下一代GSM移動通信概述

現(xiàn)代無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展和豐富的業(yè)務(wù)運營模式給移動通信網(wǎng)絡(luò)注入新鮮活力。在全球無線網(wǎng)絡(luò)亟待變革的今天，對擁有83％移動用戶的GSM網(wǎng)絡(luò)而言，移動通信網(wǎng)絡(luò)升級換代的焦點最終歸結(jié)到GSM網(wǎng)絡(luò)的升級換代問題上。到目前為止沒有任何一種通信技術(shù)能像GSM技術(shù)這樣深入人們的生活，并對全球經(jīng)濟和社會產(chǎn)生深刻影響。伴隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的進步和應(yīng)用業(yè)務(wù)的體驗浪潮，GSM網(wǎng)絡(luò)內(nèi)涵也已經(jīng)不再停留在傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡(luò)概念。

對絕大多數(shù)GSM運營商而言，未來他們會獲得哪種技術(shù)的運營牌照、在哪個頻段、以多少帶寬以及采取什么業(yè)務(wù)經(jīng)營模式，也許還難以確定。與此同時，現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)由于用戶的快速發(fā)展急需擴容和升級；即便新技術(shù)出現(xiàn)后，原有GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備該如何升級和演進也是運營商在建設(shè)GSM網(wǎng)絡(luò)時面臨的難題。中興通訊聚焦客戶需求，著眼未來、持續(xù)創(chuàng)新，積極倡導(dǎo)NG-GSM下一代GSM移動通信理念。NG-GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展理念將為運營商提供清晰的設(shè)備升級和網(wǎng)絡(luò)演進路線，實現(xiàn)投資保護和盈利能力提升的最大保障。

一、GSM移動通信市場發(fā)展現(xiàn)狀

GSM1982年開始成為歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)，1992年規(guī)模商用，截至2007年12月31日的16年里，GSM實現(xiàn)簽約用戶24 億，占總體移動用戶的83%以上，第二個10億用戶的增長僅用2年半就得以實現(xiàn)。現(xiàn)在，全球已有256個國家共758個GSM商用網(wǎng)在運行，每天正以152萬用戶的速度快速增長。到2010年全球GSM用戶將達30億，可以說，到2010之前GSM/EDGE技術(shù)仍將主導(dǎo)移動通信基礎(chǔ)設(shè)施市場。

從GPRS和EDGE技術(shù)看，EDGE標(biāo)準(zhǔn)自從2000年發(fā)布以來，已經(jīng)發(fā)展到EDGE第二階段(包含于3GPP Release 4/5)，即GERAN（GSM EDGE Radio Access Network）。從無線口上的數(shù)據(jù)傳輸速率、鏈路質(zhì)量控制、QoS到綜合業(yè)務(wù)的承載能力等各方面來看，GERAN已經(jīng)具備大部分3G通信技術(shù)的特征。并且，由于EDGE僅需要在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上進行軟件升級或更換部分載頻就可以提供80% ITU規(guī)范的3G業(yè)務(wù)，因此升級成本相對較低。并且，從3GPP R7版本協(xié)議發(fā)展看，GSM—GPRS—EDGE—Enhanced EDGE—EDGE LTE的演進路線也逐步清晰，為EDGE網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展提供了必要的規(guī)范基礎(chǔ)。目前，EDGE/GERAN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被普遍接受作為3G網(wǎng)絡(luò)無縫覆蓋的必需補充，并在世界范圍得到廣泛部署。全球70%以上的GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)或者宣布要演進到EDGE網(wǎng)絡(luò)。全球EDGE網(wǎng)絡(luò)從2003年的19個增長到2007年6月的287個。

與此同時， HSPA、TD-SCDMA、CDMA2000和WiMAX網(wǎng)絡(luò)也在加速部署。尤其在西歐地區(qū)，HSPA用戶呈跨越式發(fā)展。在亞洲區(qū)，中國移動TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模部署對周邊國家和區(qū)域輻射作用明顯，也具備相當(dāng)?shù)氖澜缬绊懥�。TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在非洲區(qū)域?qū)崿F(xiàn)商用。雖然部分CDMA網(wǎng)絡(luò)運營商轉(zhuǎn)向CDMA/GSM雙網(wǎng)并存運營，但CDMA2000的用戶發(fā)展仍然迅速，擴容合同數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模持續(xù)增長。此外，2007年WiMAX正式成為3G標(biāo)準(zhǔn)之一，加速了移動和固網(wǎng)運營商對WiMAX牌照的期待和實驗網(wǎng)絡(luò)的部署。

概括而言，2007年GSM網(wǎng)絡(luò)以其低成本、用戶多、清晰的演進路線等優(yōu)勢持續(xù)快速發(fā)展。但多種移動寬帶技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和快速商用部署，也使GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。

二、全球GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢

到目前為止，已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模商用的RAN標(biāo)準(zhǔn)有GSM/GPRS/EDGE、CDMA/CDMA2000、WCDMA/HSPA、TD-SCDMA和WiMAX等。加上2009年達到商用水平的Enhanced EDGE和LTE技術(shù)等，未來的RAN將是多標(biāo)準(zhǔn)長期共存，并按照各自路徑演進的格局。但是在一定時期內(nèi)，各標(biāo)準(zhǔn)的成熟程度、技術(shù)優(yōu)勢及對各種業(yè)務(wù)的支持能力都不相同。為了業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，運營商一方面升級原有的網(wǎng)絡(luò)，另一方面可能會在原有的網(wǎng)絡(luò)上疊加一個新型網(wǎng)絡(luò)，組成一個無線集成網(wǎng)絡(luò)，如GSM/EDGE/WCDMA、WCDMA/WLAN、EDGE/DVB-T或EDGE/WiMAX等集成網(wǎng)絡(luò)。由于GSM持續(xù)占據(jù)市場主導(dǎo)地位并不斷演進，考慮到對現(xiàn)有龐大GSM網(wǎng)絡(luò)的投資保護和用戶習(xí)慣，在可預(yù)見的10年內(nèi)，未來的移動網(wǎng)絡(luò)是一個以GSM為基礎(chǔ)，疊加多種無線制式的無縫融合網(wǎng)絡(luò)。因此，融合網(wǎng)絡(luò)將是未來移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。從這一趨勢來看，未來無線接入網(wǎng)絡(luò)將更加復(fù)雜。

此外，隨著運營商的資本整合和業(yè)務(wù)發(fā)展，移動固網(wǎng)融合（FMC）已經(jīng)成為移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。從FMC的成因看，業(yè)務(wù)融合是網(wǎng)絡(luò)融合的真正驅(qū)動力。今天移動網(wǎng)絡(luò)所提供的內(nèi)容正在從文本轉(zhuǎn)變?yōu)閳D片和視頻等多媒體形式。人們越來越習(xí)慣通過QQ、MSN、Skype聊天，通過eBay購物，通過Google搜索，通過iTunes下載音樂，他們對帶寬的要求越來越高，無論固定寬帶網(wǎng)絡(luò)還是無線寬帶網(wǎng)絡(luò)都需要為用戶提供更高的帶寬。用戶需要基于IP的業(yè)務(wù)，推動了網(wǎng)絡(luò)的IP化發(fā)展。傳統(tǒng)的Internet應(yīng)用本身都是基于IP的應(yīng)用，隨著GSM、3G等移動網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，移動設(shè)備的IP化將是不可阻擋的趨勢。宏觀上看，BSS IP化適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)演進，對保護運營商網(wǎng)絡(luò)投資具有戰(zhàn)略意義。微觀上看，BSS IP化可以在核心網(wǎng)已經(jīng)IP化的現(xiàn)狀下，從節(jié)省TC、節(jié)省傳輸、可靠靈活組網(wǎng)、資源利用率最大化和提高服務(wù)質(zhì)量等方面給運營商帶來巨大的價值。因此，IP應(yīng)用急需移動化，移動網(wǎng)絡(luò)也需要IP化，IP化是移動網(wǎng)絡(luò)演進的必備條件，這種發(fā)展趨勢不是某個運營商和設(shè)備商能夠引導(dǎo)和控制的。

GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終極目標(biāo)是為全人類提供無障礙的自由移動通信。這個目標(biāo)決定GSM網(wǎng)絡(luò)不僅要具備融合和平滑演進的特征，還需滿足更低TCO、快速實施、更高效應(yīng)用和更可持續(xù)發(fā)展等特性。因此，運營商在建設(shè)GSM網(wǎng)絡(luò)時，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，對網(wǎng)絡(luò)提出高效傳輸、提高頻譜利用率和節(jié)能環(huán)保等要求。在資源逐漸緊張的社會發(fā)展進程中，對一切資源的高效利用成為GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和發(fā)展的必然趨勢。

技術(shù)的快速進步和現(xiàn)實的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)是一個需要妥協(xié)的矛盾，對原有投資的保護和對新技術(shù)的平滑支持是必須得到滿足的需求。對于移動運營商來說，所面對的一方面是GSM網(wǎng)絡(luò)持續(xù)快速擴容的壓力和面臨多種3G無線技術(shù)選擇、技術(shù)競爭不足和投資回報風(fēng)險，而另一方面是發(fā)展壯大原有網(wǎng)絡(luò)、面向未來的戰(zhàn)略訴求，以奠定網(wǎng)絡(luò)持續(xù)發(fā)展的基石。因此，運營商需要更高效、融合和能夠平滑演進的解決方案。

三、聚焦NG-GSM下一代移動通信

移動網(wǎng)絡(luò)的升級演進最終聚焦為GSM網(wǎng)絡(luò)如何升級演進的問題。綜上分析，新一代的GSM網(wǎng)絡(luò)即NG-GSM（Next Generation GSM）的關(guān)鍵構(gòu)成要素已經(jīng)具備，概括為以下四點。

首先，下一代GSM網(wǎng)絡(luò)能完成對資源，主要包括無線資源、傳輸資源和能源資源，的全動態(tài)分配和調(diào)度，是智能高效的GSM網(wǎng)絡(luò)。這里涵蓋若干關(guān)鍵技術(shù)，比如頻譜增強利用技術(shù)、新型信道分配算法、資源池（POOL）和智能功率控制技術(shù)等。該特征是GSM網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)經(jīng)濟、便捷地為全人類提供優(yōu)質(zhì)且可持續(xù)發(fā)展服務(wù)的首要保證。

第二點是軟件無線電特征。傳統(tǒng)意義上采用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)是通過不同硬件設(shè)備實現(xiàn)的。這樣實現(xiàn)的代價高昂，阻礙了新技術(shù)的應(yīng)用步伐，也同樣阻礙了原有技術(shù)設(shè)備投資的持續(xù)利用。下一代GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能通過真正的統(tǒng)一硬件平臺實現(xiàn)多種無線技術(shù)，如Enhanced EDGE、UMTS、WiMAX和LTE等的平滑融合和演進，保護原有投資的同時靈活面向未來。

第三點是IP化特征，即通信設(shè)備和傳輸設(shè)備的協(xié)議和承載IP化，包括內(nèi)部交換和外部傳輸。業(yè)務(wù)發(fā)展驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，固網(wǎng)移動融合是全球移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。移動通信網(wǎng)絡(luò)的IP化不是單純在承載層面實現(xiàn)IP化，而是協(xié)議體系和交換機制都基于IP分組架構(gòu)。

第四點是定制化特征。下一代GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理形態(tài)具備模塊化和小型化特點，物理接口、功能模塊和軟件選擇豐富多樣，容量、體積大小和特性具備明顯的定制化特征。定制化特征是無線接入網(wǎng)絡(luò)融入多種應(yīng)用場景和靈活升級演進的重要前提。

事實上西歐高端運營商如法電等雖然早就部署了UMTS網(wǎng)絡(luò)并升級到HSPA，但是對原有GSM網(wǎng)絡(luò)的升級一直在進行，例如IP化改造和支持EDGE等�？梢姡�新技術(shù)的產(chǎn)生不會在短期內(nèi)取代擁有龐大網(wǎng)絡(luò)分布的GSM技術(shù)。下一代GSM網(wǎng)絡(luò)為GSM網(wǎng)絡(luò)演進的多種可能路徑提供了硬件和軟件基礎(chǔ)，實現(xiàn)提升原有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和最大化保護原有投資的節(jié)能環(huán)保演進方案。GSM網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)不同的地區(qū)和應(yīng)用環(huán)境，沿著某種運營模式和路線演進和發(fā)展。增強型EDGE技術(shù)、UMTS和LTE只是為下一代GSM網(wǎng)絡(luò)升級提供了其中某一種可能。

四、中興通訊NG-GSM下一代移動通信解決方案

2006年—2007年，中興通訊在下一代GSM網(wǎng)絡(luò)開發(fā)上投入了強大的研發(fā)力量，聚焦未來、持續(xù)創(chuàng)新、具備多項NG-GSM核心技術(shù)和獨特競爭力產(chǎn)品。

在研發(fā)高效智能GSM網(wǎng)絡(luò)方面，中興通訊于2007年首先提出GSM智能基帶池概念，并將資源池的POOL理念應(yīng)用于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)機制和TC編解碼單元等多個處理模塊的資源調(diào)配機制，提升系統(tǒng)資源利用率30％以上。此外，中興通訊在節(jié)能核心技術(shù)方面處業(yè)界領(lǐng)先。中興通訊將話務(wù)優(yōu)先級分配與載頻智能下電技術(shù)相結(jié)合，采用智能功控系列技術(shù)，大幅降低基站的24小時平均功耗。對S666站型，以24小時內(nèi)1/3時間滿負(fù)荷，1/3時間50%負(fù)荷，1/3時間25%負(fù)荷的話務(wù)分布為例，采用智能功控技術(shù)后節(jié)省電力消耗40％以上。并且，智能功控技術(shù)激活時間段、話務(wù)量統(tǒng)計時間粒度以及上下電的高低門限值均可在后臺設(shè)置，運營商可根據(jù)實際話務(wù)分布情況靈活控制。此外，中興通訊的室外站太陽能供電、傳輸復(fù)用比提升、AMR語音增強、按時隙調(diào)配信道、自動頻率分配、TrFO和Flex等關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)NG-GSM網(wǎng)絡(luò)高效智能資源分配。

在軟件無線電技術(shù)研發(fā)上， 中興通訊2008年推出規(guī)模商用版軟件無線電SDR多載波系列基站。采用統(tǒng)一硬件平臺的SDR多載波基站可實現(xiàn)。

GSM/EDGE/Enhanced EDGE/UMTS/CDMA/WiMAX的無縫融合和未來向LTE的平滑演進，是NG-GSM網(wǎng)絡(luò)的硬件核心技術(shù)。中興通訊在SDR方面已獲得多項研發(fā)專利，尤其在功放效率和無線資源管理等關(guān)鍵技術(shù)上。同時，中興通訊GSM基站控制器iBSC與UMTS RNC采用相同硬件平臺，支持各種移動技術(shù)平滑升級演進，可與RNC、UNC等AP控制器融合成統(tǒng)一物理網(wǎng)元，兼容多種授權(quán)無線接入技術(shù)（GSM/EDGE/WCDMA/TD-SCDMA等）和非授權(quán)無線接入（WiFi、WiMAX）。

此外，中興通訊GSM IP產(chǎn)品在2007年已經(jīng)實現(xiàn)全球規(guī)模商用。中興通訊于2003年研究開發(fā)IP統(tǒng)一硬件架構(gòu)平臺，IP核心網(wǎng)產(chǎn)品早在2004年已經(jīng)實現(xiàn)商用。在IP化方面，目前中國的GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本完成了核心網(wǎng)的IP化改造，在此基礎(chǔ)上，GSM網(wǎng)絡(luò)的IP化需要通過BSS的IP化得以最終實現(xiàn)。在IP BSS應(yīng)用方面，目前已在全球20多個國家規(guī)模商用的ZXG10 iBSC的硬件架構(gòu)即基于中興通訊全IP統(tǒng)一平臺。它與中興V3核心網(wǎng)產(chǎn)品、IMS和RNC等產(chǎn)品采用完全相同的硬件架構(gòu)，共享機架、機框和17種單板。該iBSC支持Abis/Gb/A over IP。除了基站控制器，GSM系列宏基站均支持FE接口。另外，中興通訊還推出一款輕薄型IP微微基站，相當(dāng)于一本書大小、重量僅2kg。該基站采用Abis over IP技術(shù)，提供以太網(wǎng)和ADSL接口，可直接采用網(wǎng)線或ADSL電話線連接，通過公網(wǎng)Internet與iBSC建立連接實現(xiàn)通信。中興通訊獨有的自內(nèi)而外全IP分組軟交換架構(gòu)和系列產(chǎn)品真正在無線接入層實現(xiàn)FMC。

與此同時，中興通訊在下一代GSM網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品中設(shè)計了豐富的定制模塊，如IP微微基站S8001根據(jù)家庭、企業(yè)和公共場所不同，提供WiFi接入、無線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)和ADSL接口可選功能；模塊化基站M8206提供太陽能供電、60W高功放廣覆蓋和IP連接等可選功能；基站控制器根據(jù)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和傳輸資源情況，可提供BSCplus、uBSC等解決方案。這些定制功能通過在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上進行簡單硬件和軟件組合升級即可實現(xiàn)，為下一代GSM網(wǎng)絡(luò)深入滲透覆蓋、提供豐富的業(yè)務(wù)應(yīng)用和平滑演進提供技術(shù)保證。

五、結(jié)束語

2008年，UMTS和WiMAX商用步伐加快，LTE技術(shù)的發(fā)展也會成為熱點。但對絕大多數(shù)GSM運營商而言，擁有龐大用戶群的GSM網(wǎng)絡(luò)如何擴容升級、平滑融合演進并可持續(xù)發(fā)展仍將是移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展討論的核心主題。經(jīng)過2006年技術(shù)研發(fā)儲備期和2007年預(yù)商用試驗期，NG-GSM下一代網(wǎng)絡(luò)諸多關(guān)鍵技術(shù)開始進入成熟應(yīng)用階段。2008年將是值得期待的軟件無線電和無線IP接入應(yīng)用年。伴隨著智能動態(tài)分配技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，以及業(yè)務(wù)驅(qū)動的定制功能的開發(fā)，NG-GSM下一代GSM網(wǎng)絡(luò)將如一朵新生奇葩，在新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的移動通信領(lǐng)域燦爛盛開。