《電子技術(shù)應(yīng)用》
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關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對C網(wǎng)演進(jìn)路線與策略的影響問題研究
C114中國通信網(wǎng)
移動通信
摘要: 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,,因為2006年之后才開始部署EV-DO網(wǎng)絡(luò)的運營商都會跨過EV-DORel.0直接部署EV-DORev.A網(wǎng)絡(luò),再升級至EV-DORev.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
Abstract:
Key words :

  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,,因為2006年之后才開始部署EV-DO網(wǎng)絡(luò)的運營商都會跨過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,,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60億人口擴展到500億乃至上萬億的機器和物體,。因此,當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)正式實現(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,、計費、支付,,實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)計將達(dá)到約180 Gbps,,而且對圖像的連續(xù)性和實時性有較高要求,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個頻點中,,大中型城市均已采用了其中4個頻點,,同時為保證室內(nèi)信號的純凈度,又規(guī)劃了1個頻點用于室內(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分流手機用戶,,以WLAN重點承擔(dān)城市熱點的筆記本用戶。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)、AAA(鑒權(quán)認(rèn)證)等分組域設(shè)備升級成為支持增強功能的設(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,。

  獨立承載階段(也稱為獨立組網(wǎng)方式)是在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)實現(xiàn)規(guī)模化發(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,。獨立組網(wǎng)方式是由PDSN,、AAA提供手機終端的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)路由,終端鑒權(quán),、認(rèn)證,、計費。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)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)先獨立設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的承載和控制機制,,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、高實時性物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),。因為國際電聯(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)計到2010年底,,全球?qū)⒂?2個LTE網(wǎng)絡(luò)開始運營,。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)為中國運營商將與大多數(shù)西歐移動運營商同時推出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運營商的中國電信將為EV-DO Rev.B發(fā)展注入一支強心劑,,帶動全球其他運營商投入到版本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。因為,,如果走逐步升級的路線,,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)也將失去與其他運營商同步進(jìn)軍LTE的機會,。

  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),、計劃、工程,、經(jīng)營等管理工作,,參與和組織多項通信項目的開發(fā)、生產(chǎn),、工程的具體實施,,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。

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