隨著近年來3GPP各版本標(biāo)準(zhǔn)的逐一制定完成，特別是R99版本已相對(duì)成熟，3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)呈現(xiàn)出一觸即發(fā)的勢(shì)頭，而3G牌照的發(fā)放將極有可能成為我國(guó)3G建設(shè)的觸發(fā)點(diǎn)。

1 引言

　　然而，由于3G系統(tǒng)本身所具有的局限性已經(jīng)引起人們的注意，因此世界通信業(yè)界的專家們已將目光更遠(yuǎn)的放向了“后3G技術(shù)” (IMT-2OOOBeyond)，也可以稱為4G甚至是5G技術(shù)。

　　3G的局限性主要體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：

　　(1)難以達(dá)到較高的通信速率。3G采用的是CDMA技術(shù)，CDMA本身是一個(gè)自擾系統(tǒng)，所有的移動(dòng)用戶都占用相同的帶寬和頻率，因此在系統(tǒng)容量有限的情況下，用戶數(shù)越多，越難達(dá)到較高的通信速率，不能夠滿足用戶對(duì)高速多媒體業(yè)務(wù)的要求；

　　(2)難以提供動(dòng)態(tài)范圍多速率業(yè)務(wù)。由于3G空中接口標(biāo)準(zhǔn)對(duì)核心網(wǎng)有所限制，因此3G將難以提供具有多種QoS及性能的各種速率的業(yè)務(wù)；

　　(3)難以實(shí)現(xiàn)不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境間的無(wú)縫漫游。由于采用不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境，需要移動(dòng)終端配置有相應(yīng)不同的軟、硬件模塊，而3G移動(dòng)終端目前尚不能夠?qū)崿F(xiàn)多業(yè)務(wù)環(huán)境的不同配置。

　　基于以上3G系統(tǒng)的一些局限性，人們希望能夠通過“后3G技術(shù)”來解決它們，并在未來能夠真正實(shí)現(xiàn)“任何人在任何地點(diǎn)以任何形式接入網(wǎng)絡(luò)”的夢(mèng)想。

　　本文主要對(duì)4G的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行介紹，并對(duì)3G與4G的關(guān)系，以及因4G技術(shù)的發(fā)展而可能對(duì)我國(guó)3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來的影響闡述個(gè)人的觀點(diǎn)。

2 4G的產(chǎn)生及概念

　　自移動(dòng)通信誕生之日起，其主流業(yè)務(wù)一直是人與人之間的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。隨著Internet及多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，用戶越來越不滿足僅僅通過語(yǔ)音進(jìn)行溝通的單一通信方式，以及人與人的單一通信對(duì)象。人們希望移動(dòng)通信系統(tǒng)能夠提供更廣泛的業(yè)務(wù)種類，例如因特網(wǎng)接入、圖像傳送、視頻點(diǎn)播、數(shù)據(jù)互傳、甚至實(shí)時(shí)的觀看電視節(jié)目等數(shù)據(jù)或多媒體業(yè)務(wù)。同時(shí)也希望能夠從目前的人與人之間的通信發(fā)展到人與機(jī)器、甚至機(jī)器與機(jī)器之間的通信。此外，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說，則更希望下一代的通信系統(tǒng)能夠更易于加載各類新業(yè)務(wù)及融合新技術(shù)，而無(wú)需頻繁的進(jìn)行系統(tǒng)變動(dòng)。這些需求將會(huì)使得移動(dòng)通信模式發(fā)生較大的變化。

　　移動(dòng)通信系統(tǒng)從2G到3G的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了從單純的語(yǔ)音通信向數(shù)據(jù)通信的跨越，但因?yàn)榍懊嫠龅姆N種原因，3G對(duì)無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)的提供能力及質(zhì)量將注定不夠理想，并且網(wǎng)絡(luò)的智能化仍有待提高，再加之信息時(shí)代的迅猛發(fā)展，這一切無(wú)疑推動(dòng)了業(yè)界對(duì)下一代通信系統(tǒng)的研發(fā)工作。2000年10月6日國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)在加拿大蒙特利爾市成立了“IMT2000andBeyond”工作組，歐洲、日本、韓國(guó)對(duì)4G的研究也陸續(xù)展開，我國(guó)在2002年3月也正式宣布啟動(dòng)對(duì)4G通信系統(tǒng)的研究工作。在2002年5月ITU召開的“IMT 2000 and Systems Beyond”研討會(huì)上，mITF系統(tǒng)子委員會(huì)主席Watanabe先生將未來的通信系統(tǒng)描述為具備以下特征的系統(tǒng)。

　　(1)用戶可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間以任何方式不受限的接入網(wǎng)絡(luò)中來；

　　(2)移動(dòng)終端可以是任何類型的；

　　(3)用戶可以自由的選擇業(yè)務(wù)、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)；

　　(4)可以實(shí)現(xiàn)非常先進(jìn)的移動(dòng)電子商務(wù)；

　　(5)新的技術(shù)可以非常容易的被引入到系統(tǒng)和業(yè)務(wù)中來。

　　根據(jù)他的描述，未來的4G系統(tǒng)則至少具備以下5個(gè)基本條件：

　　(1)具有很高的傳輸速率和傳輸質(zhì)量。未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)該能夠承載大量的多媒體信息，因此要具備50-100Mbit/s的傳輸速率、非對(duì)稱的上下行鏈路速率、地區(qū)的連續(xù)覆蓋、QoS機(jī)制、很低的比特開銷等功能；

　　(2)靈活多樣的業(yè)務(wù)功能。未來的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能使各類媒體、通信主機(jī)及網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行“無(wú)縫”連接，使得用戶能夠自由的在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無(wú)縫漫游，并覺察不到業(yè)務(wù)質(zhì)量上的變化，因此新的通信系統(tǒng)要具備媒體轉(zhuǎn)換、網(wǎng)間移動(dòng)管理及鑒權(quán)、Adhoc網(wǎng)絡(luò)(自組網(wǎng))、代理等功能；

　　(3)開放的平臺(tái)。未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)在移動(dòng)終端、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制上具有“開放性”，使得用戶能夠自由的選擇協(xié)議、應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)。讓應(yīng)用業(yè)務(wù)提供商(ASP)及內(nèi)容提供商能夠提供獨(dú)立于操作的業(yè)務(wù)及內(nèi)容。使定位信息和計(jì)費(fèi)信息能夠在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)和各類應(yīng)用之間共享。改良的安全機(jī)制能夠作用于廣泛的功能范圍；

　　(4)高度智能化的網(wǎng)絡(luò)。未來的移動(dòng)通信網(wǎng)將是一個(gè)高度自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，具有很好的重構(gòu)性、可變性、自組織性等，以便于滿足不同用戶在不同環(huán)境下的通信需求；

　　(5)高度可靠的鑒權(quán)及安全機(jī)制。未來的移動(dòng)通信網(wǎng)將是一個(gè)基于分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，如何保證數(shù)據(jù)的安全可靠性將直接影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存力，也會(huì)影響到用戶對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信任程度。

　　目前業(yè)界對(duì)4G的定義從不同的角度給出了很多種提法，以下是普遍認(rèn)可的一種解釋，4G的概念可稱為廣帶接入和分布網(wǎng)絡(luò)，具有非對(duì)稱的和超過 2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸能力。它包括廣帶無(wú)線固定接入、廣帶無(wú)線局域網(wǎng)、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)(基于地面和衛(wèi)星系統(tǒng))。此外，4G將是多功能集成的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)，也是寬帶接入IP系統(tǒng)。其主要技術(shù)指標(biāo)如下。

　　(1)數(shù)據(jù)速率達(dá)到上行速率30Mbit/s、下行速率100Mbit/s。終端移動(dòng)速率從步行提高到車速甚至更高；

　　(2)頻譜寬度：帶寬達(dá)到1.2-1.7GHz；

　　(3)頻帶：5GHz。

　　為了達(dá)到上述的技術(shù)指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，在4G系統(tǒng)中勢(shì)必將引入新的技術(shù)手段，下面本文將對(duì)4G系統(tǒng)中可能將采用的主要新技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

3 4G中的關(guān)鍵技術(shù)

　　從前面對(duì)于4G系統(tǒng)的描述中我們可以看出，它是一個(gè)遠(yuǎn)比3G更加復(fù)雜的通信系統(tǒng)，它的實(shí)現(xiàn)需要依托于很多新興技術(shù)。在4G系統(tǒng)中可能采用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括OFDM、軟件無(wú)線電、智能天線、移動(dòng)IPv6等。

3.1正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)

　　由于無(wú)線信道存在多徑效應(yīng)，數(shù)據(jù)信號(hào)在各種不同類型的無(wú)線信道上傳輸時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)延會(huì)造成接收信號(hào)的碼間干擾，尤其當(dāng)碼元速率提高而周期相應(yīng)縮短時(shí)，時(shí)延將會(huì)跨越更多的碼元，而使這種干擾變得更大。此外，碼元速度的提高引起信號(hào)帶寬相應(yīng)增大，當(dāng)信號(hào)帶寬大干信道的相關(guān)帶寬時(shí)會(huì)造成頻率選擇性衰落。目前單載波調(diào)制技術(shù)為了能夠盡量減輕這種衰落而采用了均衡技術(shù)，但卻不得不以增加信道噪聲作為代價(jià)。

　　未來的無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)首先要求數(shù)據(jù)傳輸速率要高，同時(shí)又要保證傳輸質(zhì)量，這就要求所采用的調(diào)制解調(diào)技術(shù)既要有較高的信元速率，又要有較長(zhǎng)的碼元周期。基于這樣的考慮，產(chǎn)生了OFDM技術(shù)，屬于多載波調(diào)制技術(shù)(MCM)中的一種。OFDM是4G通信網(wǎng)的核心技術(shù)。

　　OFDM技術(shù)將需要傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)流分解為若干個(gè)較低速率的并行子數(shù)據(jù)流，在將它們各自調(diào)制到相互正交的子載波上，合成輸出，輸出的數(shù)據(jù)速率與串行數(shù)據(jù)流分解前的速率相同。

　　首先，由于這些子載波相互正交，因此允許它們之間的頻譜重疊，從而提高了頻譜利用率。

　　其次，由于信號(hào)分解后并行子數(shù)據(jù)流的碼元周期變長(zhǎng)，只要時(shí)延擴(kuò)展與碼元周期之比小于一定的數(shù)值，就不會(huì)造成碼間干擾，且這些子數(shù)據(jù)流的信號(hào)傳輸帶寬減小，可以有效降低頻率選擇性衰落，同時(shí)合成后輸出的總數(shù)據(jù)速率并沒有降低。

　　第三，OFDM采用跳頻的方法來選用正交子載波。跳頻是把一個(gè)寬頻段分解為若干個(gè)頻率間隔(頻道或頻隙)，發(fā)端在某一個(gè)特定的時(shí)間間隔中采用哪一個(gè)頻道發(fā)送信號(hào)，由一個(gè)偽隨機(jī)序列進(jìn)行控制。由于發(fā)射頻道在各個(gè)時(shí)間段是跳變的，除非窄帶干擾在特定時(shí)間內(nèi)與所需信號(hào)同時(shí)落入一個(gè)頻道內(nèi)，才會(huì)形成對(duì)這一頻道特定的干擾，否則干擾在進(jìn)入接收機(jī)前端時(shí)將被有效抑制。因此，OFDM技術(shù)有很好的抗窄帶干擾能力。

　　第四，OFDM每個(gè)子載波所使用的調(diào)制方法可以不同，但不同的調(diào)制方法具有不同的頻譜利用率和誤碼率，尤其在無(wú)線信道條件不同的情況下，如何選用一種的調(diào)制方法是值得考慮的。而OFDM技術(shù)采用了自適應(yīng)調(diào)制的方案，可以根據(jù)信道條件的好壞，靈活選擇不同的調(diào)制方式。例如在終端距離基站比較近的時(shí)候，信道條件一般較好，就可以選用較高階的調(diào)制方式，從而獲得頻譜效率。而在信道條件變差時(shí)則可以選用較低階的調(diào)制方式，來確保信噪比。這樣，系統(tǒng)可以在頻譜利用率和誤碼率之間取得平衡。但自適應(yīng)調(diào)制方式需要信號(hào)中包含一定的開銷比特。

　　除上述優(yōu)點(diǎn)以外，OFDM也有3個(gè)較明顯的缺點(diǎn)。

　　首先，對(duì)頻偏和相位噪聲敏感。頻率偏移和相位噪聲會(huì)使OFDM各個(gè)子載波之間的正交性惡化，使得信噪比下降。

　　其次，功率峰值與均值比(PARR)大，導(dǎo)致發(fā)送端放大器功率效率較低。由于OFDM的信號(hào)是由多個(gè)獨(dú)立的經(jīng)過調(diào)制的子載波信號(hào)相加合成的，因此有可能產(chǎn)生比較大的峰值功率，也就有可能產(chǎn)生較大的PARR值。而過高的PARR值通常會(huì)對(duì)發(fā)送端功率放大器提出較高的線性要求，從而增加基站和用戶終端的成本。

　　第三，自適應(yīng)的調(diào)制技術(shù)使系統(tǒng)復(fù)雜度有所增加。OFDM采用的自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)會(huì)增加發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的復(fù)雜度，并且當(dāng)移動(dòng)終端達(dá)到車載的移動(dòng)速度時(shí)，自適應(yīng)的調(diào)制技術(shù)就沒有很大意義了。

3.2軟件無(wú)線電

　　4G系統(tǒng)若要實(shí)現(xiàn)“任何人在任何地點(diǎn)以任何形式接入網(wǎng)絡(luò)”的理想通信方式，則至少需要保證移動(dòng)終端能夠適合各種類型的空中接口，能夠在各類網(wǎng)絡(luò)環(huán)境間無(wú)縫漫游，并可以在不同類型的業(yè)務(wù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的“個(gè)人通信”。而不同的通信技術(shù)(如GSM、WLAN、 Bluetooth等)其調(diào)制方式、工作頻帶等都是不同的，是否能夠使不同的無(wú)線通信系統(tǒng)基于同一通用硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)成為大家關(guān)注的問題。

　　軟件無(wú)線電的概念是由MITRE公司的美國(guó)人JeeMitala在1992年5月的美國(guó)電信會(huì)議上明確提出的。當(dāng)時(shí)這個(gè)技術(shù)的提出主要是為了解決美國(guó)軍方不同軍種之間通信裝備不同而引起的通信不暢的問題，在后來則越來越多的引起了民用研究機(jī)構(gòu)的廣泛注意。它的出現(xiàn)是無(wú)線通信繼從模擬到數(shù)字、從固定到移動(dòng)后，從硬件到軟件的第三次變革。

　　軟件無(wú)線電的基本思想就是將硬件作為其通用的基本平臺(tái)，把盡可能多的無(wú)線及個(gè)人通信的功能通過可編程軟件來實(shí)現(xiàn)，使其成為一種多工作頻段、多工作模式、多信號(hào)傳輸與處理的無(wú)線電系統(tǒng)。也可以說，它是一種用軟件來實(shí)現(xiàn)物理層連接的無(wú)線通信方式。

　　軟件無(wú)線電的核心技術(shù)是用寬頻帶的無(wú)線接收機(jī)來代替原來的窄帶接收機(jī)，并將寬帶的模擬/數(shù)字、數(shù)字/模擬變換器盡可能的靠近天線，從而使通信電臺(tái)的功能盡可能多的采用可編程軟件來實(shí)現(xiàn)。

　　軟件無(wú)線電的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通用，功能實(shí)現(xiàn)靈活，改進(jìn)升級(jí)方便。

　　(2)提供了不同系統(tǒng)間互操作的可能性。軟件無(wú)線電可以使移動(dòng)終端適合各種類型的空中接口，可以在不同類型的業(yè)務(wù)間轉(zhuǎn)換。

　　(3)由于通過軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的主要功
能，因此更易于采用新的信號(hào)處理手段，從而提高了系統(tǒng)抗干擾的性能。

　　(4)擁有較強(qiáng)的跟蹤新技術(shù)的能力。由于它能夠在保證硬件平臺(tái)的基本結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化的情況下，通過改變軟件來實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)和使用新技術(shù)，因此大大降低了設(shè)備商新通信產(chǎn)品的開發(fā)成本和周期，同時(shí)也降低了運(yùn)營(yíng)商的投資。

　　但軟件無(wú)線電的實(shí)現(xiàn)還需要克服以下技術(shù)難點(diǎn)：

　　(1)多頻段天線的設(shè)計(jì)。軟件無(wú)線電的天線需要覆蓋多個(gè)頻段，以滿足多信道不同方式同時(shí)通信的需求，而射頻頻率和傳播條件的不同，使得各頻段對(duì)天線的要求存在著較大的差異，因此多頻段天線的設(shè)計(jì)成為軟件無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)之一。

　　(2)寬帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，要從抽樣信號(hào)中無(wú)失真地恢復(fù)原信號(hào)，抽樣頻率應(yīng)大于2倍信號(hào)頻率。而目前A/D、D/A的采樣頻率受到其性能的限制，從而也限制了所能處理的已調(diào)信號(hào)頻率。

　　(3)高速DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)。高速DSP芯片主要完成各種波形的調(diào)制解調(diào)和編解碼過程，它需要有更多的運(yùn)算資源和更高的運(yùn)算速度來處理經(jīng)寬帶A/D、D/A變換后的高速數(shù)據(jù)流，因此其芯片有待進(jìn)一步研發(fā)。

3.3智能天線

　　隨著電子通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，我們生活環(huán)境中的無(wú)線干擾也日漸嘈雜，來自廣播、移動(dòng)通信、無(wú)線通信等各個(gè)不同領(lǐng)域的電磁波相互干擾著，這為在復(fù)雜的背景噪聲中正確接收有效信號(hào)帶來了一定的難度。

　　目前2G通信系統(tǒng)中采用的天線分為全向天線和定向天線兩種，全向天線應(yīng)用于360°覆蓋的小區(qū)，定向天線應(yīng)用于小區(qū)分裂后的部分覆蓋小區(qū)。這兩種天線覆蓋的區(qū)域形狀都是不變的，因此對(duì)于基站來說，給每一個(gè)移動(dòng)用戶的下行信號(hào)是廣播式發(fā)送的，這樣勢(shì)必會(huì)引起系統(tǒng)干擾，并降低了系統(tǒng)容量。

　　智能天線采用了空分多址(SDMA)的技術(shù)，利用信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)進(jìn)行區(qū)分，動(dòng)態(tài)改變信號(hào)的覆蓋區(qū)域，使主波束對(duì)準(zhǔn)用戶方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)方向，并能夠自動(dòng)跟蹤用戶和監(jiān)測(cè)環(huán)境變化，為每位用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號(hào)，從而達(dá)到抑制干擾、準(zhǔn)確提取有效信號(hào)的目的。

　　因此，智能天線技術(shù)更加適用于具有復(fù)雜電波傳播環(huán)境的移動(dòng)通信系統(tǒng)。在我國(guó)提出的3G標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA中采用了智能天線技術(shù)。

　　智能天線具有以下優(yōu)點(diǎn):

　　(1)提高系統(tǒng)容量。智能天線采用了SDMA技術(shù)，利用空間方向的不同進(jìn)行信道的分割，在不同的信道中可以在同一時(shí)間使用同一種頻率而不會(huì)產(chǎn)生干擾，從而提高了系統(tǒng)容量。

　　(2)降低系統(tǒng)干擾。智能天線技術(shù)將波束的旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)方向，因此能夠有效抑制干擾。

　　(3)擴(kuò)大覆蓋區(qū)域。由于智能天線有了自適應(yīng)的波束定向功能，因此與普通天線相比，在同等發(fā)射功率的條件下，采用智能天線技術(shù)的信號(hào)能夠傳送到更遠(yuǎn)的距離，從而增加了覆蓋范圍。

　　(4)降低系統(tǒng)建設(shè)成本。由于智能天線技術(shù)能夠擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，因此基站的建設(shè)數(shù)量可以相對(duì)減少，降低了運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本。智能天線技術(shù)的主要缺點(diǎn)在于它的使用將增加通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，并對(duì)元器件提出了較高的性能要求。

3.4IPv6協(xié)議

　　4G通信系統(tǒng)選擇了采用基于IP的全分組的方式傳送數(shù)據(jù)流，因此IPv6技術(shù)將成為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。選擇IPv6協(xié)議主要基于兩點(diǎn)的考慮，一點(diǎn)是足夠的地址空間，另外一點(diǎn)是支持移動(dòng)性管理，這兩點(diǎn)是IPv4不具備的。除此以外，IPv6還能夠提供較IPv4更好的QoS保證及更好的安全性。由于承載網(wǎng)是IP網(wǎng)，未來的移動(dòng)終端必然需要擁有的一個(gè)IP地址作為身份標(biāo)識(shí)。目前使用的IPv4的地址長(zhǎng)度僅有32bit，其IP地址資源預(yù)計(jì)將在2006年左右被消耗盡。而IPv6具有長(zhǎng)達(dá)128bit的地址空間，即多達(dá)2128個(gè)地址，能夠徹底解決地址資源不足的問題。

　　其次，未來的移動(dòng)用戶接入4G通信系統(tǒng)不同于現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)用戶接入Internet，其的特征是具有不確定的移動(dòng)性，因此必然要求所采用的 IP協(xié)議能夠提供強(qiáng)大的移動(dòng)性管理功能以支持越區(qū)切換及無(wú)縫漫游IPv6引入了移動(dòng)IP的概念，移動(dòng)IP的簡(jiǎn)單原理圖如圖2所示。使用家鄉(xiāng)地址(HA， HomeAddress)來標(biāo)識(shí)移動(dòng)終端的IP地址，使用轉(zhuǎn)交地址CoA來表示移動(dòng)終端的當(dāng)前所在位置并用于選路，其主要思想類似于現(xiàn)網(wǎng)上采用的 MSISDN(移動(dòng)臺(tái)ISDN號(hào)碼)及MSRN(移動(dòng)終端漫游號(hào)碼)。移動(dòng)終端(稱為NodeA)在離開歸屬地(家鄉(xiāng))的時(shí)候會(huì)選擇一個(gè)路由器作為家鄉(xiāng)代理(Home Agent)，并在家鄉(xiāng)代理上注冊(cè)CoA。其它通信節(jié)點(diǎn)(稱為Node B)先通過移動(dòng)終端的家鄉(xiāng)地址將信息發(fā)送給Node A的家鄉(xiāng)代理。由家鄉(xiāng)代理通過隧道的方式將來自Node B的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給Node A的CoA地址。當(dāng)Node A收到由家鄉(xiāng)代理轉(zhuǎn)發(fā)過來的數(shù)據(jù)包后，它可以從數(shù)據(jù)包的源地址得知Node B想與自己進(jìn)行通信，于是發(fā)送自己現(xiàn)在的新地址給Node B。之后Node B與Node A之間可以不再通過家鄉(xiāng)代理的轉(zhuǎn)發(fā)而直接進(jìn)行雙向通信了。

4 4G通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　　目前，4G系統(tǒng)仍處于研究的起步階段，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺(tái)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也沒有成型，但網(wǎng)絡(luò)融合的大趨勢(shì)是顯而易見的。

　　“全I(xiàn)P核心網(wǎng)”概念的理解，應(yīng)該包括從IP骨干傳輸層到控制層、應(yīng)用層的一個(gè)整體。因此，未來的無(wú)線基站將具備通過IP協(xié)議直接接入“全I(xiàn)P 核心網(wǎng)”的能力，原有的交換中心、歸屬位置寄存器、鑒權(quán)中心等網(wǎng)元的主要功能都將由網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫(kù)來實(shí)現(xiàn)，信令網(wǎng)上的各層協(xié)議也將逐漸被IP協(xié)議所取代。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將從過去的垂直樹型結(jié)構(gòu)演變?yōu)榉植际降穆酚山Y(jié)構(gòu)，業(yè)務(wù)的差異性也只體現(xiàn)在接入層面。

　　4G通信系統(tǒng)按照功能可以劃分為接入層、承載層和業(yè)務(wù)控制層3層。

　　接入層允許用戶使用各種終端通過各種形式接入到4G的通信系統(tǒng)中，這一部分將是革命性的演進(jìn)；承載層提供QoS保證、安全管理、地址轉(zhuǎn)換等功能，與接入層之間的接口應(yīng)為開放的IP協(xié)議接口；業(yè)務(wù)控制層提供對(duì)業(yè)務(wù)的管理、加載等功能，它與承載層之間也應(yīng)有開放的接口，以便于第三方提供新的業(yè)務(wù)應(yīng)用。

5 4G與3G的關(guān)系

　　從前面對(duì)4G通信系統(tǒng)的介紹中可以看出，它將能夠比3G系統(tǒng)更好、更便捷的提供基于多媒體的通信業(yè)務(wù)，在未來4G系統(tǒng)將會(huì)取代3G系統(tǒng)是通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。但我們是否就此可以認(rèn)為目前全球正在或即將進(jìn)行的3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)變得毫無(wú)意義呢?答案是否定的。

　　首先，3G系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)際上能夠?yàn)槲磥砀鼜V泛的應(yīng)用多媒體業(yè)務(wù)起到市場(chǎng)培育的作用，正如lG的模擬系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行移動(dòng)業(yè)務(wù)的培育、GPRS系統(tǒng)對(duì)3G的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行培育一樣。用戶對(duì)新業(yè)務(wù)從初的認(rèn)識(shí)到接受，直到的普遍使用是個(gè)較為漫長(zhǎng)的過程，這個(gè)過程需要運(yùn)營(yíng)商從簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)到多樣化業(yè)務(wù)逐步進(jìn)行提供，通過首先吸引高端用戶到逐步普及至中、低端用戶，使用戶從偶爾的選擇性使用到廣泛的自然應(yīng)用，這一切都依賴于市場(chǎng)培育。

　　其次，每項(xiàng)新的技術(shù)從初概念的提出到技術(shù)難點(diǎn)的突破，到試驗(yàn)網(wǎng)的搭建，再到終產(chǎn)品化的市場(chǎng)應(yīng)用也是個(gè)漫長(zhǎng)的過程。在這一過程中，用戶對(duì)通信業(yè)務(wù)種類和內(nèi)容的要求都在逐步提高，通信業(yè)務(wù)市場(chǎng)不可能一直處于等待狀態(tài)，等待一個(gè)全新的強(qiáng)大的系統(tǒng)一次性解決所有問題，而應(yīng)該是在市場(chǎng)發(fā)展的每個(gè)階段都要有能與之相適應(yīng)的通信系統(tǒng)進(jìn)行支持。因此，在數(shù)據(jù)及多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展初期，建設(shè)一個(gè)能滿足用戶簡(jiǎn)單需求的3G通信系統(tǒng)是必須的。而對(duì)于設(shè)備研發(fā)商來說， 3G系統(tǒng)的建設(shè)能夠幫助他們從3G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)問題，從而探索更好的解決辦法，從而為今后4G系統(tǒng)的建設(shè)提供有價(jià)值的指導(dǎo)。

　　第三，從網(wǎng)絡(luò)的平滑演進(jìn)方面來說，3G系統(tǒng)也是必不可少的一個(gè)階段。目前2G的系統(tǒng)從接入網(wǎng)到核心網(wǎng)全部都是電路型的，而未來的4G系統(tǒng)則是從接入到核心網(wǎng)一體化的“全I(xiàn)P”結(jié)構(gòu)。從一個(gè)完全電路域的系統(tǒng)演變?yōu)橐粋€(gè)基于分組的全I(xiàn)P結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)是一個(gè)臺(tái)階式的躍變，無(wú)論從運(yùn)營(yíng)商的角度還是從用戶的角度，這種變化都是很大的。

　　對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說，非平滑演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)除了會(huì)帶來很大的投資風(fēng)險(xiǎn)以外，對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)的已有投資也將付之東流。而對(duì)于用戶來說，面臨的將是必須更換移動(dòng)終端的無(wú)奈選擇，這種情況下將會(huì)導(dǎo)致大量用戶重新選擇運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)，同樣會(huì)給運(yùn)營(yíng)商帶來不可估量的損失。從4G提出的目標(biāo)是解決3G系統(tǒng)的缺陷、提供完善理想化的技術(shù)體系來看，雖然3G到4G無(wú)論對(duì)于網(wǎng)絡(luò)還是終端也不可能是完全平滑的演進(jìn)，但3G系統(tǒng)在這中間可以起到承上啟下的樞紐作用，成為向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中不可缺少的一環(huán)。

　　從這些方面來說，雖然3G系統(tǒng)在通信速率、異構(gòu)系統(tǒng)間的漫游等方面存在著種種不盡人意的地方，但它并不是泡沫，而是通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然階段。而對(duì)4G系統(tǒng)的建設(shè)也將是建立在3G已不能夠滿足未來用戶對(duì)多媒體業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。

6 結(jié)束語(yǔ)

　　根據(jù)從1G到3G的發(fā)展情況，我們可以看出通信系統(tǒng)的發(fā)展周期一般為1O年，因此人們普遍認(rèn)為從2010年開始4G系統(tǒng)的時(shí)代將會(huì)來臨。目前我國(guó)的3G系統(tǒng)建設(shè)尚未起步，但3G牌照可能會(huì)發(fā)放，且有可能馬上激起3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的浪潮。考慮到以下幾點(diǎn)，我國(guó)通信發(fā)展的實(shí)際情況是目前仍以語(yǔ)音業(yè)務(wù)為主要需求；3G系統(tǒng)在多媒體業(yè)務(wù)上存在一定的局限性；3G的實(shí)際作用是為4G進(jìn)行多媒體業(yè)務(wù)的市場(chǎng)培育；未來4G系統(tǒng)設(shè)備革命性演變可能帶來的投資沖擊等。本文認(rèn)為3G的主流業(yè)務(wù)仍應(yīng)該以語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，多媒體時(shí)代仍需等待4G系統(tǒng)的建設(shè)，因此我國(guó)各大運(yùn)營(yíng)商在選擇3G系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)機(jī)及建設(shè)規(guī)模上應(yīng)謹(jǐn)慎抉擇。

　　4G系統(tǒng)將融合現(xiàn)有的各種無(wú)線接入技術(shù)，這些技術(shù)包括蜂窩、衛(wèi)星、WLAN、藍(lán)牙、Ad-hoc、 DAB/DVB(數(shù)字音頻和視頻廣播)、 WAP等。這些技術(shù)的融合將使4G成為一個(gè)無(wú)縫連接的統(tǒng)一系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的全球漫游及業(yè)務(wù)的可攜帶性，它將幫助我們實(shí)現(xiàn)充滿個(gè)性化的通信夢(mèng)想，為我們未來的生活描繪出多彩的一筆。