淺析我國移動通信向第三代過渡的策略----高信

2019-11-03 09:52:17

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淺析我國移動通信向第三代過渡的策略----高信第三代移動通信（3G）IMT—2000是通信界正在討論的熱點問題。雖然業界一致認為CDMA技術將成為3G技術的主流，但具體采用哪種標準的CDMA技術仍有分歧，包括中國在內的亞太區國家和廣大發展中國家希望能看到一個更為融合的標準。前不久，國際電聯的TGS／1第16次會議通過了3G的無線接口關鍵參數的制定，從而使3G技術標準的大格局基本確定下來。盡管國際電聯關于3G技術的規范尚未最終出臺，各國仍有機會在本次會議確定的幾種無線接口模式下繼續尋求統一標準的技術融合。其中，一直針鋒相對的歐美各電信廠商能否在無線接口統一上取得共識將對技術融合產生決定性的作用。最近，歐美陣營中的死對頭高通公司和愛立信公司又出人意料地達成了全面和解，并表示雙方同意聯合推廣具有下一代無線通信3種選擇模式單一的全球CDMA標準，并就兩公司各自的專利簽訂了相互許可使用協議。高通公司和愛立信公司的合作標志著一場曠日持久的歐美電信標準的世紀大戰暫時落下帷幕。同時，雙方的和解使知識產權問題得到解決，也促進W-CDMA和CDMA2000這兩種主流寬帶CDMA技術的融合。1 我國的移動通信現狀據權威人士預測，世界上3G系統實現商用最早也要等到20002年至20003年，而我國至少要到20005年才可能著手部署3G的商用網絡。在3G在我國商用到來的五六年間，我國對移動通信的需求又將進人高峰期。因此，恰當地選擇部署第二代技術直接關系到我國通信產業能否平穩過渡第三代，同時也深刻關系到我國經濟能否持續高效平穩地增長。信息產業部公布的數字表明，1987年以來，我國移動通信運營業幾乎以每年翻番的速度迅猛發展。1987年我國蜂窩移動電信的用戶僅有3200名；到1997年底，這個數字為1310萬；而到1998年底已達到2498萬。其中從1997年到1998年這一年移動通信用戶增長的數量幾乎相當于這之前10年用戶增長的總和。據專家預測，到2000年，我國將擁有3800萬移動通信用戶，約占全國人口的3%，到2005年，這個數字將達到1億。我國無線通信用戶的爆炸式增長使本來已經擁塞的第二代GSM網絡越發顯得捉襟見肘，難于應付。雖然我國已經建成了世界上最大的GSM網絡。并仍在不斷擴容，可GSM技術固有的先天不足使它無法充分滿足用戶對高質量的話音通信和新一代無線通信服務的強烈需求，而經大量商用試驗證明成熟的IS-95 cdmaOne技術（也就是我國目前所采有的CDM-A技術），不但可以更有效率地利用頻譜資源，提供至少是GSM系統3～6倍的容量，而且可以提供更好的話音服務和數據服務，并能以更經濟的方式使我國盡早平滑過渡到3G的商用實踐。2 我國向3G過渡應考慮的關鍵問題 3G系統是國際電聯提出的一種通信體制。目前國際電聯的TWP8/13和TG8/12工作組正組織各國研究3G系統的標準及相關技術。世界區域無線電大會（WARC）也為該系統劃分了頻率范圍，即1885～2025MHz和2110～2200MHz共230MHz。 3G系統的提出是為了了解決第一代和第二代系統的種種不足，以實現多種無線運行環境的統一，提供全球無縫覆蓋和漫游，支持多種語音和非話業務，特別是因特網業務和多媒體業務，具有足夠的系統容量、強大的多種用戶管理能力，高保密性和服務質量。3G系統的部署將極大降低商業通信的成本，提高移動通信運營的經濟效率，增強一個國家的綜合國力。當前，在未來計算機技術、有線電視技術和通信技術趨于一統的前景發展中，密切關注3G的發展并采取恰當的技術對策是確保我國能在下一世紀屹立世界科技強者之林必要的戰略決擇。在向3G演進的過程中，對于我國的無線運營商來說，最重要的問題是如何在最大限度地滿足國內不斷激增的用戶對高質量無線通信服務的需求的同時，正確選擇過渡方案，以規避風險，有效投資，平滑過渡。以下是須考慮的關鍵問題：（1）投資。新的過渡解決方案必須能充分保護現有的投資和新的投資。（2）技術的可用性／成熟度。新技術的采用應經過成熟商用的檢驗，能夠充分滿足目前和未來發展的需求。（3）技術的靈活性。備選技術應具有充分的靈活性，并能與現有技術互補共存。（4）過渡要求。過渡解決方案應能較為容易地升級為新技術。盡管3G必定會成為將來的標準，但是中國必須同時兼顧現在和將來潛在的需求。我國移動通信業面臨一系列獨特的挑戰，如迅速擴大的需求、高速的經濟增長、巨大的人口基數和遼闊的地域。要迎接這些挑戰就需要龐大的基礎設施投入。要確保最高效和最有效地利用這些投資，我國必須選擇一條合適的道路，使之能經濟地、及時地過渡到3G，同時確保無線通信業和經濟的持續增長。3 GSM所面臨的問題 GSM在我國取得了驚人的進展。在短短3年內，中國電信建成了世界上最大的GSM網絡，用戶超過了1000多萬。但是，伴隨著它的商業成功，GSM技術已開始暴露出其固有的局限性。我國GSM 900MHz網變得擁擠不堪，有些地區GSM 900MHz頻譜資源已基本用完。另外，GSM體系結構不能提供分組數據服務，難以支持高速數據應用。為了克服這些技術局限性，GSM提供了一些斷代解決方案來增大容量，提供中速數據服務。這些解決方案以大規模部署新網絡的形式進行獨立投資，但卻無法平滑過渡到3G。在CDMA主宰的3G世界里，這些解決方案將成為過時的技術，依據這些方案所作的投資也無法得到充分保護。下面看看GSM所面臨的問題。3.1 容量從本質上講，GSM不是一種高容量的技術。唯一經過商用檢驗能增加GSM容量的方法是給它分配額外的頻譜。目前，GSM網絡正在被擴充到1800MHz頻段，也就是DCS1800網。這種擴充客觀上要求建造一個全新的基站網絡，但是這種方法也只能使現有網絡的容量增大一倍，仍無法滿足我國激增的無線通信市場的未來需求。據中國電信的一位專家介紹：“中國電信第一、第二代系統總共才有 19MHz×2頻率資源，目前雖又分配了10MHz×2GSM 1800頻率，但據我們預測是不能滿足用戶發展需要的。由干我國經濟發展的不平衡，用戶主要集中在城市，集中在城市中心很小的市區內。根據有關部門預測，即使再加上20MHx×2SM1800頻率，總共也僅可滿足8000萬左右用戶的需求。另外，基站站址和機房面積都會逐步成為限制移動通信發展的重要因素。因而，需要尋求新的頻段和能更有效地利用頻率的新技術…。GSM900和DCS1800的頻段能否用到3G實現商用的時候，確要認真細致的計算”。而依據IS－95A／B協議的Cd－maOne技術，已經可以提供3倍于GSM網絡目前所能達到的容量。實施IS－95C之后，所能達到的容量將是GSM的6倍。表1對GSM和CDMA的容量進行了對比。3.2 通用分組無線業務（GPRS）目前，數字技術和因特網的廣泛使用是信息時代最重要的特征之一。通過因特網傳輸數據最有效的方法就是使用分組數據技術。GSM技術不是為分組數據傳輸而設計的，無法支持因特網上的數據包技術。要在GSM網絡上提供分組式的因特網／數據服務，必須在現有GSM網絡之上疊加一種稱為通用分組無線業務（GPRS）的新網絡。與DCS1800網一樣，GPRS與3G也不兼容。當3G的時代到來之后，這項投資又將成為過時的投資，而CD-MA從一開始就支持分組數據傳輸服務，這也是它能成為3G技術當然之選的另一個原因。此外，由于GPRS仍是一種基于GSM的低速技術，因而只能提供低速到中速的數據服務。GPRS網絡最大的數據傳輸率只有68.4kb／s，而 IS－95B則可支持 115kb／s的傳輸速率，HDR的峰值速率可以達到2.4Mb／s。表2概括了CD-MA／GSM的數據通路。另一種提高GSM網絡數據傳輸速率的解決方案是稱作EDGE的技術。EDGE通過改變GSM的調制方法可提高數據傳輸速率。但這種方法像是拆東墻補西墻，它以犧牲容量為代價實現高速率數據傳輸。因此，當只有少量用戶使用時EDGE技術才可能支持GSM網比較高速率進行數據傳輸。但目前的問題不是GSM網是否能支持高速率數據傳輸，而是如何在提供較高速率數據服務的同時也能提供大的容量，如何滿足我國日益激增的無線用戶的需要。3G對CDMA幾平毫無異議的選擇也表明了CDMA是唯一經濟的選擇4 向3G過渡的解決方案所有針對GSM的過渡性解決方案都是基于TDMA技術的，而cdmaOne，cdma2000和HDR則是基于CDMA技術。這些針對GSM的過渡性解決方案沒有解決的一個根本問題，即如何從現有的技術過渡到3G。在GSM環境下實施3G的唯一方法是采用另一個新的網絡，即基于CDMA的3G網絡。而由于CDMA與GSM具有不同的技術特性，最終從GSM過渡到3G需要配置一個新的網絡，從而導致額外的基礎設施投資。對于cdmaOne過渡到3G來說，這是一條平滑演進之路；而對GSM來說，這則是一條曲折之路，需要重復投資，且終將過時。4.1 基于IS-95的cdmaOne 基于IS-95的cdmaOne技術自1995年10月商用實踐以來，迅速覆蓋韓國、日本、美國、歐洲和南美洲的一些主要市場，取得了巨大的商業成功，并成為業界公認的過渡到未來3G的技術平臺。目前各國上報給國際電聯審批的所有3G提案中，絕大多數方案都是基于與IS－95CDMA相近的CDMA技術。如前所述，cdmaOne是一種高容量、支持因特網訪問和分組數據傳輸的擴頻無線通信技術。由于擴頻通信的特性，cdmaOne比起GSM來說，具有更好的保密性、通話質量和頻譜使用效率；而且與針對GSM過渡性解決方案不同，cdmaOne的設計兼顧了現在和將來的潛在需要。在3G商用實施真正到來之前，cdmaOne的服務已經可以達到國際電聯對3G的兩個基本要求，即擴大用戶容量和支持高速數據通信。目前，IS－95A／BCDMA所提供的容量是GSM網容量的3倍，而2001年推出的IS－95C CDMA的容量則是GSM網容量的 6倍。就數據傳輸速率來說，IS－95B CDMAB已經能夠提供速率高達115kb／s的數據傳輸，到2001年，IS－95C將能支持速率為 144 kb／s的數據傳輸。對于需要更高數據傳輸速率服務的運營商來說，高速數據傳輸技術（HDR）在2000年就可推出，它能提供速率高達2.4Mb/s的數據服務。cdmaOne的演進之路見表3。到了IS-95C，其技術就已經和第三代的cdma2000相同了，并具有相似的技術特性，要的不同這處在于cdma2000使用了更大的帶寬，并通過網絡優化，使之能為大容量、需要高速數據通信的用戶提供服務。IS-95是高效話音通信和中等速率數據應用技術的最佳之選。盡管未來無線數據應用的需求會顯著增加，但話音通信仍將占主導地位。由于IS-95系列CDMA技術獨特的特點和與cdma2000完美互補的特性，該技術能通過經濟、靈活和高效的解決方案滿足中國無線通信目前和將來的獨特需求。隨著我國無線數據市場的成熟，新出現的cdma2000將支持更大容量的高速數據通信服務。但即便cdma2000的時代來臨，IS-95C和HDR仍能繼續提供高效的話音和數據服務。由于IS-95C對帶寬的要求較低，運營商可以采用多載波方式在由于過窄而不能配置cdma2000的頻譜區域中配置IS-95C。這種方法給運營商在反向兼容以及構建3G網絡時提供了很大的靈活性。值得注意的是，CDMA運營商不是唯一從這種平滑、經濟的cdmaOne演進之路中獲益的幸運者，GSM運營商也可以通過GSM-CDMA空中接口向CDMA主導的3G世界過渡。GSM-CDMA空中接口可使運營商得以將CDMA網絡疊加在現有的GSM網絡基礎設施之上。英國的Vodphone公司和美國高通公司已對這項技術進行了成功的測試和驗證。GSM-CDMA空中接口使得現在和將來的GSM網絡的運營商能通過cdmaOne技術提供更大的網絡容量和分組數據服務受益非淺。4.2 IS—95與3G 我國經濟的高速增長帶動了我國無線通信業成為世界上增長最快規模最大的行業之一。雖然目前GSM技術成功地滿足了這種增長的需求。但是很明顯，隨著跨入21世紀，老化的GSM技術將無法勝任未來的挑戰，必須期待新一代的無線通信技術——3G來滿足它的需要。但是，由于3G商用網絡推出尚需時日，而且完全部署也非一蹴而就之事，3G對于目前我國無線通信市場來說，還不是一個可行的技術解決方案。目前3G正在國際電聯的指導下進行開發，幾乎所有的 3G建議都是基于IS－95 cdma-One空中接口技術，因為cdmaOne和3G都基于同一種技術，cd－maOne已經包含了預想中的3G應具備的許多關鍵的技術優勢和特性，因此它提供了一條清晰、經濟地邁向3G的演進之路。通過在老化的GSM網絡上疊加先進的cdmaOne網絡，我國就能在3G到來之前，提供更大容量和“類似”3G的服務。cdmaOne的演進道路使CDMA運營商在使用相同基礎設備的前提下，能夠平滑過渡到IS－ 95C，并最終過渡到 cdma2000。cdmaOne還能給運營商提供更多選擇，獲得競爭優勢，如提供高速數據通信服務以及構建大容量的網絡?，F在通過實施cd－maOne，我國就能將GSM和CDMA的優點兼收并蓄，以保持其自身在無線通信業的領先地位。相反，針對GSM的過渡方案則是一種“頭痛醫頭，腳痛醫腳”的權宜之計，不但使G-SM運營商對過渡的基礎設施作重大投資，而且在3G到來之時，這些技術又終將為時代所淘汰。這些解決方案并沒有使我國向3G靠擾，相反卻造成了缺乏遠見的重復投資，對我國平滑地過渡到到3G沒有絲毫實質性的幫助。GSM的先天不足決定了它不能適應將來的無線通信環境，因而對于根本的技術問題的解決無能為力。雖然cdmaOne可能要對基礎設施追加新的投資，但這種投資是對未來網絡的增量投資，它將為我國的3G部署打下一個良好的基礎。而如果GSM運營商仍然囿于DCS1800、GRPS和EDGE的過渡解決方案，不但要對3個新網絡進行投資，而且只能提供功能極為有限且性能低下的服務，并終將被時代拋棄。綜上所述，我們認為，實施cdmaOne能使我國更經濟、更快地滿足當前和今后對無線通信的要求，并能提供更多的功能。通過積累網絡部署經驗、技術經驗和進行技術轉換，cdmaOne能幫助我國確立其在世界無線通信業中的領先地位。