蜂窩移動通信

蜂窩移動通信

蜂窩移動通信(Cellular Mobile Communication)是採用蜂窩無線組網方式,在終端和網路設備之間通過無線通道連線起來,進而實現使用者在活動中可相互通信。其主要特征是終端的移動性,並具有越區切換和跨在地網自動漫遊功能。蜂窩移動通信業務是指經過由基站子系統和移動交換子系統等設備組成蜂窩移動通信網提供的話音、資料、影片圖像等業務。

  • 中文名稱
    蜂窩移動通信
  • 組網方式
    蜂窩
  • 目的
    實現使用者在活動中可相互通信
  • 主要特征
    終端的移動性
  • 功能
    越區切換和跨在地網自動漫遊
  • 出現時間
    19 世紀

基本介紹

移動通信的發展歷史可以追溯到19 世紀。1864 年麥克斯韋從理論上證明了電磁波的存在;1876 年赫茲用實驗證實了電磁波的存在;1900 年馬可尼等人利用電磁波進行遠距離無線電通信取得了成功,從此世界進入了無線電通信的新時代。現代意義上的移動通信開始于20 世紀20 年代初期。1928 年,美國Purdue 大學學生發明了工作于2MHz 的超外差式無線電接收機,並很快在底特律的警察局投入使用,這是世界上第一種可以有效工作的移動通信系統;20 世紀30 年代初,第一部調幅製式的雙向移動通信系統在美國新澤西的警察局投入使用;20 世紀30 年代末,第一部調頻製式的移動通信系統誕生,試驗表明調頻製式的移動通信系統比調幅製式的移動通信系統更加有效。在20 世紀40 年代,調頻製式的移動通信系統逐漸佔據主流地位,這個時期主要完成通信實驗和電磁波傳輸的實驗工作,在短波波段上實現了小容量專用移動通信系統。這種移動通信系統的工作頻率較低、話音質量差、自動化程度低,難以與公眾網路互通。在第二次世界大戰期間,軍事上的需求促使技術快速進步,同時導致移動通信的巨大發展。戰後,軍事移動通信技術逐漸被套用于民用領域,到20 世紀50 年代,美國和歐洲部分國家相繼成功研製了公用行動電話系統,在技術上實現了行動電話系統與公眾電話網路的互通,並得到了廣泛的使用。遺憾的是這種公用行動電話系統仍然採用人工接入方式,系統容量小。

蜂窩移動通信

蜂窩移動系統的改進

從20 世紀60 年代中期至70 年代中期,美國推出了改進型行動電話系統,它使用150MHz和450MHz 頻段,採用大區製、中小容量,實現了無線頻道自動選擇及自動接入公用電話網。20 世紀70 年代中期,隨著民用移動通額度戶數量的增加,業務範圍的擴大,有限的頻譜供給與可用頻道數要求遞增之間的矛盾日益尖銳。為了更有效地利用有限的頻譜資源,美國貝爾實驗室提出了在移動通信發展史上具有裏程碑意義的小區製、蜂窩組網的理論,它為移動通信系統在全球的廣泛套用開闢了道路。

市場套用

今天,全球每年用于蜂窩系統的投資額已升至470億美元,網路融合的實現,以及對寬頻和綠色通信的需求,成為促進移動網路未來演進的關鍵要素。

蜂窩系統或許是當今社會最重要的通信媒體。自本世紀初,在全球特別是在開發中國家,移動通信的滲透率不斷成長,已超越了固定通信。新興市場的服務提供商紛紛將焦點轉向移動通信技術,加大了對蜂窩系統的投資。這些變革刺激了全球通信業投資的成長,全球每年用于蜂窩系統的投資額已升至470億美元。

GSM:全球套用最廣

作為當前移動網路技術的領頭羊,GSM的套用機會最多,為接近30億使用者提供服務並且被大約670家運營商在超過200個國家部署。它是目前全球套用最廣的移動技術。亞洲近年來GSM基礎設施套用最廣,其GSM使用者數超過全球GSM使用者數的40%。拉丁美洲、東歐、中東和非洲等開發中國家和地區也是重要的GSM市場。在滿足基本覆蓋和容量需求的前提下,未來幾年對GSM的需求將維持在一個較高水準。

UMTS:市場發展的核心趨動力

UMTS是一項重要的技術,但當前用于蜂窩基礎設施的機會相對較小。UMTS在未來幾年內將成為加速蜂窩市場發展的核心驅動力。截至目前,全球已部署了210多個UMTS商用網路,主要分布在西歐。日本在亞洲最先部署3G網路,而亞洲的其他國家由于牌照審批、技術選擇,和處于市場發展初期等原因,部署3G的速度較慢。拉丁美洲、東歐、中東和非洲的開發中國家,過去的投資重點是滿足基本的無線通信需求,向3G的過渡才剛剛開始。因此UMTS的真正機會仍然在若幹年後,尤其是在服務提供商希望通過下一代技術提供增強的移動資料業務的地區。

CDMA:成熟並極具潛力

CDMA目前的市場機會相當大。在全球,有超過98個國家的255家運營商正在運營CDMA網路。盡管這些網路所服務的人群僅佔全世界移動使用者的五分之一,但具體的使用者數高達4.5億。北美和亞洲在CDMA技術上的投資最大。亞洲CDMA使用者數的比例最高,有70家運營商為大約2.3億使用者提供服務(而北美使用者數為1.4億)。其餘國家也在積極發展CDMA,以準備為8000萬左右的使用者提供服務,其中有6300萬使用者來自中美洲和拉丁美洲。由于北美運營商對此項技術的青睞,未來的行業投資重點將會是下一代系統技術(如EV-DO)。網路將會由此轉型,運營商將能更加有效地提供移動資料套用和服務。

供應商比較

愛立信在蜂窩設備領域排名第一。2007年愛立信總銷售收入約為210多億美元。據估計,它在移動基礎設施領域的收入超過了130億美元。僅次于愛立信的是合並後的諾基亞西門子網路(簡稱諾西)。諾西2007年的總收入大約為240億美元(包含第一季度源于西門子的收入;因合並時間的緣故,官方的統計資料並不包含此部分收入),其中約有120億美元的收入來自移動基礎設施產品的銷售。阿爾卡特朗訊(簡稱阿朗)報告總收入為270億美元,其移動產品的銷售收入大約為100億美元。

隨後是排名快速上升的華為,其收入成長速度在第一陣營的蜂窩設備供應商中為最快。2007年,華為的總銷售收入超過125億美元,其中有40億美元源于移動基礎設施的銷售。

愛立信、諾西和華為在GSM和UMTS蜂窩技術領域處于領導地位。到目前為止,愛立信和諾西50%以上的移動基礎設施的銷售收入仍然主要來源于GSM。盡管兩家公司均宣稱其GSM產品線的單位銷售收入仍在上升,然而價格的急劇下降預示未來這一塊的收入佔總收入的比重將會縮減。兩家公司都在向UMTS過渡,並把發展UMTS作為未來收入成長的主要手段。華為在這方面也一樣。2007年,華為的GSM發貨量超過了71.3萬載頻,奠定了其在GSM領域的領導地位。同年,愛立信和諾西的GSM發貨量分別為110萬載頻和82.2萬載頻。

在CDMA領域,阿朗處于領先地位,這在很大程度上緣于它跟Verizon無線和Sprint的友好合作關系。這兩家美國運營商每年資本支出總和超過100億美元,其中有幾十億美元用于購買CDMA設備。

華為與Reliance、Tata,以及北美以外的第一大CDMA運營商中國聯通等關系密切,近年來在CDMA技術上不斷進步。就CDMA設備契約數量而言,華為在2007年排名第一。該公司在2007年的CDMA設備銷售收入總計達到13.5億美元。北電和摩托羅拉也在較大程度上受益于CDMA基礎設施的銷售,其客戶群主要包括北美的移動運營商,以及全球的其他運營商。

發展歷史

第一代蜂窩移動通信系統

1978 年,美國貝爾實驗室開發了先進行動電話業務(AMPS)系統,這是第一種真正意義上的具有隨時隨地通信能力的大容量的蜂窩移動通信系統。AMPS 採用頻率復用技術,可以保證移動終端在整個服務覆蓋區域內自動接入公用電話網,具有更大的容量和更好的語音質量,很好地解決了公用移動通信系統所面臨的大容量要求與頻譜資源限製的矛盾。20 世紀70 年代末,美國開始大規模部署AMPS 系統。AMPS 以優異的網路性能和服務質量獲得了廣大使用者的一致好評。AMPS 在美國的迅速發展促進了在全球範圍內對蜂窩移動通信技術的研究。到20 世紀80 年代中期,歐洲和日本也紛紛建立了自己的蜂窩移動通信網路,主要包括英國的ETACS 系統、北歐的NMT-450 系統、日本的NTT/JTACS/NTACS 系統等。這些系統都是模擬製式的頻分雙工(Frequency Division Duplex,FDD)系統,亦被稱為第一代蜂窩移動通信系統或1G 系統。

第二代蜂窩移動通信系統900/1800MHz 

GSM移動通信

900/1800MHz GSM第二代數位蜂窩移動通信(簡稱GSM移動通信)業務是指利用工作在900/1800MHz頻段的GSM移動通信網路提供的話音和資料業務。GSM移動通信系統的無線接口採用TDMA技術,核心網移動性管理協定採用MAP協定。

900/1800MHz GSM第二代數位蜂窩移動通信業務包括以下主要業務類型:

-端到端的雙向話音業務。

-移動訊息業務,利用GSM網路和訊息平台提供的移動台發起、移動台接收的訊息業務。

-移動承載業務及其上移動資料業務。

-移動補充業務,如主叫號碼顯示、呼叫前轉業務等。

-經過GSM網路與智慧型網共同提供的移動智慧型網業務,如預付費業務等。

-國內漫遊和國際漫遊業務。

900/1800MHz GSM 第二代數位蜂窩移動通信業務的經營者必須自己組建GSM移動通信網路,所提供的移動通信業務類型可以是一部分或全部。提供一次移動通信業務經過的網路可以是同一個運營者的網路,也可以由不同運營者的網路共同完成。提供移動網國際通信業務,必須經過國家批準設立的國際通信出入口。

800MHz CDMA移動通信

800MHz CDMA 第二代數位蜂窩移動通信(簡稱CDMA移動通信)業務是指利用工作在800MHz 頻段上的CDMA移動通信網路提供的話音和資料業務。CDMA移動通信的無線接口採用窄帶碼分多址CDMA技術,核心網移動性管理協定採用IS-41協定。

800MHz CDMA第二代數位蜂窩移動通信業務包括以下主要業務類型:

-端到端的雙向話音業務。

-移動訊息業務,利用CDMA網路和訊息平台提供的移動台發起、移動台接收的訊息業務。

-移動承載業務及其上移動資料業務。

-移動補充業務,如主叫號碼顯示、呼叫前轉業務等。

-經過CDMA網路與智慧型網共同提供的移動智慧型網業務,如預付費業務等。

-國內漫遊和國際漫遊業務。

800MHz CDMA 第二代數位蜂窩移動通信業務的經營者必須自己組建CDMA移動通信網路,所提供的移動通信業務類型可以是一部分或全部。提供一次移動通信業務經過的網路,可以是同一個運營者的網路,也可以由不同運營者的網路共同完成。提供移動網國際通信業務,必須經過國家批準設立的國際通信出入口。

第三代蜂窩移動通信系統

第三代數位蜂窩移動通信(簡稱3G移動通信)業務是指利用第三代移動通信網路提供的話音、資料、影片圖像等業務。

第三代數位蜂窩移動通信業務主要特征是可提供移動寬頻多媒體業務,其中高速移動環境下支持144kb/s速率,步行和慢速移動環境下支持384kb/s速率,室內環境支持2Mb/s速率資料傳輸,並保證高可靠服務質量(QoS) 。第三代數位蜂窩移動通信業務包括第二代蜂窩移動通信可提供的所有的業務類型和移動多媒體業務。

第三代數位蜂窩移動通信業務的經營者必須自己組建3G移動通信網路,所提供的移動通信業務類型可以是一部分或全部。提供一次移動通信業務經過的網路,可以是同一個運營者網路設施,也可以由不同運營者的網路設施共同完成。提供移動網國際通信業務,必須經過國家批準設立的國際通信出入口。

發展趨勢

移動網路正在經歷一個動態的轉型過程。網路融合的實現,以及對寬頻和“綠色”通信的需求,成為促進移動網路未來演進的關鍵要素。同時,降低支出的需求突出了發展規模經濟的重要性。從根本上講,驅動運營商網路需求的因素包括:成本、業務交付環境、面向未來的演進,及可持續性發展能力等。這些因素決定了未來移動網路的特征:網路趨于採用SDR(SoftwareDefinedRadio,軟體無線電)、網路IP化、綠色網路。

設備模組化和平台化:邁向SDR

SDR的引入使通信設備開發平台化和可持續演進化,有效滿足了運營商實現高效、融合和平滑演進網路的需求。作為一項前沿技術的SDR,其技術優點與運營商的需求是自然吻合的。它是目前各大移動通信製造業者及先進研發機構鎖定方展的重點技術。通過安裝軟體補丁實現升級的方式,能合理保護運營商在技術上的投資。

IP化:實現寬頻、ALLIP基站及端到端ALLIP

IP在移動網路的轉型和未來演進中起著核心作用。ALLIP基站、端到端ALLIP解決方案能夠有效提升網路頻寬,與傳統的非分組技術相比,能夠以相當低的成本提供寬頻服務。IP也能創造一種環境,使得新業務和套用的快速誕生與交付成為可能。面向ALLIP的網路轉型過程相當復雜且耗時長久,因此與供應商的合作在這個過程中非常關鍵。

綠色網路:實現可持續發展,保護環境

氣候變化和全球變暖的問題極大地影響著當今社會生活和商業行為。移動運營商也毫無例外地受此影響——在努力提升效益和降低網路TCO的同時,積極實施“綠色通信”行動。移動運營商需要基站具備以下特徵:廣覆蓋、大容量、少基站;運用高效功放和軟體演算法來管理基站,控製功耗,並採用熱彈性部件降低對冷卻裝置的需求,將基站的功率消耗減至最低;緊湊型基站,佔地少,易安裝。

連結:蜂窩市場成長的驅動力

正在進行的蜂窩系統投資主要由以下幾個方面的需求所驅動:採用下一代通信技術以交付新的業務;擴大覆蓋範圍,提升容量;向人口密度低的農村地區延伸,以滿足農村地區的通信需求。

下一代技術:在通信較為發達、競爭較為激烈的市場,蜂窩基礎設施的投資集中于下一代通信技術以支持移動資料業務。下一代技術如UMTS的投資主要集中在較發達的市場。

覆蓋和容量:在基礎設施欠發達的市場,蜂窩技術為語音和基本資料通信業務提供低成本、快速部署的解決方案。在2007年,GSM的投資成本在所有移動基礎設施投資中仍然佔據最高的比例。而大多數移動設備供應商的收入主要來源于GSM基站和相關設備的銷售。

向農村延伸:為通信服務普及率低、ARPU值較小的農村地區,特別是有線基礎設施部署成本較高的地區,提供經濟上可行的解決方案。服務于鄉村使用者對供應商意味者更大的挑戰,比如商業模式的創新,預期ARPU須低于平均水準的50%。中國移動等運營商通過實踐證明:服務于這一市場,同樣也是可以盈利的。    

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