3G通訊設備的未來挑戰及發展趨勢

2019-11-05 02:34:09

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　　3G之前－2G革命
　　GSM背景概況。當首個GSM網絡于九十年代初投入服務之際，移動通訊領域也隨之大舉革新。歐洲電信標準協會(ETSI)自1982年起不斷推出有關Group Special Mobile (GSM)標準化的活動，務求可構建覆蓋全歐洲的第二代數字移動通訊系統。
　　
　　GSM為數以百萬計的用戶帶來的部分革命性進步包括：
　　
　　• 提供國際漫游服務（即使出外遠游，仍可享受通暢的電話服務）
　　
　　• 提高頻譜利用率（以相同的頻譜處理更多語音通話，從而支持更多用戶，最終令通話費有所下降）
　　
　　• 減低耗電量（可長時間通話而無須為電池充電）
　　
　　• 提供先進的基于ISDN的語音電話服務（一系列的為使用者度身而定的服務）
　　
　　• 為語音通話加密（保證通話者的隱私）
　　
　　• 用戶不受電話束縛（即使更換電話，所有用戶資料均可保留于SIM卡內）
　　
　　有趣的是，由于大部分專利數據方案的推出時間早于GSM網絡，用戶通過2G網絡以無線方式傳送數據實在不足為奇。事實上，在GSM網絡上傳送數據效果很不理想，根本不足以被稱為是革新技術。但是值得注重的是，3G網絡的出眾之處卻正在于此。
　　
　　GSM的歷史地位－電路交換網絡
　　最初構建GSM網絡時，標準化小組有一個宏觀規劃即采用全球最先進的數字固網系統－綜合業務數字網(Integrated Services Digital Network, ISDN)，然后轉型至無線系統。為達到此目標，他們必須首先推行一系列ISDN標準化工作，例如設定電路交換語音（或數據）通話的監控程序、引進專為高端電話功能（如多方通話）而設的配套服務，以及通過基于網絡的互通功能，把電路交換數據通話性能結合至模擬調制解調器和X.25域。
　　
　　在推行GSM標準化的80年代初期，互聯網的應用還沒有大行其道。美軍是首批使用互聯網的用戶，然后是學術機構，但仍沒有在商業或消費者用戶中普及。具有諷刺意味的是，通訊領域的兩項重大革新，包括第二代移動通訊及互聯網應用，都是在九十年代初開始成為主流的通訊方式，而當時兩者的發展過程完全互不相干。由于用戶渴望能通過更高的帶寬，傳送載有互聯網內容的基于ip的多媒體及分組服務，因而造就了3G網絡的誕生。
　　
　　值得強調的是，從2G演變為2.5G網絡的過程，為GSM增添了以分組為基礎的重疊性能，以支持基于IP的分組服務，讓我們可通過IP網絡把簡單的多媒體服務傳送至移動設備，有效彌補2G網絡的弱點。從2G過渡到2.5G，與從2.5G過渡到3G網絡相比，無疑是一項更大的突破。因為前者意味著從電路交換遷移至分組交換網絡；而純粹的3G網絡可以看作是在現有2.5G網絡上提供分組業務的一個更寬的"數據通道"(data pipe)。由此可見，3G網絡所面對的重大危機，就是2.5G網絡一旦足以滿足用戶對數據服務的需求，那么部署初期發展未成氣候，而且更為昂貴的3G方案又該處于何種地位呢。
　　
　　推動3G發展的主要因素
　　探討過2G網絡后，我們了解到2.5G分組服務可彌補2G網絡的主要缺點，接下來我們將剖析3G網絡的發展未來。
　　
　　首先，讓我們了解促進3G發展的主要因素。概括地說，3G能夠通過無線網絡，為用戶提供高帶寬、IP分組交換業務和豐富的信息內容。
　　
　　讓我們從不同層面逐一了解3G的定義。
　　
　　高帶寬。3G服務理論上為每位用戶每秒提供介于384kbit以至2Mbit的數據內容。當利用下行鏈路回放動畫和召開視頻電話的假設具備可行性時，業界對于哪一種高帶寬服務即將面世，存在很大的爭議。3G網絡能夠提供更高的帶寬，這是2G/2.5G網絡無可比擬的獨特優勢。
　　
　　IP分組交換?；ヂ摼W協議(IP)能在復雜的網絡拓樸結構以內，以高效和快捷的方式傳送大量的分組信息。即使轉用IPv6協議困難重重，可是為了配合大量的固定IP地址的3G設備，此舉勢在必行。業界更為TCP/IP協議增添若干擴展性能，全面提高數據交換的效率。語音數據在IP領域當中，只是另一種數據種類，而基于IP的語音技術正好提供了有效的語音通話支持。
　　
　　豐富的內容。這是3G網絡的重點之一。能夠以低成本為用戶有效提供多元化的數據種類，對3G服務的蓬勃發展至關重要。此外，移動運營商也必須區分不同種類的數據，以便根據服務內容對用戶的價值來收取費用，而并非純粹計算用戶收發的數據量。
　　
　　在無線網絡上。盡管通過無線網絡傳送信息往往涉及非常高深的技術，但移動設備用戶卻沒有愛好了解這些。從他們的角度來看，移動電話只不過是可以使用一至兩年的消費電子設備，使用方法簡單明了。作為工程協會的成員，我們所擔當的角色是鑒定和處理與高頻率和高帶寬的無線傳輸相關的技術性問題，以確保用戶可以體驗到通暢的服務。
　　
　　3G網絡當前面臨的主要挑戰是提供卓越且不間斷的無線傳輸，讓一般用戶可把精力集中在享受"消費服務"，而不是信號的強弱，同頻干擾或類似的問題。
　　
　　3G設備制造商所面對的技術挑戰
　　此部分將探討在構建令用戶滿足的3G設備時，所碰到的整體性技術問題，這也是影響用戶是否廣泛采用3G服務的最要害所在。
　　
　　3G設備與2.5G設備看齊
　　短期來說，引進3G設備的首要挑戰是確保3G設備的效能最低要達到與現有的2G/2.5G設備的水平。轉用3G服務的用戶往往以2G作為出發點，對3G服務的質量抱有極高期望，而其中的大部分要求，又與2G設備提供的主要革新功能相關，包括：
　　
　　• 服務普及化-打破地域限制，使我們可以隨時隨地使用移動電話。
　　
　　• 電池壽命-能于一周內反復使用電話，而無須為電池充電。
　　
　　• 機身體積-電話體積纖巧，方便存放于口袋或手提包，而且設計時尚。
　　
　　• 靈活無比-雖然電話是消費類電子產品，但不會出現個人計算機的"當機"情況。
　　
　　• 經濟實惠-移動通訊為我們的生活方式帶來莫大便利，所以我們樂意繳納電話費。
　　
　　• 產品售價-假如新一代的電話能夠提供更多功能，我們必定樂意選購價錢更高的新產品。
　　
　　• 產品應用-移動電話所提供的若干功能與我們的職業和生活息息相關。當然，它也可能會提供很多其它用處不大的功能。
　　
　　• 使用性能-3G電話的使用起來應該和2G電話一樣，并提供更多有趣/實用/全新的功能。
　　
　　以上各項要點都是3G設備設計商短期內所面對的重大挑戰。這是由于早期推出的3G設備無論在整體性能及成熟程度方面都不能與2G設備匹敵。除此之外，3G產品和服務，包括一系列的多媒體服務(如WAP、MMS和java)必須發展成熟，才能逐步通過復雜的互通性能測試(Inter-Operability Testing, IOT)，全面配合用戶的需求。
　　
　　我們必須了解到3G設備仍然處于初期發展階段，或者需要經過十五年的時間，才能使用戶從1982年推行的GSM標準概念，過渡到發展成熟的3G設備與服務。我們要做的工作還很多！
　　
　　3G設備必須超越2.5G設備
　　除了和2G設備看齊外，3G設備與相關的3G服務也必須具備比2G更勝一籌的優勢，最主要的來源將是極具吸引力的3G服務。2.5G設備現在已經可以支持相機、高分辨率彩色屏幕和多重音響。當然，而部分3G服務還可能會額外提供三維圖像、立體聲或質量更高的音響效果、以及專為"口袋設備"設計的移動服務（移動商務），還有更先進的輸入接口設備（高級語音識別、迷你控制桿和觸控板等）。然而，2.5G設備也可以增加這些功能，因此3G設備能否受到推崇，便取決于能否建立及提供吸引用戶的服務。此外，3G設備能否支持使用簡易的3G服務，更是除產品售價之外，又一左右用戶采納3G服務的重要因素。
　　
　　憑借現有技術設計3G設備
　　芯片組合。目前的3G設備大多由一項名"Velcro-ed"的3G方案和一項現有的2G/2.5G方案整合而成。為了支持上述兩項方案，這些設備可能需要具有分散的射頻及基帶芯片組、多媒體協處理器及大量的閃存和SRAM內存。對于零件供給商和手機設計商來說，這種方法雖然能夠加快產品面市，但是代價同樣不菲。與其它方案相比，這種設計方案的整合性不強、占用面積較大、成本更加昂貴，而且需要消耗更多的電力。再加上這種設計需要使用較多的零件，也會導致制造、保養和服務各方面的成本大幅上升。此外，早期推出的3G設備未必有能力成功協調2G與3G方案之間的過渡工作。因而我們必須沖破這層障礙，才能滿足用戶對平滑過渡的需求。
　　
　　開放式操作系統。部分3G設備會利用開放式操作系統提供更加復雜的用戶界面，并根據所需服務來安裝和移除應用程序。一旦部分高端產品被取消、移除或碰到延遲，便會對這些操作系統的開發和設計工作構成影響。目前來說，操作系統與節能芯片組的整合仍在不斷改進之中。但更為重要的是操作系統與"無線調制解調器"的整合工作。由于計算機和多媒體用戶對無線技術的熟悉比較貧乏，而無線用戶也不太了解計算機和多媒體的問題，因此操作系統與無線調制解調器之間的整合工作勢必加倍艱巨！目前，市場上的領導廠商正在把這種"智能電話"引進市場，而且未來十二至十八個月內還會有更多同類型的產品面市。但當務之急是可用性問題，因為即便是最追棒智能電話的評論者，現在也只是視其為移動電話和個人數字助理(PDA)之間的衍生產品。
　　
　　多制式的考慮。除了3G與2G雙重制式方案外，3G設備制造商也有可能考慮采用3GPP (WCDMA或UMTS) 及3GPP2 (CDMA2000) 兩種3G的主流衍生制式。隨著制造商紛紛涉及多種制式，他們必須采用更為普及的平臺。目前，業界經常討論和研究有關"軟件無線電"的課題。所謂"軟件無線電"就是能夠在DSP軟件控制之下，以數字方式集成射頻產品。這種方法可以在單一芯片上實現多種無線標準，并根據需要采用合適的協議堆棧技術。業界對通用平臺推崇備至，是由

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