摘要：多網(wǎng)協(xié)同是4G的基本特征和思想精髓，與多網(wǎng)融合的差異在于注重網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的多樣性。多網(wǎng)協(xié)同追求的目標(biāo)是系統(tǒng)論所述的“涌現(xiàn)”效果——產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立存在時(shí)不具有的能力。多網(wǎng)協(xié)同具有多種形態(tài)，涉及多項(xiàng)核心技術(shù)。TD-SCDMA是ITU接納的3個(gè)3G方案之一，如果沿襲WCDMA或CDMA2000的演進(jìn)路線(xiàn)，它將逐步喪失自身的系統(tǒng)特點(diǎn)并在性能上處于劣勢(shì)，因此把它與手機(jī)電視系統(tǒng)、有線(xiàn)電視系統(tǒng)等進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，構(gòu)造出和現(xiàn)有系統(tǒng)兼容的多網(wǎng)協(xié)同TD-SCDMA系統(tǒng)——TD-SCDMA_Co系統(tǒng)。此系統(tǒng)使用相對(duì)成熟的技術(shù)，有產(chǎn)業(yè)鏈支撐，建網(wǎng)成本低，可以經(jīng)濟(jì)地提供業(yè)務(wù)；另外，TD-SCDMA_Co系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)室內(nèi)室外的良好覆蓋，可以進(jìn)入移動(dòng)通信、地面電視廣播、家庭IPTV、移動(dòng)IPTV等多個(gè)市場(chǎng)。

關(guān)鍵詞：第4代移動(dòng)通信；時(shí)分-同步碼分多址；演進(jìn)；多網(wǎng)協(xié)同

基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2005AA123940)

Abstract: Cooperative networking is the basic characteristic and kernel concept of 4G， and it emphasizes the diversity in wireless evolution rather than the network convergence. The goal what the cooperative networking is seeking for is the \"emergence effect\" addressed by the System Theory，that is to say giving birth to the ability that systems can never have without cooperation among them. The cooperative networking may be of various forms and involve multiple key technologies. TD-SCDMA is one of the three 3G standards accepted by ITU. If it follows the evolution road map of WCDMA or CDMA2000， it will gradually lose its system characteristics and retain an inferior position. A solution to TD-SCDMA evolution is to build a TD-SCDMA _Co system that is compatible with such existing systems as the handset TV system and cable TV system over the cooperative design of the TD-SCDMA system with these existing systems.With the relatively mature technologies and supported by the existing industry chain， the TD-SCDMA _Co system may not only have the low cost of network construction， but also economically offer services. Besides， it may expediently implement indoor and outdoor coverage. The TD-SCDMA _Co system may enter into the mobile communication， terrestrial TV broadcasting， family and mobile IPTV， and other markets.

Key words:4G; TD-SCDMA; evolution; cooperative networking

1 多網(wǎng)協(xié)同在網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中的作用

4C源于IT領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)的是計(jì)算機(jī)、通信、電子消費(fèi)與內(nèi)容4個(gè)領(lǐng)域的融合與協(xié)同，4C的提出表明信息領(lǐng)域進(jìn)入了相互融合、互相協(xié)同的發(fā)展時(shí)期。第四代移動(dòng)通信(4G)源于移動(dòng)通信領(lǐng)域，但是4G的目標(biāo)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)移動(dòng)通信的范疇，是以信息化社會(huì)技術(shù)為目標(biāo)。這也說(shuō)明，4G的范疇比4C更加全面。實(shí)現(xiàn)4C的目標(biāo)需要協(xié)同，要實(shí)現(xiàn)4G的目標(biāo)，需要更為廣泛的協(xié)同。

在信息系統(tǒng)中，融合是在技術(shù)創(chuàng)新和概念創(chuàng)新的基礎(chǔ)上對(duì)不同系統(tǒng)間共性的整合；協(xié)同是在技術(shù)創(chuàng)新和概念創(chuàng)新的基礎(chǔ)上對(duì)不同系統(tǒng)間個(gè)性的整合。不同元素的融合是基于元素之間存在形式上的某些共性，融合是為了更好地協(xié)同。融合的結(jié)果是不同元素在更高層次上的協(xié)同，例如，多媒體中的語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)之間的融合，單片系統(tǒng)(SOC)中的模數(shù)融合，“三網(wǎng)合一”中的廣播、電信、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)平臺(tái)的融合，都是為了更好地協(xié)同。不同系統(tǒng)的融合，可以使它們更加經(jīng)濟(jì)、方便、靈活地實(shí)現(xiàn)原有的功能，也為更高層次的協(xié)同創(chuàng)造了條件。

隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)信息量和信息服務(wù)種類(lèi)的需求不斷增加，任何一種單一的網(wǎng)絡(luò)或單一的終端都無(wú)法滿(mǎn)足這種不斷增長(zhǎng)的需要，要解決這個(gè)問(wèn)題，其出路只有一個(gè)——協(xié)同。

實(shí)現(xiàn)4C的目標(biāo)，離不開(kāi)終端之間的協(xié)同(或者叫做Ad hoc網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同)，要實(shí)現(xiàn)4G的目標(biāo)，必須依靠更為廣泛的協(xié)同——多網(wǎng)協(xié)同。從這個(gè)意義上講，協(xié)同在信息領(lǐng)域的發(fā)展中將比融合更為重要，協(xié)同意味著新功能的出現(xiàn)，也意味著更多的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)會(huì)。

2 多網(wǎng)協(xié)同的基本形式

圖1是4G/B3G研究領(lǐng)域給出的多網(wǎng)協(xié)同示意圖，這個(gè)圖也濃縮了B3G的基本理念和B3G追求的系統(tǒng)目標(biāo)。這里把網(wǎng)絡(luò)分為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc兩大類(lèi)，見(jiàn)圖中標(biāo)出的兩個(gè)虛線(xiàn)橢圓，上面的一個(gè)橢圓標(biāo)注了基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)范疇，下面的一個(gè)標(biāo)注了Ad hoc范疇。

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc之間存在3種基本協(xié)同形式：

·不同基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同

·不同Ad hoc網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同(或者稱(chēng)之為終端之間的協(xié)同)

·基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和Ad hoc網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同

多終端協(xié)同源于IT和家電領(lǐng)域。在中國(guó)進(jìn)行多終端協(xié)同研究的代表機(jī)構(gòu)是“閃聯(lián)”，在歐洲信息社會(huì)技術(shù)(IST)項(xiàng)目中直接和多終端協(xié)同相關(guān)的有MAGNET、WSI。其中最具代表性的還是MAGNET。

3 多網(wǎng)協(xié)同的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)模式

簡(jiǎn)要地說(shuō)，多網(wǎng)協(xié)同的目的就是為了產(chǎn)生單一網(wǎng)絡(luò)所不具有的能力，解決依靠單一網(wǎng)絡(luò)解決不了的問(wèn)題。根據(jù)系統(tǒng)理論，系統(tǒng)的功能應(yīng)大于其每個(gè)組成部分的功能之和。多網(wǎng)協(xié)同追求的是系統(tǒng)理論中所述的“涌現(xiàn)”效應(yīng)。

目前的多網(wǎng)協(xié)同主要集中在IST WSI和WWRF CONET組織里面進(jìn)行。在3G里面也涉及到多網(wǎng)協(xié)同的內(nèi)容，主要是WLAN與WCDMA的協(xié)同，以及蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)與GPS的協(xié)同——AGPS。

多網(wǎng)協(xié)同處于發(fā)展中，文獻(xiàn)[1]中的介紹只是現(xiàn)階段人們對(duì)多網(wǎng)協(xié)同的認(rèn)識(shí)，這種認(rèn)識(shí)是要不斷深化的；文獻(xiàn)^[1]給出的方法、模型需要和實(shí)際系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)造性的思考，才可以解決實(shí)際問(wèn)題。

多網(wǎng)協(xié)同不是多網(wǎng)拼湊，涉及到從頻譜協(xié)同到空中接口協(xié)同、業(yè)務(wù)協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)同，以及協(xié)同機(jī)制和協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等問(wèn)題，只有對(duì)這些問(wèn)題有了全面的考慮和理解，才能給出合理的協(xié)同方案。

多網(wǎng)協(xié)同涉及到的部分核心技術(shù)如下：

·開(kāi)放系統(tǒng)協(xié)同(OSC)模型

·開(kāi)放系統(tǒng)業(yè)務(wù)協(xié)同模型

·開(kāi)放系統(tǒng)安全協(xié)同模型

·終端移動(dòng)協(xié)同管理技術(shù)

·網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)協(xié)同管理技術(shù)

·多點(diǎn)接入的IP QoS協(xié)同保障技術(shù)

·網(wǎng)絡(luò)自組織和互組織技術(shù)

·環(huán)境認(rèn)知技術(shù)

·無(wú)線(xiàn)資源綜合管理技術(shù)

4 多網(wǎng)協(xié)同的產(chǎn)業(yè)化機(jī)會(huì)

——TD-SCDMA演進(jìn)

4.1 TD-SCDMA演進(jìn)面臨的問(wèn)題

目前，TD-SCDMA面臨來(lái)自其他3G系統(tǒng)(如WCDMA系統(tǒng)、CDMA2000系統(tǒng))和WiMAX系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。3GPP的WCDMA經(jīng)歷了從R99到R6的演進(jìn)之后，已經(jīng)具備了提供較高速率的能力，如高速數(shù)據(jù)分組接入(HSDPA)每5 MHz約10 Mb/s，并在協(xié)議層面完成了對(duì)廣播組播(MBMS)的支持。目前3GPP也在快速向長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)目標(biāo)推進(jìn)，為了提高下行速率，3GPP LTE正討論在下行鏈路引入正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的方案，多入多出(MIMO)技術(shù)也在考慮之中。

從目前的技術(shù)成熟度和系統(tǒng)業(yè)務(wù)能力看，在ITU接納的3個(gè)第三代移動(dòng)通信技術(shù)方案中，TD-SCDMA是處于劣勢(shì)的，如果沿襲WCDMA的演進(jìn)路線(xiàn)或者沿襲CDMA2000的演進(jìn)路線(xiàn)，TD-SCDMA難免陷入跟隨的被動(dòng)局面。TD-SCDMA不可以糾纏在某項(xiàng)技術(shù)和某項(xiàng)功能的優(yōu)劣，而是要以系統(tǒng)思想取勝，以系統(tǒng)的綜合能力和整體性?xún)r(jià)比取勝。

4.2 從多網(wǎng)協(xié)同的角度對(duì)TD-SCDMA重新定位

TD-SCDMA是作為一種移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)而提出的，但是，隨著社會(huì)對(duì)信息服務(wù)需求的逐步增加，目前蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)必須向無(wú)線(xiàn)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)轉(zhuǎn)型。從提供信息化服務(wù)的角度看，TD-SCDMA既面臨業(yè)務(wù)能力的挑戰(zhàn)，也面臨眾多的資源整合帶來(lái)的機(jī)遇。

在信息和通信領(lǐng)域，目前正在興起的產(chǎn)業(yè)包括：

·地面、衛(wèi)星數(shù)字電視廣播

·面向家庭的IPTV(有線(xiàn)網(wǎng))

·面向個(gè)人的電視廣播頻段手機(jī)電視

·寬帶蜂窩移動(dòng)通信(如3G)

·寬帶無(wú)線(xiàn)接入局域網(wǎng)(如WLAN//WIMAX)

如果對(duì)上述5個(gè)方面的產(chǎn)業(yè)需求綜合分析，把TD-SCDMA從單獨(dú)的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的局限中解放出來(lái)，定位為基于多網(wǎng)協(xié)同提供綜合業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的一個(gè)有機(jī)組成部分，那么，上述5個(gè)領(lǐng)域中的前3個(gè)領(lǐng)域中的資源(業(yè)務(wù)、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái))，將會(huì)給TD-SCDMA帶來(lái)跨越式發(fā)展的機(jī)會(huì)，進(jìn)而，TD-SCDMA系統(tǒng)可以參與寬帶蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)和寬帶無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。

4.3 TD-SCDMA多網(wǎng)協(xié)同演進(jìn)方法

為了構(gòu)建具有多網(wǎng)協(xié)同能力的TD-SCDMA系統(tǒng)，一種現(xiàn)實(shí)的技術(shù)路線(xiàn)是把TD-SCDMA系統(tǒng)、工作在電視廣播頻段的手機(jī)電視系統(tǒng)(DTV-H)(如中國(guó)清華的DMB-H，或者歐洲的DVB-H)、有線(xiàn)電視系統(tǒng)(HFc)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)。

TD-SCDMA與工作在電視廣播頻段的手機(jī)電視系統(tǒng)的協(xié)同——(TD-SCDMA+DTV-H)，可以實(shí)現(xiàn)如下系統(tǒng)目標(biāo)：

·使(TD-SCDMA+DTV-H)系統(tǒng)的下行速率達(dá)到10 Mb/s(以8 MHz帶寬的調(diào)協(xié)器速率計(jì)算)；

·使(TD-SCDMA+DTV-H)系統(tǒng)具有時(shí)分雙工/頻分復(fù)用(TDD/FDD)混合雙工的能力；

TD-SCDMA與有線(xiàn)電視系統(tǒng)的協(xié)同——[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]，可以實(shí)現(xiàn)如下系統(tǒng)目標(biāo)：

·使[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]具有良好的室內(nèi)外覆蓋和熱點(diǎn)覆蓋能力；

·使[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]具有低的建網(wǎng)成本；

·使[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]具有豐富的內(nèi)容。

在[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]與地面數(shù)字廣播網(wǎng)(DTV-T)的協(xié)同，使地面數(shù)字廣播網(wǎng)DTV-T的室外覆蓋均勻且保持高階調(diào)制所需要的信號(hào)強(qiáng)度，從而提高節(jié)目播出套數(shù)。

4.4 多網(wǎng)協(xié)同為T(mén)D-SCDMA帶來(lái)跨越式發(fā)展

在完成了上述{[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]+DTV-T}協(xié)同演進(jìn)之后(簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)D-SCDMA_Co)，TD-SCDMA_Co已經(jīng)具備了4G的基本特征。TD-SCDMA必然得到比其他獨(dú)立發(fā)展的寬帶無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)、寬帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)更為豐厚的業(yè)務(wù)、技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)資源，這就使得TD-SCDMA系統(tǒng)在市場(chǎng)占有上具有顯著優(yōu)勢(shì)，也為T(mén)D-SCDMA系統(tǒng)進(jìn)一步與寬帶無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)、寬帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)爭(zhēng)奪市場(chǎng)創(chuàng)造了有利條件。

采用多網(wǎng)協(xié)同后的TD-SCDMA系統(tǒng)，與寬帶蜂窩移動(dòng)通信和寬帶無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)相比較，具有如下優(yōu)勢(shì)：

·建網(wǎng)成本低，終端便宜，可更經(jīng)濟(jì)地提供業(yè)務(wù)。

·技術(shù)成熟度高，有產(chǎn)業(yè)鏈支撐。

·單位面積上的碼流速率高。

·具有室內(nèi)室外的良好覆蓋能力。

·可以進(jìn)入固定電視廣播和移動(dòng)電視廣播兩個(gè)市場(chǎng)。

4.5 TD-SCDMA多網(wǎng)協(xié)同演進(jìn)面臨的問(wèn)題

(1)頻譜問(wèn)題

TD-SCDMA_Co并不涉及新的頻譜需求，只是對(duì)已有頻譜資源的綜合使用。但是，電視廣播的頻譜資源(如VHF：174 MHz～230 MHz，UHF：470 MHz～838 MHz)屬于廣電部門(mén)擁有，為T(mén)D-SCDMA分配的頻譜屬于電信(TD-SCDMA使用的頻譜為1 880 MHz～1 900 MHz；1 900 MHz～1 920 MHz；

2 010 MHz～2 025 MHz；2 300 MHz～2 400 MHz)。一種可能的頻譜使用方案是：給廣電行業(yè)一個(gè)運(yùn)營(yíng)TD-SCDMA_Co牌照，這也是廣電網(wǎng)從單向廣播網(wǎng)向雙向互動(dòng)網(wǎng)演進(jìn)所需要的，并從電信的2 300 MHz～2 400 MHz頻譜中分一部分給廣電行業(yè)使用；另一種可能的頻譜使用方案是：電信行業(yè)從2 300 MHz～2 400 MHz頻譜中分一部分給廣電運(yùn)營(yíng)商，用于運(yùn)營(yíng)TD-SCDMA_Co，作為交換，廣電行業(yè)從其擁有的頻譜中分一部分給電信運(yùn)營(yíng)商，用于運(yùn)營(yíng)手機(jī)電視業(yè)務(wù)。

(2)標(biāo)準(zhǔn)制訂問(wèn)題

TD-SCDMA_Co系統(tǒng)需要制訂一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)需要廣電行業(yè)和電信行業(yè)共同參與，把TD-SCDMA系統(tǒng)的演進(jìn)和數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的演進(jìn)(如DNM-T到DMB-H的演進(jìn))統(tǒng)盤(pán)考慮，充分發(fā)揮中國(guó)在TD-SCDMA系統(tǒng)和數(shù)字電視廣播系統(tǒng)兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)積累。

5 結(jié)束語(yǔ)

多網(wǎng)協(xié)同是一個(gè)蘊(yùn)藏著巨大技術(shù)創(chuàng)新機(jī)會(huì)和產(chǎn)業(yè)化機(jī)會(huì)的領(lǐng)域，也是一個(gè)企業(yè)演繹后來(lái)者居上的舞臺(tái)。對(duì)于TD-SCDMA的演進(jìn)，需要從多網(wǎng)協(xié)同和4G的角度著眼，對(duì)于TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化，需要從整個(gè)4C的高度著眼，這樣，TD-SCDMA的產(chǎn)業(yè)化機(jī)會(huì)就不僅僅局限在移動(dòng)通信領(lǐng)域。

6 參考文獻(xiàn)

[1] POLITIS C， ODA T， DIXIT S， et al. Cooperative networks for the future wireless world[J]. IEEE Communications Magazine， 2004，42(9):70-79.

收稿日期：2006-03-12

作 者 簡(jiǎn) 介

刁心璽，上海交通大學(xué)畢業(yè)，博士。中興通訊移動(dòng)事業(yè)部工程師，主要從事移動(dòng)通信系統(tǒng)演進(jìn)與多網(wǎng)協(xié)同機(jī)制研究。

宋榮方，中興通訊企業(yè)博士后工作站博士后，主要從事未來(lái)寬帶移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)研究。

寧錄游，哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)，博士。中興通訊中心研究院研發(fā)工程師，主要從事未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究。