移動通信與無線接入——互補融合共同發(fā)展

　　從技術標準的角度看，當今無線電通信正沿著兩條主線發(fā)展：一條是ITU和3GPP／3GPP2引領的移動通信系統(tǒng)，從3G走向E3G，再走向B3G／4G；另一條是IEEE引領的無線接入系統(tǒng)，從無線個人域網（WPAN）到無線局域網（WLAN）、無線城域網（WMAN），再到無線廣域網（WWAN）。

　　近幾年來，隨著技術的不斷發(fā)展和網絡的日趨演進，移動通信與無線接入在相互角逐的同時，走向互補融合、共同發(fā)展。本文旨在對正處于角逐之中的這兩條主線作簡要的闡述。

　　觀點：上世紀90年代以來，隨著蜂窩移動通信的大發(fā)展，無線電通信日益受到重視，其地位變得越來越重要，其應用也越來越廣泛。大到衛(wèi)星網，小到無線個人域網甚至人體域網，中間除了蜂窩移動通信外，還有固定無線接入系統(tǒng)、無線局域網、無線城域網、自由空間光系統(tǒng)、平流層氣球通信等寬帶系統(tǒng)。它們各占各的頻段，各有各的定位，各有各的設計目的，各有各的用武之地，各有各的市場空間。今后這些五花八門的無線網絡將彼此相連，互為補充，并與固定網絡融合，為人類提供從窄帶到寬帶的各種無線服務。當然，這些無線網絡在覆蓋和服務方面免不了會有一些重疊，在經營上也必然會有競爭。有些弱勢的技術還有可能被淘汰。

　　3G跟WiMAX的關系基本也如此，即互補和競爭同時存在，而不是有你無我的關系。人們開發(fā)3G或WiMAX都是因為看到了人們對移動性和高寬帶日益高漲的需求，因為人們希望在任何地方上網通信、做事、辦公、娛樂和獲取信息。但應當看到，3G跟WiMAX的著眼點不同，3G著眼于手機，數據速率相對較低，但在話音和手機應用方面將做得比較出色。而WiMAX著眼于筆記本電腦，主要針對高速數據，話音是附帶的，今后即便能移動，但在話音上不會喧賓奪主。世界上想隨時隨地使用電腦的人畢竟只是一部分，相當多人仍熱衷于手機。在覆蓋能力方面，3G可以做到蜂窩結構的廣域無縫覆蓋，而WiMAX是島狀的城域覆蓋，它們之間是可以互補的。總之，鑒于無線通信環(huán)境的復雜性和用戶需求的多樣性，不可能有滿足各種環(huán)境和需求、一統(tǒng)天下的無線網絡，沒有哪種技術能夠在各種應用場合都保持優(yōu)勢。面向未來，寬帶無線接入與移動通信、WiMAX與3G／B3G將同時存在，既互補又競爭，融合是大勢所趨，也是最好的選擇。

3G:步入規(guī)�；�商用階段

　　在歷經波折之后，目前全球3G已經進入了規(guī)模發(fā)展的階段。據統(tǒng)計，截至2005年11月底，全球共頒發(fā)了152張3G許可證（實際有效的為144張），商用的3G網絡共235個，其中WCDMA93個、cdma20001XEV－DO23個、cdma20001X119個。3G用戶數達到了2．07億，其中cdma20001X用戶1．498億、EV－DO用戶2050萬、WCDMA用戶3700萬。面市的終端cdma2000有940多款，WCDMA有200多款。市場發(fā)展的主要動力仍來自日本、韓國和歐洲。

　　顯然，WCDMA和cdma2000兩大陣營將長期共存，各有各的基地，各有各的市場。由于cdma2000的技術演進更加平滑，近期內會處于優(yōu)勢地位。相比之下，WCDMA的標準體系比cdma2000完善，未來技術路線比較明確，產業(yè)的管控能力較強，因此往后看，隨著中國的加盟，WCDMA將獲得更快的發(fā)展，后來居上。

　　總的來講，目前3G發(fā)展形式良好。雖然2005年全球3G收入依然較少，但PhillipsGroup預計，全球3G業(yè)務年收入到2007年有可能增至630億美元。估計2008年之前，全球3G用戶就可能達到5億戶的規(guī)模。

　　中國孕育著世界最大的3G潛在市場。預測顯示，一旦中國發(fā)放3G許可證，2至3年內用戶規(guī)模就可能達到6000萬左右。難怪中國3G許可證的發(fā)放成了整個電信行業(yè)最大的一個懸念。其實，中國發(fā)放3G許可證是必然的，懸是懸在何時發(fā)，如何發(fā)。中國3G許可證的發(fā)放是政府結合中國國情、運用科學發(fā)展觀、統(tǒng)籌考慮運作的重要杠桿。其根本目標是如何為中國3G產業(yè)構造良好的發(fā)展環(huán)境和完整的產業(yè)鏈，實現3G產業(yè)的合理布局，推動中國3G產業(yè)的健康發(fā)展；同時，要全面提升我國移動通信產業(yè)的整體實力，打破發(fā)達國家在核心技術上的壟斷，增強中國企業(yè)和產品的國際競爭力，追求整體產業(yè)和國家長遠利益的最大化。

　　當然，即便發(fā)了許可證，3G還面臨一個難點，即提供哪些業(yè)務與應用才是用戶歡迎的。從這幾年的發(fā)展來看，3G已經明確定位于移動多媒體業(yè)務，而其切入點是移動多媒體信息娛樂服務。一些最近比較被看好的3G業(yè)務包括彩鈴、彩信、搜索引擎、手機電視、流媒體音樂、手機網絡游戲和移動博彩。但是我們不能滿足于此，必須設法讓移動多媒體信息娛樂服務帶動更多更有價值的服務與應用，要靠豐富多彩的服務與應用以及有吸引力的內容推動3G健康發(fā)展，讓用戶利用3G學習、工作、娛樂，為他們創(chuàng)造更多價值，讓3G成為促進社會經濟發(fā)展的一個有力工具。

HSDPA和IMS：商用化帷幕正在拉開

　　高速下行鏈路分組接入（HSDPA）和IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）是當前出現在3G發(fā)展進程中的兩大技術走向。

　　HSDPA是為了適應未來分組數據業(yè)務快速增長的需要而提出的，是WCDMA標準往前演進的一個步驟，被寫入WCDMAR5中。其主要目標是在不改變WCDMA網絡結構的情況下大幅度提高速率，把WCDMA的下行鏈路峰值傳送速率提高到大約14Mb／s，甚至更高。與此同時，在時延方面還將得到改善，傳送成本將下降。為了實現這一目標，采用了高階調制與快速鏈路自適應、快速混合ARQ、快速調度、快速小區(qū)選擇、多進多出（MIMO）天線等多種技術。

　　目前，移動運營商十分重視HSDPA，許多移動運營商與設備供應商聯(lián)合進行HSDPA試驗。已經建有WCDMA網絡的運營商要用HSDPA增強競爭力，在WCDMA網絡上行動緩慢的運營商則有可能直接跳入HS�睤PA。最早開始HSDPA試驗的NTTDoCoMo已經計劃在2006年下半年推出商用HSDPA服務。大多數制造WCDMA設備的公司對HSDPA的開發(fā)都非常積極，它們希望通過HSDPA增加3G設備的銷售收入。HSDPA在美國被評為2005年十大通信熱門技術之一。與HSDPA配套的、可把3G上行速率提高2～5倍的高速上行鏈路分組接入（HSUPA）也已進入開發(fā)階段，預計2006年第二季度投入商用。

　　IMS是3GPP定義的一個IP多媒體與電話核心網。IMS符合NGN把呼叫控制與傳送分離的要求，它建立在一個分層（應用層、傳送層和控制層）的體系結構上，這是它的關鍵所在。IMS通過控制層把IP網從用戶設備延伸到服務方或被叫方，同時保持跟接入網類型與服務類型無關。由于與接入無關，故IMS不僅限于3G網絡使用，還可以用于傳統(tǒng)固網和新的接入網，所以后來被固網所接納。美國4大地區(qū)貝爾公司中已經有3家（SBC、BellSouth與Verizon）在IMS方面有所行動。其中，SBC是美國第一個宣布把IMS作為未來網絡關鍵組成部分和固定移動融合工具的運營商。

　　IMS成為2005年最引人注目的技術之一，其目的是形成一個更加高度靈活的通信平臺，不僅可以實現人到內容（客戶機／服務器）的多媒體通信，而且還可以實現人到人（端到端）的多媒體通信。目前IMS雖被看好，但仍有許多不定性，面臨挑戰(zhàn)和質疑�？上驳氖牵�2005年12月5日，歐洲ETSI正式發(fā)布了TISPAN的NGN版本1。它包含了許多為彌合固定核心網和移動核心網之差異所需的核心規(guī)范，相信對NGN的發(fā)展將起積極的推動作用。

WiMAX：正在日趨成熟

　　WiMAX原是支持和推動IEEE無線城域網標準802．16走向市場而成立的一個論壇，現在已經成了802．16的代名詞。在不到兩年的時間里，其成員已經增加到332個，在業(yè)界幾乎無人不曉。

　　固定無線接入在走向寬帶的同時不斷增強移動性，讓運營商可以解除固定寬帶接入的金屬線束縛。WiMAX就是這樣一個寬帶無線接入（BWA）標準，它主要包括固定寬帶無線接入空中接口標準802．16d和移動寬帶無線接入空中接口標準802．16e。802．16d的標準已于2004年6月發(fā)布，802．16e標準最近也獲批準，并被命名為802．16－2005。預計基于802．16d的固定WiMAX于2006年開始正式商用，而基于802．16e的移動WiMAX預計于2008年實現商用。WiMAX的應用將由固定走向移動、由企業(yè)走向家庭再走向個人。

　　WiMAX備受關注是因為它在寬帶能力上不僅可與DSL和cable－modem相比，甚至是光纖接入技術的競爭者。WiMAX家族的速率可高達134Mb／s，其中的802．16e還涉及了移動領域。WiMAX在最后1公里連接、網絡回傳和專用網等方面都可實現應用，既可用于城市地區(qū)，又可用于農村地區(qū)，能把BWA帶入大眾市場。所以，支持WiMAX作為寬帶無線接入首選標準的設備供應商和業(yè)務提供商越來越多。

　　由于WiMAX在標準完善、全球統(tǒng)一頻譜、產品成熟度、互操作性和產品認證等方面還有許多工作要做，雖然國外對它的市場前景比較看好，但估計在未來兩年內不會迎來發(fā)展的黃金時期。不過，在2005年美國發(fā)生颶風災害之后，實現商用前的WiMAX跟WiFi與無線VoIP等一起在救援中發(fā)揮了巨大作用。另外，意大利電信正式宣布，在都靈2006年冬季奧運會上使用韓國開發(fā)的無線城域網WiBro，提供寬帶無線接入。這些都將促進WiMAX的發(fā)展。

WLAN：應用范圍不斷擴大

　　無線局域網（WLAN）憑著“天時、地利、人和”在21世紀初一躍成為熱門技術。所謂“天時”，即前幾年3G曾步入低谷，為WLAN騰出了發(fā)展空間；所謂“地利”，即速率高達11Mb／s的802．11b標準適時引入并實現商用；所謂“人和”，即企業(yè)用戶對移動辦公的需要與日俱增。

　　IEEE制定的WLAN標準形成了一個系列，包括802．11a/b/d/e/f/g/h/i，直到不久將出臺的802．11n。其中最出名的是802．11b，其傳輸速度高達11Mb／s，傳輸距離在100至300米之間。WiFi（Wireless Fidelity）聯(lián)盟就是為了力推基于802．11b標準的WLAN而成立的，如今WiFi已成為WLAN的代名詞。

　　無線局域網的發(fā)展重點是公眾接入WLAN服務（P－WLAN，或稱熱點WLAN）。全世界目前大約有10萬個WiFi熱點，中國約有1萬個。由于HSDPA和WiMAX等技術的出現，WLAN的熱乎勁近來有所下降，但2006年它的市場總體依然看好。據美國第一個開放WLAN熱點的T－MobileUSA公司報道，最近3個月來使用其熱點的人將近300萬，而2005年一年才有800萬人。英國政府日前發(fā)布了在9個城市全面覆蓋WiFi無線網絡的計劃，讓9大城市的居民通過筆記本電腦、PDA和手機連接互聯(lián)網。日本NTTDoCoMo開始在東京地鐵里鋪設WiFi網絡，實現全覆蓋，并宣布2006年初在一般消費者用戶中推出雙模手機。據國外公司最近預測，到2007年，全世界熱點數量將超過128，000個，占無線數據市場的11．7％，其主要用戶是企業(yè)，因為更適合用作移動辦公的是筆記本電腦，而不是手機。

　　在應用方面，除了原來的互聯(lián)網接入或局域網接入之外，也有了新的發(fā)展。在家庭網絡方面，WLAN目前已經超過以太網解決方案，逐漸占主導地位。2004年全球安裝使用WLAN的家庭用戶數量從2003年的2400萬個激增到3700萬個。加拿大多倫多的一家鐵路公司在火車上安裝了WiFi系統(tǒng)，為的是讓乘客在車上收看廣告。英國的一家鐵路公司在火車頭等車廂免費提供WiFi，使頭等車廂的乘客大大增加。日本尼康公司推出了具有WiFi無線傳輸功能的P系列數碼相機；而夏普公司使用Linux操作系統(tǒng)和WiFi技術開發(fā)出一種能同時顯示（并排顯示或畫中畫顯示）個人電腦內容和HDTV電視節(jié)目的新型32英寸純平液晶電視。這使WiFi的無線應用從PC延伸到PDA、手機，一直到數碼相機和電視機。將來肯定還會有更多的延伸。

　　提供IP電話（VoWLAN）是帶動無線局域網在企業(yè)內外普及的一種重要應用。2006年將有許多服務提供商利用WiFi提供捆綁式的話音服務，從而進一步拉動WLAN市場。通過WLAN提供話音服務的IP手機正在出現，并將成為VoIP市場成長的催化劑。美國最大的VoIP提供商Vonage去年12月宣布正式啟用由UTStarcom開發(fā)的WiFi手機。據預測，到2008年將有20％的移動電話帶有WiFi功能，GSM／WiFi或CDMA／WiFi雙模手機將成為IP手機市場的主要推動力。用戶可以在WLAN覆蓋區(qū)域內撥打便宜或免費的VoIP電話，同時WiFi技術所提供的高速接入能力可使用戶盡享各種豐富多彩的寬帶應用。在沒有WLAN的地方，則可使用GSM或者CDMA進行通話。In－Stat預測稱，集成WiFi功能的手機將從今年的30萬部迅速增長到2009年的9000萬部。

　　除了上述雙模手機外，美國的網件公司和Skype公司最近聯(lián)合宣布，它們正在研制世界首款Skype無線WiFi移動電話，用戶不用連接計算機就可以使用Skype。Skype還與WiFi接入服務商BoingoWireless合作，將為后者分布在全球的18000個WLAN熱點提供VoIP。不久，其熱點用戶每月只要支付7．95美元即可無限制使用Skype的IP電話。

　　在標準化方面，WLAN的最新標準802．11n可望在近期被批準。采用此新標準的產品可能在今年底或明年上市�；�于802．11n的WLAN采用多進多出（MI�睲O）技術，可以在20MHz～40MHz的帶寬內提供超過100Mb／s的吞吐量，在超過300英尺的距離上實現高速接入。一旦基于802．11n的WLAN產品投放市場，將進一步帶動WLAN的發(fā)展。當然，要把WLAN做大還必須解決其它一些問題，包括安全性、WLAN網間的漫游、網絡管理、易用性、與移動網的融合、經營方式等。

WPAN：擁有廣闊的應用前景

　　無線個人域網（WPAN）就是在個人周圍空間形成的無線網絡，現通常指覆蓋范圍在10米半徑以內的短距離無線網絡，尤其是指能在便攜式消費者電器和通信設備之間進行短距離特別連接（adhocconnectivity）的自組織網。

　　WPAN被定位于短距離無線通信技術，但根據不同的應用場合又分為高速WPAN（HR－WPAN）和低速WPAN（LR－WPAN）兩種。大家熟知的藍牙系統(tǒng)是介于高速WPAN和低速WPAN之間的一種WPAN技術。

　　發(fā)展高速WPAN是為了連接下一代便攜式消費者電器和通信設備，支持各種高速率的多媒體應用，包括高質量聲像配送、多兆字節(jié)音樂和圖像文檔傳送等。這些多媒體設備之間的對等連接要提供20Mb／s以上的數據速率以及在確保的帶寬內提供一定的服務質量（QoS）。高速率WPAN在未來的第4代移動通信中將占有一席之地。發(fā)展低速WPAN是因為在我們的日常生活中并不是都需要高速應用。在家庭、工廠與倉庫自動化控制，安全監(jiān)視、保健監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)視，軍事行動、消防隊員操作指揮、貨單自動更新、庫存實時跟蹤以及在游戲和互動式玩具等方面都可以開展許多低速應用。有許多低速應用比高速應用對我們的生活更為重要，甚至能夠挽救我們的生命。例如，當你忘記關掉煤氣爐或者睡前忘鎖門的時候，有了低速WPAN就可以使你獲救或免于破財。

　　針對高速WPAN和低速WPAN，IEEE制定了兩個標準IEEE802．15．3和802．15．4，分別采用不同的技術。803．15．3旨在實現高速率，工作在2．4GHz和2．4835GHz之間的不用許可證的頻段，最高支持55Mb／s的數據速率，可傳送高質量視像和聲音�，F在多數廠商傾向于802．15．3a，它使用超寬帶（UWB）的多頻段OFDM聯(lián)盟（MBOA）的物理層，速率可高達480Mb／s。打算生產802．15．3a產品的廠商成立了WiMedia聯(lián)盟，其任務是將來對設備進行測試和貼牌，以保證標準的一致性。

　　802．15．4工作在ISM頻段，它定義了兩個物理層：2．4GHz頻段和868MHz／915MHz頻段物理層�？偣卜峙淞�27個具有三種速率（250kb／s、40kb／s、20kb／s）的信道。不同的數據速率能為不同的應用提供較好的選擇。例如，對于有些計算機外圍設備與互動式玩具，可能需要的是250kb／s，而對于其它許多應用，如各種傳感器、智能標記和家電等，20kb／s這樣的低速率就能滿足要求。802．15．4的主要特點是低速率、低功耗、低成本、自配置和拓撲靈活。它不支持話音，主要支持消耗功率較小、一般在個人活動空間（10m或更�。┕ぷ鞯暮唵纹骷�。低功耗是802．15．4最重要的特點。因為對電池供電的簡單器件而言，更換電池所花的錢比器件本身還多。在有些應用中，經常更換電池不僅麻煩，而且實際是不可行的。比如WiMedia，開發(fā)802．15．4產品的廠商成立了ZigBee聯(lián)盟，故802．15．4也被稱作ZigBee。802．15．4作為一個全球標準，不僅打開了大量新的低速應用之門，而且還能給許多現有的應用增加價值，為實現無所不在的網絡創(chuàng)造條件。

E3G和B3G／4G：勾勒未來移動通信發(fā)展藍圖

　　為了保持競爭力和適應市場需要，3G技術進步的步伐一直就沒有停過。為了與WiMAX抗衡，最近3GPP和3GPP2在實現4G之前分別又推出了增強型3G（E3G）計劃：長期演進（LTE）計劃和空中接口演進（AIE）計劃。LTE的計劃分為研究（SI）和工作（WI）兩個階段，SI階段從2005年3月至2006年6月，完成可行性研究，WI階段從2006年6月至2007年6月，完成核心的技術規(guī)范。AIE的工作也分兩個階段。第一階段強調提高單用戶的峰值速率，盡快進入市場，于2006年年初結束；第二階段強調引入一系列新技術，大幅度改善系統(tǒng)性能，計劃于2007年年末完成。擁有我國自主知識產權的3G標準——TD－SCDMA在LTE演進計劃中也提出了TD－CDM－OFDM的方案。

　　B3G／4G是ITU提出的目標，并希望在2010年予以實現。B3G／4G的目標是在高速移動環(huán)境下支持高達100Mb／s的下行數據傳輸速率，在室內和靜止環(huán)境下支持高達1Gb／s的下行數據傳輸速率。計劃在2007年世界無線電大會（WRC）上決定B3G／4G所用的頻段，2008～2010年完成標準的制訂，2010～2015年實現商用。在B3G／4G的研發(fā)上，日本特別積極，目前其研發(fā)水平已經超過預期目標。2005年6月NTTDoCoMo宣稱，在戶外試驗中在400米工作距離上成功達到了1Gb／s的傳輸速率。我國對B3G／4G的研發(fā)工作也早有安排，2002年在國家“863”計劃中已列上了名叫FuTURE（用于通用無線電環(huán)境的未來技術）的項目。