展走势
程广

 

虽然3G在我国仍未步入正式商用,在世界范围内3G规模商用时间也不长,但近期4G(后3G)的标准研究工作已经提上了议事日程。国际电信联盟(ITU)决定在2008年开始4G(后3G)标准的评选工作,将向世界各国征集4G(后3G)候选技术标准,并将在今年10月召开的2007年世界无线通信大会(WRC-07)上,探讨3G和后3G系统未来发展与频率有关的问题。日前,信息产业部表示,希望我国通信运营业和制造业联合起来推动我国4G标准提案的征集。在标准评选前夕,全球4G(后3G)技术发展态势如何?我国4G(后3G)研究工作进展如何?我国又该如何把握相关的引导政策呢?

4G标准混沌前行

4G移动通信是继3G之后的新一代移动通信技术,即第四代移动通信。ITU将4G(后3G)命名为IMT-Advanced,并定义了其性能标准“移动状态下能达到100Mbit/s传输速率,静止状态下能够实现1Gbit/s的速率。”,但未限定4G的技术路线。

到目前为止,业界还没有出现明确的4G标准定义,但存在几种主流的技术路线。

ITU认为,4G(后3G)是基于IP协议的高速蜂窝移动网,从现有3G演进而来。4G网络的传输速度将大幅提升,而发射功率却变得更小。一些厂商和科研机构认为,4G应从WiMAX演进发展,是基于IP构架的移动无线城域网,能够实现无线高速数据传输,构成支持高速移动和实时在线的公共无线宽带接入网。还有观点认为,4G是一个融合多种通信方式的网络,将包容室内无线网络、公众移动通信网、广播和卫星通信等网络。

有专家指出,如果按照ITU的思路,目前3G的三个标准WCDMA、CDMA、TD-SCDMA将演进出各自相应的4G(后3G)标准,而WiMAX支持者则会尽力把WiMAX推荐为4G标准。

国际厂商分营扎寨

世界知名电信设备、系统制造厂商和电信运营商,在几年前就早已开始了对4G的研究。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在4G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。

以北电、高通、爱立信为主的通信业巨头,正以自身技术优势为起点,抢占4G(后3G)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。今年3月初,北电携手Kyocera Wireless和Runcom公司,成功完成了业界首个采用创新型WiMAX天线技术在多厂商环境下的现场MIMO呼叫。在以WiMAX为基础发展4G的阵营中,并不只有北电公司一家。在2007年3月举办的3GSM大会上,美国电信运营商Sprint的4G无线宽带伙伴——三星、英特尔、摩托罗拉和诺基亚等公司均表示支持WiMAX,并演示了“类4G”应用网络。

在4G的研发道路上,爱立信公司面对WiMAX的热潮毅然止步,集中自身优势力量开发面向4G的3G LTE(Long Term Evolution)技术。

面对WiMAX,美国高通公司表现得更为坚决,高通公司一直扮演着CDMA教父的角色,直面WCDMA、TD-SCDMA,甚至WiMAX的竞争。近日,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,高通公司曾以6亿美元收购了获近300项OFDM技术专利的Flarion技术公司,而OFDM(正交频分复用)技术是未来移动通信的核心技术之一。

信息产业部“发令求贤”

3月20日召开的2007年电信发展与政策通报会上,信息产业部娄勤俭副部长表示,为了推动3G业务的发展,将适时推动运营商全业务经营,并启动4G标准提案的征集工作。

娄勤俭称,虽然3G目前还未大面积铺开,但现在就应当考虑3G之后的发展了,以在未来相关产业发展中取得更大的优势,并表示希望通信运营业和制造业能够联合起来推动4G标准提案的征集。

据悉,1月中旬,信息产业部奚国华副部长到广东省调研时参观了华为、中兴等我国电信设备制造的领军企业。据知情人士透露,在有关会议上,奚国华副部长曾提出希望华为、中兴积极参与到下一代移动通信标准的制订中来。

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,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。

标准未定频率先行

无线电频率资源对于各种无线电业务的开展十分重要,而对于新一代移动通信国际标准而言,其重要性显得更为突出。如果一项无线电技术、通信标准的无线电频率资源不充足,或者全球统一性较差,那么将严重制约该技术和标准的发展。因此,一般通信标准制订之前,相关部门和组织需要进行无线电频率的预选工作,为技术的发展和演进提供合适的频率资源。在ITU开始4G标准评选之前,将在2007世界无线电通信大会上,探讨未来移动通信的频谱需求等问题。

将于今年10月召开的世界无线通信大会(WRC-07),其议题涵盖了移动、固定、航空、广播、水上、无线电定位、业余和射电天文等地面业务,以及卫星通信、卫星气象、卫星地球探测、卫星无线电导航和空间研究等空间业务,涉及我国国民经济和国防建设多个部门以及港、澳地区使用无线电频率和卫星轨位资源的权益。

值得注意的是,本次会议将未来移动通信,特别是宽带多媒体应用附加频谱需求,作为优先考虑的议题之一,将为IMT-2000和超IMT-2000(systems beyond IMT-2000)系统的未来发展审议与频率有关的问题(3G和3G后系统未来发展候选频段问题)。

我国目前分配给移动通信的无线电频谱为505 MHz,但随着3G在中国的商用,其市场和应用将日益丰富,尤其当4G标准发展成熟,将对频谱资源有更大的需求。ITU-R预计,到2020年移动通信频谱总需求量将为1280 MHz~1720 MHz。有专家认为,到2020年,我国移动通信至少需要新增780 MHz频谱资源。 目前我国已经把2300 MHz~2400 MHz频段规划给TDD制式的3G标准使用。考虑到TD-SCDMA演进到4G之后的频率使用问题,我国信息产业部无线电管理局将在WRC-07上力争将该频段推为全球的IMT频段,并加大推广2300 MHz~2400 MHz频段作为3G、后3G(4G)全球扩展频段的工作力度。

中国4G技术初露萌芽

如果说我国在第一代移动通信标准时代没有任何话语权的话,那么在第二代移动通信时期赶上了末班车,在3G时代迎头赶上,提出了自主创新的世界三大标准之一。而对于4G标准,我国在时间上基本与世界同步。

2001年,我国863计划启动了面向后三代/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 Technology for Universal Radio Environment,FuTURE),其主要目标是面向未来10年无线通信领域的发展趋势与需求,重点突破新一代移动通信系统关键技术。去年11月,我国首个基于分布式无线网络、具有4G移动通信基本特征的现场试验系统在上海构建完成。该系统在高速移动环境下的信息传输速率达100Mbit/s,将现有移动通信技术的传输效率提高了近10倍,其高频谱利用率和低发射功率等突出特点体现了新一代移动通信技术的发展趋势。

据了解,FuTURE计划在新一代移动通信无线组网、传输与多址等基础技术方面进行了一系列创新。目前已申请发明专利近200余项,向3GPP/3GPP2等国际标准化组织提交了近百项提案。一批核心技术已被国际标准化组织所采纳,带动了包括TD-SCDMA在内的3G演进技术的发展,从而奠定了我国发展新一代宽带无线移动通信技术,全面参与国际竞争的技术基础。

此外,我国相关厂商和机构也在积极研究TD-SCDMA的演进技术,使之速率更高,功能更强。

国内研究需加力推进

在商界有句名言,“一流的企业作标准”,可见标准的制订对于企业、行业发展而言有着重大的意义。在移动通信领域,我国抓住了3G标准的机遇,自主提出了世界三大标准之一的TD-SCDMA标准。这对于我国的通信运营商和设备制造企业意义明显,并有助于提升我国在通信领域的国际地位。

目前3G在中国还没有进入正式商用阶段,国内通信运营商、设备制造企业和研究机构的目光仍主要关注于3G的发展和应用。甚至有观点认为,中国此时研究4G(后3G)标准,有可能限制和制约3G的应用和发展。然而,纵观移动通信技术的发展可以发现,一个标准的应用周期大概是10年。在国际3G商用已达一定规模,我国3G技术逐步成熟的形势下,我国目前的4G(后3G)研究并不“超前”,与国际通信厂商相比甚至显得有些滞后。

因此,在4G(后3G)候选技术标准提案申报前夕,我国需要积极参与,加大科研究机构与设备制造厂商、运营商的协作力度,切实加力推动我国4G(后3G)标准的研究工作。

3G国际标准之一的TD-SCDMA,受到我国政府和相关厂商的高度重视和关注,并得到了诸如西门子、摩托罗拉、北电等多家国际知名通信设备商的支持,在我国已即将步入商用。作为自主提出的3G标准,我国应充分重视该技术向4G(后3G)的演进工作,使之不但能够在3G时代得到充分应用,更具备面向未来持续发展的能力,具备更加长久的生命力。同时,我国的4G(后3G)技术发展,也不能固步自封,固守传统观念。应深入研究无线通信技术发展新趋势,充分考察借鉴各种先进的无线通信新技术,包括WiMAX技术在内,使之与TD-SCDMA技术形成优势互补,以达到既确保我国自主知识产权技术的优势地位,又能够以国际领先的技术建设新一代移动通信网络的目标。

国际4G(后3G)研发在快速前行,我国4G标准研究也需积极跟进。在国家鼓励自主创新的政策下,相关政府部门为4G标准提供、争取发展条件的背景下,再加上相关厂商的大力支持,相信我国4G(后3G)标准提案工作会取得满意的成果,成为我国通信产业健康、快速、持续发展的又一新动力。