3G演进路线与现阶段发展措施探讨

孙一兰

[摘要]文章对3G网络的未来演进方向进行了初步探讨，并进一步剖析了我国现阶段无线网络演进的措施，提出了极大化利用现有的3G网络，逐渐升级到EV-DO Advanced和HSPA+的观点。

[关键词]3GEV-DOAdvancedHSPA+LTE网络演进

1前言

无线网络技术从诞生之日起就已处于不断演进的过程中。近年来，无线网络演进的步伐加快，从2G网演进到3G网仅用了不到五年的时间，许多国家已迈入3G网络时代。虽然3G网络在全世界范围的大规模部署尚未达到顶峰，但各大运营商与设备商已为3G的未来演进投入巨大。

本文将逐一对3G网络的未来演进方向以及我国现阶段的无线网络演进措施进行探讨。

23G网络未来演进的方向

两年前，业界关于3G网络未来演进的方向主要有两种观点，即朝WiMAx或LTE演进，两种观点在当时旗鼓相当。但经过两年多的论战与发展，选择往LTE演进的观点逐步占据上风。现在业界对3G演进方向已逐步达成共识，除认同向1X/EV-DO Advanced和HSPA+逐渐演进以外，也意识到了LTE对运营商与设备商的战略重要性。某些设备商在2008年就公开宣布不再致力于WiMAX移动设备的研发。而加大对LTE设备的研发力度。根据ABI Research在2009年1月的调查，全世界范围内已有18家以上的无线网络运营商宣布LTE的部署计划，超过30家运营商提出LTE方案，其中至少有12家决定于2010年部署LTE网络、提供LTE业务。

LTE具有高数据速率、低数据包迟滞、高容量的特点。可与各种各样的无线接入技术(例如CDMA网、WCDMA网)共存，可提供多媒体广播多播业务。LTE增强了密集城市区域中的数据容量与3G的无缝互操作性。可合理利用新的、更宽的TDD频谱，最适合于10MHz和更高带宽的网络，提供了非成对频谱的全球解决方案。

2.1高数据速率与低数据包迟滞

目前，商用的HSPA和EV-DO系统已能对用户提供较高数据速率的业务。例如，EV-DORev.A在1.25MHz的载波上，前向链路峰值速率是3.1Mbps，反向链路峰值速率是1.8Mbps。即将商用的EV-DO Rev.B，在三载波上前向链路峰值速率是9.3Mbps，反向链路峰值速率是5.4Mbps(Rev.B标准可支持多达15个Rev.A聚合载波)。

LTE则能够在更宽的带宽下提供更高的数据速率，例如。在20MHz的载波上，其前向链路峰值速率可达150Mbps，反向链路峰值速率可达58Mbps。频谱效率约为7.5比特／赫兹／秒。同时，LTE的数据包往返时延已可压低到22毫秒左右。对个人用户而言，LTE将可提供更高QoS的实时业务，例如VoIP、电视实况转播、高解析度视频点播和基于IP的多人游戏；此外，LTE可持续改进现有各种应用的传送质量，例如电子邮件、因特网浏览和多媒体信息等。对企业用户而言，LTE能提供更完善的业务，包括所有需要高数据流量和低时延的应用，例如更高速的文档上传与下载、高速因特网、更快速的VPN连接、互动式远距会议和基于IP的语音与视频会议等。

除了提供个人和企业应用以外，LTE还可提供各种满足高准确性、可靠性和安全性的应用，例如远距医疗、机器对机器通讯和网络导航等。

2.2高容量和高频谱效率

引入HSDPA和EV-DO Rev.A后，移动数据业务量明显增加，甚至有些运营商的移动数据业务量年增四倍。伴随着移动业务量的高增长与网络新应用的快速扩散，将面临着热点基站很快达到饱和的问题。LTE由于可提供高容量而不必增加基站密度，同时可合理利用新的更宽的频谱，从而提升了城市区域中的数据容量。

除了高容量，高频谱效率也是将来无线网络所应具备的能力。众所周知，移动业务量是随时间增长的，而可用的频谱是固定的。为了应付移动业务的增长又不必增加频谱带宽。唯一的解决方法就是提高频谱效率。LTE的高频谱效率符合这个需要。

2.3高质量多媒体广播多播业务

提供高质量多媒体广播多播业务是无线网络不可或缺的功能。多媒体广播多播功能是指在相同无线资源上提供数据业务给多个用户，即通过一种有效的方法达到同时提供内容给多个用户的目的。例如DVB-H，就是能提供多媒体广播多播业务的技术之一。而采用OFDMA/SCFDMA技术的LTE，能在单频上承载多媒体广播多播业务，达到预定效果而不必增加接收机的复杂性，其多媒体广播多播能力可和DVB-H媲美。

3我国现阶段部署LTE并非迫在眉睫

如前所述，LTE有其性能与业务应用上的优势。单从技术角度来看，无线网络的演进当然是愈快愈好，因为这意味著网络质量与服务性能的不断提升。但是，从运营商的投资与回报的角度来看，如果网络过于快速地紧跟技术演进，就不得不升级或重建网络，运营商在旧网络投资尚未得到合理回收之前就不得不进行新的投入，不可避免地造成资源的浪费。在我国电信运营商正式运营3G不久的状况下，部署LTE在相当长的一段时间内并不迫切。反而现在应极大化地利用现有3G网络，并根据业务需求逐渐升级，以提供最优质的服务，寻求最快的投资回收。

运营商只有确保价格具竞争力，客户服务质量不断提升。业务广度与深度不断增加，才能实现营收与盈利的不断增长。因此，如何降低成本与开销、提升服务质量、开拓增值业务是运营商必须面对的问题。解决这些问题的路径有很多，最重要的是发挥网络的最大功能，通过渐进式的升级，尽量降低每比特的成本，以及采用最佳的移动终端(手机)，并提供多样性的业务，以增加营收与盈利。

3.1渐进式的升级

无线网络技术制式的选择与网络的升级决定着3G网络的性能。对运营商而言，理想的状况是根据自己的主要商业目标，选择一个最经济的、能长远使用的、具有升级弹性的、能够产生最大价值的3G网络。在我国，三家无线网络运营商分别采用了三种不同的世界主流3G网络技术：CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。这种选择在可预期的未来是不会改变的。

对于网络升级的策略，首要应考虑避免重复投资，采取递增式升级路径，以最少的新增投资达到升级目的。因为篇幅所限，下文仅以WCDMA和CDMA2000为例，对其升级所采取的实践方式进行阐述。

(1)WCDMA的升级

WCDMA的3G网络升级路径非常清楚，它可根据业务需求，按照3GPP标准的演进路径来升级，从最原始的WCDMA依次升级到HSDPA、HSUPA和HSPA+。在各个阶段的升级中，RNC和NodeB都是采用递增式和经济高效的升级方式，很多特性是通过软件升级来实现。根据3GPP标

准，WCDMA网的分组交换数据速率能达到2Mbps，电路交换速率则为384kbps；升级到HSDPA以后，前向链路的峰值数据速率最高可达到14.4Mbps；升级到HSUPA时，其反向链路的峰值数据速率最高可达到5.72Mbps；升级到HSPA+时，其前、反向链路的最高峰值数据速率则分别为42Mbps和11Mbps。在同时利用多载频和MIMO时，前、反向链路可达到84Mbps峰值速率(或更高)、23Mbps(及更高)。不久前，高通公司与Telstra和Sierra Wireless合作，抢先推出了HSPA+的解决方案，其初始的前向链路最高峰值数据传送速率是21Mbps；至2010年，在5MHz带宽上，最高峰值数据速率将提高到42Mbps；2011年。利用10MHz带宽，更可把最高峰值数据速率提高到84Mpbs。如此高的数据速率可与LTE匹敌；其频谱效率约为8.4比特／赫兹／秒，比LTE略优；其数据包往返时延则在28毫秒左右，比LTE略高。

(2)CDMA2000的升级

CDMA2000在数据业务方面，最佳的网络升级路径是从EV-DO Rev.0依次升级到EV-DO Rev.A、EV-DO Rev.B和DO Advanced。从EV-DO Rev.O升级到EV-DO Rev.A，其所需的网络升级可通过更新软件，同时升级基站中的信道板实现，而对于基站系统中的其他硬件设备则完全可以保留重复使用。从EV-DO Rev.A升级到EV-DO Rev.B则可以通过支持多个载频的EV-DO Rev.A基站进行升级来实现，这需要对基站和基站控制器进行软件更新。根据系统升级对不同传输模式的支持要求，可以有针对性地升级基站中的信道板，而对系统中的其他设备完全保留。从EV-DO Rev.B升级到DO Advanced，除了软件升级以外，还将采用MIMO技术和增强均衡器、发射分集与更高阶接收分集技术的新设备来予以实现。升级到DO Advanced后，使用4个EV-DO载波，其前、反向链路的峰值数据速率可分别提高到32Mbps和12.4Mbps。其频谱效率约为6.4比特／赫兹／秒，和LTE接近。

CDMA2000在语音业务方面，最佳网络升级路径是从CDMA 1X升级到1X Adavanced。与1X比较起来，1X Adavanced大约可提供4倍的语音容量。假如手机只采用单天线接收，按最保守的估计，1X Adavanced的语音容量至少是现今1X语音容量的两倍。如手机采用双天线接收，则至少3倍。因此，1X Advanced更进一步强化了1X在语音应用方面的地位，它是有史以来最有效率的语音无线技术。从1X升级到1X Adavanced实现方法也是在现有的基础上实施软件升级和硬件加配，把EVRC改为EVRC-B。软件升级后，在反向链路方面可以达到提早解调和干扰抵消技术。在前向链路方面可采用准正交功能(Quasi-Orthoqonal Function)以增加码信道的数目，并且采用干扰抵消。硬件加配主要是在基站加信道单元或信道卡，在手机端则加配一根天线使其可执行双天线接收以达分集接收的效果。在实际的升级中，把EVRC升级为EVRC-B，采用前向干扰抵消和手机分集接收技术，在前向链路采用QOF和在反向链路采用干扰抵消技术，采用新的无线配置(new RC)。每一步的升级都可提高语音容量。

不管在数据或语音方面，WCDMA和CDMA2000网络的升级都是渐进式的，而且是后向兼容。尤其在网络升级的同时，基站系统中的大部分硬件设备可以保留重复使用，因此网络升级所需的新增投资也就相对较低。另外，在频谱效率上，EV-DO Advanced与HSPA+也和LTE相当，这也说明了，部署LTE对我国现阶段来讲并没有急迫性。

3.2符合客户需求的移动终端

运营商对移动终端(手机)的选择应符合客户的需求。3G手机的发展和3G网络的发展一样快速，市面上的3G手机种类丰富。从运营商的角度来看，究竟要提供什么样的手机给客户，才能达到最大的运营利润是值得深思的。运营商应根据不同客户的需求与付费能力，提供不同的3G手机。使用语音为主的客户，相对而言对各种数据业务的需求不高，运营商提供功能简单而价格低廉的手机。即可满足这部分客户的通信需求。而对语音与数据业务有较高需求的客户，则运营商应提供高端的3G手机，才能满足客户对各种数据业务的需求。

调研结果显示，在WCDMA网，iPhone凭着精致的外型与友善的用户界面，间接提高了iPhone的数据业务使用率，促使运营商的数据业务营收增加。据英国运营商O2观察，2008年iPhone的ARPU比平均值高30％，更有甚者，80％的iPhone用户使用了10种以上的iPhone业务；同时，60％的iPhone用户每月使用215亿比特以上的数据，而使用其它手机的用户仅有1％使用如此大量的数据业务。CDMA2000网黑莓机的数据使用率估计也不低，应与WCDMA网的iPhone不相上下。显而易见，采用符合客户需求的手机对增加运营商的营收有非常重要的作用。

4结语

目前，3G网络向LTE演进已成趋势。LTE具有很多优点，例如，高数据速率、低数据包时延、高容量、可与各种各样的无线接入技术共存、可提供多媒体广播多播业务和较低的总体成本。当今世界上很多运营商正积极着手LTE的部署准备与进行试验网测试。但是，由于我国刚刚进入3G网络时代，为避免由于升级或重建网络造成资源的浪费，部署LTE在相当长的时间内并不迫切。况且，3G递增式的升级到1X Advanced/EV-DO Advanced或HSPA+后，其频谱效率已与LTE相当。现在我们应做的是极大化地利用现有的3G网，采取递增式的升级以及采用最符合客户需求的移动设备，尽量降低每比特的成本，提供优质且多样性的业务，以增加营收与盈利。