第三代移動通信業務剖析

深圳市中興通訊股份有限公司 趙建平 吳曉文

　　通信網絡的發展已使得信息化的步伐大大加快，表現為：統一網絡的趨勢日趨明顯，信息可以大范圍、多形式交換；人們的生活、工作已經與信息的傳遞、加工、分析越來越密不可分，電子商務正成為一種新的工作、生活方式。

　　正如GSM的標準化吸收了N-ISDN發展成果一樣，第三代移動通信系統（簡稱3G，本文3G特指W-CDMA，2.5G特指GPRS，2G特指GSM）也試圖吸收目前通信領域發展的最新成果，并考慮可預見未來技術所能達到的高度，實現一個先進的通信設施。

　　3G網絡是指單個運營商管理的電信網絡，包括以W-CDMA、TD-CDMA技術實現的UTRAN接入網絡、GPRS核心網或者3G核心網。3G網絡運營者分為兩類：第一類運營者由于沒有傳統網絡的負擔，可以直接采用較新的技術，如全ip核心網和具有較高頻譜效率的UTRAN接入網絡為最終用戶提供業務；第二類運營者已經有一個2G 網絡或者2.5G 網絡，在構造3G網絡時需要考慮利用已有網絡的覆蓋和網絡設備，因此需要考慮將GSM網絡演進到第三代。

　　3G的目標是：世界范圍內設計上的高度一致性；與固定網絡各種業務的相互兼容；高服務質量；具有全球漫游能力；支持多媒體功能及廣泛業務的終端。為了實現上述目標，對第三代無線傳輸技術（RTT）提出了支持多媒體業務（高速移動環境，144kb/s；室外步行環境，384kb/s；室內環境，2Mb/s）、比現有系統有更高的頻譜效率等基本要求。

　　隨著3GPP標準（包括RTT、核心網標準）逐步出臺，3G的開發和試驗也在緊張進行。對于設備制造商和網絡運營商來講，關注3G業務是十分必要的，在一定程度上講，能否正確理解3G的業務將是能否獲得競爭優勢的關鍵因素。

　　3G業務概述

　　3G業務能力

　　承載業務是兩個接入點之間的信號傳輸，屬于低層能力；電信業務則提供了用戶之間所有信息傳遞的能力，包括終端適配，信息的表達等，屬于高層能力。

　　3G業務能力是指接入點之間的所有用QoS參數描述的承載以及承載控制機制的集合。業務能力實際上可以理解為承載業務為電信業務提供的服務。

　　3G以前的移動通信系統都定義了一系列的標準電信業務，其弊端是網絡結構受制于電信業務，2G主要提供語音業務，因此在基站子系統中普遍采用了電路交換和STM傳輸，2G網絡只有通過重新定義物理信道、標準G系列接口，引入網絡設備GSN才能過渡到能提供較高速率數據業務的GPRS，盡管引入智能網已經使新業務的提供、開發比較方便，但由于2G或2.5G系統基站子系統本質上是以電路傳輸、交換為主，制約了業務提供的效率、質量和能力。另外，只定義標準電信業務，使得業務提供范圍受制于運營者本身的能力，用戶一旦選擇了一個網絡運營者，也就意味著只能享受這個網絡所能提供的業務。

　　3G標準化過程中不再定義標準的電信業務，而將重點放在3G業務能力的標準化，這樣使得網絡結構不再受制于電信業務。3G網絡的最大特征是具有全程數字化、智能化和分組化的統一結構。從接入方式看，由于采用了統計復用的CDMA技術，信息以統一的時隙方式傳送；在RNC內部、Iub、Iu接口采用了ATM交換、傳輸，信息以信元的方式傳送；在3G核心網中采用全IP網絡，信息以統一的IP包傳送，即使考慮到初期采用GPRS 網絡將電路業務和分組業務分開，但邏輯上仍是一個統一的網絡。3G統一網絡提供了一個多業務實現平臺，可以方便承載各種電信業務，3G對一些基本電信業務如語音、短消息標準化，也只是考慮到3G網絡用戶與異種網絡（如GSM網絡）用戶之間的互通性與業務的繼承性。

　　3G業務結構

　　3G業務涉及三個層面的建設：業務承載平臺的建設、業務應用開發平臺的建設以及業務的開發。

　　3G有線子網（核心網）和無線子網（無線接入網UTRAN）提供了具有靈活QoS特性的3G承載業務。對于業務開發平臺來講，無線傳輸環境以及RTT技術都是透明的，承載控制、呼叫控制和移動控制是業務承載平臺為業務開發平臺提供的功能。承載控制的主要作用是承載通路的建立、釋放和重新建立。在3G標準中，一次呼叫可以同時建立多個承載通路，在每個呼叫的生命周期中，承載通路可以自由地被釋放，也可以加入新的承載通路。呼叫控制和移動控制分別負責移動臺的呼叫建立、位置管理。

　　業務開發平臺為網絡運營商、業務提供者支持、創建和控制電信業務及承載業務提供了標準應用開發接口API，網絡運營商、業務提供者可以在此基礎上設計電信業務。業務開發平臺甚至還為最終用戶提供了控制電信業務的可能，用戶可以在一定的范圍內生成自己感興趣的業務。業務開發平臺的設計原則是：新業務開發代價最小、開發時間最短、不影響網上正在運行的其它電信業務。

　　3G業務特點 3G電信業務應當具備如下四個特點：

　　* 業務的智能化

　　業務的智能化主要體現在網絡業務提供的靈活性、終端的智能化，例如除輸入密碼外，還可以通過語音、指紋來識別用戶身份。

　　* 業務的多媒體化

　　3G的信息由語音、圖像、數據等多種媒體構成，信息的表達能力和信息傳遞的深度都比2G有很大的提高，基本上可以實現多媒體業務在無線、有線網之間的無縫傳輸。

　　* 業務的個性化

　　用戶可以在終端、網絡能力的范圍內，設計自己的業務，這是實現個性化的首要前提；網絡運營商為用戶提供虛擬歸屬環境即VHE能力，使用戶在拜訪網絡時可以享受到與歸屬網絡一致的服務，保證個性化業務的全網一致性；網絡運營商為了領先競爭對手留住客戶，可以依靠3G強大的業務開發能力，不斷開發新的業務；業務提供者也可以相對于網絡運營者獨立地開發業務，典型的為互聯網業務提供商，通過WAP網關將WWW業務傳輸到移動終端；今后3G終端的形式幾乎是無限的。

　　* 業務的人性化

　　業務的人性化就是要滿足人的基本需要。人在移動中處理信息的能力比較有限，信息的有效傳輸和表達尤其重要，帶寬并不是越寬越好，要用最少的碼元傳輸量使用戶獲取最多、最有用的信息；要考慮用戶在安全性、可靠性方面的需求，達到固定網的水平。

　　3G網絡的承載能力和電信業務承載能力

　　這里的承載能力是指3G承載業務的特性，包括信息傳輸特性和QoS特性兩個方面，信息傳輸特性表達的是信息傳遞的方式，QoS特性描述了承載業務的質量。

　　（1）3G網絡承載業務的信息傳輸特性主要有：無連接、有連接，CBR、實時VBR、非實時VBR，點對點（單/雙向、對稱/不對稱）、點對多點（廣播/多播）等。

　　（2）3G網絡承載業務的QoS特性主要有：數據率、BER、最大傳輸時延、時延抖動等。

　　3G網絡無線接口采用可變擴頻增益以適應不同的信息傳輸速率，并采用短的幀結構、DTX、多碼傳輸、ARQ和信道編碼技術，為電信業務設計提供具有靈活QoS的承載能力。3G網絡提供的最大速率在鄉村為144kb/s，在城市和郊區為384kb/s，室內通信則高達2048kb/s。許多網絡（如GSM網絡、CDPD、GPRS）都有一定的數據承載能力，但與3G相比，在數據速率方面有很大差距，最重要的一點是無法支持很多用戶同時用較高的速率傳送信息，3G可以采用寬帶擴頻技術、智能天線和多用戶檢測等保證較高的頻譜效率和網絡總的承載量(kbit/MHz/Cell)。

　　電信業務

　　3G支持的電信業務主要參考ITU-T F.700。F.700定義了一組網絡獨立的多媒體業務，分別為：會議業務，會話業務，信息業務，分發業務，檢索業務等。在未來設計電信業務中要考慮到：檢索類業務如互聯網業務的不對稱性；在支持用戶主動獲取信息的同時，還要主動為用戶提供有價值的信息，如天氣預報、股市信息等；未來的電信業務還要支持媒體轉換功能，如文本和語音之間的相互轉換。 在目前看來有三項業務是主要的：1.語音業務，不僅是其占有無線資源低，更由于語音在信息傳遞的實時性、有效性上的優勢，另外語音對于人有親切感；2. SMS、E-Mail、語音Mail、多媒體短信息（MMS）等信息類業務，在實時性要求不高的情況下，或者實時性要求比較高但對接收者為突發性的有效信息如股票信息的情況，資訊類業務都可能是最經濟有效的信息傳遞方式；3.WWW/FTP，當用戶在移動中需要主動獲取信息時，互聯網無疑是未來最大的信息來源。AOL和時代華納合并證明了傳統的信息將更多借助電子方式來傳遞。無線互聯網網的發展取決于網絡設施的狀況，更取決于信息化程度和個人的消費習慣，在一定意義上，GPRS與其說是向3G過渡的重要階段，還不如說是在為3G培育無線數據市場。

　　VHE和業務個性化的實現

　　VHE的含義和實現

　　歸屬環境(Home Envirnment)通過對用戶資料文件的管理，負責為用戶提供各種電信業務，個人業務的信息在用戶資料文件中描述，用戶可以定義在不同通信環境中使用的用戶資料文件。例如，用戶可以定義一個室內移動使用的用戶資料文件，同時還可以定義一個室外移動使用的用戶資料文件，用戶還可以在網絡、終端許可的范圍內方便修改用戶資料文件，定制不同的業務。用戶資料文件可以保存在MS，也可以保存在歸屬環境如HLR。

　　用戶除了享受到網絡運營商提供的業務以外，還可以享受到增值業務提供商Vasp提供的業務，VASP很有可能就是一個ICP。VASP分為兩類，HE VASP和獨立VASP。HE VASP是與歸屬環境有關的增值業務提供商，如網絡運營商的合作伙伴，用戶資料文件中可以定義HE VASP提供業務的方式。用戶也可以不受歸屬環境約束直接享受獨立VASP提供的業務。

　　個人業務環境是用戶實際工作的環境或訪問環境，個人業務環境包括訪問網絡和使用終端兩方面內容。VHE的概念是：用戶在任何訪問環境均可以得到用戶資料文件描述的業務。

　　VHE具有如下特點：

　　* 給用戶提供個性化業務類型，例如接收天氣預報;

　　* 給用戶提供個性化的接口界面，例如用戶可以定制信息的表達方式（英文、中文或其它）;

　　* 在接入網絡（固定、移動）、終端容許的范圍內，業務具有一致性。例如用戶完全可能使用cdma2000終端，在cdma2000網絡中享受到歸屬的W-CDMA網絡定義的業務;

　　VHE使移動用戶充分感受到個人通信帶來的好處。

　　用戶資料文件格式

　　用戶資料文件主要包括用戶接口描述、用戶業務描述兩部分內容。

　　用戶接口描述給出了信息顯示和表示方式，如菜單結構、圖標形式、振鈴音類型、語言類型、文本格式、字體大小等。

　　用戶業務描述內容有：用戶使用業務組合方式，如語音、SMS、視頻電話；業務激活狀態，用戶可以對自己的業務進行適當控制；業務條件，對于股票這樣的信息類業務，在業務提供范圍內可以由用戶確定條件下傳送何種信息。

　　3G終端

　　3G業務終端具有多樣化的特征，終端既是通信工具，又是一個計算工具和娛樂工具。終端作為計算工具，就需要提到移動執行環境MExE（Mobile Station application Execation Environment），MExE實際是一個分布計算環境。來自任何廠家的用戶終端，在存儲、顯示和計算能力的范圍內，都可以對來自網絡的內容如無線標志語言WML進行顯示，執行來自網絡的Applet和應用，網絡運營商或者VASP都可以利用標準的API和工具箱，實現標準內容、Applet和應用。未來的3G終端也因此具有更多的智能。

　　3G業務價值鏈

　　互聯網已經創造了ISP、ICP和網絡門戶（Portal）這樣基礎網絡經營和業務經營分離的嶄新的業務提供模式，由于互聯網業務在3G中的重要性，與2G業務提供相比，3G業務的提供方式必然會有較大的變化。

　　業務價值鏈，說明提供3G業務需要做的工作，說明了內容提供者、網絡門戶、網絡運營商、網絡設備制造商和終端設備制造商之間的相互關系，在這個價值鏈中，所有的工作將以滿足最終用戶的需求緊密地聯系起來。

　　網絡運營商的專長在于建造、維護網絡基礎設施和提供傳統的電信業務，還在于實現網絡互連互通。在3G業務的整個價值鏈中，最根本的任務是為最終用戶提供高質量的，豐富多彩的業務，所有3G業務參與者必須協調好各自的關系才能達到這一目標，如果單靠網絡運營商遠遠不夠。首先尋找內容來源和組織內容非常重要，如果內容的質量、數量和表現方式不能使用戶滿意，用戶將不會接受這樣的業務。網絡運營商在這方面的能力非常有限，互聯網上各種各樣的內容則能解決這一問題，沒有必要也不可能為無線網絡獨立設計內容，唯一需要考慮的是由于終端、網絡能力限制而需要修改信息的表現方式。另外，網絡運營商也需要依靠第三方提供服務。

　　正像有線網上終端多樣化一樣，3G終端不可能只有單一形式。網絡設備制造商除了提供優良的承載網絡設備外，可以不再考慮別的因素。終端設備制造商可能需要與網絡運營商一起確定目標市場，聯合設計業務，在此基礎上確定終端形式。為了形成多供應商的局面，定義標準的內容描述形式如WML很有必要，終端設備制造商一個重要的工作就是根據自己的專長設計內容的表現方式，如顯示、輸入和身份識別等。

　　2G/2.5G業務與3G業務的關系

　　在2G向3G的過渡中，2.5G通常是一個重要環節，一般地3G將在2G/2.5G網絡基礎上先以孤島、疊加的形式引入。過渡的問題可以從三個層次上理解：

　　1.無線接入網絡的過渡，即從GSM BSS到GPRS BSS再到3G UTRAN。從GSM BSS到GPRS BSS變化比較小，成本較低，而在GSM BSS或GPRS BSS上疊加3G UTRAN，變化將是本質的，相當于在一個全新的頻段上用更高頻譜效率的技術構建網絡，成本因此也較高。

　　2.核心網的過渡，在電路交換機MSC基礎上疊加支持分組交換的設備GSN，這些設備將在3G網絡中重復使用。

　　3.業務的過渡，2G/2.5G業務是3G業務的一個子集。在上述三個層次的過渡中，業務的過渡是最重要的，3G業務過渡使得運營商可以根據市場需求，在不同的時間、不同的地點通過網絡設備的更新和投資，逐步引入2.5G和3G業務。 盡管完全可以在某些區域不依靠2.5G(GPRS)階段而直接將2G （GSM）提升到3G ，但如果沒有GPRS，3G高速率業務用戶在3G引入初期就會得不到大范圍漫游支持，除非迅速建設一個巨大的3G網絡。

　　3G業務過渡還表現在Phase 2 +已經定義了VHE、無線電定位業務等這些3G中延用的概念。在2.5G網絡運營的過程中，網絡運營模式已經在向3G運營模式過渡。在中國，美通這樣的無線網絡門戶已經出現，WAP已經受到普遍重視并將刺激25G和3G的發展，用戶享受到的業務將不再完全受制于網絡運營者，用戶也逐漸習慣了在移動中進行除話音外的通信，如無線上網、短信息等。3G的市場正在形成和培育。

　　另外，2G/2.5G網絡與3G網絡不是競爭而是相互協作的關系。由于3G網絡疊加在2G/2.5G網絡上，在2G/2.5G/3G網絡覆蓋區，業務分流或垂直切換顯得尤其重要。已經提出的一種方式是2G/2.5G網絡只支持語音和低速率數據業務，3G網絡支持高速率數據業務。這樣的方式忽略了3G網絡的高頻譜利用率，因此需要修改，當3G網絡資源空閑時，即使是語音業務，對于2G/3G雙模終端也可以考慮優先使用3G網絡。

　　針對3G業務的特點，有關各方（如內容和服務提供者、網絡門戶、網絡運營商、網絡設備制造商和終端設備制造商）只有仔細分析并達成共識和共同努力，才能更好地利用3G網絡強大的承載能力，更好地為用戶提供服務。（中興通訊）