探讨通信新业务引领无线通信终端的未来

张学利

【摘 要】 文中针对未来无线通信系统中的无线资源分配主要阐述了：动态子信道分配、分布式网络架构设计以及动态资源分配方面的问题。

【关键词】 无线通信；无线资源分配；动态；网络架构

随着我们国家电网通信被广泛应用，无线通信技术显得十分的重要。它具有安全性能高、业务功能强大、覆盖范围广、信号速率高、传输距离長等特点，且无线通信电网具有项目启动快、工程周期短、施工不受城市建设约束、扩充容易、投资小、安装简单、灵活等特点，这些特点使得该项技术越来越受人们的重视。

概述

电力通信是为了能保证电力系统安全稳定的运行而应运而生的。它跟电力系统安全稳定的控制系统、调度自动化系统都被人们称为电力系统的安全稳定运行三大支柱。我们国家电力通信网经过了几十年建设，已初具规模了，通过了卫星、载波、光缆、微波等多种的通信手段而构建成为立体的交叉的通信网。

跟随无线通信的技术发展，无线通信的系统特征发生巨大变化。由于应用了无线技术的通信网不用依赖电网的网架，而且抗自然的灾害能力比较强，在同时拥有非视距的传输、带宽大、传输的距离远等特点，非常适合弥补在目前的通信方法的单一化以及覆盖面不大的缺点。本文简单的介绍了无线通信传输体制中的应用特征以及优缺点，而且分析它在电力系统应用的前景。

随着无线通信技术的发展，无线通信的接入速度提升到100Mbit/s量级，这对于正处于发展期的窝移动通信系统形成了挑战。文章基于这一背景对未来无线通信系统中的无线资源分配进行了阐述。为了解决多径快衰这一问题，并使频谱得到更充分的利用，从而出现了动态资源分配机制，现在主要是研究如何提高边缘用户数据速率以及系统容量。未来无线通信系统中的无线资源分配如下：

1 动态子信道分配

对于一个无线通信系统而言，最基础的就是调制技术与多址方式。第三代合作伙伴计划组织在进行相关讨论与研究后决定，将正交频分多址（简称OFDMA）技术和单载波频分多址（简称SC-FDMA）技术分别应用于3GLTE系统的下行和上行中。单载波频分多址技术具有较低的峰均比。以上两项多址技术在子信道选择方面均具有灵活性，可对频域资源进行动态分配，使得频率及多用户分集得到有效的利用，从而使得系统性能达到最佳状态。这也是LTE系统无线资源分配的又一特征。

2 分布式网络架构设计

一般，构成3GPP接入网UTRAN的节点有两层，即NodeB与RNC，但为了简化LTE系统网络，使延迟时间变短，E-UTRAN的组成部分仅为演进型NodeB。

下图为LTE系统的网络架构图，其组成部分主要是演进型NodeB与接入网关。演进型NodeB底层的传输是通过IP实现的，由X2接口实现逻辑上的连接，也就是建立Mesh型网络。这种网络结构设计的目的是支持UE可在网络中任意移动，从而使用户可进行无缝切换。所有演进型NodeB与接入网关之间的连接都是由S1接口来实现的，一个演进型NodeB能够连接多个接入网关，同样，一个接入网关也能够与多个演进型NodeB进行连接。事实上，接入网关就是一个边界节点，若认为核心网的组成部分包括接入网关，那么演进型NodeB是接入网的主要组成部分。

3 动态资源分配方向

不同于传统方式，LTE系统无线资源分配机制具有自己的特点，以下就动态资源分配展开讨论，调度与功率控制是动态资源分配的主要内容。

3.1 调度

在以分组交换为基础的无线网络中，频率资源的调度十分关键，3GPP对调度进行了如下定义：时频资源是由基站调度器在相应的时间内分配给用户。评价调度算法好与坏的依据就是是否既满足了用户的QoS要求，又使其系统容量最大化，所以要平衡系统与用户两者的关系。

如今，无线网络发展迅速，许多VoIP与多媒体等不同类型的新业务也随之出现，不同业务的QoS要求区别非常大，怎样设计出一个调度器既能适应当前复杂的网络环境，又可满足不同业务的要求是我们需要思考的一个问题。

既要符合系统的吞吐量，又要满足用户的QoS要求，这就要求提供用户信道现状和数据等待长度等相关外部信息给调度器。调度所要考虑的因素比较多，在使相关信息得到充分利用的前提下，要尽可能的将信令和其他开销降到最低，使系统性能尽量达到最佳状态。

LTE系统带宽范围为1.25MHz～20MHz，比典型的场景信道带宽还要大，所以，可根据无线信道衰落特性来实现时频二维调度，从而满足用户的QoS及系统容量最大化的要求。

3.2功率控制

在下行链路中，功率控制需要能对路径损耗及阴影衰落进行补偿，由慢速功率控制便可实现这一要求，然而，要使频率分集效用得到充分的利用，如何分配所有子信道的功率也是调度周期内需要考虑的问题。在周期与粒度方面，功率分配要小于功率控制。通常，为了同时满足系统吞吐量与用户的QoS要求，功率分配与子载波分配是不能分别考虑的。虽然，现有的关于单小区功率分配和子载波分配的资料不少，但基本上都很复杂，假设条件偏离实际，对工程并不适用。在现有的下行功率控制方法中，平均分配法与路径损耗补偿法相对来说较为简单有效。

4无线通信技术在电网通信中的应用前景

未来无线通信技术的应用有以下几个趋势：一是网络覆盖的无缝化。二是宽带化是未来通信发展的一个必然趋势，窄带的、低速的网络会逐渐被宽带网络所取代。三是融合趋势明显加快。四是数据速率越来越高。五是终端智能化越来越高。

六是从两个应用方向发展：其一，移动网增加数据业务。1xEV-DO、HSDPA等技术的出现使移动网的数据速率逐渐增加，在原来的移动网上叠加，覆盖可以连续。

其二，固定数据业务增加移动性。WLAN等技术的出现使数据速率提高，固网的覆盖范围逐渐扩大，移动性逐渐增加；移动通信、宽带业务和WiFi的成功，促成802.16/WiMAX等多种宽带无线接入技术的诞生。

就目前的现状来看，以3G为代表的公众移动通信与其他各种无线技术不会彼此终结或相互取代，而3G、WiMAX、WLAN等各种移动、无线技术走向融合是必然的发展过程。在多元融合的大趋势下，无线局域网（WLAN）和无线城域网（WiMAX）等各种无线技术在竞争中互相借鉴靠近，这加快了新型射频技术的引入。

蜂窝移动通信启动了LTE项目，这是种以OFDM/FDMA为核心的技术，是3G技术向4G技术演进的一个过渡。LTE有在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率，可以改善小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟，以此来增强宽带传输的性能。WiMAX、WLAN等无线宽带技术的进步推动我们的网络一步步走向成熟，但接收信号的幅度和相位呈随机变化和频谱效率低下成为了亟待解决的问题。因此，采用MIMO与OFDM相结合，使传输速率成倍

提高就成为各种无线技术的共同选择。作为多载波调制（MCM）的一种，OFDM技术的核心能力就是将信道分成许多正交子信道，容易通过不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率，实现系统复杂度的提升和带宽的增大。而MIMO技术能在不增加宽带的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，它改善了系统性能，提高了数据速率，所以在新一代无线通信系统中MIMO技术必不可少。因此，MIMO系统与OFDM技术相结合，能充分利用两者的优势，弥补彼此的不足，是未来无线宽带技术的重要力量

结束语：

总而言之，在我们国家，电网通信系统中应用最广泛的是光纤通信，它具有传输率高、可靠性高的优点，同时也具有施工成本高、维修成本高、操作复杂等缺点。信息通信技术人员希望有一种成本低廉、免维修且适应性强的新型通信技术，而无线通信技术能够满足通信技术人员的所有要求。随着科学技术的不断发展，众多先进技术将在无线通信技术中得到应用，从而为我国电网的通信作出更多的贡献。

参考文献：

[1]姜波.CDMA蜂窝移动通信系统中的无线资源管理算法研究[J].新疆大学学报（自然科学版），2004，03：325.

[2]肖潇，陶晓明，陆建华.基于高能效无线接入网的绿色无线通信关键技术研究[J].电信科学，2011，11：75-8.