1.2 目前移动通信的发展情况
全球移动通信发展虽然只有短短20年的时间,但它已经创造了人类历史上伟大的奇迹,迄今为止,全球移动用户人数已破50亿 [4] ,而这一数字还在不断增长。
目前,在移动通信领域正在进行一场新的变革,总结起来有以下几个趋势和特点。
1.全球3G进入规模发展阶段
如今,国际上第三代移动通信的商用化逐步在全球范围内进入实施阶段,一方面,第三代移动通信技术除了能够支持更高速率的移动多媒体业务外,还提供更高的频谱效率和服务质量,对于新兴的移动运营商具有较大的吸引力。另一方面,欧洲国家的各大运营商已经耗费了大量的资金获得了第三代移动通信运营执照,为了应对来自资本市场的压力,纷纷采取合作与重组的方式,逐步推进3G网络的建设,其中欧洲的大部分运营商早已开始对WCDMA技术进行试商用。而北美Spring PCS、Bell Mobility、Verizon Wireless,日本的KDDI、DoCoMo及韩国的KT也已经逐步实现了CDMA2000 1x的商用化。根据对有关电信运营商的调查,与位置有关的信息点播业务、多媒体短信业务、移动上网浏览业务、移动电子商务、交互式娱乐业务将是未来最具发展前景的移动通信业务。
从全球首个3G网络商用至今已有近10年时间,全球3G已从整体上进入规模发展阶段,3G/3G+商用网络及3G用户市场均表现出快速发展的态势。
全球3G网络数量持续增长。截至2011年9月,3G网络已经覆盖了全球超过165个国家和地区,占全球国家和地区总数的72%。全球部署3G商用网络506个,其中WCDMA网络383个,EV-DO网络123个。3G增强型技术成为了主流应用技术,绝大部分网络已升级到增强型技术。
随着3G市场的不断成熟,全球3G用户已经进入规模增长阶段。截至2010年年底,全球3G用户总数为8.2亿。其中,2010年度3G新增用户将达到2.1亿,与2009年相比增长了34.4%,在移动用户中占比由2009年的12.9%升至15.2%,在新增用户中比例达到了39.4%。
目前全球主要地区的3G发展尚不平衡。发达国家的3G市场已经大规模应用,日本3G用户渗透率已经接近95%,而澳大利亚、美国、英国等典型发达国家的3G渗透率也在快速攀升,这些地区的2G市场已经出现萎缩;发展中国家如中国、印度,由于3G市场起步较晚,用户仍以2G为主。但随着2G市场的饱和和用户对3G业务的需求增强,3G用户发展正在提速,市场发展空间巨大。
2.宽带无线移动技术仍然持续发展
无线移动通信技术的发展将促使移动通信与互联网在更高层次上结合与发展,代表信息技术宽带化、移动化、个人化的发展方向,主要呈现出传输宽带化、业务多样化、体制并存化和网络泛在化等技术特点。
(1)传输宽带化
无论频分、时分、码分还是多种多址技术的混合应用,无线技术发展的核心动力是追求更高的频谱利用效率和更大的数据传输能力,数据传输能力已从早期的kbps逐步发展到如今的Gbps。1G、2G系统数据传输速率量级为1 kbps~10 kbps;2.5G系统数据传输速率量级为100 kbps;3G系统(HSDPA、EVDO)数据传输速率量级为l Mbps~10 Mbps;3G演进计划中,3GPP的LTE(Long Term Evolution,长期演进)数据传输速率为下行100Mbps、上行50 Mbps;3GPP2的AIE(Air Interface Evolution,空中接口演进)数据传输速率为第一阶段下行46Mbps、上行27Mbps,第二阶段下行100Mbps~lGbps、上行50Mbps~100Mbps。
(2)业务多样化、体制并存化和网络泛在化
无线通信经历了从仅支持单一语音业务逐渐发展到支持语音、数据、图像等多种业务的历程。1G仅支持模拟语音业务,2G支持数字语音和一些简单的数据业务,例如短信业务。3G不以技术体制区分,而是把支持多媒体和高速数据业务作为分代的标志(手机音乐、手机邮件、手机电视等层出不穷),从人与人通信逐步发展到人与机器以及机器与机器之间通信。随着无线传感器网络、射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)等技术的发展,通信业务从支持人与人之间通信业务为主转向支持M2M(Machine to Machine)、M2P(Machine to Person)、P2M(Person to Machine)业务发展。
3.3GPP的长期演进(LTE)技术
LTE是3GPP近两年来启动的最大的新技术研发项目。这种以OFDM/FDMA为核心的技术,可以被看做“准4G”技术。当前,全球的移动通信产业对LTE寄予厚望,期望这一技术能够增强移动通信产业持续发展的能力。在2008全球移动大会(MWC)上,主流设备厂商不约而同地发布了LTE的研究成果和后续演进策略,LTE进一步确立了其向3G后续演进或向4G发展的核心地位。据专家预计,到2014年全球LTE用户将达3900万,设备收入将达90亿美元。
目前全球移动无线技术的演进路径主要有三个:一是WCDMA和TD-SCDMA,均从HSPA演进至HSPA+,进而至LTE;二是CDMA2000沿着EV DO Rev.0/Rev.A/Rev.B,最终到UMB;三是802.16m的WiMAX路线。其中LTE拥有最多的支持者,WiMAX次之。
按用户数量和市值计算,中国移动是全球最大的移动运营商。此前,英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要的电信运营商已经决定采用LTE技术,中国移动加入LTE技术营运行列,将大力推动LTE技术的发展,LTE在后3G时代也将延续2G时期GSM的主流地位。
迄今为止,从设备制造商到运营商,都以各种方式展示出在LTE方面的积极性。爱立信、诺基亚、西门子、中兴、华为等巨头们,均展示了其LTE的整体解决方案。而运营商也纷纷表示要开始LTE的商用测试计划,推进LTE技术的快速发展,尤其是作为网络建设和运营主体的移动运营商在技术发展过程中将起到举足轻重的作用。
据全球移动供应商联合会(Global Mobile Suppliers Association,GSA)于2010年8月发布的数据显示,全世界56个国家及地区的132家移动通信运营商目前正在或准备研究部署LTE网络。同时,据市场调查公司Infonetics Research的调查显示,到2014年LTE用户数量有望达到1亿5300万人 [5] 。
LTE概念的提出意味着新目标的确立,为了有一个清晰的技术发展路线,3GPP制定了发展LTE的明确时间表。这给运营业带来了新的机遇,也提出了严峻的挑战。更新、更快的业务可以在不远的将来得以实现,甚至完全可以和有线网络相媲美,为用户提供崭新的服务与享受。
4.宽带无线移动接入技术WLAN和WiMAX
近几年来,由于电信技术的发展和互联网越来越高的普及率,以及通信业务量尤其是数据通信量大大增加,骨干网的带宽由于光纤的大量采用而相对充足。限制带宽需求的主要瓶颈在接入段。因而宽带接网的发展市场前景广阔,成为各运营公司向用户提供最终业务的法宝。理论上,光接入网是发展宽带接入的长远解决方案,但目前这种方式还存在工程造价太高、建设速度慢等缺点。而且对于部分网络运营企业来说,不具备本地网络资源。在这种情况下要进入和占领接入市场,采用宽带无线接入技术是一个比较合适的切入点。
宽带无线接入WLAN 802.11系列数据传输速率从数Mbps发展到上百Mbps,WiMAX 802.16e支持数据传输速率70Mbps,预计在最新的IEEE 802.16m标准中将支持1Gbps。
目前,WLAN在热点覆盖、家庭网络中的应用已日渐成熟,继承VoWLAN和移动功能的手机终端已商用,对传统语音业务带来了一定的冲击。802.11n技术将进一步扩展WLAN的应用,其物理层速率可达到150Mbps,有效速率近100Mbps,QoS机制的引入和足够的带宽保证,使WLAN可以提供数据、语音和视频等多种业务。
全球微波互连(Worldwide Interoperab lityfor Microwave Access,WiMAX)技术是IEEE 802.16标准定义的一种无线宽带技术。最早的IEEE 802.16标准发布于2001年12月,此后连续有多个修订版和新版本出炉,然而真正使得WiMAX成为一项世界瞩目技术的是最后两个版本,即IEEE 802.16 2004(802.16d)和IEEE 802.16 2005(802.16e)。802.16 2004即802.16d,采用正交频分复用技术,支持固定和游牧的视距(Line of Sight)和非视距(Non Line of Sight)环境。在视距环境下,它的工作频率范围为10~66GHz [6] ;在非视距环境情况下,802.16d可以在小于11GHz的频率范围内工作。802.16d可以采用的终端形式为室内和室外型固定台。目前,WiMAX论坛制定的802.16d WiMAX的工作频点为3.5GHz和5.8GHz。2005年年底,WiMAX论坛认证的第一批产品已经实现商用上市。802.16 2005基于IEEE 802.16e,能够提供切换和漫游。它通过采用可扩展的正交频分复用(Scalable Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access,SOFDMA)技术,实现将不同的子信道分给不同的用户,支持多个用户同时上网的场景。在非视距情况下,802.16e可以在小于6 GHz的频率范围内工作。采用802.16e技术建网的运营商,不但可以提供固定、游牧场景下的业务,同时可以提供便携移动应用。2006年4月,韩国运营商KT正式启动基于802.16e标准的无线宽带互连业务,对WiMAX而言是一个里程碑;2006年8月,美国第三大电信运营商Sprint Nextel宣布将采用WiMAX/WiBro无线技术部署其无线宽带网络,同时英特尔于2006年下半年推出2.3~2.5GHz的移动WiMAX卡,2008年年初把WiMAX整合到笔记本产品上。尽管如此,目前WiMAX依然还有许多问题没有得到解决.比如市场定位、运营模式、频谱获得和频谱统一等,多数运营商对这项技术仍处于测试阶段。运营商在确定了3G的发展路线之后,对WiMAX究竟是怎样的态度难以预计。从中国市场来看,WiMAX难以在短期内取得突破性发展。