移动技术未来版图
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编者按:3g在全球不少国家和地区还没有开始部署,hsdpa技术已经进入了一些运营商的实际网络,hsupa也开始崭露头角。另一方面,无线宽带技术阵营的wi-fi、wi max发展势头也十分迅猛。3g热度未降,人们又开始津津乐道于4g的相关话题了。未来移动世界的技术版图将是怎样的错综复杂?本期“通信市场”将试图为您理清未来各种移动技术之间的关系。

最近几年,移动通信技术的发展速度一直令人瞠目结舌:3g umts、hsdpa(high-speed downlink packet access,高速下行分组接入)、hsupa(high-speed uplink packet access,高速上行分组接入)、ofdm、4g、wimax……各种各样的新技术、新名词接踵而至,让人应接不暇。我们所处的究竟是一个怎样的移动时代?不同的移动技术之间有怎样的关系?未来,又有哪些技术将主宰我们的工作、生活?

“4g是什么?移动wimax又是什么?它们和3g之间是什么关系?”不仅普通消费者会为这些问题而困惑,就连电信、it业的从业者也在尽最大的努力跟上各种新型移动技术发展的脚步,理解各种新技术的内涵,搞清如何处理不同技术之间的关系、如何实现最佳的业务捆绑方式。

从目前来看,未来移动技术的发展大致将分两条道路前进,并最终交叉融合为4g。

路径一:从3g到3.9g

让我们把移动宽带技术想像成一个火车站,那么站台内的第一条铁轨就是3g。近十年来,全球移动运营商关于移动通信网络的讨论、试验和部署几乎都是围绕着3g蜂窝数据服务进
行的。尽管一度曾举步维艰,3g如今已然成为全球移动通信业的主流技术,3g网络及服务已经覆盖了美国、欧洲、亚洲以及世界其他地区的大多数大中型城市。

★ 3g演进之路

回望3g的演进路径,我们可以看到从第一代移动通信(1g,模拟话音服务)、第二代移动通信(2g,数字话音服务)到第三代移动通信(3g,移动数据服务)的清晰的演进历程。在这个演进过程中,还出现了早期的蜂窝数据系统,比如1xrtt(1x radio transmission technology ,1x射频传输技术)、edge(enhanced data rates for gsm evolution,增强型数据速率gsm演进技术),人们把它们称为2.5g技术。

使事情变得有些复杂的是,围绕3g出现了不同的技术标准,其中全球主流的有三种:cdma2000、wcdma、td-scdma。不同的运营商采用了不同的3g标准。cdma(code division multiple access,码分多址分组数据传输技术)制式主要被北美、亚洲的一些运营商采用,比如美国的verizon wireless、sprint、韩国电信,它们部署了cdma2000 1xev-do(版本0)服务。欧洲运营商大多部署了从gsm演进而来的3g umts、也就是常说的wcdma服务,其中一些最近还升级到了hsdpa(增强型3g)。中国一直在积极推动由中国自主研发的td-scdma标准,业界普遍认为,一旦中国3g牌照发放,td-scdma在中国将会有比较好的发展前景。

从目前全球已经部署的3g网络情况来看,3g服务的下行速率一般为500 kbit/s,上行速率则不到200 kbit/s。这样的速率与人们的理想显然还有很大的差距,也不足以支撑手机电视、可视通话等对带宽要求较高的新型业务。因此,业界又推出了针对cdma技术的cdma2000 1xev-do(版本a)和针对wcdma的增强型技术hsdpa、hsupa。

众所周知,wcdma 3gpp release 99(即r99版本)可为广域网提供384kbps的速率。随着各种新型高速数据业务的不断出现,人们对更大带宽、更高速率和增强服务质量(qos)的要求也随之“水涨船高”。用户都希望在下载音频、视频以及玩网络游戏等带宽饥渴型业务时,网络速度能够更快,延迟更短,而运营商也希望能够通过具有更高成本效益的方式增强服务质量和提高网络系统容量,hsdpa(高速下行分组接入技术)于是应运而生。

hsdpa是wcdma 3gpp release 5(r5版本)规范为了满足上/下行数据业务不对称需求而提出的一种新技术,其目的是在不改变现行wcdma网络结构的情况下,把下行链路峰值速率提高到10.8m~14.4mbps。hsdpa技术大大提高了wcdma 3gpp release 99规范的性能,由于是对wcdma系统的平滑升级,对于现有wcdma网络来说,不需增加新的频谱/载波资源,就可以部署hsdpa,为internet、intranet和企业lan的无线宽带应用带来极大的性能改进。

hsdpa不仅可以将现行wcdma下行链路的峰值速率提高到14mbps,而且可以减少延迟、将系统容量增加2~3倍,在降低数据传输成本方面有着巨大的优势。据专家测算,采用hsdpa技术的成本仅为wcdma release 99的五分之一,这对运营商来讲无疑是极具竞争力的一个优势。

正如当初gprs和edge作为gsm技术的改进升级,被封为“2.5g”、“2.75g”技术一样,hsdpa也由于对现有3g wcdma技术进行了改进升级,而被称为“3.5g”技术。

预计在明年乃至未来18个月中,全球很多移动运营商都将推出增强版本的3g服务,以获得更高速率、更大的覆盖范围和网络容量。已经部署了cdma2000 1xev-do(版本0)的美国运营商sprint公司的宽带战略集团总裁peter cannistra 最近曾公开表态:“cdma1x ev-do(版本a)到来的速度将超过很多人的想像。”

日本第一大移动运营商、全球3g先锋ntt docomo公司最近则在经过一年多时间的测试后,正式推出了hsdpa商用服务。对ntt docomo公司来说,也许是为了应对国内新增三家移动运营商后变得更加激烈的市场竞争,作为日本移动通信业的龙头,ntt docomo需要不断保持技术及业务方面的领先优势;而对于全球正在观望hsdpa技术的运营商来说,ntt docomo此举无疑将大大增强它们对于hsdpa技术的信心。

★ 3.9g是什么?

在全球大多数运营商部署了3g之后,移动通信业又迎来了更先进的技术,其中首当其冲的也许就是3g lte (l evoluti
术,人们把它称为3.9g、或者“超级3g”、“准4g”,其速率将是现有3g服务的几倍。

现有的3g主要还是基于电路交换的技术,3g lte将重点放在包交换技术的改进上,它将取消电路交换,使传统的电路交换业务全部通过包交换来实现。3g lte在原有3g无线接入网之外,建立一个新的全ip化的接入网和与固网融合的纯ip核心网,以满足宽带无线接入的需求。这样移动通信系统将不再自成系统,而只是提供宽带移动无线接入。

3g lte的主要目标是提供更高的数据率和改进的服务,与hsdpa和hsupa相比,它能够极大地提高数据速率,使上行链路的峰值速率达到50mbps,下行链路的峰值数据率达到100mbps,并且降低用户和运营商成本。目前,3g lte的标准仍在制订过程中,预计2007年前可以制定演进3g无线访问的标准规范,最早将于2009年~2010年实现商用。

业界普遍认为,ofdm (orthog frequency-division multiplexing、正交频分复用技术)以及它的后续技术ofdma (orthog frequency division multiple access、正交频分多址技术)是未来无线宽带技术的基础。3g lte使用自适应多层ofdm(aml-ofdm)技术作为新的无线接口技术,但是,3g lte还不是4g,而只是“准4g”。

路径二:无线移动宽带技术

移动宽带技术站台上的另一条铁轨,叫做无线移动宽带技术。这个技术家族中如今最为知名的技术就是移动wimax,美国运营商sprint今年8月宣布开始在全美范围部署移动wimax,预计今年年底全球将有更多的地区开始部署这项技术。

移动wimax之所以具有如此大的影响力,很大程度上是因为这项技术的主要推动者英特尔公司在过去几年中一直在不遗余力地宣扬它。sprint新近宣布的部署计划无疑是移动wimax技术取得的一项重大胜利,而固定、点对点的wimax如今在全球很多市场都已经有了部署。

不过,移动wimax并不是无线移动宽带技术家族里的惟一成员。flash-ofdm技术最近风头很劲,它是由美国flari carolina州的raleigh、durham与chapel hill进行相关的无线宽带接入技术测试,之后在4月普及到整个north carolina州。目前韩国的三家电信运营商,以及一家日本运营商也在对该技术进行测试。自从去年并购了flari

flash-ofdm技术在时间上以跳频方式使用ofdm的副载波。它的特点是高速切换副载波,因而相邻节点可以使用相同频率的副载波,这样可提高频谱利用效率。

ipwireless公司还开发了一种叫做umts tdd的无线宽带技术。无论是flash-ofdm,还是umts tdd,目前都已经可以商用,并且已经在全球一些市场取得了成功。

固定wimax目前使用的调制技术是ofdm,人们希望ofdm的后续技术ofdma能够尽快普及起来。移动wimax就是基于ofdma技术的。美国高通公司拥有ofdm/ofdma的大量专利。

ofdma系统与ofdm相比,能够通过一种更灵活的方式,为更多运营商提供信号并支持更多用户使用。

无线宽带技术是基于ip的,它与3g最大的不同也许并不在于技术本身,而在于商业模式。3g服务只由移动运营商提供,而无线宽带服务的提供者不仅有一些移动运营商、同时还有其他的无线isp(互联网服务提供商)。

比如说,sprint公司最近宣布在全美范围内兴建移动wimax网络;但是与此同时,另一家比它小得多的公司clearwire也可以开始提供固定wimax服务,尽管其服务范围只是相对很小的一个市场。不过英特尔和摩托罗拉公司最近已经向clearwire投资了近10亿美元,来帮助这家“小公司”在全美范围内铺设移动wimax网络。

这种竞争的引入将在价格、服务等方面为市场带来哪些变化还有待日后观望。一些业内人士认为基于无线宽带网络的voip服务将对移动运营商造成冲击,不过另一些业内人士则认为voip之类的应用不至于产生那么大的影响。不过无论怎么说,市场上能够出现更多的竞争者、提供更多种类的服务,对于用户来说终究是一件好事。

殊途同归奔4g

无论是3g到3.9g,还是固定wimax—移动wimax,两条路径最终都将融合交汇到同一个点——4g上。问题是,4g究竟是什么呢?

刚刚宣布了移动wimax部署计
划的sprint公司把即将推出的移动wimax服务称为4g。也就是说,这个“4g”网络将是运行在2.5ghz频段的,在其他一些特质上它也有别于现有的3g网络,比如芯片组的价格将只有现有3g芯片组的十分之一,作为膝上电脑的内置配件提供,类似于现在wi-fi的使用模式。

wi-fi之所以在全球取得成功,可以归功于整个产业链的大力推动,从消费产品制造商到企业级的网络设备供应商,都在产品销售、无线局域网标准等很多方面做出了重大贡献。尤其是芯片厂商英特尔,在推动wi-fi的普及方面不遗余力,也因此获得了巨大的成功。如今,业界又将以同样的热情来推动移动wimax的发展吗?

另外一些人士则不同意把移动wimax称为4g。因为迄今为止还没有一个权威的机构给出关于4g的权威定义,因此不同的厂商和运营商对于4g存在着不同的理解。大多数移动运营商认为,沿着1g、2g、3g发展而来的某种移动通信技术才是“4g”。

事实上,无论是从3g演进而来的某种移动通信技术,还是无线宽带技术,最终都将超一个方向发展,我们不妨把这个共同的融合的方向称为“4g”。未来的4g应该是基于ofdma的一种融合技术,不过很多具体细节目前还没有人能够描述清楚,因为关于4g标准的制订进程还没有真正地启动。

如果相关组织从现在开始考虑制订4g标准,那么到标准正式颁布实施应该是在2009或2010年,也就是说,我们要到2011或2012年才能看到真正的业界公认的4g技术。不过,关于未来移动技术的版图,我们至少可以确定以下一些基本轮廓:未来的移动技术将为我们提供更快的、无所不在的移动接入;传统的移动运营商和固网运营商将面对新竞争对手的挑战;如今在固定pc上做的事,未来将都可以在移动中进行。

3g和无线宽带这两种技术未来将如何共存?很多人认为,3g蜂窝数据服务以及它的后续技术将主要用于手机、智能终端和其他移动设备,进行多媒体下载、视频会议,以及其他一些非企业级的应用。移动wimax等无线宽带技术将用于膝上电脑,主要用来进行各种数据集中的应用。也就是说,以终端和应用种类来区分。各种各样的服务提供商将出现,与传统移动运营商展开竞争。移动运营商必须看清楚这一点,并且为此做好准备。

链接一:ntt docomo的hsdpa商用服务

日本第一大移动运营商ntt docomo于2006年8月31日正式推出了hsdpa商用服务,同时开始销售相应的手机终端,并推出
多种新型音乐及视频下载服务。

ntt docomo是日本首家提供hsdpa服务的移动运营商,该服务比现有的3g服务速率将有很大的提升。ntt docomo公司计划首先在东京中心地带提供hsdpa服务,到今年10月底将逐步扩展到日本各大主要城市;2007年3月,hsdpa服务将覆盖日本70%的人口;2008年3月,将覆盖全日本。据了解,ntt docomo公司将把目前执行的3g服务费率延伸至hsdpa服务,也就是说,现有的3g用户无需额外支付费用、即可享受升级的hsdpa服务。ntt docomo推出的首款新型hsdpa手机终端由nec公司生产,目前可支持高达3.6mbps的速率,相当于现有3g服务速率的10倍。

至此,已经有欧洲的沃达丰、t-mobile、orange,韩国sk电讯、日本ntt docomo等数家全球主流移动运营商部署了hsdpa服务。根据全球移动供应商协会(gsa)日前公布的数据,目前全球已经投入使用及正在筹建的hsdpa网络共有108个。

链接二:移动技术群英谱

hsdpa:high-speed downlink packet access,即高速下行分组接入技术。最早是wcdma 3gpp release 5(r5版本)规范为了满足上/下行数据业务不对称需求而提出的一种新技术,其目的是在不改变现行wcdma网络结构的情况下,把下行链路峰值速率提高到10.8m~14.4mbps。hsdpa技术大大提高了wcdma 3gpp release 99规范的性能,由于是对现有wcdma系统的平滑升级,对于现有wcdma网络来说,不需增加新的频谱/载波资源就可以部署hsdpa,为internet、intranet和企业lan的无线宽带应用带来极大的性能改进。

hsdpa不仅可以将现行wcdma下行链路的峰值速率提高到14mbps,而且可以减少延迟、将系统容量增加2~3倍,在降低数据传输成本方面有着巨大的优势。 据专家测算,采用hsdpa技术的成本仅为wcdma release 99的五分之一,这对运营商来讲无疑是极具竞争力的一个优势。

hsupa:high-speed uplink packet access,即高速上行分组接入技术。

3g lte:3gpp l term evoluti r6引入了hsdpa和hsupa,其下行/上行速率可达14mbps/4mbps,然而,用户对更高数据率和更好服务质量的需求仍然是无线技术的发展的第一推动力。为进一步改进和增强3g技术,提供更强的业务能力和更好的用户体验,并且,也是为了和wimax等新兴的无线宽带技术竞争,以保持3g技术在移动通信领域的领导地位,提高3g在新兴宽带无线接入市场的竞争力,3gpp提出了3g lte计划,该计划以前也曾被称为super 3g(“超级3g”)。

2004年12月3gpp雅典会议决定由3gpp ran(radio access network)工作组负责开展lte研究,整个lte工作分为study item(si)和work item(wi)两个阶段:si阶段从2005年3月~2006年6月,任务是完成可行性研究,wi阶段从2006年6月~2007年6月,完成核心的技术规范。自启动lte项目以来,3gpp以频繁的会议全力推进此项工作,其目标是在2007年前制定演进3g无线访问的标准规范,最早将于2009年~2010年实现商用。与hsdpa和hsupa相比,能够极大地提供提高数据率,上行链路的峰值数据率达到50mbps,下行链路的峰值数据率达到100mbps。

wimax:worldwide interoperability for microwave access,即全球微波接入互操作性。它基于ieee 802.16标准,其初衷是提供在城域网多厂商环境下,点对多点的宽带无线接入,因此wimax亦常被称为ieee wireless man(metropolitan area network)。该技术涉及到两个国际组织的工作:ieee802标准委员会802.16工作组和wimax论坛。ieee802.16工作组是标准的制定者;wimax论坛是ieee802.16技术的推广者。

ofdm:orthog frequency division multiplexing,即正交频分复用技术。实际上是mcm(multi-carrier modulati hiperlan/2和ieee802.11a)和宽带无线接入(ieee 802.16)的核心技术。人们开始越来越多地研究ofdm技术在移动通信领域的应用,预计第四代移动通信的主流技术将是ofdm技术。

ofdma:orthog frequency division multiple access,即正交频分多址技术。以ofdm为基础的多址技术,可以实现小区内各用户之间的正交性, 从而有效地避免了用户间干扰。

ofdma技术在ofdm技术的基础上,将每个ofdm符号的可用子载波划分为多个子信道,每个用户可以占用其中的一个或者几个子信道,从而使得资源分配的粒度更小,更合理。

链接三:sprint的wimax 4g计划

2006年8月8日,美国运营商sprint nextel公司正式宣布了其4g移动宽带网络计划。sprint nextel与摩托罗拉、三星、英特尔合作进行基于wimax ieee 802.16e-2005技术标准的 4g网络的开发和部署。sprint nextel将设计部署一个覆盖全美国的移动wimax系统,并提供基于wimax的移动终端,以实现视频流,及其他交互式快速无线宽带接入业务。

根据计划,sprint nextel将于2007年投资10亿美元建成wimax无线宽带接入的商用试验网,并在2008年内投资20亿美元,将网络扩容到1亿用户容量。