ITU-R RAPPORT M 2038 FRENCH-2004 Technology trends《技术发展趋势》.pdf

1、 Rap. UIT-R M.2038 1 RAPPORT UIT-R M.2038 Orientations technologiques (2004) SOMMAIRE Page 1 Introduction 2 2 Domaine dapplication 3 3 Aperu des principales nouvelles technologies 3 3.1 Nouvelles technologies radiolectriques et incidence sur le spectre 5 3.1.1 Technologie permettant damliorer leffic

2、acit de la largeur de bande 5 3.1.2 Solutions techniques permettant de prendre en charge lasymtrie de trafic . 7 3.1.3 Evolution des systmes volus grce au DRT . 8 3.1.4 Antennes adaptatives et principales caractristiques techniques . 9 3.1.5 Techniques MIMO (entres multiples, sorties multiples) 10 3

3、.2 Rseau daccs et interfaces radiolectriques . 11 3.2.1 Systmes radiolectriques dfinis par logiciel (SDR) 11 3.2.2 Noeuds de transmission de donnes par paquets haut dbit (HDRPN, high data rate packet nodes) . 13 3.2.3 Technologies Internet et offre dapplications IP sur systmes mobiles 14 3.2.4 Accs

4、hertzien large bande IP 15 3.2.5 Technologie radio sur fibre (RoF) . 16 3.2.6 Rseaux radiolectroniques multibonds. 18 3.2.7 Stations HAPS 19 3.3 Terminaux mobiles . 21 3.3.1 Architecture des terminaux 21 3.3.2 Microsystmes lectromcaniques (MEMS) RF . 21 3.3.3 Nouvelles interfaces dutilisateur novatr

5、ices 22 3.3.4 Processeurs, terminaux et rseaux reconfigurables 23 4 Conclusions 24 5 Terminologie, abrviations. 24 2 Rap. UIT-R M.2038 Page Annexe 1 Technologies permettant damliorer lefficacit de la largeur de bande . 27 Annexe 2 Solutions technologiques permettant de prendre en charge lasymtrie du

6、 trafic 44 Annexe 3 Innovations apportes aux systmes volus grce au DRT 50 Annexe 4 Antennes adaptatives et principales caractristiques techniques 54 Annexe 5 Techniques MIMO (entres multiples, sorties multiples) 62 Annexe 6 Systmes radiolectriques dfinis par logiciel 70 Annexe 7 Noeuds de transmissi

7、on de donnes par paquets haut dbit (HDRPN). 83 Annexe 8 Technologies Internet et prise en charge dapplications IP par des systmes mobiles . 87 Annexe 9 Technologies daccs hertzien large bande IP 99 Annexe 10 Radio sur fibre (RoF) 104 Annexe 11 Architecture des terminaux. 107 Annexe 12 Microsystmes l

8、ectromcaniques (MEMS) RF 110 Annexe 13 Nouvelles interfaces dutilisateur novatrices pour les futurs terminaux hertziens multimdias. 113 Annexe 14 Processeurs reconfigurables . 118 Annexe 15 Rseaux radiolectriques multibonds . 125 1 Introduction La Recommandation UIT-R M.1645 dfinit le cadre et les o

9、bjectifs densemble du dveloppement futur des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000 pour le rseau daccs radiolectrique. Dans cette optique, les grandes orientations technologiques doivent tre examines. Le prsent Rapport donne de nouvelles informations sur un grand nombre des orientations te

10、chnologiques concernant le rseau daccs radiolectrique, orientations qui se dessinaient au moment o la Recommandation UIT-R M.1645 a t labore. Selon son dveloppement, son volution, les fonctionnalits escomptes et le cot de dploiement, chacune de ces technologies peut ou non avoir une incidence sur ou

11、 tre utilise pour le dveloppement futur des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000. Les travaux de recherche et le dveloppement futur des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000 devraient tenir compte de ces technologies et donner des lignes directrices quant aux possibilits dapplic

12、ation ou linfluence quelles pourraient avoir sur lavenir des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000. Les technologies dcrites dans le prsent Rapport sont des vecteurs technologiques potentiels. Pour linstant, il na pas encore t dcid si ces technologies seront adoptes pour les futurs systmes

13、 de communications mobiles et le prsent Rapport nexclut pas que soient adoptes dautres technologies excellentes qui existent dj ou qui pourraient voir le jour dans lavenir. Rap. UIT-R M.2038 3 2 Domaine dapplication Le prsent Rapport donne des informations sur un grand nombre des orientations techno

14、logiques relatives aux rseaux daccs radiolectrique prvues au moment o la Recomman-dation UIT-R M.1645 a t labore. Le Rapport porte sur les domaines technologiques se rapportant plus ou moins directement au dveloppement futur des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000. Ils sont classs en tro

15、is grandes catgories: Les technologies qui ont une incidence sur le spectre, sur son utilisation et/ou son efficacit. Les technologies qui concernent les rseaux daccs et les interfaces radiolectriques. Les technologies qui concernent les terminaux mobiles. 3 Aperu des principales nouvelles technolog

16、ies Dans ce paragraphe sont prsentes les technologies qui semblent concerner plus au moins directement le dveloppement futur des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000, savoir les technologies ayant une incidence sur le spectre, son utilisation et/ou son efficacit, les technologies concerna

17、nt les rseaux daccs et les interfaces radiolectriques ainsi que les technologies concernant les terminaux dutilisateur (voir les 3.1, 3.2 et 3.3). Dautres dtails sont donns dans les Annexes correspondantes. La demande dans le domaine des communications multimdias mobiles est en augmentation rapide.

18、Or, le spectre des frquences radiolectriques est une ressource prcieuse et finie. Par consquent, on fonde beaucoup despoir sur des technologies novatrices grande efficacit spectrale pour amliorer la capacit des IMT-2000 et des systmes postrieurs aux IMT-2000. Le 3.1 traite de nouvelles technologies

19、radiolectriques et de leur incidence sur lutilisation du spectre, notamment les technologies meilleure efficacit spectrale, celles utilisant plusieurs antennes, par exemple des antennes adaptatives ou des antennes multiples lmission et la rception (MIMO, multiple-input multiple-ouput) ainsi que les

20、technologies utiliser en cas dasymtrie de trafic et le duplex rpartition dans le temps (DRT). Les algorithmes volus de gestion des ressources radiolectriques (RRM, radio resource management) et les mthodes de partage souple des frquences sont utiles pour maximiser et optimiser lutilisation des frque

21、nces. En outre, diverses techniques dantenne et de codage antennes intelligentes, techniques de diversit, techniques de codage, codage spatio-temporel et techniques combines amliorent la qualit des liaisons radiolectriques dans des canaux subissant des vanouissements de Rayleigh lis la propagation p

22、ar trajets multiples. Par ailleurs, des techniques daccs multiple efficaces et la modulation adaptative amliorent lefficacit de largeur de bande des systmes. Les antennes adaptatives amliorent lefficacit spectrale dun canal radiolectrique et, ce faisant, augmentent beaucoup la capacit et la couvertu

23、re de la plupart des rseaux de transmission radiolectrique. Cette technologie utilise plusieurs antennes, des techniques de traitement numrique ainsi que des algorithmes complexes pour modifier les signaux transmis et reus au niveau dune station de base et dun terminal dutilisateur. Par ailleurs, le

24、s techniques MIMO peuvent amliorer grandement la capacit des liaisons radiolectriques en utilisant positivement les canaux complexes sujets la propagation par trajets multiples utiliss pour certains systmes de communications mobiles de Terre. Les techniques MIMO sont bases sur ltablissement de plusi

25、eurs canaux de communication indpendants parallles dans le mme conduit spatio-frquentiel en utilisant plusieurs lments dantenne aux deux extrmits de la liaison. Dans les communications multimdias large bande, le trafic devrait tre essentiellement asymtrique. Compte tenu des incertitudes lies lasymtr

26、ie du trafic dans lavenir, les systmes de communications mobiles de demain devraient pouvoir sadapter diffrentes asymtries de trafic, 4 Rap. UIT-R M.2038 en particulier aux niveaux de la zone personnelle ou de laccs dutilisateur pour offrir lasymtrie de trafic voulue tout en conservant une grande ef

27、ficacit spectrale. La technique DRT est lune des techniques qui permet doffrir des services haut dbit de donnes asymtriques, avec une souplesse de dploiement du rseau: zones urbaines forte densit de trafic, points daccs publics, intrieur de btiments et applications pour des zones tendues. Les systme

28、s DRT nont pas besoin dune paire de frquences duplex tant donn que les transmissions sur la liaison montante et sur la liaison descendante se font sur la mme porteuse dans la mme bande de spectre. Souplesse, intgration et convergence seront essentielles dans les futurs systmes de communications mobi

29、les. Le 3.2 prsente les technologies relatives aux applications IP et laccs hertzien large bande IP, les technologies relatives aux systmes dfinis par logiciel (SDR, software-defined radio) et les technologies permettant dassurer une large couverture comme les systmes radiolectriques sur fibre (RoF)

30、, les rseaux radiolectriques bonds multiples ainsi que les stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS). Un grand nombre de systmes de communication hertziens fournissent aux utilisateurs des moyens commodes daccder lInternet, de communiquer entre eux ou davoir accs des contenus multi

31、mdias. Les technologies hertziennes devraient voluer dans une direction qui permettra doffrir localement des services Internet et des services multimdias. Lincidence technologique de lintgration du protocole IP et des systmes hertziens est plus marque dans le cas de laccs lInternet mobile large band

32、e. Pour pouvoir offrir des applications en temps rel ou des applications multimdias en utilisant le protocole Internet de bout en bout, tous les lments, en gnral, dun trajet emprunt par le service doivent respecter les exigences propres laccs hertzien mobile ou large bande. Pour assurer un transport

33、 IP efficace dans un environnement mobile large bande on a besoin avant tout dun ensemble de technologies diverses transparentes large bande et efficaces sur un plan nergtique. Les systmes SDR sont des systmes de communications mobiles reconfigurables qui sont censs offrir une plate-forme commune pe

34、rmettant de faire tourner un logiciel qui met en oeuvre des piles de protocoles radiolectriques reconfigurables, augmentant ainsi les fonctionnalits et la polyvalence des rseaux et des terminaux travers des modifications logicielles (tlchargements). Fondamentalement, la technologie SDR touche toutes

35、 les couches de communication (depuis la couche physique jusqu la couche application) de linterface radiolectrique et a une incidence la fois sur le terminal dutilisateur et sur le rseau. La technologie RoF est un systme permettant dinterconnecter de faon transparente une station de base ou un lment

36、 de rseau de linterface radiolectrique du systme hertzien quivalent aux antennes dmission et de rception qui lui sont associes laide dun rseau optique. La fibre optique se caractrise par un trs faible affaiblissement dinsertion: on peut tirer des cbles sur des longueurs de plusieurs kilomtres et avo

37、ir une norme largeur de bande et transporter ainsi de nombreux signaux RF diffrents sur une seule et mme fibre. La technologie de laccs hertzien multibonds utilise plusieurs connexions hertziennes en srie entre le terminal dutilisateur cible et une station de base dun systme homogne ou de systmes di

38、ffrents. Dans le cas dun systme hertzien fonctionnant dans des bandes de frquences leves o la zone de couverture est moins tendue, la technologie de laccs hertzien multibonds peut tre une solution pour que les terminaux dutilisateur puissent avoir une connectivit hertzienne une station de base. Autr

39、e solution, les systmes HAPS, qui utilisent une plate-forme arienne. Ces systmes peuvent offrir une couverture cellulaire mobile et desservir en services hertziens fixes plusieurs rgions, quil sagisse de zones (urbaines) forte densit ou de zones (rurales) faible densit. Souplesse, intgration et conv

40、ergence sont galement essentielles pour les terminaux dutilisateur. Le 3.3 porte sur les technologies pour terminaux dutilisateur reconfigurables architecture de terminaux, processeurs reconfigurables, microsystmes lectromcaniques (MEMS, micro-electro-mechanical systems) radiofrquences terminaux dut

41、ilisateur plus petits et interfaces dutilisateur pour terminal dutilisateur souple. Rap. UIT-R M.2038 5 Les quipements dutilisateur mobiles de demain auront peut-tre les caractristiques de plates-formes programmables polyvalentes, en intgrant des processeurs polyvalents trs puissants et offriront un

42、e plate-forme programmable souple pouvant tre utilise des fins toujours plus diverses. La convergence de la connectivit hertzienne et dune plate-forme programmable polyvalente risque dexacerber certains des problmes qui existent dj et den faire natre de nouveaux; les facteurs environnementaux ainsi

43、que les technologies classiques et les lments du march vont donc influencer larchitecture de ces dispositifs. Un processeur intgr bien conu dot dune unit reconfigurable permettra dexcuter efficacement les instructions dfinies par lutilisateur tant donn que des processeurs polyvalents comme les units

44、 centrales de traitement (CPU) ou les systmes de traitement rparti (DSP) ne peuvent pas fonctionner au niveau des bits. Ce type de processeur qui peut traiter de nombreux types de donnes au niveau des bits peut tre utilis efficacement pour diverses applications de systmes de communications mobiles.

45、Les systmes MEMS RF sont des micro-dispositifs (ou systmes) intgrs combinant des composants lectroniques et des composants mcaniques fabriqus laide dune technique de traitement par lots compatible avec un circuit intgr. Cette technologie permet dobtenir des circuits intgrs compacts, lgers, faible pu

46、issance et trs performants qui remplaceront des composants RF discrets passifs comme les oscillateurs commands en tension (VCO), les filtres FI, RF et les duplexeurs. Linformatique vestimentaire est galement une technologie prometteuse qui fera natre de nouvelles ides dinterfaces homme-machine appli

47、cables aux terminaux dutilisateur. A ce jour, de nombreuses solutions ne sont pas normalises et sont protges par des droits exclusifs. On a galement manifestement besoin dune certaine harmonisation et de pouvoir utiliser sans restriction des normes communes sur les interfaces ouvertes. 3.1 Nouvelles

48、 technologies radiolectriques et incidence sur le spectre 3.1.1 Technologie permettant damliorer lefficacit de la largeur de bande Pour rpondre la forte demande des utilisateurs nomades ou mobiles dans le domaine des services multimdias large bande, il faut accrotre le dbit binaire maximal des systmes po