前言
在3G/B3G的背景下中國電信C網(wǎng)的演進(jìn)路線與策略,本己不存在多少爭論與懸疑,因?yàn)?006年之后才開始部署EV-DO網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商都會跨過EV-DO Rel.0 直接部署EV-DO Rev.A網(wǎng)絡(luò),再升級至EV-DO Rev.B并繼續(xù)向LTE演進(jìn)。
但是,物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與快速發(fā)展,卻使本己明晰的中國電信C網(wǎng)演進(jìn)路線與策略憑添了不確定因素。分析與把握由于物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求所帶來的用戶流量模型的變化,以及由此引起的3G/B3G承載網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)所需承載網(wǎng)的不同,進(jìn)而分析物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對C網(wǎng)的演進(jìn)路線與策略的影響,應(yīng)該引起業(yè)界的共同關(guān)注。
1、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對C網(wǎng)形成新的挑戰(zhàn)
從C網(wǎng)誕生并發(fā)展至今全球5億多用戶,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也從CDMA2000發(fā)展至EV-DO,但是其用戶模型仍是以人與人通信為基礎(chǔ),特別是主要考慮語音基礎(chǔ)業(yè)務(wù)為依據(jù)。比如各種業(yè)務(wù)的滲透率、忙時呼叫次數(shù)、呼叫持續(xù)時間等都是按照話音業(yè)務(wù)設(shè)置的,這些參數(shù)可能與物聯(lián)網(wǎng)用戶某些業(yè)務(wù)使用的參數(shù)大相徑庭。另外,頻譜、信道、地址等資源配置也都是依照人與人通信的需求而確定的。
物聯(lián)網(wǎng)的到來,其巨大規(guī)模以及信息交互與傳輸以無線為主的特點(diǎn),注定使物聯(lián)網(wǎng)成為各種資源需求的大戶。首先,物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)規(guī)模是移動通信業(yè)無法比擬的。據(jù)美國研究機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測,到2020年物物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有人與人的通信互聯(lián)比例將達(dá)到30:1,即可能從60億人口擴(kuò)展到500億乃至上萬億的機(jī)器和物體。因此,當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)正式實(shí)現(xiàn),有超過500億以上的終端需要通過無線方式連接在一起,其對各種網(wǎng)絡(luò)資源的需求,尤其是對網(wǎng)絡(luò)容量和帶寬的需求將大大超越C網(wǎng)己有的設(shè)計(jì)與承載能力。
有專家分析,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用一般是小流量的M2M的應(yīng)用,比如路燈管理、水質(zhì)監(jiān)測等,所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小,原有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)對于這些數(shù)據(jù)量的支撐;還有人認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)涉及的控制、計(jì)費(fèi)、支付,實(shí)際上都不會占用大量帶寬,目前有充足的資源支撐建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)。但是,應(yīng)該看到,物聯(lián)網(wǎng)也有大量占用高帶寬的應(yīng)用。以物聯(lián)網(wǎng)的視頻應(yīng)用為例,視頻感知是國外物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用。如遠(yuǎn)程專家診斷、遠(yuǎn)程醫(yī)療培訓(xùn)已經(jīng)成為智慧醫(yī)療應(yīng)用的一個必然組成部分;在智能電網(wǎng)中,輸電線路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)搶修視頻采集和調(diào)度指揮;在智慧城市中,幾乎所有的城市都可以看到城市視頻安全監(jiān)管等,比如平安城市中公共交通等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)。而物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸中,視頻傳輸要求是最高的,也是占用頻譜最多的業(yè)務(wù)。以北京的公交系統(tǒng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為例,目前北京市有3萬多輛公交車,如果每輛公交車上面布設(shè)4個攝像頭,則3萬輛公交車的數(shù)據(jù)總量預(yù)計(jì)將達(dá)到約180 Gbps,而且對圖像的連續(xù)性和實(shí)時性有較高要求,所以其傳輸?shù)膸捫枨蠼^不是目前的C網(wǎng)可以輕松承載的。
其次,移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量,而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性,可能會造成大量用戶堆積在熱點(diǎn)區(qū)域,引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者是資源分配不平衡的問題。這些都會造成物聯(lián)網(wǎng)的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有C網(wǎng)通信。
第三,目前,C網(wǎng)絡(luò)是針對人與人通信設(shè)計(jì)的,它對不同用戶申請的話音業(yè)務(wù)可以進(jìn)行設(shè)置,從而進(jìn)行控制并保障其質(zhì)量;而物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中只有有權(quán)和無權(quán)之分。而對于有權(quán)用戶,其用戶等級是相同的,網(wǎng)絡(luò)只對信息進(jìn)行盡力而為的處理。因此,網(wǎng)絡(luò)不能針對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)特性進(jìn)行有效的識別和控制,而且當(dāng)大量物聯(lián)網(wǎng)終端接入后,網(wǎng)絡(luò)的效率也將大幅降低。
因此,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然造成對C網(wǎng)的巨大壓力和挑戰(zhàn)。
2、面對物聯(lián)網(wǎng)C網(wǎng)既定演進(jìn)路線的優(yōu)勢與不足
業(yè)界對C網(wǎng)向B3G/4G的演進(jìn)路線己形成了基本共識,即從CDMA2000- 1X演進(jìn)至EV-DO Rev.A和 EV-DO Rev.B,再演進(jìn)至LTE.當(dāng)前,中國電信的C網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)了EV-DO Rev.A的部署,而從EV-DO Rev.A向Rev.B的升級可分為兩個階段:第一階段是把多個版本A的載波捆綁在一起,只需軟件升級版本A信道板和BSC;第二階段則采用具有高階調(diào)制、干擾抵消等功能的新信道板,前向峰值速率可達(dá)到14.7Mbps.中國電信預(yù)計(jì)于2010年一季度開始部署EV-DO Rev.B.這種穩(wěn)妥的演進(jìn)路線具有明顯的優(yōu)勢,即在LTE成熟之前有適合的技術(shù)與HSPA+競爭,設(shè)備終端成熟度較好,僅需軟件升級便可完成,可繼續(xù)使用800M頻譜,不需申請牌照,投資少、見效快、升級平穩(wěn)、安全性好。
但是,看似穩(wěn)妥的演進(jìn)路線在物聯(lián)網(wǎng)的沖擊下,卻顯露出不少問題。首先,是頻譜資源的制約。中國電信EV-DO Rev.B外場測試結(jié)果顯示,其頻譜利用率相比EV-DO Rev.A提升了15%~20%,但由于目前中國電信C網(wǎng)所應(yīng)用的7個頻點(diǎn)中,大中型城市均已采用了其中4個頻點(diǎn),同時為保證室內(nèi)信號的純凈度,又規(guī)劃了1個頻點(diǎn)用于室內(nèi)與室外異頻覆蓋,這時如果采用3個EV-DO版本A載波捆綁升級至EV-DO Rev.B,頻譜資源則更加緊張。因此,中國電信不得不傾向于以EV-DO Rev.B分流手機(jī)用戶,以WLAN重點(diǎn)承擔(dān)城市熱點(diǎn)的筆記本用戶。如果,再同時考慮物聯(lián)網(wǎng)的頻譜需求,那么EV-DO Rev.B必將面臨帶寬及信道的更大挑戰(zhàn)。此時,EV-DO Rev.B是否還具有寬帶優(yōu)勢將打上很大的問號。
其次,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在C網(wǎng)中的承載可劃分為混同承載、區(qū)別承載和獨(dú)立承載三個階段。目前,在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展初期為混同承載階段,即直接采用現(xiàn)有C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)本身不作大的改動,網(wǎng)絡(luò)參數(shù)基本不變(如目前M2M業(yè)務(wù)的承載)。由于現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)不能區(qū)分人與人的通信,還是物與物的通信,主要通過終端側(cè)的配置以及對終端的管理來緩解網(wǎng)絡(luò)的壓力。
區(qū)別承載階段(也稱混合組網(wǎng)方式)是物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展中期,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)展對移動網(wǎng)絡(luò)資源(如號碼資源、傳輸資源乃至頻率資源)造成了較大壓力。這時需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部分改造,使得網(wǎng)絡(luò)側(cè)能區(qū)分物與物的通信,從而采取不同的措施緩解網(wǎng)絡(luò)壓力,保障物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)質(zhì)量?;旌辖M網(wǎng)方式是將現(xiàn)有PDSN(分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn))、AAA(鑒權(quán)認(rèn)證)等分組域設(shè)備升級成為支持增強(qiáng)功能的設(shè)備,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和非物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)使用同一個移動分組域核心網(wǎng)。這種方式需要對現(xiàn)網(wǎng)分組核心網(wǎng)的PDSN、AAA升級改造,因此對網(wǎng)絡(luò)影響較大。
獨(dú)立承載階段(也稱為獨(dú)立組網(wǎng)方式)是在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;l(fā)展后,將產(chǎn)生與人與人通信相互干擾的問題,同時也出現(xiàn)大量對通信質(zhì)量要求較高的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。此時,應(yīng)考慮采用物理/邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),比如建設(shè)獨(dú)立的接入網(wǎng),在核心網(wǎng)中也劃分專門的互聯(lián)子網(wǎng)等。獨(dú)立組網(wǎng)方式是由PDSN、AAA提供手機(jī)終端的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)路由,終端鑒權(quán)、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)。AAA-M(物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)鑒權(quán)認(rèn)證)存儲物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)簽約數(shù)據(jù);PDSN-M(物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn))從AAA-M下載業(yè)務(wù)簽約數(shù)據(jù),提供物聯(lián)網(wǎng)終端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)路由,從而進(jìn)行業(yè)務(wù)控制。手機(jī)終端接入PCF(分組控制模塊),PCF將業(yè)務(wù)接入PDSN;物聯(lián)網(wǎng)終端接入PCF,PCF將業(yè)務(wù)接入PDSN-M,這要求PCF能將不同用戶的數(shù)據(jù)分發(fā)到不同的核心網(wǎng)設(shè)備。由于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的特定需求,為避免對現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)的影響,對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)單獨(dú)部署C網(wǎng)分組核心網(wǎng)是必要的。
可以預(yù)見,如果中國電信C網(wǎng)在2~3年內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)EV-DO Rev.A向EV-DO Rev.B的升級,而物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展也到了EV-DO Rev.B必須區(qū)別承載的階段,那么EV-DO Rev.B的改造勢在必行。而且,即使EV-DO Rev.B完成了適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)控制和傳輸?shù)纳壐脑?,但由于帶寬等資源的限制,不但無法滿足人與人的大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求,同時在承載如視頻監(jiān)控等高帶寬、高實(shí)時要求的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)時也會捉襟見肘。
3、物聯(lián)網(wǎng)沖擊下C網(wǎng)直接演進(jìn)至LTE的利弊權(quán)衡
由上可見,如果中國電信采取由EV-DO Rev.A向EV-DO Rev.B升級,而后演進(jìn)至LTE的策略,將不利于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展。因此,可考慮選擇由EV-DO Rev.A直接演進(jìn)至LTE的路線。
這種選擇的有利方面,首先體現(xiàn)在LTE可預(yù)先獨(dú)立設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載和控制機(jī)制,而無須如EV-DO Rev.A和EV-DO Rev.B那樣在完成網(wǎng)絡(luò)建設(shè)后再進(jìn)行適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的升級。其次,LTE有比較充足的頻譜與帶寬,可以既承載大容量人與人的通信業(yè)務(wù),又能承載高帶寬、高實(shí)時性物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。因?yàn)閲H電聯(lián)(ITU)己明確LTE FDD定義的頻段,除450MHz、3400-3600GHz頻段外的所有IMT頻段,即WRC-07大會上明確的698-806/862MHz(我國為698-806 MHz),2500-2690MHz頻段共298MHz頻率,以及己規(guī)劃的用于2G和3G中FDD業(yè)務(wù)的頻段。而且,LTE支持1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz 的載波帶寬設(shè)置,這種可變的信道帶寬特性意味著頻率規(guī)劃與傳統(tǒng)的2G、3G系統(tǒng)有很大的不同。其頻率規(guī)劃可以根據(jù)可用的頻率資源以及組網(wǎng)需要進(jìn)行靈活規(guī)劃和配置,可用頻點(diǎn)的個數(shù)不僅與可用的總頻率資源有關(guān),還與選擇的信道帶寬相關(guān)。這些特點(diǎn)都非常適合物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載。
最重要的有利因素是,中國電信C網(wǎng)的演進(jìn)能與其他兩家運(yùn)營商并駕齊趨,在LTE時代不至于輸在起跑線上。當(dāng)初,中國電信C網(wǎng)選擇漸進(jìn)演進(jìn)路線的主要依據(jù)是認(rèn)為LTE成熟時間難以判定,甚至擔(dān)心LTE可望而不可及。但是,近來LTE的迅猛發(fā)展將全球布署LTE的“時間窗口”大大提前。在國際上,LTE目前已經(jīng)獲得了至少31個國家64家運(yùn)營商的認(rèn)可。同時,為了應(yīng)對迅速增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量以及LTE標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的加快,預(yù)計(jì)到2010年底,全球?qū)⒂?2個LTE網(wǎng)絡(luò)開始運(yùn)營。在國內(nèi),中國移動于2010年5月首先在上海世博園部署和開通國內(nèi)第一個TD-LTE試用網(wǎng)絡(luò),同時2010年下半年在青島、廈門、珠海三城市開始部署TD-LTE試商用網(wǎng)。市場調(diào)研公司Infonetics Research研究預(yù)測,歐洲、中東、非洲、亞太和北美地區(qū)將在2010-2012年間制造第一波LTE網(wǎng)絡(luò)推出高潮。第二次LTE的高潮有望于2012-2013年現(xiàn)身,主要表現(xiàn)為中國運(yùn)營商將與大多數(shù)西歐移動運(yùn)營商同時推出LTE網(wǎng)絡(luò)。由此可見,全球主要國家市場基本將2010-2013年作為開始部署LTE商用的“窗口期”。如果中國電信C網(wǎng)趕不上這波部署LTE 的“窗口期”,那么在未來B3G/4G的競爭中將處于非常被動的局面。
當(dāng)然,中國電信選擇由EV-DO Rev.A直接演進(jìn)至LTE的路線,也必然存在弊端。其一,與經(jīng)由EV-DO Rev.B階段相比,直接演進(jìn)至LTE產(chǎn)業(yè)鏈成熟的難度很大,尤其是終端的規(guī)模商用支持能力令人憂慮,成功的把握不大。其二,在2~3年內(nèi)缺乏與HSPA競爭的能力,將降低C網(wǎng)的市場競爭力。其三,如果國內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展遲遲不能打開局面,其業(yè)務(wù)承載一直處于混同承載階段,那么中國電信選擇由EV-DO Rev.A直接演進(jìn)至LTE的路線的風(fēng)險(xiǎn)將被放大。
4、結(jié)論
以高通公司為代表的CDMA電信設(shè)備商一直熱衷于推動中國電信升級和部署EV-DO Rev.B,如果成功,作為全球最大的CDMA運(yùn)營商的中國電信將為EV-DO Rev.B發(fā)展注入一支強(qiáng)心劑,帶動全球其他運(yùn)營商投入到版本B中。否則,坐視EV-DO Rev.B的萎縮,將危及CDMA電信設(shè)備商的根本利益。
但是,由于物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和迅猛發(fā)展,在影響C網(wǎng)演進(jìn)路線與策略的諸多因素之外,物聯(lián)網(wǎng)卻構(gòu)成了影響C網(wǎng)演進(jìn)路線與策略的戰(zhàn)略性因素。因?yàn)椋绻咧鸩缴壍穆肪€,建成后的EV-DO Rev.B將難以滿足人與人的寬帶接入和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的雙重需求;同時,中國電信C網(wǎng)也將失去與其他運(yùn)營商同步進(jìn)軍LTE的機(jī)會。
萬事皆有利弊,但在事關(guān)戰(zhàn)略性的決策面前,相信中國電信能做出正確地判斷。
何廷潤:高級工程師,國家無線電頻譜管理研究院高級顧問。長期從事無線通信技術(shù)開發(fā)研究和技術(shù)、計(jì)劃、工程、經(jīng)營等管理工作,參與和組織多項(xiàng)通信項(xiàng)目的開發(fā)、生產(chǎn)、工程的具體實(shí)施,在無線電頻譜管理和監(jiān)測及無線通信技術(shù)和市場發(fā)展領(lǐng)域發(fā)表數(shù)十篇文章。