移动电话的演化和移动无线互联网

• 移动无线互联网将成为信息业新的发展热点
  
• 目前3G系统的全IP方案距离移动互联网仍有较大差距
  
• 移动无线互联网体系结构已经出台

文章编号 1009－6868(2001)05－0036－04 文献标识码 A 中图分类号 TN929.5

　　移动电话和互联网是当今信息业发展的两个热点，这两者的融合将产生未来新的发展热点--移动无线互联网。从发展的方向看，今后固定电话、移动电话、有线电视、各种数据业务将融合形成统一的IP核心网，这一融合、演化过程正在进行之中。由于传统经营思想和已有投资的限制，目前移动电话在从2G 向3G的发展过程中，过多地强调继承和演化，偏离了市场需求而陷入某种盲目状态。目前定义的各种3G系统都还不是真正的移动无线互联网,这将延缓这一融合过程。这也将给竞争中的运营商提供机会，从固定互联网向移动无线互联网演化，从而切入移动无线数据和话音市场。

　　1 固定电话网的演化从ISDN转向统一的IP网

　　20年前电话系统采用程控交换机实现数字化之后，就开始发展能够提供初步多媒体业务的N－ISDN。N－ISDN仍然采用程控交换机，利用两个话音通道128kbit/s提供话音、数据、视频综合业务。N－ISDN面世10多年没有取得商业上的成功，仅在欧洲有一定规模的应用，近年来用作因特网接入有一定发展。此后宽带综合业务数字网(B－ISDN)又得到发展。它采用ATM构成专门系统，提供真正的集话音、数据、视频于一体的综合业务。B－ISDN是现代通信技术的顶峰，可以提供各种多媒体应用并且保证服务质量，长期以来被认为是电信业的未来。国际电信联盟(ITU－T)制定了相关技术标准。但是，B－ISDN长期以来停留在纸面上，实验网中并没有得到大规模应用，更没有得到商业上的成功。原因是这种面向连接、基于链路层连接的系统对不同网络的互通互连能力很差，满足不了三网融合的需求。

　　1994年因特网商业化获得巨大成功。互联网采用网际互联协议(IP)在网络层进行互联，解决了异质网络的互通互联问题，为三网融合提供了技术基础。这种IP网能够将应用和基础设施分开。WWW的出现开辟了基于Web的新数据应用如电子商务等。随着高性能路由器和DWDM技术的发展、QOS相关问题的解决，宽带IP技术逐步成熟。从话音到视频，从传统数据业务到基于Web的新数据通信业务都可以在IP网上进行，出现了 Everything on IP的局面。宽带IP网取代B－ISDN网提供多媒体综合业务。ITU－T在1998年底进行战略调整将B－ISDN总体组SG－13组改为IP组。预测未来将发展统一的IP核心网提供综合业务，固定电话、移动电话、有线电视和各种数据应用只是接入方法上不同。

　　IP电话(VoIP)并不仅仅是在IP网上提供传统电话业务，未来的IP电话将是传统电话智能网与互联网基于Web应用的结合。用户可以通过各种网络接入在IP网上用软件交换机进行交换。传统电话的交换、传输将逐步地融入统一的IP核心网之中。

　　2 移动电话的发展演化遵循同样的发展进程

　　移动电话从第1代的模拟式发展到第2代(2G)数字式以后，也开始了向多媒体综合业务演化的进程。发展第3代移动通信(3G)的目的是为了提供移动多媒体业务，同时扩展频率资源，提高频谱利用率和扩大容量,以及提供全球漫游。与发展B－ISDN的过程类似，3G开始也是采用ATM交换机构成核心交换和传输网络(3GPP的R99版)。互联网的兴起和ITU－T从B－ISDN转向IP使得3G不能够再走B－ISDN的老路，3GPP 的R00和 3GPP2都转而采用IP核心网。

　　3G强调从2G的演化，先在2G已有的基础设施上向2.5G(GPRS等)过渡，再发展3G系统。3G的第1阶段提供一般的多媒体业务，采用ATM交换机，类似移动的B－ISDN概念，通过路由器可以接入因特网；第2阶段才过渡到全IP方案。目前3G系统的全IP方案距离移动无线互联网还有较大的差距，仍然保留2G移动电话较多的特征及自己专门的核心网，不能满足发展移动无线互联网实现统一IP核心网的战略要求。实际上，市场对移动无线数据通信的需求是移动无线互联网，移动电话的演化仍然在走ISDN的老路，以后虽然转向IP，仍旧不能很好地满足要求。

　　3 目前3G系统存在的问题

　　市场对3G最需要的是什么?可以肯定不是简单的移动多媒体。用作3G宣传最多的是可视移动电话，它真的有大市场吗?多年来可视电话和手持电视一直未被市场接受成为消费热点!移动电话只“听”不“看”是它的一个优点，为通话者保留一定隐私又能够通信交流。多数用户对“看”的需求并不强烈，公共场合活动的用户以话音为主。3G的第1期以提供一般多媒体业务为主，未必能被市场接受形成新的消费热点。

　　用户真正需要的是可靠的、合适速率的移动无线互联网接入。统一的IP核心网会为竞争的运营商带来竞争优势，而新的移动VoIP 会开创新的服务领域。

　　目前的3G全IP方案不能满足移动无线互联网接入的要求，它将会产生以下问题：

　　(1)导致基础设施的成本上升。 由于没有和IP基础设施及其成本曲线相结合，以及缺乏快速产生/推广创新服务的支持(快速到市场)，将导致基础设施成本上升。

　　(2)标准问题将推迟移动无线互联网的采用。目前的3G还没有统一的标准，以适合各种接入技术。此外它与因特网和相关服务只有有限结合，这些都将造成延迟采用移动无线因特网。

　　(3) 目前建议的3G体系结构不能允许服务是全球“无缝”的，也不能提供足够丰富的服务来满足各种终端用户的需要。此外它也不能使运营商/服务商快速独立地产生/推广各种服务。

　　目前3G的发展并未能达到以往设想的目标，还产生了一些新的问题。如各国争相发展自己的标准形成众多的空中接口标准，这将造成全球“无缝”连接和漫游的困难。照目前情况，3G已经不可能解决这一问题，可能要留给4G解决。此外，一些国家拍卖3G频谱使用许可证，造成成本大幅度增加(平均每户数百美元)，这也将影响3G的健康发展。

　　4 I Mode 成功的启示

　　日本NTT DoCoMo在1999年初推出I Mode业务大获成功，目前用户已经达到1 500万。相比之下，WAP的发展确实不近人意。对此现象，人们进行了众多的分析讨论。I Mode 可以开机后一直连接，不需要拨号，按用户使用量(字节)收费。而目前使用WAP的GSM 或CDMA系统都必须拨号上网，按时间收费，显然不如I Mode方便、便宜。在的语言方面，I Mode的cHTML也比WAP的WML要方便些。I Mode的速率并不高(9.6kbit/s)，但是它使用方便。再加上DoCoMo建立了一个开放的平台与各种ISP、ICP、ASP建立了双赢的合作伙伴关系，形成价值链。用户通过DoCoMo的无线门户可以得到2万个网站的服务。I Mode 的成功说明用户真正需要的是可靠的、一直连通的移动无线互联网接入。电信运营商改变传统封闭的运营模式，建立开放平台形成价值链是取得成功的另外一个重要条件。DoCoMo和AOL建立战略联盟使移动互联网和固定互联网业务结合起来获得更迅速的发展。最近DoKoMo参股AT＆T，并且与AT＆T Wireless结盟，在美国推出I Mode服务。

　　5 固定IP网向移动无线IP网的演化

　　如上所述，由于传统移动电话运营商的局限性，目前的3G系统还没有很好地解决移动电话和互联网的融合问题。要发展移动无线互联网还需要有另外一股推动力??互相竞争的固定IP网络运营商向移动无线IP网演化。这些基于IP网的运营商正在发展建设统一的IP核心网，它可以支持话音(基于SIP的VoIP，软件交换机)、数据和视频等综合业务。只需要发展建设移动无线接入网和解决移动IP的地址、选路、服务质量等问题就可以提供移动无线互联网业务。由于采用统一的IP核心网，其建设和运营成本将远低于目前的3G系统。竞争的出现将会加速向移动无线互联网演化的进程。新成立的移动无线互联网论坛(MWIF)正在推进3G与移动无线互联网的融合。一些设备制造商也在积极发展采用统一的IP核心网的系统。Gartner Group则提出了移动和固定互联网融合的新概念Supranet。Supranet是一个无处不在的网络，它可以连接E世界(各种家电和信息家电)和P世界(物理世界包括人、房子、车、纸张等)。

　　6 MWIF体系结构

　　为了发展移动无线互联网，促进与3G的融合，MWIF提出了移动互联网体系结构框架。该结构将采用现有或演化的IETF协议用于扩展的无线服务和其他下一代固定、移动网络及媒体网关的互通。

　　(1) MWIF 体系结构将在以下方面扩展使用互联网技术：在接入网和核心网中使用IP(3层)传输和控制；采用因特网官方协议标准 (目前的RFC2600)；影响增强的IETF协议以满足潜在的移动环境；采用IP实现端到端连接。

　　(2)MWIF体系结构至少具有以下能力和服务：鉴定、授权、财会、命名和目录服务、IP 移动性、网络管理、服务质量(基础设施中支持QOS)、安全性和会晤管理。

　　(3)该体系结构将功能分开：服务、控制和传输分开，这样可以为运营商(ISP等)提供独立升级分系统而对其它分系统影响很小，允许运营商(ISP等)建立多供应商系统。这种体系结构有更大的灵活性，在同一或不同系统中可采用多种供应商产品。

　　(4)该体系具备开放的全部相关的3G界面。开放在3GPP2中的A ＆ Abis界面，开放3GPP中的Iu ＆ Iub界面。在RAN(无线接入网)中允许基于基站和节点B分别独立于基站控制器和无线网络控制器，能够即插即入部件，OAM＆P的界面开放。在3GPP2和3GPP内推进现有的RAN的演化。合成的 MWIF体系结构将允许运营商在网络的最实际、有效部位放置码转换器。

　　(5)其核心网适用各种接入技术，包括无线接入技术 (UTRAN、IS－2000、无线局域网等) 和有线接入技术 (xDSL、有线电视电缆、数字广播等)，允许核心网络设计水平化，使运营商在区域边界内和跨边界扩展其网络。第3层传输独立于其下各层的传输机制(L1和L2)。因此，运营商可以自由选择任意L1和L2传输技术的组合。

　　(6)该体系具全世界结盟性质：

• 消除地区/国家之间在关键界面上的差异，全IP核心网界面，推荐一个全球全IP网体系结构适应各种RAN 或其他接入技术。
  
• 全球接入服务：为了保证用户服务的大范围，通过公共漫游(不管接入类型)支持全球接入，包括鉴定、授权、移动性、命名和目录服务、安全性和收费。
  
• 全球可接入服务：支持开放API(如 Parlay, JAIN) 服务，使用用户服务轮廓的公共表示(即XML)，利用服务经纪人跨过任何网络接入服务。
  
• 与2G 和非IP网络和服务互通。

　　(7)该体系具可扩展、分布式体系结构。MWIF 的分布式体系结构的目标是允许运营商拥有以下优势：可扩展性和灵活性导致降低成本、创新的新业务和加速面市时间。但是也存在由于增加接口和单元数目导致调整干扰增加的风险。

　　(8)该体系能够在体系结构中适当的地方灵活地为各种服务申请QOS。QOS 有一组服务参数，它可以基于每次会晤分配给用户－将提供容量和能力按照QOS级来收费。平台、单元和系统(或分系统)的可靠性是由运营商、用户和调整(潜在的应用)的需要决定的，必须考虑这些变化和期望。

　　(9)该体系安全性采用互联网信赖(安全)模型。将根据应用采用多层次安全模型，支持鉴定、机密性、完整性、不可复制性；支持加密，采用最合适的密级满足用户和第3方的需要，确保数据保护(接入权、隐私)。

　　(10)该体系的OAM＆P(运行、行政、管理和供应)采用标准的、兼容的网络管理接口，在接入和核心网络都将提供这一功能，能使用工业标准协议如SNMP；具备灵活、可扩展的财会和计费，将提供多级、灵活计费；提供空中服务，将支持空中服务如终端码下载或空中供应(OTAP)。

　　(11)该体系有支持各种服务的能力，包括实时、非实时、多媒体业务；能够快速建立服务(从近实时到几周甚至几年)；支持发展第3方服务，使得运营商和第3方能够按照用户专门需要来发展提供服务。新的业务/商业模型??服务商和网络供应商分开 ( dot.com 模式)。对于服务商和网络供应商可以有不同的收费方法(即计费服务和微支付)；支持软件重复使用和再使用性：API和其他保证界面的最大使用率，重新安排网络功能块的能力以支持ASP的需要；用户客户化的服务，使得用户可以改变其服务行为提供既有动态(实时)又有静态(批)的服务；改变用户对于地区服务商的归属关系。虚拟网络运行商(VNO)、用户漫游，各种终端都可以，也即个人的移动性。

　　(12)该体系还支持调整的要求，支持不同地区、国家或本地的调整要求。例如合法的中断、号码的便携性(服务便携性)、恶意呼叫的跟踪、同一性的限制等。

　　MWIF的体系结构框架比较完满地解决了3G和移动无线互联网的融合问题。但是3G的标准是否能够按照这个方向修改发展还是个问题，也有可能会各走各的路，把问题留给4G去解决。

　　7 机会和对策

　　目前移动电话发展势头凶猛，市场前景一片光明。原有的和新的移动通信运营商都对3G报有很大的期望。因此目前3G的宣传与发展有很大的炒作成分，带有相当的盲目性。

　　3G发展中的弯路和方向的不确定性为中国实施迎头赶上战略、发展移动无线互联网提供了机会。首先，中国应该牢牢掌握住将移动无线通信和互联网相结合，发展成基于统一的IP 核心网的移动无线互联网的大方向，不要受国际上发展3G的道路曲折影响，直接发展移动无线互联网。在发展过程中还应该注意处理好以下几个问题：

　　(1)对于手机用户，语音是主要的人－机界面，话音电话仍然将是主要业务。应该重点发展移动无线IP电话(MWVoIP)，发展与基于Web业务融合的IP电话新业务。在接入互联网方面，可以考虑并行发展语音浏览因特网，充分发挥语音界面适合于移动使用的特点。

　　(2)可靠、一直在线、适当速率的因特网接入是基本需求。移动无线互联网的接入终端设备是多种多样的，其应用对象不同，接入速率要求也不同。对于移动无线终端如笔记本和手持电脑可以采用现在3G空中接口标准，而手机是否需要如此高的传输速率是值得商榷的，目前还没有出现在手机小屏幕上，需要如此高速率的应用。而对于相对固定使用的移动无线终端，可以采用无线局域网(Wireless LAN)和蓝牙(Bluetooth),乃至最近出现的超宽带无线电(Ultrawideband Radio)技术，可以提供更高的接入速率。

　　(3)可以考虑重点发展两种移动无线终端：一种是手机型，普及应用，量大面广，是主流消费产品，主要功能是VoIP、话音浏览因特网，几万比特每秒速率的可靠因特网接入，可以在移动和高速移动下使用，成本低，容量大；另外一种是大屏幕终端，需要达到3G的接入速率甚至更高的接入速率(10Mbit/s以上)。这又可以分为两类：移动型和相对固定型。

　　(4)超宽带无线电技术是一种非常有前途的无线宽带接入技术，在相同频率上它不会对现有的无线电构成干扰。美国FCC批准不需要频率资源使用许可证，即可使用该设备。这对于频率资源短缺的今天尤其重要。它特别适合于相对固定的终端。

　　(5)采用统一的IP核心网，各国家和地区之间的网络互联是在网络层上用IP协议进行的。各种接入网的接入方法和速率可以不同，因此即使对于IP电话而言，移动无线接入网的空中接口标准也没有必要统一。中国可以放开发展自己的标准不必顾及与国际互联问题。

　　8 结束语

　　移动无线通信和互联网的融合将产生新的移动无线互联网，这为中国实施迎头赶上战略提供了历史机会。我们应该不只拘泥于IMT2000的3G演化道路，不妨另辟蹊径直接发展移动无线互联网。如果传统运营商这样做有困难，可以由新加入竞争的运营商在统一的IP核心网上，由固定互联网向移动无线互联网演化。