市场
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2008/10/21 09:27
宽带无线移动通信技术标准发展
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10月16日消息,3G在中国2008全球高层论坛进入第二天。上午主要集中在宽带无线移动的业务和应用,所以大家应该对于市场的发展有所了解,那么接下来我想从技术和标准的角度,如何满足市场业务的发展,是我今天的主要题目。

也就是说,从市场发展的角度来说,对于我们整个从技术和产品,提出了很高的要求。这也就带来了主要是从两方面,一个是无线技术,特别是昨天的一个嘉宾谈到了无线是有限的,有线是无限的,其实可以看到在无线传输技术的资源方面,是非常稀缺的。那么,如何能够提供承载高速数据的无线技术发展,是一个大家所共识的趋势。

另外一方面,其实无线技术本身并不单单是一个接入,它还提供了一个不断演进的无线核心网络。那么,这个核心网络它不光支撑原有的蜂窝的传统系统,面向未来的发展,它支持更加广泛的,包括有线接入和其他的原有的固定无线接入的技术。所以,从无线核心网络的发展来看,一方面在业务控制层面,我们有统一的IMS来实施一的控制。另外,面向全IP的分组核心网络,我们叫做EPC的网络,实际上是一个多种接入的平台。

实际上我们可以看到,从整个移动数据业务的发展,大家整体的预测和趋势来看,都是呈指数型的发展趋势。那么,实际上有线被无线替代,无线因为在带宽方面的受限,所以在近期是有针对性的,主要是针对ADSL等等的接入手段,能够在部分的领域实现替代的作用。所以,这也是一个可见的近期的目标。当然了,从发展来看,我想这种替代也是一个逐渐的过程。

从下面的这张图里,其实大家可以明晰地看到,虽然数据业务整个业务量的发展是一个指数上升的。但是,针对运营商或者是从数据业务的收入来看,它的增长并不是向人们想象得这么快。当然,这依赖于业务模式和新兴模式的探讨。

这两者的差距和矛盾,对于做技术和产品的人员来说,希望能够找到一种大幅度降低成本的技术,就是承载每比特的无线成本降到最低,这可能解决这一问题的一个方面的手段。

那么,无线移动通信的技术,其实正像我们面向全IP的网络发展来看,它包括了无线技术和无线核心网络。那么,在无线技术领域,它向着更快更好的技术来发展,这意味着它提供了更高的速率,以及在小区边缘的吞吐量的提升,减少了时延,这也是更好的面向IP化的业务质量。以及从运营商的角度来说,能够实现频谱的灵活性。

另外一个方向,其实就是无线核心网络的延展性。那么,无线核心网络,目前它主要的服务对象是蜂窝的用户。但是,面向未来来看,其实它也是一个实现FMC很好的平台。不同的接入手段都可以接入到无线核心网络。那么,在它之上实现多种接入的移动性和IP的互通,从而使接入独立于业务以及独立于网络。所以,这两个是我们下面两个我主要介绍的方向。

那么看一下无线接入技术的发展,现在我们处再一个3G增强型的阶段。无论是WCDMAHSPA的阶段,或者是CDMAEV-DO的Rev A,或者是TD-SCDMA的HSPA+,实际上它已经作为一个宽带技术的初级阶段,或者是已经走上了一个台阶。目前,在全球范围内已经是在非常成功地部署。那么,面向未来的发展,实际上我们这里列出了相应地不同技术的载波带宽,以及它所能够提供的业务的吞吐量。

那么,它相应地提供一个小区的吞吐量,可以达到40兆,或者是3兆、4兆这样一个水平。所以,我们可以折算出它相应地频谱效率。那么,面向下一代的新的技术,首先可能昨天大家也非常共识,就是LTE。它可以20兆的频谱带宽内,提供300兆的吞吐量。在这里,我也把802.16m列在这里。实际上,我们从下面的介绍,我感觉802.16m总体的性能的设计,是跟LTE比较类似的。它也是在大约20兆的频谱带宽内,可以提供300兆的吞吐量。

面向未来我们所说的IMT-Advanced,提出在40兆,提供600兆的吞吐量指标。从效率来看,它和现有的LTE是相当的。所以,实际来看,LTE在带宽加宽的条件下,就很容易达到所谓的4GIMT-Advanced的要求。

频率是无线发展的非常关键的因素,大家已经比较了解了,在WRC-2007年已经对于IMT的频谱进行了规划。把所谓的3G和所谓的4G,它的频谱是可以共用的。同时,也分配了136兆新进的频谱,用于蜂窝移动通信,或者说用于移动通信的业务使用。

在这里我想给大家阐述的概念是,可能很多人觉得越往上发展包括3G、4G的频率越高。但是,运营商在业务真正开展的过程中,都是在积极地寻求低频段的频谱。比如说现在面向下一代移动通信的NGMN,它们基本上在考虑600兆、800兆,以及原有的900兆,1.5G的频率上开展下一代的移动通信,包括LTE的技术。所以,很多的国家,特别是西欧的一些国家,由于GSM已经运行了有20年的时间了,所以他们会开始一些频率的迁移的工作,就是把2G迁移成新一代的技术。所以,这些工作都在进行的过程中。

那么,IMT-Advanced的最低要求,其实昨天曹院长也提到了,所以可以看到这些工作已经进入了一个非常实质的阶段。面向下一代的技术,其实LTE应该说是一个产业和技术非常有代表性的阶段。所以,从这个需求和目标里,我们可以看到一方面它可以提供更高的数据速率,也就是说最开始的时候LTE的设计目标是在20兆的带宽内,提供下行100兆上行50兆的速率。但是,在标准的不断发展中,特别是下行4×4MIMO的条件下,可以达到300兆的速率。所以,它已经达到了IMT-Advanced的需求。

此外就是多种的时延和实时性的电路业务,以及非常灵活的频谱的配置。这里面包括了支持FDDTDD,以及频谱的带宽可以从1.25兆一直到20兆的灵活配置。对比刚才我们所显示的LTE的需求,我们来看LTE-Advanced,那么LTE-Advanced一方面是和LTE非常地强兼容,另外它整个的业务需求如果和ITU的IMT-Advanced的需求来比较,它已经远远超过了IMT-Advanced要求的水平。

一方面,我们可以看到LTE-Advanced它是一个LTE向前进一步的演进,所以在双方的终端和网络的互操作性、兼容性是一种非常强的兼容性。那么,和原来的LTE相比较,LTE更加关注宏蜂窝环境的业务支撑能力。而在LTE-Advanced这个阶段,它重点解决低速移动,以及很多的室内环境的覆盖。所以,它更强调一些自配置和优化。但是,在这个阶段,目前标准化在探讨引入新型的多址接入方式。

此外,我想大家非常关注在无线接入网络里面一些中继传输成本和实现的问题。那么,在频谱的配置方面,由于在LTE-Advanced要求频谱支持100兆,而不是ITU的40兆的频谱,所以这里面提到了一个频谱整合或者是频谱聚合的技术,这可以把多个频段聚合在一起使用。

为了达到LTE-Advanced所设定的目标,目前3GPP已经设定了在物理层对于原有的LTE进行增强的过程。首先,支持更大的带宽,所以刚才也谈到了,它采用多频谱的整合,包括连续和非连续频谱,来实现最大带宽100兆的目标。那么,在传输方案的过程中,一方面它对于上行接入,原来是采用单载波OFDMA的技术,但是现在是否采用OFDMA的技术,在3GPP还有很多的争论。

那么,在MIMO技术的传送和其他的物理层也有技术的增强。那么,协同多点的接收和传输,也是为了加强小区之间的干扰和和谐MIMO的引入。特别是增强型和中继还有广播业务的引入工作。

这里面举一个例子,一个是所谓的多频谱的协作,或者是多频谱整合的工作。那么,这种工作一方面可以是在多频段之间来进行的,也就是说我高频段是一种局域的覆盖,而在低频段是一个广域的覆盖。所以,在这种情况下,会把广域和局域的覆盖进行一个协同。

另外一个是下面这两张图所显示的,把射频的相临频带的资源进行整合,或者是不相临的频带也能够实现一定的整合,这样使得频率的频谱使用可以达到一个灵活的程度,能够真正实现100兆的频谱有可能在资源上能够支撑使用。

还有一些像Relay的网络拓朴工作,因为作为Relay在WiMAXIEEE的工作中也做了很多的工作,那么在LTE-Advanced这个阶段,实际上要改善很多的室内和特殊场景的覆盖,进一步提升覆盖的效果,引入了Relay。但是,具体的实现又分成了层一、层二、层三,同时也有包括是否协同,是否和Mesh网络相结合的等等不同的应用场景。

刚才,我主要介绍一下LTE和LTE-Advanced的需求,以及为了达到LTE-Advanced所采用的一些新的技术。另外一个分支,我想面向LTE-Advanced一个非常重要的分支就是802.16m,我想这个分支也是在16e的基础上进一步向前演进。它设定的目标是这样的,它也是后项兼容16e,所以802.16m跟LTE-Advanced之间有一定的差距。我觉得目标设计基本上和LTE是比较接近的。所以,从这里列出的峰值的频谱效率来看,它基本上是在最高的峰值频谱效率的条件下,基本上在20兆可以达到300兆的吞吐效率。所以,其实大家可以看到,基本的性能和LTE非常接近。

在移动性方面,它也是从原有的一个比较关注在这种低速条件下,向高速移动的方向发展,而且考虑和其他的多种接入技术的切换和互通的关系。

在试验方面,也是面向IP的一个重要的指标,所以也是在这个阶段进一步的提升。但是,总体来看其实这个指标和LTE的指标相比,其实还是有一点点差距的。

16m和16e相比较来看,为了达到它所提出的目标和性能,实际上它也是在技术方面需要采用一些新型的技术。特别是在802.16e当时,我想在ITU进入到3G,实际上有很多方面的指标还是受到了比较多的质疑。首先是一个信令开销问题,特别是MAC层的信令开销是比较大的。所以它有降低资源分配的开销和降低MAC报头开销。另外一个在ITU的评估过程中出现比较大问题的是对于话音支持的能力比较弱,所以针对这个问题在16e也进一步的优化的过程,在资源分配和资源复用的时候,特别是小数据量的业务复用的时候,能够进一步的增强,满足ITU对于VoIP的业务的指标。

那么,干扰消除也是过去大家把802.16e或者是802.16d认为是无线接入,它们好像并不构成连续覆盖的蜂窝式的组网方式,那么这种组网方式要考虑小区间的干扰问题。所以,它更多地引入了防干扰复用,解决小区之间的连续干扰的。

当然了,因为它的频谱效率进一步的提升,应该说和LTE-Advanced进一步的提升。所以,在MIMO的一些性能或者是Relay技术的进一步的增强方面,双方有一些共性。

刚才,我主要是对无线技术,当然我想针对3GPP的技术面向IMT-Advanced的路径并不是十分清晰,所以我不做过多的介绍。

那么,对于核心网络,现在以3GPP为主导,在不同层面的整合工作,已经成为了一种趋势。其实,我们可以看到,最里面的这个圆圈,就是原来我们在2G、3G上应用的GPRS核心网络,它主要是支持2G的GPRS和CDMA2000、CDMA,它也可以和Wi-Fi形成松耦合的互通关系。但是,随着全IP化的网络发展,我们现在引入了核心网络,现在标准的叫法叫做EPC。在这个EPC的网络里面,它不光接入整个覆盖的范围更加扩大,除了中间的GPRS分组网络服务的分组技术以外,它还可以分组LTE的技术,甚至目前在3GPP还在开展XDSL和光纤接入的工作。

再往下发展,实际上Common IMS是一个业务控制的工作。实际上大家是在一个网络,那么在业务控制方面,我除了对于原有的范围内的技术进行控制之外,同时引入了电缆接入和NGN接入的内涵,所以它包含的范围是最为广泛的。

那么,面向业务的融合从移动方面有两种路径,这两种路径是解决不同层面的重合问题。一个是采用Common IMS,来实现不同的核心网络采用控制的问题。所以,无线接入到移动的核心网络,那么有线接入到固定的核心网络,从主体的功能对比来看,差异主要在移动性。那么,这两种核心网络可以共用传送层,那么在业务和应用层面,实际上我们可以定义标准的业务和采用Common IMS层面进行统一的业务控制。

其实,大家对于IMS非常熟悉了,因为多次的提到过,因为它是基于SIP协议的一种会话控制的方式。所以,在鉴权方面更多地采用Diameter的方式,但是它的需求是根据运营商来扩展的,那么运营商的模式是属于IMS的主模式,所以它可以对于QoS等进行控制,可以进行计费、识别、实现漫游

那么,这些功能都是在蜂窝移动通信自身的条件下发展的,后续我们引入了独立于接入的多种的适配,包括了CDMA和原有NGN固网的宽带和窄带业务的引入。

大家说IMS不适合和互联网竞争,其实我觉得它的架构是非常好的,而基于这种架构在市场上已经有了Common IMS的设备面向固网和互联网的融合。那么,基于现有的架构还需要进一步的不断的发展和扩展。

那么,另外一种路径就是我们刚才提到的EPC的核心网络,它是支持多种接入的共同的核心网络。所以,其实可以看到,在EPC的核心网络之上,通过接入互通的一个单元,实际上我们可以实现多种无线接入和有线接入共同的接入方式。在业务层面是IMS来进行实时控制,那么EPC是端到端的网络,所以它的网络更加扁平化,节点更加减少。所以,在控制端它实现了用户平面和节点平面的分离,尽量减少节点数。

那么,它支持IETF和GTP的移动性管理,它接入3GPP和非3GPP,以及Wi-Fi、WiMAX和有一些模式的引入。所以,它针对多媒体的优化,在路由方面实现一个很好的优化机制。

这是EPC网络的架构,一方面E-UTRAN就是LTE的叫法。所以,它通过S-GW和P-GW进入两个平面,在信令平面主要是进行信令控制。

在这张图除了显现自身的业务控制,更多地体现了和其他的业务互通。比如说以WiMAX为例,它通过3A服务器可以进行鉴权五和认证,在IMS可以实现策略和资源控制。

从这个实例我们其实可以看到,作为EPC网络本身,它可以对不同的接入技术,像Qos和带宽的管理、IP层业务控制、计费、业务和业务过滤、防火墙和安全。这样的话,对于所有的业务都能够实施很好的移动性管理和业务增值。

这样的话,在中国现在的条件下,因为很多的运营商拥有无线业务和移动业务,拥有这种模式就可以绑定固定业务和移动通信签约业务的管理。

我主要是介绍了两方面,一个是无线技术的高速发展,另外从整个业务市场的需求来看,还是满足宽带移动通信高速的业务增长,另外一个是面向IP化的市场需求,降低整个的成本是整个的目标。那么,为了达到这个目标,一个是在提升网络性能方面在无线技术和网络的整体设计方面,降低传输的时延,支持更高的用户速率,提供更好的网络容量和覆盖,是它整体的支持的方向。另外,在无线网络方面,我们也是作为一个很好的FMC的整合的方案,能够支持多种接入技术,实现有线和无线,以及无线接入技术无缝的漫游和切换。那么,这样一套非常完善的无线技术,到核心网络的整体方案,我觉得是支撑宽带移动通信未来非常有力的基础。所以,我们希望从技术的角度提供很好的解决方案,以满足市场的发展。


 

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