3G演進(jìn)路線與現(xiàn)階段發(fā)展措施探討

孫一蘭

[摘要]文章對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)的未來演進(jìn)方向進(jìn)行了初步探討，并進(jìn)一步剖析了我國(guó)現(xiàn)階段無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的措施，提出了極大化利用現(xiàn)有的3G網(wǎng)絡(luò)，逐漸升級(jí)到EV-DO Advanced和HSPA+的觀點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞]3GEV-DOAdvancedHSPA+LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)

1前言

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從誕生之日起就已處于不斷演進(jìn)的過程中。近年來，無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的步伐加快，從2G網(wǎng)演進(jìn)到3G網(wǎng)僅用了不到五年的時(shí)間，許多國(guó)家已邁入3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。雖然3G網(wǎng)絡(luò)在全世界范圍的大規(guī)模部署尚未達(dá)到頂峰，但各大運(yùn)營(yíng)商與設(shè)備商已為3G的未來演進(jìn)投入巨大。

本文將逐一對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)的未來演進(jìn)方向以及我國(guó)現(xiàn)階段的無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)措施進(jìn)行探討。

23G網(wǎng)絡(luò)未來演進(jìn)的方向

兩年前，業(yè)界關(guān)于3G網(wǎng)絡(luò)未來演進(jìn)的方向主要有兩種觀點(diǎn)，即朝WiMAx或LTE演進(jìn)，兩種觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)旗鼓相當(dāng)。但經(jīng)過兩年多的論戰(zhàn)與發(fā)展，選擇往LTE演進(jìn)的觀點(diǎn)逐步占據(jù)上風(fēng)?，F(xiàn)在業(yè)界對(duì)3G演進(jìn)方向已逐步達(dá)成共識(shí)，除認(rèn)同向1X/EV-DO Advanced和HSPA+逐漸演進(jìn)以外，也意識(shí)到了LTE對(duì)運(yùn)營(yíng)商與設(shè)備商的戰(zhàn)略重要性。某些設(shè)備商在2008年就公開宣布不再致力于WiMAX移動(dòng)設(shè)備的研發(fā)。而加大對(duì)LTE設(shè)備的研發(fā)力度。根據(jù)ABI Research在2009年1月的調(diào)查，全世界范圍內(nèi)已有18家以上的無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商宣布LTE的部署計(jì)劃，超過30家運(yùn)營(yíng)商提出LTE方案，其中至少有12家決定于2010年部署LTE網(wǎng)絡(luò)、提供LTE業(yè)務(wù)。

LTE具有高數(shù)據(jù)速率、低數(shù)據(jù)包遲滯、高容量的特點(diǎn)。可與各種各樣的無線接入技術(shù)(例如CDMA網(wǎng)、WCDMA網(wǎng))共存，可提供多媒體廣播多播業(yè)務(wù)。LTE增強(qiáng)了密集城市區(qū)域中的數(shù)據(jù)容量與3G的無縫互操作性?？珊侠砝眯碌摹⒏鼘挼腡DD頻譜，最適合于10MHz和更高帶寬的網(wǎng)絡(luò)，提供了非成對(duì)頻譜的全球解決方案。

2.1高數(shù)據(jù)速率與低數(shù)據(jù)包遲滯

目前，商用的HSPA和EV-DO系統(tǒng)已能對(duì)用戶提供較高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務(wù)。例如，EV-DORev.A在1.25MHz的載波上，前向鏈路峰值速率是3.1Mbps，反向鏈路峰值速率是1.8Mbps。即將商用的EV-DO Rev.B，在三載波上前向鏈路峰值速率是9.3Mbps，反向鏈路峰值速率是5.4Mbps(Rev.B標(biāo)準(zhǔn)可支持多達(dá)15個(gè)Rev.A聚合載波)。

LTE則能夠在更寬的帶寬下提供更高的數(shù)據(jù)速率，例如。在20MHz的載波上，其前向鏈路峰值速率可達(dá)150Mbps，反向鏈路峰值速率可達(dá)58Mbps。頻譜效率約為7.5比特／赫茲／秒。同時(shí)，LTE的數(shù)據(jù)包往返時(shí)延已可壓低到22毫秒左右。對(duì)個(gè)人用戶而言，LTE將可提供更高QoS的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，例如VoIP、電視實(shí)況轉(zhuǎn)播、高解析度視頻點(diǎn)播和基于IP的多人游戲；此外，LTE可持續(xù)改進(jìn)現(xiàn)有各種應(yīng)用的傳送質(zhì)量，例如電子郵件、因特網(wǎng)瀏覽和多媒體信息等。對(duì)企業(yè)用戶而言，LTE能提供更完善的業(yè)務(wù)，包括所有需要高數(shù)據(jù)流量和低時(shí)延的應(yīng)用，例如更高速的文檔上傳與下載、高速因特網(wǎng)、更快速的VPN連接、互動(dòng)式遠(yuǎn)距會(huì)議和基于IP的語(yǔ)音與視頻會(huì)議等。

除了提供個(gè)人和企業(yè)應(yīng)用以外，LTE還可提供各種滿足高準(zhǔn)確性、可靠性和安全性的應(yīng)用，例如遠(yuǎn)距醫(yī)療、機(jī)器對(duì)機(jī)器通訊和網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航等。

2.2高容量和高頻譜效率

引入HSDPA和EV-DO Rev.A后，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量明顯增加，甚至有些運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量年增四倍。伴隨著移動(dòng)業(yè)務(wù)量的高增長(zhǎng)與網(wǎng)絡(luò)新應(yīng)用的快速擴(kuò)散，將面臨著熱點(diǎn)基站很快達(dá)到飽和的問題。LTE由于可提供高容量而不必增加基站密度，同時(shí)可合理利用新的更寬的頻譜，從而提升了城市區(qū)域中的數(shù)據(jù)容量。

除了高容量，高頻譜效率也是將來無線網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)具備的能力。眾所周知，移動(dòng)業(yè)務(wù)量是隨時(shí)間增長(zhǎng)的，而可用的頻譜是固定的。為了應(yīng)付移動(dòng)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)又不必增加頻譜帶寬。唯一的解決方法就是提高頻譜效率。LTE的高頻譜效率符合這個(gè)需要。

2.3高質(zhì)量多媒體廣播多播業(yè)務(wù)

提供高質(zhì)量多媒體廣播多播業(yè)務(wù)是無線網(wǎng)絡(luò)不可或缺的功能。多媒體廣播多播功能是指在相同無線資源上提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)給多個(gè)用戶，即通過一種有效的方法達(dá)到同時(shí)提供內(nèi)容給多個(gè)用戶的目的。例如DVB-H，就是能提供多媒體廣播多播業(yè)務(wù)的技術(shù)之一。而采用OFDMA/SCFDMA技術(shù)的LTE，能在單頻上承載多媒體廣播多播業(yè)務(wù)，達(dá)到預(yù)定效果而不必增加接收機(jī)的復(fù)雜性，其多媒體廣播多播能力可和DVB-H媲美。

3我國(guó)現(xiàn)階段部署LTE并非迫在眉睫

如前所述，LTE有其性能與業(yè)務(wù)應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)。單從技術(shù)角度來看，無線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)當(dāng)然是愈快愈好，因?yàn)檫@意味著網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與服務(wù)性能的不斷提升。但是，從運(yùn)營(yíng)商的投資與回報(bào)的角度來看，如果網(wǎng)絡(luò)過于快速地緊跟技術(shù)演進(jìn)，就不得不升級(jí)或重建網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)營(yíng)商在舊網(wǎng)絡(luò)投資尚未得到合理回收之前就不得不進(jìn)行新的投入，不可避免地造成資源的浪費(fèi)。在我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商正式運(yùn)營(yíng)3G不久的狀況下，部署LTE在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)并不迫切。反而現(xiàn)在應(yīng)極大化地利用現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求逐漸升級(jí)，以提供最優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，尋求最快的投資回收。

運(yùn)營(yíng)商只有確保價(jià)格具競(jìng)爭(zhēng)力，客戶服務(wù)質(zhì)量不斷提升。業(yè)務(wù)廣度與深度不斷增加，才能實(shí)現(xiàn)營(yíng)收與盈利的不斷增長(zhǎng)。因此，如何降低成本與開銷、提升服務(wù)質(zhì)量、開拓增值業(yè)務(wù)是運(yùn)營(yíng)商必須面對(duì)的問題。解決這些問題的路徑有很多，最重要的是發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的最大功能，通過漸進(jìn)式的升級(jí)，盡量降低每比特的成本，以及采用最佳的移動(dòng)終端(手機(jī))，并提供多樣性的業(yè)務(wù)，以增加營(yíng)收與盈利。

3.1漸進(jìn)式的升級(jí)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)制式的選擇與網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)決定著3G網(wǎng)絡(luò)的性能。對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，理想的狀況是根據(jù)自己的主要商業(yè)目標(biāo)，選擇一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的、能長(zhǎng)遠(yuǎn)使用的、具有升級(jí)彈性的、能夠產(chǎn)生最大價(jià)值的3G網(wǎng)絡(luò)。在我國(guó)，三家無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商分別采用了三種不同的世界主流3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。這種選擇在可預(yù)期的未來是不會(huì)改變的。

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的策略，首要應(yīng)考慮避免重復(fù)投資，采取遞增式升級(jí)路徑，以最少的新增投資達(dá)到升級(jí)目的。因?yàn)槠蓿挛膬H以WCDMA和CDMA2000為例，對(duì)其升級(jí)所采取的實(shí)踐方式進(jìn)行闡述。

(1)WCDMA的升級(jí)

WCDMA的3G網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑非常清楚，它可根據(jù)業(yè)務(wù)需求，按照3GPP標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)路徑來升級(jí)，從最原始的WCDMA依次升級(jí)到HSDPA、HSUPA和HSPA+。在各個(gè)階段的升級(jí)中，RNC和NodeB都是采用遞增式和經(jīng)濟(jì)高效的升級(jí)方式，很多特性是通過軟件升級(jí)來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)3GPP標(biāo)

準(zhǔn)，WCDMA網(wǎng)的分組交換數(shù)據(jù)速率能達(dá)到2Mbps，電路交換速率則為384kbps；升級(jí)到HSDPA以后，前向鏈路的峰值數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)到14.4Mbps；升級(jí)到HSUPA時(shí)，其反向鏈路的峰值數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)到5.72Mbps；升級(jí)到HSPA+時(shí)，其前、反向鏈路的最高峰值數(shù)據(jù)速率則分別為42Mbps和11Mbps。在同時(shí)利用多載頻和MIMO時(shí)，前、反向鏈路可達(dá)到84Mbps峰值速率(或更高)、23Mbps(及更高)。不久前，高通公司與Telstra和Sierra Wireless合作，搶先推出了HSPA+的解決方案，其初始的前向鏈路最高峰值數(shù)據(jù)傳送速率是21Mbps；至2010年，在5MHz帶寬上，最高峰值數(shù)據(jù)速率將提高到42Mbps；2011年。利用10MHz帶寬，更可把最高峰值數(shù)據(jù)速率提高到84Mpbs。如此高的數(shù)據(jù)速率可與LTE匹敵；其頻譜效率約為8.4比特／赫茲／秒，比LTE略優(yōu)；其數(shù)據(jù)包往返時(shí)延則在28毫秒左右，比LTE略高。

(2)CDMA2000的升級(jí)

CDMA2000在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面，最佳的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑是從EV-DO Rev.0依次升級(jí)到EV-DO Rev.A、EV-DO Rev.B和DO Advanced。從EV-DO Rev.O升級(jí)到EV-DO Rev.A，其所需的網(wǎng)絡(luò)升級(jí)可通過更新軟件，同時(shí)升級(jí)基站中的信道板實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于基站系統(tǒng)中的其他硬件設(shè)備則完全可以保留重復(fù)使用。從EV-DO Rev.A升級(jí)到EV-DO Rev.B則可以通過支持多個(gè)載頻的EV-DO Rev.A基站進(jìn)行升級(jí)來實(shí)現(xiàn)，這需要對(duì)基站和基站控制器進(jìn)行軟件更新。根據(jù)系統(tǒng)升級(jí)對(duì)不同傳輸模式的支持要求，可以有針對(duì)性地升級(jí)基站中的信道板，而對(duì)系統(tǒng)中的其他設(shè)備完全保留。從EV-DO Rev.B升級(jí)到DO Advanced，除了軟件升級(jí)以外，還將采用MIMO技術(shù)和增強(qiáng)均衡器、發(fā)射分集與更高階接收分集技術(shù)的新設(shè)備來予以實(shí)現(xiàn)。升級(jí)到DO Advanced后，使用4個(gè)EV-DO載波，其前、反向鏈路的峰值數(shù)據(jù)速率可分別提高到32Mbps和12.4Mbps。其頻譜效率約為6.4比特／赫茲／秒，和LTE接近。

CDMA2000在語(yǔ)音業(yè)務(wù)方面，最佳網(wǎng)絡(luò)升級(jí)路徑是從CDMA 1X升級(jí)到1X Adavanced。與1X比較起來，1X Adavanced大約可提供4倍的語(yǔ)音容量。假如手機(jī)只采用單天線接收，按最保守的估計(jì)，1X Adavanced的語(yǔ)音容量至少是現(xiàn)今1X語(yǔ)音容量的兩倍。如手機(jī)采用雙天線接收，則至少3倍。因此，1X Advanced更進(jìn)一步強(qiáng)化了1X在語(yǔ)音應(yīng)用方面的地位，它是有史以來最有效率的語(yǔ)音無線技術(shù)。從1X升級(jí)到1X Adavanced實(shí)現(xiàn)方法也是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上實(shí)施軟件升級(jí)和硬件加配，把EVRC改為EVRC-B。軟件升級(jí)后，在反向鏈路方面可以達(dá)到提早解調(diào)和干擾抵消技術(shù)。在前向鏈路方面可采用準(zhǔn)正交功能(Quasi-Orthoqonal Function)以增加碼信道的數(shù)目，并且采用干擾抵消。硬件加配主要是在基站加信道單元或信道卡，在手機(jī)端則加配一根天線使其可執(zhí)行雙天線接收以達(dá)分集接收的效果。在實(shí)際的升級(jí)中，把EVRC升級(jí)為EVRC-B，采用前向干擾抵消和手機(jī)分集接收技術(shù)，在前向鏈路采用QOF和在反向鏈路采用干擾抵消技術(shù)，采用新的無線配置(new RC)。每一步的升級(jí)都可提高語(yǔ)音容量。

不管在數(shù)據(jù)或語(yǔ)音方面，WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)都是漸進(jìn)式的，而且是后向兼容。尤其在網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的同時(shí)，基站系統(tǒng)中的大部分硬件設(shè)備可以保留重復(fù)使用，因此網(wǎng)絡(luò)升級(jí)所需的新增投資也就相對(duì)較低。另外，在頻譜效率上，EV-DO Advanced與HSPA+也和LTE相當(dāng)，這也說明了，部署LTE對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段來講并沒有急迫性。

3.2符合客戶需求的移動(dòng)終端

運(yùn)營(yíng)商對(duì)移動(dòng)終端(手機(jī))的選擇應(yīng)符合客戶的需求。3G手機(jī)的發(fā)展和3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展一樣快速，市面上的3G手機(jī)種類豐富。從運(yùn)營(yíng)商的角度來看，究竟要提供什么樣的手機(jī)給客戶，才能達(dá)到最大的運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)是值得深思的。運(yùn)營(yíng)商應(yīng)根據(jù)不同客戶的需求與付費(fèi)能力，提供不同的3G手機(jī)。使用語(yǔ)音為主的客戶，相對(duì)而言對(duì)各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求不高，運(yùn)營(yíng)商提供功能簡(jiǎn)單而價(jià)格低廉的手機(jī)。即可滿足這部分客戶的通信需求。而對(duì)語(yǔ)音與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有較高需求的客戶，則運(yùn)營(yíng)商應(yīng)提供高端的3G手機(jī)，才能滿足客戶對(duì)各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。

調(diào)研結(jié)果顯示，在WCDMA網(wǎng)，iPhone憑著精致的外型與友善的用戶界面，間接提高了iPhone的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用率，促使運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)營(yíng)收增加。據(jù)英國(guó)運(yùn)營(yíng)商O2觀察，2008年iPhone的ARPU比平均值高30％，更有甚者，80％的iPhone用戶使用了10種以上的iPhone業(yè)務(wù)；同時(shí)，60％的iPhone用戶每月使用215億比特以上的數(shù)據(jù)，而使用其它手機(jī)的用戶僅有1％使用如此大量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。CDMA2000網(wǎng)黑莓機(jī)的數(shù)據(jù)使用率估計(jì)也不低，應(yīng)與WCDMA網(wǎng)的iPhone不相上下。顯而易見，采用符合客戶需求的手機(jī)對(duì)增加運(yùn)營(yíng)商的營(yíng)收有非常重要的作用。

4結(jié)語(yǔ)

目前，3G網(wǎng)絡(luò)向LTE演進(jìn)已成趨勢(shì)。LTE具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，高數(shù)據(jù)速率、低數(shù)據(jù)包時(shí)延、高容量、可與各種各樣的無線接入技術(shù)共存、可提供多媒體廣播多播業(yè)務(wù)和較低的總體成本。當(dāng)今世界上很多運(yùn)營(yíng)商正積極著手LTE的部署準(zhǔn)備與進(jìn)行試驗(yàn)網(wǎng)測(cè)試。但是，由于我國(guó)剛剛進(jìn)入3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，為避免由于升級(jí)或重建網(wǎng)絡(luò)造成資源的浪費(fèi)，部署LTE在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)并不迫切。況且，3G遞增式的升級(jí)到1X Advanced/EV-DO Advanced或HSPA+后，其頻譜效率已與LTE相當(dāng)?，F(xiàn)在我們應(yīng)做的是極大化地利用現(xiàn)有的3G網(wǎng)，采取遞增式的升級(jí)以及采用最符合客戶需求的移動(dòng)設(shè)備，盡量降低每比特的成本，提供優(yōu)質(zhì)且多樣性的業(yè)務(wù)，以增加營(yíng)收與盈利。