移動電話的演化和移動無線互聯網

移動電話和互聯網是當今信息業發展的兩個熱點，這兩者的融合將產生未來新的發展熱點——移動無線互聯網。從發展的方向看，今后固定電話、移動電話、有線電視、各種數據業務將融合形成統一的IP核心網，這一融合、演化過程正在進行之中。由于傳統經營思想和已有投資的限制，目前移動電話在從2G 向3G的發展過程中，過多地強調繼承和演化，偏離了市場需求而陷入某種盲目狀態。目前定義的各種3G系統都還不是真正的移動無線互聯網,這將延緩這一融合過程。這也將給競爭中的運營商提供機會，從固定互聯網向移動無線互聯網演化，從而切入移動無線數據和話音市場。

1 固定電話網的演化從ISDN轉向統一的IP網

20年前電話系統采用程控交換機實現數字化之后，就開始發展能夠提供初步多媒體業務的N－ISDN。N－ISDN仍然采用程控交換機，利用兩個話音通道128kbit/s提供話音、數據、視頻綜合業務。N－ISDN面世10多年沒有取得商業上的成功，僅在歐洲有一定規模的應用，近年來用作因特網接入有一定發展。此后寬帶綜合業務數字網(B－ISDN)又得到發展。它采用ATM構成專門系統，提供真正的集話音、數據、視頻于一體的綜合業務。B－ISDN是現代通信技術的頂峰，可以提供各種多媒體應用并且保證服務質量，長期以來被認為是電信業的未來。國際電信聯盟(ITU－T)制定了相關技術標準。但是，B－ISDN長期以來停留在紙面上，實驗網中并沒有得到大規模應用，更沒有得到商業上的成功。原因是這種面向連接、基于鏈路層連接的系統對不同網絡的互通互連能力很差，滿足不了三網融合的需求。

1994年因特網商業化獲得巨大成功。互聯網采用網際互聯協議(IP)在網絡層進行互聯，解決了異質網絡的互通互聯問題，為三網融合提供了技術基礎。這種IP網能夠將應用和基礎設施分開。WWW的出現開辟了基于Web的新數據應用如電子商務等。隨著高性能路由器和DWDM技術的發展、QOS相關問題的解決，寬帶IP技術逐步成熟。從話音到視頻，從傳統數據業務到基于Web的新數據通信業務都可以在IP網上進行，出現了 Everything on IP的局面。寬帶IP網取代B－ISDN網提供多媒體綜合業務。ITU－T在1998年底進行戰略調整將B－ISDN總體組SG－13組改為IP組。預測未來將發展統一的IP核心網提供綜合業務，固定電話、移動電話、有線電視和各種數據應用只是接入方法上不同。

IP電話(VoIP)并不僅僅是在IP網上提供傳統電話業務，未來的IP電話將是傳統電話智能網與互聯網基于Web應用的結合。用戶可以通過各種網絡接入在IP網上用軟件交換機進行交換。傳統電話的交換、傳輸將逐步地融入統一的IP核心網之中。

2 移動電話的發展演化遵循同樣的發展進程

移動電話從第1代的模擬式發展到第2代(2G)數字式以后，也開始了向多媒體綜合業務演化的進程。發展第3代移動通信(3G)的目的是為了提供移動多媒體業務，同時擴展頻率資源，提高頻譜利用率和擴大容量,以及提供全球漫游。與發展B－ISDN的過程類似，3G開始也是采用ATM交換機構成核心交換和傳輸網絡(3GPP的R99版)。互聯網的興起和ITU－T從B－ISDN轉向IP使得3G不能夠再走B－ISDN的老路，3GPP 的R00和 3GPP2都轉而采用IP核心網。

3G強調從2G的演化，先在2G已有的基礎設施上向2.5G(GPRS等)過渡，再發展3G系統。3G的第1階段提供一般的多媒體業務，采用ATM交換機，類似移動的B－ISDN概念，通過路由器可以接入因特網；第2階段才過渡到全IP方案。目前3G系統的全IP方案距離移動無線互聯網還有較大的差距，仍然保留2G移動電話較多的特征及自己專門的核心網，不能滿足發展移動無線互聯網實現統一IP核心網的戰略要求。實際上，市場對移動無線數據通信的需求是移動無線互聯網，移動電話的演化仍然在走ISDN的老路，以后雖然轉向IP，仍舊不能很好地滿足要求。

3 目前3G系統存在的問題

市場對3G最需要的是什么?可以肯定不是簡單的移動多媒體。用作3G宣傳最多的是可視移動電話，它真的有大市場嗎?多年來可視電話和手持電視一直未被市場接受成為消費熱點!移動電話只“聽”不“看”是它的一個優點，為通話者保留一定隱私又能夠通信交流。多數用戶對“看”的需求并不強烈，公共場合活動的用戶以話音為主。3G的第1期以提供一般多媒體業務為主，未必能被市場接受形成新的消費熱點。

用戶真正需要的是可靠的、合適速率的移動無線互聯網接入。統一的IP核心網會為競爭的運營商帶來競爭優勢，而新的移動VoIP 會開創新的服務領域。

目前的3G全IP方案不能滿足移動無線互聯網接入的要求，它將會產生以下問題：

(1)導致基礎設施的成本上升。 由于沒有和IP基礎設施及其成本曲線相結合，以及缺乏快速產生/推廣創新服務的支持(快速到市場)，將導致基礎設施成本上升。

(2)標準問題將推遲移動無線互聯網的采用。目前的3G還沒有統一的標準，以適合各種接入技術。此外它與因特網和相關服務只有有限結合，這些都將造成延遲采用移動無線因特網。

(3) 目前建議的3G體系結構不能允許服務是全球“無縫”的，也不能提供足夠豐富的服務來滿足各種終端用戶的需要。此外它也不能使運營商/服務商快速獨立地產生/推廣各種服務。

目前3G的發展并未能達到以往設想的目標，還產生了一些新的問題。如各國爭相發展自己的標準形成眾多的空中接口標準，這將造成全球“無縫”連接和漫游的困難。照目前情況，3G已經不可能解決這一問題，可能要留給4G解決。此外，一些國家拍賣3G頻譜使用許可證，造成成本大幅度增加(平均每戶數百美元)，這也將影響3G的健康發展。

4 I Mode 成功的啟示

日本NTT DoCoMo在1999年初推出I Mode業務大獲成功，目前用戶已經達到1 500萬。相比之下，WAP的發展確實不近人意。對此現象，人們進行了眾多的分析討論。I Mode 可以開機后一直連接，不需要撥號，按用戶使用量(字節)收費。而目前使用WAP的GSM 或CDMA系統都必須撥號上網，按時間收費，顯然不如I Mode方便、便宜。在的語言方面，I Mode的cHTML也比WAP的WML要方便些。I Mode的速率并不高(9.6kbit/s)，但是它使用方便。再加上DoCoMo建立了一個開放的平臺與各種ISP、ICP、ASP建立了雙贏的合作伙伴關系，形成價值鏈。用戶通過DoCoMo的無線門戶可以得到2萬個網站的服務。I Mode 的成功說明用戶真正需要的是可靠的、一直連通的移動無線互聯網接入。電信運營商改變傳統封閉的運營模式，建立開放平臺形成價值鏈是取得成功的另外一個重要條件。DoCoMo和AOL建立戰略聯盟使移動互聯網和固定互聯網業務結合起來獲得更迅速的發展。最近DoKoMo參股AT＆T，并且與AT＆T Wireless結盟，在美國推出I Mode服務。

5 固定IP網向移動無線IP網的演化

如上所述，由于傳統移動電話運營商的局限性，目前的3G系統還沒有很好地解決移動電話和互聯網的融合問題。要發展移動無線互聯網還需要有另外一股推動力——互相競爭的固定IP網絡運營商向移動無線IP網演化。這些基于IP網的運營商正在發展建設統一的IP核心網，它可以支持話音(基于SIP的VoIP，軟件交換機)、數據和視頻等綜合業務。只需要發展建設移動無線接入網和解決移動IP的地址、選路、服務質量等問題就可以提供移動無線互聯網業務。由于采用統一的IP核心網，其建設和運營成本將遠低于目前的3G系統。競爭的出現將會加速向移動無線互聯網演化的進程。新成立的移動無線互聯網論壇(MWIF)正在推進3G與移動無線互聯網的融合。一些設備制造商也在積極發展采用統一的IP核心網的系統。Gartner Group則提出了移動和固定互聯網融合的新概念Supranet。Supranet是一個無處不在的網絡，它可以連接E世界(各種家電和信息家電)和P世界(物理世界包括人、房子、車、紙張等)。

6 MWIF體系結構

為了發展移動無線互聯網，促進與3G的融合，MWIF提出了移動互聯網體系結構框架。 該結構將采用現有或演化的IETF協議用于擴展的無線服務和其他下一代固定、移動網絡及媒體網關的互通。

(1) MWIF 體系結構將在以下方面擴展使用互聯網技術：在接入網和核心網中使用IP(3層)傳輸和控制；采用因特網官方協議標準 (目前的RFC2600)；影響增強的IETF協議以滿足潛在的移動環境；采用IP實現端到端連接。

(2)MWIF體系結構至少具有以下能力和服務：鑒定、授權、財會、命名和目錄服務、IP 移動性、網絡管理、服務質量(基礎設施中支持QOS)、安全性和會晤管理。

(3)該體系結構將功能分開：服務、控制和傳輸分開，這樣可以為運營商(ISP等)提供獨立升級分系統而對其它分系統影響很小，允許運營商(ISP等)建立多供應商系統。這種體系結構有更大的靈活性，在同一或不同系統中可采用多種供應商產品。

(4)該體系具備開放的全部相關的3G界面。開放在3GPP2中的A ＆ Abis界面，開放3GPP中的Iu ＆ Iub界面。在RAN(無線接入網)中允許基于基站和節點B分別獨立于基站控制器和無線網絡控制器，能夠即插即入部件，OAM＆P的界面開放。在3GPP2和3GPP內推進現有的RAN的演化。合成的 MWIF體系結構將允許運營商在網絡的最實際、有效部位放置碼轉換器。

(5)其核心網適用各種接入技術，包括無線接入技術 (UTRAN、IS－2000、無線局域網等) 和有線接入技術 (xDSL、有線電視電纜、數字廣播等)，允許核心網絡設計水平化，使運營商在區域邊界內和跨邊界擴展其網絡。第3層傳輸獨立于其下各層的傳輸機制(L1和L2)。因此，運營商可以自由選擇任意L1和L2傳輸技術的組合。

(6)該體系具全世界結盟性質：

消除地區/國家之間在關鍵界面上的差異，全IP核心網界面，推薦一個全球全IP網體系結構適應各種RAN 或其他接入技術。

全球接入服務：為了保證用戶服務的大范圍，通過公共漫游(不管接入類型)支持全球接入，包括鑒定、授權、移動性、命名和目錄服務、安全性和收費。

全球可接入服務：支持開放API(如 Parlay, JAIN) 服務，使用用戶服務輪廓的公共表示(即XML)，利用服務經紀人跨過任何網絡接入服務。

與2G 和非IP網絡和服務互通。

(7)該體系具可擴展、分布式體系結構。MWIF 的分布式體系結構的目標是允許運營商擁有以下優勢：可擴展性和靈活性導致降低成本、創新的新業務和加速面市時間。但是也存在由于增加接口和單元數目導致調整干擾增加的風險。

(8)該體系能夠在體系結構中適當的地方靈活地為各種服務申請QOS。QOS 有一組服務參數，它可以基于每次會晤分配給用戶－將提供容量和能力按照QOS級來收費。平臺、單元和系統(或分系統)的可靠性是由運營商、用戶和調整(潛在的應用)的需要決定的，必須考慮這些變化和期望。

(9)該體系安全性采用互聯網信賴(安全)模型。將根據應用采用多層次安全模型，支持鑒定、機密性、完整性、不可復制性；支持加密，采用最合適的密級滿足用戶和第3方的需要，確保數據保護(接入權、隱私)。

(10)該體系的OAM＆P(運行、行政、管理和供應)采用標準的、兼容的網絡管理接口，在接入和核心網絡都將提供這一功能，能使用工業標準協議如SNMP；具備靈活、可擴展的財會和計費，將提供多級、靈活計費；提供空中服務，將支持空中服務如終端碼下載或空中供應(OTAP)。

(11)該體系有支持各種服務的能力，包括實時、非實時、多媒體業務；能夠快速建立服務(從近實時到幾周甚至幾年)；支持發展第3方服務，使得運營商和第3方能夠按照用戶專門需要來發展提供服務。新的業務/商業模型——服務商和網絡供應商分開 ( dot.com 模式)。對于服務商和網絡供應商可以有不同的收費方法(即計費服務和微支付)；支持軟件重復使用和再使用性：API和其他保證界面的最大使用率，重新安排網絡功能塊的能力以支持ASP的需要；用戶客戶化的服務，使得用戶可以改變其服務行為提供既有動態(實時)又有靜態(批)的服務；改變用戶對于地區服務商的歸屬關系。虛擬網絡運行商(VNO)、用戶漫游，各種終端都可以，也即個人的移動性。

(12)該體系還支持調整的要求，支持不同地區、國家或本地的調整要求。例如合法的中斷、號碼的便攜性(服務便攜性)、惡意呼叫的跟蹤、同一性的限制等。

MWIF的體系結構框架比較完滿地解決了3G和移動無線互聯網的融合問題。但是3G的標準是否能夠按照這個方向修改發展還是個問題，也有可能會各走各的路，把問題留給4G去解決。

7 機會和對策

目前移動電話發展勢頭兇猛，市場前景一片光明。原有的和新的移動通信運營商都對3G報有很大的期望。因此目前3G的宣傳與發展有很大的炒作成分，帶有相當的盲目性。

3G發展中的彎路和方向的不確定性為中國實施迎頭趕上戰略、發展移動無線互聯網提供了機會。首先，中國應該牢牢掌握住將移動無線通信和互聯網相結合，發展成基于統一的IP 核心網的移動無線互聯網的大方向，不要受國際上發展3G的道路曲折影響，直接發展移動無線互聯網。在發展過程中還應該注意處理好以下幾個問題：

(1)對于手機用戶，語音是主要的人－機界面，話音電話仍然將是主要業務。應該重點發展移動無線IP電話(MWVoIP)，發展與基于Web業務融合的IP電話新業務。在接入互聯網方面，可以考慮并行發展語音瀏覽因特網，充分發揮語音界面適合于移動使用的特點。

(2)可靠、一直在線、適當速率的因特網接入是基本需求。移動無線互聯網的接入終端設備是多種多樣的，其應用對象不同，接入速率要求也不同。對于移動無線終端如筆記本和手持電腦可以采用現在3G空中接口標準，而手機是否需要如此高的傳輸速率是值得商榷的，目前還沒有出現在手機小屏幕上，需要如此高速率的應用。而對于相對固定使用的移動無線終端，可以采用無線局域網(Wireless LAN)和藍牙(Bluetooth),乃至最近出現的超寬帶無線電(Ultrawideband Radio)技術，可以提供更高的接入速率。

(3)可以考慮重點發展兩種移動無線終端：一種是手機型，普及應用，量大面廣，是主流消費產品，主要功能是VoIP、話音瀏覽因特網，幾萬比特每秒速率的可靠因特網接入，可以在移動和高速移動下使用，成本低，容量大；另外一種是大屏幕終端，需要達到3G的接入速率甚至更高的接入速率(10Mbit/s以上)。這又可以分為兩類：移動型和相對固定型。

(4)超寬帶無線電技術是一種非常有前途的無線寬帶接入技術，在相同頻率上它不會對現有的無線電構成干擾。美國FCC批準不需要頻率資源使用許可證，即可使用該設備。這對于頻率資源短缺的今天尤其重要。它特別適合于相對固定的終端。

(5)采用統一的IP核心網，各國家和地區之間的網絡互聯是在網絡層上用IP協議進行的。各種接入網的接入方法和速率可以不同，因此即使對于IP電話而言，移動無線接入網的空中接口標準也沒有必要統一。中國可以放開發展自己的標準不必顧及與國際互聯問題。

8 結束語

移動無線通信和互聯網的融合將產生新的移動無線互聯網，這為中國實施迎頭趕上戰略提供了歷史機會。我們應該不只拘泥于IMT2000的3G演化道路，不妨另辟蹊徑直接發展移動無線互聯網。如果傳統運營商這樣做有困難，可以由新加入競爭的運營商在統一的IP核心網上，由固定互聯網向移動無線互聯網演化。□

(收稿日期：2001－07－24)

作者簡介

侯自強，中國科學院聲學研究所研究員， 中國網絡通信有限公司首席科學顧問。