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4G发牌有线电视网络的影响(上)

2014-04-29李远东

卫星电视与宽带多媒体 2014年2期
关键词:频段时延频谱

李远东

2013年12月4日,工业和信息化部向中国移动通信集团公司、中国电信集团公司和中国联合网络通信集团有限公司各颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务(TD-LTE)”经营许可,从此,三大运营商开始具有提供4G基础业务与增值业务的资格。另外,中国移动通信集团公司还获得固网牌照,从此开始具有固话业务及宽带接入业务经营资格。

同一天,中国电信表态将严格执行国家相关监管政策,周密规划,精心准备,努力为新老用户提供更加丰富多彩的通信信息服务,不断提升服务质量,满足用户日益增长的多样化的信息生活需求,促进国有资产的保值增值。

同一天,中移动表态将在国家主管部门领导下,携手产业链全力以赴推动第四代移动通信网络4G的建设与运营,大力做好全业务运营,用实际行动落实国家“宽带中国”战略,为广大客户提供全面、优质、高效的信息通信服务。同时,中移动还在12月4日及时发布了《中国移动4G服务公告》,表示将于今年年底前在北京、杭州、广州、深圳、青岛、南京、宁波、厦门、上海、天津、沈阳、成都、福州等城市将陆续开通4G服务(并将加快在其他地区的4G网络建设),客户不需换号、不需登记,但需换4G卡、换4G手机。

同时,中移动开始在央视、中央电台“中国之声”等知名媒体于全国范围内宣传其4G服务。

同一天,中联通表示,其正在部署速率高达42Mbit/s数据接入,促进4G网络发展,同时打造智能管道,实现网络可管、可控、可经营,降低网络运营成本,提高网络运行效率,提升用户体验,并为合作伙伴提供更开放的网络环境。

另外,中移动也获得固网牌照,开始具有提供固话服务及宽带接入服务的资格。

2、国内4G移动宽带网络发展对有线电视网络的不利影响

1)4G LTE技术的迅猛发展将进一步助推移动互联网快速发展,对有线电视网络形成更大威胁。

4G LTE将深刻改变移动互联网的应用模式,为广大移动用户创造更好的移动互联网体验。LTE高带宽、低时延、永远在线的性能将使用户体验大幅度提升。如传统手机游戏将能够升级为交互式高清的对战游戏,普通视频监控升级为高清视频监控,传统语音业务升级为高清语音HD Voice业务。同时,LTE可以代替传统卫星进行“即摄即传”的电视转播业务,并且传输方式更加便捷、传输成本更低,在国内外已经受到很多行业用户的欢迎与广泛应用。

另外,4G LTE还将促进物联网、云计算、大数据等战略性新兴产业的发展,提升全社会的信息化水平。物联网、云计算和大数据正在全球迅速发展,后端信息处理能力随着计算能力的提高迅速提升,前端信息采集能力随着传感器技术的发展也在不断增强,但目前的通信网尚不能完全满足二者之间的交互,而随着4G LTE的广泛应用,LTE网络将构建强大的传输能力,将后端与前端无缝连接起来,实现云计算平台和终端的有效链接,为行业专网应用提供更佳的承载,促进新兴产业的发展。

2)4G TD-LTE的高带宽、高QoS(服务质量)等堪比有线网络,对有线网形成竞争性替代威胁。

(1)4G TD-LTE的技术特征/优势

与3G相比较,4G TD-LTE在物理层、空中接口高层协议和网络架构等方面做出了重要的技术革新,在系统容量、部署灵活性、传输时延、业务质量和网络成本等方面具备较大优势。TD-LTE主要的关键技术与优势如下:

采用OFDM(正交频分复用。由于出色的优势,目前OFDM被越来越多地应用于各种有线及无线通信系统)和MIMO(多输入<天线>多输出<天线>)技术,实现更高的频谱效率和峰值速率。TD-LTE采用了更适合于宽带系统的OFDM技术,结合MIMO多天线和快速分组调度等先进的设计,实现了更高的峰值通信速率,同时能够提供比3G HSPA(高速分组接入网)提高2~3倍以上的频谱利用效率。在采用下行2根天线/上行1根天线、20MHz的系统带宽和3:1的下行与上行时隙比例配置的情况下,TD-LTE网络的下行峰值速率可以达到110Mbps、上行峰值速率可达到100Mbps。TD-LTE-Advanced(TD-LTE的升级版)支持100MHz系统带宽和下行8根天线/上行4根天线的最大配置,可以实现通信速率的进一步倍增,峰值速率超过1Gbps。

采用灵活的系统带宽和CA(载波聚合),可满足各种频率场景的需求。TDLTE支持1.4/3/5/10/15/20MHz总共6种不同的系统带宽选项,更为先进的TD-LTEAdvanced通过CA载波聚合技术,可以支持以上6种带宽选项的不同组合,其中包括连续或者非连续频率资源的组合使用,而最大可以达到100MHz的系统带宽,以可充分满足各种频率资源场景和网络部署带宽的需求。

采用简化的网络架构和智能化的网络管理,可降低系统建设与运维成本。TD-LTE取消了RNC(无线网络控制器)节点,采用了扁平化的网络架构(只有核心网EPC<分组核心网演进>与接入网两级架构)与更加简化的系统协议设计。在此基础上,SON技术(网络自优化技术)在TD-LTE中得到了广泛的应用,可实现智能化的网络管理,从而可有效地降低网络CAPEX和OPEX。

还采用动态的分组调度技术,以兼顾服务质量和资源利用效率。TD-LTE简化的网络结构降低了传输时延,促进了动态资源调度技术的应用。在空中接口的技术设计中,TD-LTE采用完全基于分组交换的资源分配方式,根据用户的情况,快速的进行最优的资源分配,为各种实时业务提供QoS保证的同时,还可有效保证系统资源的利用效率。

另外,4G TD-LTE灵活的上下行时隙比例配置,可满足网络非对称业务量的需要(移动互联网的业务大多是上行与下行非对称的业务)。上下行时隙比例的灵活配置是TDD技术的一个重要特点,TDLTE支持7种不同的上下行时隙比例配置,包括下行多数的9:1到上行多数的2:3,可以根据实际网络中上下行业务量不同的需求情况进行相应的选择,满足不同的规划需求。移动通信国际标准组织3GPP(第三代移动通信合作伙伴项目)甚至还曾组织过技术研究,探索在TDD(时分复用)网络的各个区域使用不同时隙比例配置的可行性和技术解决方案,将进一步增加TD-LTE网络上下行业务量配置的灵活性。

进一步地,4G TD-LTE还采用基于信道互易性原理的智能天线技术,可进一步地提高系统的性能:TDD信道的互易性为智能天线技术的应用提供了便利,TD-LTE延续TD-SCDMA(中移动所采用的3G标准)的智能天线技术并进行了扩展。目前商用的TD-LTE的Release 8版本采用的智能天线技术支持单流的数据发送,Release 9版本的TD-LTE和TD-LTE-Advanced可以支持双流以及最大8流数据的并行发送,可以进一步提升系统性能——尤其是小区边缘用户的通信性能。

(2)4G TD-LTE的场测技术性能/优势

自2009年至今,我国国内相关单位组织开展了TD-LTE研发技术试验、规模技术试验和扩大规模试验,对TD-LTE的技术性能进行了全面的验证。据悉,根据目前的试验结果,在外场真实的网络环境中,TD-LTE网络的峰值速率、时延、吞吐量、用户容量和组网性能等方面的总体情况如下:

①峰值速率

在规模试验的外场环境中,20MHz带宽的TD-LTE系统,采用2:2的下行与上行时隙比例配置时,采用第3等级的终端,终端的下行峰值速率可达到60Mbps、上行峰值速率可达到19Mbps;在3:1时隙配比的时候,终端的下行和上行峰值速率可分别达到80Mbps和8Mbps。

②传输时延

移动数据网络的传输时延包括用户业务时延、控制面时延和切换时延。其中,用户业务面时延指的是业务数据在网络和终端之间传输所需要的时间,是衡量TDLTE系统支持实时业务能力的重要指标;控制面时延是指用户从空闲状态到接入网络所需要的时间;切换时延是指用户在两个4G基站小区之间切换所需要的时间。这些都是保证用户具有良好业务体验的重要指标。

据了解,在TD-LTE规模试验网络中进行测试,20MHz带宽的TD-LTE系统,采用2:2的下行与上行时隙比例配置,采用ping包的方式测试数据用户业务面时延,小数据包从终端发送到网络端的应用服务器,然后再返回终端所需传输时延平均仅为20-30ms。TD-LTE和LTE FDD在时延方面的差异主要由于空中接口采用不同的机制,因为TDD不连续发送,存在一定的缓存时延,根据实际网络的测试情况,二者的差距为2-7ms。

同时,采用与上述用户面时延测试相同的网络配置,TD-LTE网络的控制面时延约为80ms,切换时延约为60-70ms,均达到较高水平。

③小区平均吞吐量

小区平均吞吐量即是多个用户并发在同一小区使用业务时,多个用户的吞吐量之和,是体现TD-LTE网络业务容量的主要指标。

在多小区同时加载的网络环境中,采用20MHz带宽的TD-LTE系统和2:2的下行与上行时隙比例配置,且20个用户在被测小区内均匀分布,TD-LTE小区的下行平均吞吐量可达到25Mbps以上,小区边缘每用户的吞吐量不低于440kbps;小区的上行平均吞吐量可达到11Mbps以上,小区边缘每用户吞吐量不低于260kbps。

④并发用户容量

并发用户容量即在保证一定业务速率的前提下,系统可以同时服务的最大用户数,这是体现TD-LTE网络用户容量的主要指标。

并发用户容量主要受限于调度信令和业务信道资源,在多小区模拟加载环境下,当采用20MHz带宽的TD-LTE系统、2:2的下行与上行时隙比例和10:2:2的特殊时隙配比,每个小区可最大支持200个终端同时在线,且下行吞吐量均保持在100kbps以上,上行吞吐量均保持在50kbps以上。

TD-LTE及TD-LTE-Advanced等TDD技术标准,具有与FDD LTE(频分双工型LTE)技术标准相当的技术性能,同时还具备TDD时分技术的独特优势。

随着第四代移动通信4G时代的到来,TDD技术所具有的“GAS”优势逐渐显现出来:“G”(Global,全球化)——T D D频谱在世界各国广泛存在,全球核心频段集中在1.9GHz/2.3GHz/2.6GHz/3.5GHz这4个频段上,可以实现全球范围内的漫游;“A”(Asymmetric,非对称)——TDD技术天然具有非对称业务支持能力,这最适合移动互联网业务的总体特点;“S”(Synergetic,共融性)——TD-LTE是 3GPP标准技术,与GSM(2G)、UMTS(陆地移动通信系统)、LTE FDD自然实现了融合发展,同时TD-LTE与WiMAX/ TD-SCDMA都属于TDD技术,也能够很好的融合。TDD技术的“GAS”优势得到了业界越来越多的认可,为全球TDD产业发展带来了更高的预期。

3)4G TD-LTE产业发展之快、阵容之大,为有线电视所远不及。

TD-LTE作为全球移动宽带时代的主流技术之一,不仅已成为国际移动通信标准,而且得到了全球制造商、运营商、行业协会等广泛产业链的认可和支持。经过四年来的拓展和合作,目前包括大唐、华为、中兴、爱立信、阿尔卡特-朗讯等在内的全球主要系统厂家,海思、高通、联芯、Marvell、展讯、联发科技、创毅视讯等在内的主要芯片制造商,以及星河亮点、罗德与施瓦茨、大唐联仪、中创信测、安捷伦、艾法斯等测试仪表厂商,全部支持该技术。而且,目前全球已有越来越多的TD-LTE与LTE FDD融合发展的网络,实现共基站、共终端,国际产业和市场的认可与支持持续扩大,夯实其在全球的部署和商用的坚实基础。

(1)TD-LTE芯片和终端的发展及趋势

在TD-LTE产业发展初期,基于40nm工艺芯片的数据类终端可以满足TD-LTE应用需求。随着TD-LTE产业成熟和商用推广,TD-LTE芯片和终端正在不断提升性能,以提供更佳的用户体验。下一阶段,TD-LTE芯片和终端的主要发展趋势为:

①终端芯片支持多模兼容,以满足运营商多网运营和国际漫游的需求。

五模芯片(TD-LTE/LTE FDD/TDSCDMA/WCDMA/GSM)将成为未来TDLTE芯片主流,预计2014年将有10家左右的芯片厂商推出五模芯片,个别先进厂商将会推出支持6模的芯片(TD-LTE/LTE FDD/TD-SCDMA/WCDMA/CDMA 2000/ GSM)。大多数基带方案厂商已经实现共平台开发,多模终端芯片套片对TD-LTE的支持将主要取决于射频芯片及其前端器件的选择,这将决定终端可支持TDD频段的能力。

②TD-LTE射频芯片支持多频段。

全球TD-LTE频率分布表现出了分散的特点,这也就要求TD-LTE芯片能够支持多频段。同时,为实现LTE规模效益共享,目前已有TD-LTE芯片也可同时支持LTE FDD。这一点和TD-LTE系统设备的发展趋势相一致。

③TD-LTE终端从数据终端过渡到手机终端。

前期,TD-LTE终端产品多数是数据卡、上网卡之类的形态,而且所采用的多是40nm工艺芯片。而考虑到芯片功耗和体积,28nm工艺芯片更适合TD-LTE手机终端的大规模发展。目前,全球多数芯片厂商已经可以提供支持TD-SCDMA/TD-LTE在内的28nm多模工程样片,经过进一步的产品验证完善和二次流片,预计到2014年全球多数厂商均可实现TD-LTE的28nm多模芯片的基本成熟,4G TD-LTE多模智能手机将具备大规模商用能力。

目前,TD-LTE终端形态仍以路由器和热点设备为主(有134款产品),其次分别是Dongle(有65款产品)、智能手机(有43款产品)、Module(有21款产品)、平板电脑(有8款产品)、家庭小基站(有3款产品)。

④语音技术方案是TD-LTE手机发展的重要环节。

从LTE FDD的商用经验来看,具备语音和宽带数据接入能力的智能手机是用户最为满意的终端形态。中移动现任副总裁李跃在今年6月举行的亚洲移动通信大会上正式宣布,中移动将于2014年第四季度全网商用部署4G全IP语音VoLTE系统。

⑤TD-LTE数据终端和Wi-Fi相结合。

现阶段,TD-LTE与Wi-Fi相结合的终端产品形态具有较大的市场需求,这与终端和业务应用的发展阶段相适应。

(2)全球TD-LTE网络部署情况

全球移动通信协会于今年12月9日公布的数据显示,目前全球已商用的TD-LTE网络一共有25张,数量上快速增长——另外还有71个在建或规划要建的TD-LTE网络。

同时,TD-LTE与LTE FDD融合发展目前已是大势所趋。移动频谱资源的日益稀缺和TDD技术的兴起促使全球范围内对TDD频谱的重视程度显著提升。随着全球数百家移动运营商由窄带语音服务转向宽带数据接入服务,移动频谱资源日渐稀缺,只有充分应用各类频谱资源才能够有效满足市场需求。

TD-LTE与LTE FDD通过融合发展,已共同成为全球最主流的新一代移动宽带技术,在全球各地被越来越多的移动运营商部署。一方面,WiMAX(全球微波互联接入)、PHS(小灵通)等TDD技术纷纷向TD-LTE演进;另一方面,TD- LTE/FDD融合组网成为LTE运营商网络部署的重要方向之一。

下一个十年,全球移动通信技术将向着4G LTE加速发展,尤其是在全球移动互联网应用的大力推动下,TD-LTE将与LTE FDD一道促进LTE首次实现全球通信技术标准的统一格局。

未来,移动通信产业的发展面临更加严峻的频谱资源环境挑战。一方面,移动频谱资源紧张将进一步加剧,另一方面,移动频谱的零散性有增无减,如何增加并充分利用紧缺的频谱资源成为移动通信产业可持续发展的重要挑战。那些同时拥有FDD(频分双工)和TDD频谱的运营商,将同时发展TD-LTE和LTE FDD的业务,以充分利用现有的频谱资源。因此,二者的融合发展成为了运营商的必然选择。

从技术实现来看,TD-LTE和LTE FDD作为4G LTE技术标准的两大分支,具有高度的相似性和统一性。目前,LTE TDD与LTE FDD已经实现了从标准、产业链到产品平台的全面融合,TD-LTE和LTE FDD已经可以同享规模经济的效益。在3GPP等国际通信标准组织中,LTE TDD与LTE FDD是同一调制技术标准,华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚西门子、阿尔卡特-朗讯等全球主要系统供应商都推出了TDD/FDD的共平台产品,而TDD/FDD共芯片的产品也成为全球芯片厂家的共同研发方向,数十款芯片已被推出。

4G LTE终端芯片的发展也支持TDLTE和LTE FDD的融合。目前,支持FDD/ TDD双模的LTE芯片已经成为了全球大多数芯片厂商的标准配置,在一部终端上可以同时使用TD-LTE和LTE FDD的网络。

从产业、市场到产品,TD-LTE和LTE FDD的融合已经成为了产业界的共识,全球也有着越来越多的融合型网络建设与运营的实践,二者的融合将会成为LTE发展的趋势。

(3)由于移动频谱需求大,广电的700MHz频谱被移动运营商尤其是TD-LTE运营商“觊觎”,广电面临严重的频谱流失危机。

由于4G LTE技术仍在发展之中,国际电信联盟ITU对LTE的频率规划仍在持续进行之中,LTE频段数量增加趋势明显。ITU的2007年全球移动通信大会之后,原则性规定移动频率规划只做TDD和FDD区分,2G频段和3G频段以及3G的扩展频段都可用于4G LTE技术。伴随越来越多运营商关闭2G网络,2G频段将不断转成LTE频段,LTE可用的频段资源将会越来越丰富。

总体来看,在全球新增移动宽带频谱中,TDD的频谱资源越来越充足,但是整体上和FDD相比仍然存在较大差距。

从频谱质量来看,FDD拥有大量中低频段频谱资源,可以帮助运营商取得网络覆盖优势;反之,TD-LTE缺乏中低频段频谱资源,网络广域覆盖实现难度较大。

目前主要国家和地区的TD-LTE频谱规划集中在2GHz以上的高频段,使用范围最广的是2.3GHz和2.6GHz,而低端的频段资源稀缺。

2.6GHz频段是TD-LTE全球漫游主频段,是实现TDD技术全球漫游的基础,对TDD产业发展至关重要。全球TD-LTE产业界也充分关注2.6GHz频段的使用,2.6GHz产品的生态系统相对更加成熟,现已有超过82%的TD-LTE终端支持该频段。基于这一相对成熟的生态系统,全球主流的设备及终端厂商都会将更多资源投入在这一频段,进行相关技术及产品的研发。

此外,伴随技术发展和WiMAX运营商选择向TD-LTE演进升级,3500MHz等高频段频谱资源将更多地配置给TD-LTE技术使用。

从全球已经商用的TD-LTE网络情况来看,TD-LTE主要部署在Band 38和Band 40两个频段上。反观,目前LTE FDD运营商基本都采用低频段(700/800MHz)+ 高频段(1800MHz/2600MHz)的混合模式建设LTE FDD网络,其中的低频段用于广域覆盖,而高频段用于城市地区的热点覆盖,以满足系统容量和网络覆盖的要求。

在不考虑网络容量的前提下,低频段布网的整体成本(包括站址、设备、基建)较高频段要低。因此,只考虑覆盖的运营商在低频段上发展TDD技术标准,会减小投资压力,保持市场上的竞争优势。各国TD-LTE运营商从2012年就已经开始普遍关注和呼吁低频段的应用,全球TDD频段资源将会逐渐丰富,以保证网络容量与覆盖的平衡。

目前,争取700-800MHz等低端频段资源成为4G TDD产业界的一致诉求。700-800MHz频段用于宏覆盖网络,仅需要少量的基站便可完成城市郊区与农村地区的大范围覆盖,既可降低网络建设成本,又可实现良好的4G覆盖,可以有效提高TDD运营商的竞争力。

梳理国际上先行运营商4G网络部署的经验,可以发现两点共性:前瞻性的频谱规划和充分共享现有网络资源以节约成本。

前瞻性的频谱规划和部署策略有助于运营商提升建网效率,降低成本和提升用户体验。例如美国Verizon在4G网络建设和商用初期采用2008年从政府拍得的700MHz频谱作为主要承载频段。依靠700MHz频段优异的无线传播特性,Verizon以较少的基站规模和相对低廉的成本实现了4G网络的快速部署。在网络覆盖全美90%人口、建设重点从覆盖转向系统容量时,Verizon又收购了AWS(高级无线服务)频段用于4G网络的容量扩容建设。同时Verizon通过向其竞争对手AT&T出售未使用的部分700MHz频谱,换取AT&T放弃了一些覆盖美国西部市场的无线频谱,巩固了自己在无线频谱方面的优势地位。

可以预见,TD-LTE技术将有更充足的频谱资源,保障其大规模商用发展。未来,TD-LTE 将会获得更多的低频段资源(如:700MHz频段与800MHz频段),以实现更大范围的连续覆盖,从而进一步提升TDD运营商的市场竞争力。但同时,也给广电带来了巨大的频谱流失危机。

4)国内4G TD-LTE用户总数接下来将“井喷式”增长,到2016年有望超过2亿用户,将成国内经济增长的新引擎,广电网只能望其项背。

全球TD-LTE市场(除中国外)的发展主要集中在印度、美国、日本等移动运营商市场。根据工信部电信研究院等机构的预测,到2016年,全球TD-LTE用户(除中国外)有望达到1亿户左右(2014年约1500万用户、2015年约5000万用户、2016年约1亿用户),约占4G LTE用户总数的15%~20%。

而预计到2016年,中移动的TDLTE用户将会超过1.1亿(2014年,用户数的月均新增将达约172.9万,增速达约120%;2015年,用户数的月均新增将达约317.8万,增速达约125%;2016年,用户数的月均新增将达约428.4万,增速达约140%)。

现在,国内的中电信、中联通和中移动3家运营商同时发展TD-LTE。考虑到:(1)3家运营商在3G阶段已经有了巨大的投入;(2)中电信、中联通的TD-LTE市场策略要考虑与中移动的市场竞争,中移动的TD-LTE市场策略将会促进其他运营商发展TD-LTE。由此可以粗略判断,中电信、中联通的TD-LTE市场状况会和他们自身的3G业务情况接近,并且将可能会优于其3G业务的开展情况。此种假设情况下,预计到2016年,中国的4G TD-LTE用户将会超过2亿(2013年,国内的TD-LTE用户约200万;2014年,国内的TD-LTE用户约3475万;2015年,国内的TD-LTE用户约1.0889亿;2015年,国内的TD-LTE用户约2.0229亿)。

从对经济的具体拉动形式上看,TDLTE商用对经济的拉动分为直接和间接两个方面:

直接拉动是指在核算期内TD-LTE产业链各环节直接创造的价值总额,即通过TD-LTE投资和消费带来的产业增加值,根据工信部电信研究院的测算,2012年~2014年,TD-LTE商用对国内经济直接拉动规模约为3671.3亿元。

间接拉动是指核算期内TD-LTE产业创造的产品与服务作为经济增长的拉动变量,带动其他产业投资和消费,间接创造的价值总额。这包括装备制造、原材料供应、制造服务、房地产等第二产业,以及物流、交通、教育、传媒、娱乐业等第三产业的投资与消费。从宏观经济来看,间接拉动呈现出乘数效应,TD-LTE产业对国内经济拉动成倍增长。根据工信部电信研究院的测算,TD-LTE发展将对我国国民经济发展产生巨大的拉动作用,2012年~2014年,TD-LTE的间接经济拉动规模约为11472.9亿元。

综上,仅从系统设备投资、终端市场销售和电信运营/信息服务三大部分进行核算TD-LTE直接和间接经济拉动效应,2012-2014年内TD-LTE产业对国民经济的整体拉动可达15144亿元。随着国内TDLTE市场规模进一步放大和海外商用加快,TD-LTE经济拉动效应将会进一步显现出来。

5)对于有线电视网络而言,比4G更可怕的是移动运营商的“四网协同发展、优势互补的无线网络”及这种网络与固网的协同“作战”。

先来看一个数据:2013年,中国移动有73%的移动数据流量是通过Wi-Fi来传输的。

我们再来看看国外一家咨询公司JiWire新近在其《移动受众洞察报告》中的一幅图:

我们可以从图3里面看到与本文主旨相关的现象是:从2012年第二季度到2013年第二季度,接入Wi-Fi热点的三大主流终端——笔记本电脑、智能手机、平板电脑中,笔记本电脑所产生的数据流量(图3中的灰色区域)是在下降的,而智能手机、平板电脑所产生的数据流量(分别见图3中的暗红色区域和蓝色区域)是在上升的,而且:在2013年第二季度,智能手机所产生的数据流量(图1中的暗红色区域)已经开始超过笔记本电脑所产生的数据流量(图3中的灰色区域)。

然后,在此基础上,我们再来看一组数据:目前,在4G已经非经非常发达的美、日、韩、香港等国家/地区,有超过一半的智能手机的数据流量是通过Wi-Fi传输的,而大多数(即超过一半)的平板电脑只使用Wi-Fi接入互联网/移动互联网。

在住宅接入点、企业网络或公共热点,用户通常都选择使用Wi-Fi,要么因为其性能要优于3G/4G网络,要么因为其经济成本较低,或两者兼而有之。

目前,国内移动网络(这里特指移动蜂窝网络,不包含WLAN)的数据业务流量已经快速超越话音业务(笔者记得曾在2012年看到过一个数据,中移动网内的数据业务流量保持着近150%的年复合增长率)。

而预计在未来的几年之内,随着智能手机、平板电脑等智能终端的快速普及(笔者注:就在今年,全球移动芯片的出货量已经与PC芯片旗鼓相当,从发展态势来看,明年,前者将远超后者),以及移动互联网业务应用的急速发展,数据业务将继续呈现指数级增长态势。

数据业务流量消耗的网络资源将会是语音业务的几十倍甚至上百倍、上千倍,可谓“数字洪流”!据笔者观察,华为以前说的都是把信息管道比喻为太平洋那么粗,但是12月4号看内蒙有线李学明副总推荐给我的一篇某国外媒体最近采访华为任正非总裁的文章,任总在里面说信息管道比太平洋还要粗。

看来信息管道又长粗了!由此可见,“数字洪流”已蔚然矣!

对移动运营商而言,笔者认为,“数字洪流”会令他们暂时感到那就是“洪水猛兽”,恐慌不已,这至少有两个方面的原因:(1)基础网络(包括业务通道、信令通道)压力骤然无限增大;(2)流量虽增量,但不大怎么增收(或许是他们想到了与语音时代的能轻易得到巨额利润相对比后,心理暂时非常不平衡才会说“增量不增收”?)。

所以,据笔者一直以来的观察,面对这一“数字洪流”给移动网络带来的巨大冲击,建设高带宽、高效率、低成本的无线网络,就成为了中国3大移动移动运营商共同的迫切诉求。

上一段所说的“无线网络”,特指“2G/3G/4G/Wi-Fi四网协同发展、优势互补的,以智慧流量经营为目标的无线网络”,下文简称为“四网协同发展、优势互补的无线网络”。比如对于中国移动,就可以说成发展“GSM/TD-SCDMA/TDLTE/Wi-Fi四网协同发展、优势互补的的无线网络”。

当然,除了应对数字洪流,低成本、高效率的协调均衡发展的“四网协同发展、优势互补的无线网络”本身也是非常适应由于国内经济发展水平差异所导致的客户需求的多样化的。

所以,对于国内的移动运营商,4G发牌了,即使可以名正言顺大规模发展4G,但尚还远远离不开Wi-Fi!

由于Wi-Fi一直缺少成功的商业模式,早年,各大运营商对于Wi-Fi建设都不是特别积极。在4G时代,由于用户对无线网络的带宽需求越来越大,运营商认识到应充分利用Wi-Fi在特定场景和业务的应用,实现对网络的卸载。Wi-Fi能提供对带宽需求高而QoS要求不高的业务(比如P2P类型的业务)——这些业务恰好是网络中的流量杀手。而4G最适合的业务则是高QoS保证要求的高带宽业务。

Wi-Fi作为一种非3GPP接入技术接入到4G核心网,可在增加无线覆盖范围的同时也提升用户的使用体验。最大特点是可实现对Wi-Fi接入的控制与管理,一方面为用户提供安全可靠和方便的接入,让用户获得和4G网络一致的业务体验,另一方面,通过引入相关技术功能,为运营商提供了一种根据网络策略为终端选择目标接入网络的功能。支持统一用户接入、内容计费和在线计费,支持PCC(策略控制和计费)管控。

产品形态上,由于Wi-Fi和4G小基站都是面向热点地区的覆盖,因此,可以将它们集成在同一物理单元上,以节约站址并提高网络部署的灵活性。比如既可以选择将Wi-Fi和4G同时作为无线接入网络,两者共享回程,也可以将其中之一单独作为无线接入网络,另一个则作为回程等。

目前来看,无线网络最复杂的是中国移动,要同时运营GSM、TD-SCDMA、TD-LTE和Wi-Fi 这4张网络,其GSM承载超过7亿用户以及全网70%左右的数据流量。在密集市区,GSM的站间距只有200~ 300 m,GSM网络承受着高基站配置、高干扰和高流量增长的巨大压力,另外3张网络虽然还没有太大的压力,但需要尽快分流GSM网络的压力,适应流量快速增长带来的变化。

Wi-Fi新技术进一步增强4G终端无线接入和选网能力。新一代Wi-Fi技术主要有60GHz Wi-Fi、Hot Spot2.0。

Hot Spot2.0具备快速选网、认证、无缝切换不漫游等特点,集成了Wi-Fi信号的自动发现与选择,安全、无缝的认证等关键技术,精简用户认证接入Wi-Fi的手动操作过程,辅助终端在多Wi-Fi信号环境下自动智能选择本地/漫游无线网络。

除了60GHz Wi-Fi、Hot Spot2.0,据笔者此前了解,中移动还在探索发展基于软件定义网络的云Wi-Fi。

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基于改进二次相关算法的TDOA时延估计
FRFT在水声信道时延频移联合估计中的应用
基于分段CEEMD降噪的时延估计研究
推挤的5GHz频段
TD—LTE在D频段和F频段的覆盖能力差异
一种基于功率限制下的认知无线电的频谱感知模型