走向移动IP的途径

 自１９９９年以来，移动数据越来越热门，特别是经常外出旅行的人都想在移动行进之中用较高的速率接入因特网，在手机上获取和浏览信息。现在我们已经看到了一条走向移动ＩＰ的途径。本文就笔者所见，谈谈对这条途径的认识。

１ 移动与ＩＰ相结合是历史的必然

    移动数据其实从８０年代末、９０年代初就开始发展了，但由于受到技术与市场的限制，发展速度远不及移动电话。当时曾经有人预测，到１９９８年全世界移动数据用户数可能达到１ ０００万左右。然而，实际上到１９９９年，全世界移动数据用户才达７９０万。

    但是在２０世纪后１０年，特别是１９９５年以来，移动通信和因特网成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务。它们的增长速度都是任何预测家未曾预料到的。迄今，全球移动用户已超过４亿，因特网用户已逾２亿。在中国，截止１９９９年底，移动用户已达到４ ３２４万，因特网用户达到８９０万。在新世纪，它们仍然呈现着高速增长的趋势。据预测，到２００２年，两者的全球用户数都有可能超过５亿。这一历史上从来没有过的高速增长现象反映了随着时代与技术的进步，人类对移动性和信息的需求在急剧上升。越来越多的人希望在移动的过程中高速接入因特网，获取急需的信息。所以，现在出现的移动与ＩＰ相结合，要高速接入因特网的热火朝天趋势看来是必然的。在１９９９年１０月于日内瓦举行的Ｔｅｌｅｃｏｍ ９９上，移动通信成为耀眼的亮点，移动传数据、移动传ＩＰ成为亮中之亮是毫不奇怪的。展览会上除了到处都可以看到的琳琅满目的手机之外，各展台宣传最多的还是利用手机传数据、传图像和获取信息，展示未来的应用。作为第２代向第３代过渡的数据传输技术ＧＰＲＳ（通用分组无线业务）更是宣传的重点。

２ 走向移动ＩＰ的途径

    以往的移动数据通信系统，不管是专门设计的分组交换蜂窝数据系统（如Ｍｏｂｉｔｅｘ系统），还是利用模拟蜂窝网传数字蜂窝分组数据的ＣＤＰＤ系统，甚至是采用电路交换的ＧＳＭ系统都满足不了高速接入因特网的需要。

    第３代移动通信系统虽然定位于移动多媒体，但在移动环境下提供因特网服务正是第３代移动通信系统的主要业务特征。但是，在第３代系统之前，在第２代与第３代之间怎么办？在第２代系统中，ＧＳＭ是目前使用最广的，网络遍布１３０个国家，具有１８０个运营者。很自然，首先就应该在这个使用最广的第２代移动通信系统上解决移动与ＩＰ相结合的问题。ＧＰＲＳ就是作为第２代向第３代的过渡技术由英国ＢＴ Ｃｅｌｌｎｅｔ公司提出的。ＧＰＲＳ现在是ＧＳＭ Ｐｈａｓｅ２．１规范实现的内容之一，是一种基于ＧＳＭ 的新型移动分组数据业务。从基本概念上讲，ＧＰＲＳ没有太多的创新，有点类似于原来在美国ＡＭＰＳ系统中引入的ＣＤＰＤ，只是在蜂窝电话系统中拿出一部分信道来用分组的技术传数据，但是它确实是一种比较实用的过渡技术。ＧＰＲＳ的主要优势在于：把接入速率提高到１１５ｋｂｉｔ／ｓ；充分利用现有的ＧＳＭ网络，使运营商可以在全网范围内推出此项业务；用户总是在线，不用拨号上网；资费比较合理，用户只需按数据流量付费；具备前后向兼容能力。

    从移动ＩＰ的角度看，现在基本上我们已经看到了一条从第２代向第３代过渡的比较清晰的路线，如图１所示。由图１可见，在ＧＰＲＳ之后，如果运营者没有第３代的频谱，则可以通过ＥＤＧＥ（ＧＳＭ演进用的增强型数据速率）技术把速率提到３８４ｋｂｉｔ／ｓ，接近第３代系统的水平。如果运营者拥有第３代的频谱，则可从ＧＰＲＳ直接过渡到第３代。因此，从技术上和应用上都可以实现比较平滑的过渡。当然不会不存在问题。例如，ＧＰＲＳ会影响现有小区的容量，速率还没达到理想值，会产生传输时延，不具备存储转发功能，终端的成熟程度不够高；还如，与它配合的能让用户通过手机上网浏览的无线应用协议（ＷＡＰ）目前还存在不同厂商产品间的互操作性问题，且只能传文本内容，连接时间长及手机供应少。

    为了使第３代系统与ＩＰ走向结合，１９９８年１２月日本ＡＲＩＢ、ＴＴＣ、欧洲ＥＴＳＩ、美国Ｔ１、韩国ＴＴＡ以及ＵＭＴＳ成立了３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ），旨在解决第２代系统兼容问题、提供多媒体业务和下一代移动因特网等问题。１９９９年６月９日，著名的移动通信设备制造商摩托罗拉公司宣布将同著名计算机厂商ＳＵＮ公司共同开发基于ＩＰ的无线网络，合作期限为１０年，投资１０亿美元。仅差一天，于６月１０日，ＡＴ＆Ｔ、Ｅｒｉｃｓ-ｓｏｎ、Ｌｕｃｅｎｔ、Ｎｏｋｉａ等九大公司又宣布成立一个新的组织，专门研究开发基于采用第３代移动通信技术的无线网络的ＩＰ 协议?熏这个组织被命名为３Ｇ．ＩＰ。这些公司支持基于全ＩＰ网络结构的下一代无线业务，例如话音、高速数据和因特网接入以及图像和视频会议等。这种全ＩＰ网络结构将采用基于通用分组无线系统（ＧＰＲＳ）的通用核心网络逐渐过渡。

３ ＧＰＲＳ的发展情况

     ＧＰＲＳ的发展将包括标准化、基础设施建设、网络试验、签订合约、终端普及、应用开展等一些过程。表１列出其发展进程。

    目前，世界许多ＧＳＭ运营商正在考虑将其网络升级到ＧＰＲＳ。表２和表３分别列出了欧洲国家和部分非欧洲国家开展ＧＰＲＳ试验和签约的情况。

    奥地利、丹麦、芬兰、瑞典、比利时、法国、德国、荷兰、波兰、香港、新加坡、台湾、澳大利亚、英国和美国都计划提供高达１１５ｋｂｉｔ／ｓ速率的 ＧＰＲＳ。

４ 中国的移动数据发展现状

    为了推动中国移动数据通信系统的发展，中国国家无线电管理委员会于１９９７年对“８００ＭＨｚ无线数据通信系统频率管理规定”进行了修改与补充?熏将８２１～８２５ＭＨｚ／８６０～８７０ＭＨｚ作为无线数据通信业务的使用频段，接收和发射频率间隔为４５０ＭＨｚ，其中８６６～８７０ＭＨｚ用于基地站（或中心站）发射，８２１～８２５ＭＨｚ用于无线（固定或移动）终端发射。

     中国已于１９９８年开始在北京、上海、广州、深圳、长沙等５个城市采用ＣＤＰＤ技术，使用国家无委规定的频段，用Ｌｕｃｅｎｔ公司的设备组建公用移动数据网络；１９９９年又开始在昆明组建ＣＤＰＤ网。陆续建成的公用ＣＤＰＤ网络已开始推出一些应用，如深圳的ＣＤＰＤ网络运营者与有关公司合作开发了ＧＰＳ（卫星定位系统）车辆监控系统、违章车辆查询系统、无线证券系统等应用。广东移动数据部门还和有关单位合作开发了移动上网、移动炒股、移动记者终端、交警移动查车、无线刷卡?熏以及路灯自动监控等各种应用系统。

    此外，中国的２８０ＭＨｚ高速寻呼网已覆盖了许多城市。双向寻呼移动通信最近也在上海推出，可提供短消息等一些移动数据业务。在ＧＳＭ网中也陆续推出了ＳＭＳ业务和其它一些移动数据业务。

    在中国，作为两个发展最快业务的结合，移动因特网同样会吸引许多用户，随时随地得到信息和信息个人化成了许多人的梦想。基于此，中国移动通信集团已经在北京、上海、天津、深圳、杭州、广州六大城市开通ＷＡＰ。上海联通公司也开通了ＷＡＰ商用试验网。实际上，ＷＡＰ业务的推广与ＧＰＲＳ是分不开的。可以预计，在信息服务方面，中国各移动通信运营商将和ＩＣＰ合作，研究移动用户的需求，开发更多更有价值、更简洁的信息内容，发展中国的移动数据应用。

    国内的一些制造业公司看到ＧＰＲＳ的发展前景，从１９９９年开始纷纷投入力量进行开发与研制，如中兴通讯、大唐等公司。由于中国拥有世界上最大的ＧＳＭ网，而第３代系统的商用估计要在２００３年之后，在这期间，相信ＧＰＲＳ在中国将会有一个较快的发展。

５ ＩＰ是移动和固定相结合的粘合剂

     在发展移动ＩＰ的同时，我们不能忘了，为了实现真正的个人通信，使用户不论在固定环境中，还是在移动环境中都能享受到相同的服务，获得相同的应用，固定通信网与移动通信网也将走向综合，融为一体。进入９０年代中期以来，世界上开放电信业务市场、引入竞争的进度明显加快，力度明显加大，出现了许多新兴的通信公司，向传统通信公司发起了挑战。这一大环境的变化进一步促进了固定网和移动网走向综合的趋势，并赋予这一综合趋势一个专门的缩语ＦＭＩ（Ｆｉｘｅｄ／ｍｏｂｉｌｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）。传统通信公司希望通过ＦＭＩ增加新的收入，新兴的公司想一开始就通过ＦＭＩ来与传统公司竞争。所有公司都在追求“单一化”（Ｏｎｅｎｅｓｓ）的目标，即一个帐单、一个号码、一个用户服务点。

    传统上，多数通信公司的固定网和移动网都是独立分开的，各用各的技术，包括使用不同的交换机、不同的编译码器、不同的协议、不同的运行支撑系统（ＯＳＳ）等等，显然是不可能实现上述目标的，因此必须寻找一种技术，在这种技术的基础上把固定网和移动网综合在一起。这种技术就是ＩＰ技术，ＩＰ已成为沟通各种网络的共同语言。ＩＰ技术除了在创造新的移动业务和应用方面起主要作用外，现还被业界看作固定网和移动网这两种基础设施的粘合剂，是沟通它们的桥梁。

    然而，实现ＦＭＩ是相当复杂的。首先要解决的是，在骨干网采用何种技术，把ＩＰ架在ＡＴＭ上，还是ＳＯＮＥＴ上，或是直接在ＤＷＤＭ上。其次，在移动接入部分，如何提高速率，如何提高无线资源的利用率；如何压缩Ｗｅｂ内容，以便在手机屏幕上浏览；如何在融合环境中实现流量控制、寻址等运行功能和不同数据速率之间的接口功能；如何保证服务质量和传送ＩＰ移动电话等，都是需要研究的问题。随着ＧＰＲＳ 和ＷＡＰ技术的引入以及２００２年第３代移动通信系统的引入都为固定网和移动网的综合进一步创造了条件。

    现在大多数公司认为，固定网与移动网的综合应从核心网开始，逐渐扩展到边缘，把各种速率的数据流通过接入节点提供给用户，从而把固定网与移动网的功能通过ＩＰ这一粘合剂融合在一起。这一过程需要多长时间说法不一，但在核心网上建ＩＰ网现在已经发生，估计三五年内移动交换中心（ＭＳＣ）将开始被交换式路由器所取代，并由服务器来控制，使基于主机的电路交换过渡为基于ＩＰ 客户－服务器的分组交换。从而带来如下的好处：网络基础设施的成本将下降；在网络边缘的智能服务器上很容易对软件进行升级；允许用户自己对许多业务进行更改，从而降低管理的开销；有利于业务生成，生成新的业务不再需要掌握网络互操作情况的专家了，只需了解用户的需求就行了。

    但这一过渡也许要１０年以上，而且在取代之前，必须先把许多存在于原ＭＳＣ内的网络控制功能和智能网功能转移到基于ＩＰ的智能平台上。基站也要改换角色，用作接入节点，具有智能网关的功能，把电路交换的数据流变为ＩＰ分组，直接送到ＩＰ路由器，而不再通过交换机；或者把ＩＰ数据流变成适宜在采用ＧＰＲＳ和ＵＭＴＳ之类无线分组交换技术的空中通道上进行传输的格式，相当于形成一个智能层。

    我们知道，ＩＰ革命起源于美国，但移动通信的革命则起源于欧洲。欧洲从１９８２年就开始研究ＧＳＭ数字移动通信系统，ＧＳＭ系统的商用比美国的ＣＤＭＡ系统早了３～４年。西欧的移动电话普及率是目前世界上最高的，达３０％，而美国是２５％。移动数据业务在欧洲也比较发达，目前出现的固定网和移动网走向综合的趋势同样也是从欧洲先开始的。在ＦＭＩ方面，欧洲领先于美国，主要原因是美国的无线标准不统一，增加了综合难度。

    最后要指出的是，我们一方面要重视和跟上固定网与移动网走向综合的这一趋势，把这方面的研究工作提到日程上来；另一方面又要看到向ＦＭＩ的过渡是一个长期的过程，不能操之过急，在过渡过程中保护投资、保证服务质量是第一重要的。例如，对无线ＶｏＩＰ的问题，目前各公司都很慎重，一是因为在无线信道上传ＩＰ电话目前并没见到好处，质量也不能保证；二是因为现有的数字蜂窝系统能非常有效地传送电话，质量也有保证。所以，无线分组交换数据业务虽然已经开始引入，但无线ＶｏＩＰ尚需时日，有可能成为最后一项ＩＰ应用，因为它的质量风险和投资风险都很大。

（收稿日期：２０００－０５－１１）

[摘要] 当前移动数据已成为移动通信的一大发展方向。文章首先论述了这一应用的必然性，进一步指出其实现途径，并给出GPRS在国际、国内的发展概况，最后从固定网与移动网走向融合的角度，论证了移动IP也是适应未来网络发展的极佳选择。

[关键词] 移动数据 通用分组无线业务 综合

[Abstract] Today mobile data service has become one of the main development trends of mobile communications. This paper discusses the inevitability of the application and its realization way, and overviews the development of GPRS in China and in other countries. Viewed from the angle of the merging of fixed network with mobile network, it is proven that mobile IP will be the most profitable choice for future network development.

[Keywords] Mobile data communication GPRS Integration