3G演進路線與現階段發展措施探討

孫一蘭

[摘要]文章對3G網絡的未來演進方向進行了初步探討，并進一步剖析了我國現階段無線網絡演進的措施，提出了極大化利用現有的3G網絡，逐漸升級到EV-DO Advanced和HSPA+的觀點。

[關鍵詞]3GEV-DOAdvancedHSPA+LTE網絡演進

1前言

無線網絡技術從誕生之日起就已處于不斷演進的過程中。近年來，無線網絡演進的步伐加快，從2G網演進到3G網僅用了不到五年的時間，許多國家已邁入3G網絡時代。雖然3G網絡在全世界范圍的大規模部署尚未達到頂峰，但各大運營商與設備商已為3G的未來演進投入巨大。

本文將逐一對3G網絡的未來演進方向以及我國現階段的無線網絡演進措施進行探討。

23G網絡未來演進的方向

兩年前，業界關于3G網絡未來演進的方向主要有兩種觀點，即朝WiMAx或LTE演進，兩種觀點在當時旗鼓相當。但經過兩年多的論戰與發展，選擇往LTE演進的觀點逐步占據上風。現在業界對3G演進方向已逐步達成共識，除認同向1X/EV-DO Advanced和HSPA+逐漸演進以外，也意識到了LTE對運營商與設備商的戰略重要性。某些設備商在2008年就公開宣布不再致力于WiMAX移動設備的研發。而加大對LTE設備的研發力度。根據ABI Research在2009年1月的調查，全世界范圍內已有18家以上的無線網絡運營商宣布LTE的部署計劃，超過30家運營商提出LTE方案，其中至少有12家決定于2010年部署LTE網絡、提供LTE業務。

LTE具有高數據速率、低數據包遲滯、高容量的特點。可與各種各樣的無線接入技術(例如CDMA網、WCDMA網)共存，可提供多媒體廣播多播業務。LTE增強了密集城市區域中的數據容量與3G的無縫互操作性。可合理利用新的、更寬的TDD頻譜，最適合于10MHz和更高帶寬的網絡，提供了非成對頻譜的全球解決方案。

2.1高數據速率與低數據包遲滯

目前，商用的HSPA和EV-DO系統已能對用戶提供較高數據速率的業務。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標準可支持多達15個Rev.A聚合載波)。

LTE則能夠在更寬的帶寬下提供更高的數據速率，例如。在20MHz的載波上，其前向鏈路峰值速率可達150Mbps，反向鏈路峰值速率可達58Mbps。頻譜效率約為7.5比特／赫茲／秒。同時，LTE的數據包往返時延已可壓低到22毫秒左右。對個人用戶而言，LTE將可提供更高QoS的實時業務，例如VoIP、電視實況轉播、高解析度視頻點播和基于IP的多人游戲；此外，LTE可持續改進現有各種應用的傳送質量，例如電子郵件、因特網瀏覽和多媒體信息等。對企業用戶而言，LTE能提供更完善的業務，包括所有需要高數據流量和低時延的應用，例如更高速的文檔上傳與下載、高速因特網、更快速的VPN連接、互動式遠距會議和基于IP的語音與視頻會議等。

除了提供個人和企業應用以外，LTE還可提供各種滿足高準確性、可靠性和安全性的應用，例如遠距醫療、機器對機器通訊和網絡導航等。

2.2高容量和高頻譜效率

引入HSDPA和EV-DO Rev.A后，移動數據業務量明顯增加，甚至有些運營商的移動數據業務量年增四倍。伴隨著移動業務量的高增長與網絡新應用的快速擴散，將面臨著熱點基站很快達到飽和的問題。LTE由于可提供高容量而不必增加基站密度，同時可合理利用新的更寬的頻譜，從而提升了城市區域中的數據容量。

除了高容量，高頻譜效率也是將來無線網絡所應具備的能力。眾所周知，移動業務量是隨時間增長的，而可用的頻譜是固定的。為了應付移動業務的增長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需要。

2.3高質量多媒體廣播多播業務

提供高質量多媒體廣播多播業務是無線網絡不可或缺的功能。多媒體廣播多播功能是指在相同無線資源上提供數據業務給多個用戶，即通過一種有效的方法達到同時提供內容給多個用戶的目的。例如DVB-H，就是能提供多媒體廣播多播業務的技術之一。而采用OFDMA/SCFDMA技術的LTE，能在單頻上承載多媒體廣播多播業務，達到預定效果而不必增加接收機的復雜性，其多媒體廣播多播能力可和DVB-H媲美。

3我國現階段部署LTE并非迫在眉睫

如前所述，LTE有其性能與業務應用上的優勢。單從技術角度來看，無線網絡的演進當然是愈快愈好，因為這意味著網絡質量與服務性能的不斷提升。但是，從運營商的投資與回報的角度來看，如果網絡過于快速地緊跟技術演進，就不得不升級或重建網絡，運營商在舊網絡投資尚未得到合理回收之前就不得不進行新的投入，不可避免地造成資源的浪費。在我國電信運營商正式運營3G不久的狀況下，部署LTE在相當長的一段時間內并不迫切。反而現在應極大化地利用現有3G網絡，并根據業務需求逐漸升級，以提供最優質的服務，尋求最快的投資回收。

運營商只有確保價格具競爭力，客戶服務質量不斷提升。業務廣度與深度不斷增加，才能實現營收與盈利的不斷增長。因此，如何降低成本與開銷、提升服務質量、開拓增值業務是運營商必須面對的問題。解決這些問題的路徑有很多，最重要的是發揮網絡的最大功能，通過漸進式的升級，盡量降低每比特的成本，以及采用最佳的移動終端(手機)，并提供多樣性的業務，以增加營收與盈利。

3.1漸進式的升級

無線網絡技術制式的選擇與網絡的升級決定著3G網絡的性能。對運營商而言，理想的狀況是根據自己的主要商業目標，選擇一個最經濟的、能長遠使用的、具有升級彈性的、能夠產生最大價值的3G網絡。在我國，三家無線網絡運營商分別采用了三種不同的世界主流3G網絡技術：CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。這種選擇在可預期的未來是不會改變的。

對于網絡升級的策略，首要應考慮避免重復投資，采取遞增式升級路徑，以最少的新增投資達到升級目的。因為篇幅所限，下文僅以WCDMA和CDMA2000為例，對其升級所采取的實踐方式進行闡述。

(1)WCDMA的升級

WCDMA的3G網絡升級路徑非常清楚，它可根據業務需求，按照3GPP標準的演進路徑來升級，從最原始的WCDMA依次升級到HSDPA、HSUPA和HSPA+。在各個階段的升級中，RNC和NodeB都是采用遞增式和經濟高效的升級方式，很多特性是通過軟件升級來實現。根據3GPP標

準，WCDMA網的分組交換數據速率能達到2Mbps，電路交換速率則為384kbps；升級到HSDPA以后，前向鏈路的峰值數據速率最高可達到14.4Mbps；升級到HSUPA時，其反向鏈路的峰值數據速率最高可達到5.72Mbps；升級到HSPA+時，其前、反向鏈路的最高峰值數據速率則分別為42Mbps和11Mbps。在同時利用多載頻和MIMO時，前、反向鏈路可達到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據傳送速率是21Mbps；至2010年，在5MHz帶寬上，最高峰值數據速率將提高到42Mbps；2011年。利用10MHz帶寬，更可把最高峰值數據速率提高到84Mpbs。如此高的數據速率可與LTE匹敵；其頻譜效率約為8.4比特／赫茲／秒，比LTE略優；其數據包往返時延則在28毫秒左右，比LTE略高。

(2)CDMA2000的升級

CDMA2000在數據業務方面，最佳的網絡升級路徑是從EV-DO Rev.0依次升級到EV-DO Rev.A、EV-DO Rev.B和DO Advanced。從EV-DO Rev.O升級到EV-DO Rev.A，其所需的網絡升級可通過更新軟件，同時升級基站中的信道板實現，而對于基站系統中的其他硬件設備則完全可以保留重復使用。從EV-DO Rev.A升級到EV-DO Rev.B則可以通過支持多個載頻的EV-DO Rev.A基站進行升級來實現，這需要對基站和基站控制器進行軟件更新。根據系統升級對不同傳輸模式的支持要求，可以有針對性地升級基站中的信道板，而對系統中的其他設備完全保留。從EV-DO Rev.B升級到DO Advanced，除了軟件升級以外，還將采用MIMO技術和增強均衡器、發射分集與更高階接收分集技術的新設備來予以實現。升級到DO Advanced后，使用4個EV-DO載波，其前、反向鏈路的峰值數據速率可分別提高到32Mbps和12.4Mbps。其頻譜效率約為6.4比特／赫茲／秒，和LTE接近。

CDMA2000在語音業務方面，最佳網絡升級路徑是從CDMA 1X升級到1X Adavanced。與1X比較起來，1X Adavanced大約可提供4倍的語音容量。假如手機只采用單天線接收，按最保守的估計，1X Adavanced的語音容量至少是現今1X語音容量的兩倍。如手機采用雙天線接收，則至少3倍。因此，1X Advanced更進一步強化了1X在語音應用方面的地位，它是有史以來最有效率的語音無線技術。從1X升級到1X Adavanced實現方法也是在現有的基礎上實施軟件升級和硬件加配，把EVRC改為EVRC-B。軟件升級后，在反向鏈路方面可以達到提早解調和干擾抵消技術。在前向鏈路方面可采用準正交功能(Quasi-Orthoqonal Function)以增加碼信道的數目，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，在手機端則加配一根天線使其可執行雙天線接收以達分集接收的效果。在實際的升級中，把EVRC升級為EVRC-B，采用前向干擾抵消和手機分集接收技術，在前向鏈路采用QOF和在反向鏈路采用干擾抵消技術，采用新的無線配置(new RC)。每一步的升級都可提高語音容量。

不管在數據或語音方面，WCDMA和CDMA2000網絡的升級都是漸進式的，而且是后向兼容。尤其在網絡升級的同時，基站系統中的大部分硬件設備可以保留重復使用，因此網絡升級所需的新增投資也就相對較低。另外，在頻譜效率上，EV-DO Advanced與HSPA+也和LTE相當，這也說明了，部署LTE對我國現階段來講并沒有急迫性。

3.2符合客戶需求的移動終端

運營商對移動終端(手機)的選擇應符合客戶的需求。3G手機的發展和3G網絡的發展一樣快速，市面上的3G手機種類豐富。從運營商的角度來看，究竟要提供什么樣的手機給客戶，才能達到最大的運營利潤是值得深思的。運營商應根據不同客戶的需求與付費能力，提供不同的3G手機。使用語音為主的客戶，相對而言對各種數據業務的需求不高，運營商提供功能簡單而價格低廉的手機。即可滿足這部分客戶的通信需求。而對語音與數據業務有較高需求的客戶，則運營商應提供高端的3G手機，才能滿足客戶對各種數據業務的需求。

調研結果顯示，在WCDMA網，iPhone憑著精致的外型與友善的用戶界面，間接提高了iPhone的數據業務使用率，促使運營商的數據業務營收增加。據英國運營商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業務；同時，60％的iPhone用戶每月使用215億比特以上的數據，而使用其它手機的用戶僅有1％使用如此大量的數據業務。CDMA2000網黑莓機的數據使用率估計也不低，應與WCDMA網的iPhone不相上下。顯而易見，采用符合客戶需求的手機對增加運營商的營收有非常重要的作用。

4結語

目前，3G網絡向LTE演進已成趨勢。LTE具有很多優點，例如，高數據速率、低數據包時延、高容量、可與各種各樣的無線接入技術共存、可提供多媒體廣播多播業務和較低的總體成本。當今世界上很多運營商正積極著手LTE的部署準備與進行試驗網測試。但是，由于我國剛剛進入3G網絡時代，為避免由于升級或重建網絡造成資源的浪費，部署LTE在相當長的時間內并不迫切。況且，3G遞增式的升級到1X Advanced/EV-DO Advanced或HSPA+后，其頻譜效率已與LTE相當。現在我們應做的是極大化地利用現有的3G網，采取遞增式的升級以及采用最符合客戶需求的移動設備，盡量降低每比特的成本，提供優質且多樣性的業務，以增加營收與盈利。