无线宽带技术发展趋势和动态

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摘要　文章从北美运营商的实践概述了CDMA网络发展的新动态，指出了CDMA　EV-DO Rev.A是CDMA网络发展不可跨越的阶段，文章还对未来C网的发展动态和趋势进行了描述，指出C网运营商开始在核心网和宽带无线接入趋向WCDMA；文章还介绍了WiMAX的标准动态，并分析了WiMAX产业发展的关键问题。
　　随着HSPA+、UMB等3G增强技术和WiMAX等技术的不断成熟和发展，无线蜂窝网能提供的业务带宽越来越大。而智能终端的普及，也使得无线通信网络应用从简单的话音加短信业务的模式向更加丰富的互联网应用模式发展，无线通信的增长点正在从话音为核心的应用向以宽带多媒体业务为核心的移动互联网模式转变。
　　根据调查，目前互联网的主要应用有搜索、电子邮件、即时消息、下载、上载和博客等等。如苹果的iTunes，截至目前已经有15亿首歌曲的下载量，同时每周有12万个电影下载量；YouTube在今年6月份有25亿个视频观看量，同时每天有6万5千个视频被上载；联网游戏魔兽世界，目前有7百万在线用户；Skype有1.1亿注册用户；MSN有2.4亿在线用户等等。这些常用的互联网应用对无线网络提出了更高的要求：在线游戏、VoIP等业务对网络的实时性和QoS保证提出了更高的要求，而视频上载、博客等业务又要求网络有很高的上行带宽。
　　随着无线宽带业务的发展，无线通信网络在网络演进和技术发展方面，呈现以下的趋势：
1、CDMA EV-DO Rev.A是CDMA网络发展不可跨越的阶段
　　目前北美的主流CDMA运营商都在将CDMA网络升级到EV-DO Rev.A版本。如Verizon Wireless，目前已经将约60%～70%的基站升级为CDMA EV-DO和1X的双频基站，其EV-DO网络已经覆盖242个主要城市和180个机场，约2.08亿人口。Verizon wireless计划将在几个月内将所有的基站升级到EV-DO Rev.A版本，覆盖2.6亿人口。Sprint Nextel从2006年开始，也将CDMA网络升级到EV-DO Rev.A版本，并计划在今年年底，将EV-DO Rev.A网络覆盖2.25亿人口。加拿大第二大电信运营商TELUS也正在将CDMA网络升级为EV-DO Rev.A版本。
　　运营商对CDMA EV-DO Rev.A版本十分热衷的原因有以下两点：
　　（1）数据业务的需要
　　和EV-DO Rev.0版本相比，EV-DO Rev.A版本前向峰值速率由2.4Mb/s提升到3.1 Mb/s，反向峰值速率由144 kb/s提升到1.8Mb/s。因此，传输速率，特别是上行传输速率的提高，将极大的提高运营商提供数据业务的能力。从业务发展情况来看，虽然目前话音业务收入仍然是主要业务收入来源，但话音业务收入出现下降趋势，而数据业务增长速度很快。以Verizon为例，今年第一季度比去年第一季度的数据业务收入增长了80%，其数据业务包括短消息、Internet接入、Brew、定位、MoD/VoD、MediaFlo等。数据业务的高速增长和高速数据业务的网络建设是分不开的，CDMA EV-DO网络覆盖范围增长、支持EV-DO终端大量上市都极大的促进了数据业务的增长。
　　（2）实时业务的需要
　　和EV-DO Rev.0相比较，EV-DO Rev.A版本另一个重大的改善就是在Rev.A网络提供了空中接口QoS能力，能运营如PTT、VoIP、可视电话、在线游戏等实时业务的。目前，高通的QChat技术能保证在EV-DO Rev.A网络上运营的PTT业务按键呼叫建立时间小于1秒钟，这已经可以和在北美广泛使用的iDEN系统的性能相当。因此北美几大CDMA运营商都计划在明年正式商用基于EV-DO Rev.A网络的QChat系统，其中Sprint Nextel和TELUS都计划将现网的iDEN用户迁移到QChat系统上。另外，在采用了高效头压缩技术后，基于EV-DO Rev.A网络的VoIP业务扇区容量已经高于CDMA 1X话音业务的扇区容量，VoIP业务将比CDMA 1X话音业务具有更低的运营成本。因此，这几家主流运营商都在开展通过EV-DO Rev.A网络运营VoIP业务的预商用试验，积极研究基于EV-DO Rev.A网络的可视电话业务，并计划在2009年运营基于EV-DO Rev.A网络的VoIP业务。
　　从几大CDMA运营商目前所进行的网络建设可以看出，EV-DO Rev.A是CDMA发展过程中不可跨越的环节。EV-DO Rev.A网络将极大推进移动数据业务的高速增长，并且具备运营PTT、VoIP、可视电话、在线业务的能力。因此，需要加强对EV-DO Rev.A网络的研究，并应该积极试验在EV-DO Rev.A网络上运营VoIP、PTT和VT等业务。
2、CDMA网络演进方向难确定，C网运营商开始在核心网和宽带无线接入趋向WCDMA
　　在通信网络技术演进的方向上，WCDMA阵营的技术演进路线比较明确，运营商和设备商将按照WCDMA、HSDPA、HSPA、LTE的方向演进。而CDMA阵营中，由于高通在专利、芯片上的垄断地位，使得运营商和厂商将会根据自身的情况选择特定的演进方向。
　　在无线网方面，作为最大的CDMA网络运营商，Verizon Wireless认为CDMA网络将向LTE方向演进，而不是UMB，主要原因有：
　　◆LTE在全球范围内得到广泛的支持，而且厂商对LTE的支撑程度更好。
　　◆新一代基于IP的核心网是开放的，与接入技术无关，因此可以选择新的空中接口技术。
　　◆在向4G发展的演变过程中，空中接口技术从CDMA-based向OFDM-based发展，不论是LTE还是UMB，和EV-DO Rev.A都将是叠加的关系，不存在前向兼容的问题。所以LTE也可以作为EV-DO Rev.A的演进方向。
　　由于Verizon提出了CDMA向LTE的演进要求，与此相适应，CDMA的主要厂商都开始考虑CDMA EV-DO Rev.A向LTE演进的技术方案。世界上最大的两家CDMA设备提供商，市场占有率43%的阿尔卡特朗讯和市场占有率31%的北电，都明确在产品路标给出了EV-DO Rev.A向UMB和LTE两条技术演进路线。同时，作为最大的CDMA网络运营商，Verizon对技术演进路线的选择也将对很多CDMA的中小运营商技术路线产生很大的影响。相对而言，Sprint Nextel更倾向于CDMA演进到WiMAX。
　　在核心网演进上，Verizon和Sprint等CDMA运营商都没有选择CDMA标准中的MMD，而都选择了3GPP标准的IMS。其中Verizon对3GPP的IMS进行了适当的简化和改进，推出了自己的A-IMS系统。
　　因此，在CDMA网络后续演进方面，Verizon和Sprint都根据自身的特点和现状，选择了不按照3GPP2制定的网络演进路线，CDMA演进方向的不确定性将对CDMA产业链产生重大的影响。
3、WiMAX正处于积极发展过程中，产业链还需要进一步完善
　　（1）WiMAX标准进展
　　WiMAX标准由两个标准组织制定，空中接口部分由IEEE 802.16工作组制定，其余部分由WiMAX forum制定。
　　IEEE 802.16工作组在2005年发布了IEEE 802.16e空中接口规范，这就是目前常说的移动WiMAX空中接口规范。目前802.16正在制定802.16e的后续空中接口规范，基于Relay技术的802.16j和802.16m。其中802.16j是802.16e的升级，主要是通过多跳Relay技术增加802.16e系统的覆盖或容量，目前已经处于基线文档的讨论过程中。而802.16m则是满足IMT-advanced的全新空中接口技术，前向兼容802.16e，目前还处于需求讨论阶段。
　　WiMAX forum由应用工作组（AWG）、网络工作组（NWG）、技术工作组（TWG）、需求工作组（SPWG）、认证工作组（CWG）、市场工作组（MWG）、漫游工作组（GRWG）和频率工作组（RWG）组成，其中WiMAX forum的标准是由网络工作组和技术工作组制定。WiMAX forum中的需求由需求工作组提出并输出给网络工作组，网络工作组制定WiMAX核心网络规范以满足需求工作组的要求。技术工作组负责制定测试规范，而认证工作组则根据技术工作组制定的测试规范要求进行WiMAX设备认证。
　　目前WiMAX forum发布了NWG规范R1.1.0版本，正在制定NWG R1.5版本。在NWG R1.1版本中，对网络的接入、鉴权过程做了比较详细的规定，但只对互联网接入业务进行了比较详细的规范，而对VoIP业务、广播多播业务等没有进行详细的说明。同时，NWG1.1只能支持用户预先设置的业务QoS等级，不支持用户根据业务情况动态调整业务的QoS，NWG1.1也对漫游情况下网络流程没有给出详细的说明。因此NWG1.1还只能支持互联网接入业务。
　　目前正在制定的NWG1.5规范，主要对漫游和移动性管理、PCC（策略控制和计费）、和IMS的融合、以及支持广播多播、定位等业务进行了加强。其中最关键的是PCC和与IMS融合这两方面的增强。在PCC框架下，WiMAX将支持动态建立不同QoS等级的业务，并根据不同业务的计费策略来进行计费，将WiMAX的QoS控制和计费相结合起来，以支持互联网接入、VoIP等多种QoS等级的业务。WiMAX与IMS融合方面，还处于需求讨论阶段，关键是还没明确WiMAX IMS将采用3GPP、3GPP2、TISPAN三个标准组织中那一个的IMS规范，因此这方面的进展相对缓慢。
　　技术工作组制定的测试规范保证WiMAX设备的功能和性能，已经不同厂家之间的互操作性。技术工作组制定的规范中，最重要的有两个：system profile给出了WiMAX标准中必选项和可选项；无线一致性测试（RCT）给出了无线接口的一致性测试规范。同时，TWG还根据WiMAX认证的两个阶段给出了测试规范的两个集合：WAVE1和WAVE2。WAVE1和WAVE2的主要差别在与WAVE2采用了MIMO和波束成形（BF）技术，能大大提供网络的容量和覆盖，WAVE2也是目标被广泛所看好和关注的版本。但目前WAVE2的测试规范还在讨论过程中，目前只发布了WAVE1的测试规范。
　　综合上面的描述，WiMAX网络要能够达到支持多种业务、支持全国性组网的情况下，必须要能支持NWG1.5规范要求。WiMAX网络在无线容量和覆盖上要和增强3G能够竞争的话，必须支持WAVE2版本。但目前这两个规范还处于制定过程中，WiMAX的标准进程还需要进一步加快。
　　（2）产业发展的思考
　　目前WiMAX在处于积极发展的过程中，很多运营商和厂商都对WiMAX表现出很大的热情，WiMAX技术作为移动互联网的代表技术，有两大优点：
　　◆价格。目前WiMAX forum的知识产权分布相对平均，WiMAX的IPR价格预计会比3G系统的IPR价格低；同时，WiMAX不需要考虑前向兼容电路域的话音业务，而采用了纯IP技术和设备，设备造价可能会降低。
　　◆应用场景。WiMAX技术是以宽带接入为核心的技术，能提供更高的上行/下行速率和多并发连接。另外，WiMAX芯片可以集成在消费电子产品，如数码相机、电视机、电脑等中，以满足这些终端和互联网之间的数据交互要求。而消费电子终端的数量总和是手持终端数量的几倍以上，因此WiMAX会有比3G更广泛的应用场景。
　　Sprint Nextel是目前WiMAX技术最积极的推动者之一。作为美国第二大CDMA网络运营商，Sprint Nextel的CDMA网络运营在1.9GHz的PCS频段上，而主要竞争对手Verizon的CDMA网络是运营在800MHz频段，Sprint Nextel的CDMA网络相对覆盖成本高，覆盖效果差，竞争没有优势。同时，Sprint Nextel有大约100MHz带宽的2.5G频段，而WiMAX是可用于2.5GHz频段的唯一技术。因此Sprint Nextel把WiMAX作为一种新的竞争手段，正在积极探索中。
　　目前Sprint Nextel正在进行WiMAX试验网络，2008年底投入商用，届时可支持1亿用户的无线宽带服务。Sprint Nextel选择了三星、Nokia、Moto、中兴等作为系统和终端合作伙伴，提供CPE、PCMCIA卡、手机等WiMAX终端，提供互联网接入业务。
　　但是，部分运营商对WiMAX技术的成熟度也表示出了担忧。有些运营商认为，WiMAX和增强3G技术采用了类似的技术，如OFDM、MIMO和智能天线、高阶调制等，从技术并不比增强3G技术更先进，网络覆盖和容量上相差也不会很大，从建网的成本来说也相差不大，同时WiMAX目前在支持切换、漫游等移动性相关的功能和性能上比3G系统要差。而且，WiMAX运营的2.5GHz/3.5GHz频段比较高，因此建网成本可能比运营在2.1GHz频段的增强3G网络更高。从时间上来看，WiMAX商用的时间也出现了推迟现象。目前参加WAVE1认证只有三星一家设备，而WAVE2认证推迟到2008年才能进行。摩托罗拉和三星也只是在2008年才能提供符合WAVE2认证的商用设备。终端方面，2008年底或2009年才会有高端WiMAX手机商用，2010年才会有普通商用WiMAX手机商用。因此，从目前的情况来看，WiMAX可能在2009年和或者2010年才能成熟，而那个时候，WiMAX需要面对HSPA+和LTE为代表的增强3G技术的强有力的竞争。因此，WiMAX的商用进程还需要进一步加快。
　　目前，通信设备厂商对WiMAX都表现出十分积极的态度。从研发的情况来看，目前很多厂商都宣传能提供全套的WiMAX网络设备，包括接入网、核心网、网管系统、网络规划和优化服务等。但是由于WiMAX的认证还没有开始，不同厂商的设备直接互操作性还不能得到保证。从业务上看，目前WiMAX还仅能提供互联网接入业务，随着2009年手持终端商用才可能会带来VoIP等更多的业务。
　　目前，全球范围内有很多WiMAX的预商用试验网，目前主要是一些中小运营商和固网运营商对WiMAX兴趣较大，并计划建设WiMAX试商用网。拥有完善3G网络并且占主导地位的移动运营商对WiMAX兴趣并不大，主流移动运营商中只有Sprint Nextel正在建网，很多运营商对Sprint Nextel的WiMAX试验还网处于观望态度。
　　2008年对WiMAX将是非常重要的一年。在这一年，WiMAX WAVE2认证能否顺利进行，WiMAX芯片能否成熟并大量上市，WiMAX手持终端能否面试，Sprint Nextel的WiMAX商用网络能否正常运营并取得成功，这几个事件都将对WiMAX产业的发展产生重要的影响。因此，应该加强对WiMAX的研究和关注程度，提高国内企业在WiMAX产业链的地位。