宽带无线及3G演进与NGN的关系

陈如明

　　陈如明教授，信息产业部通信科技委副主任及无线电管理局原副局长，中国国家无线电频率规划专家咨询委员会主任；主任高级工程师，浙大、清华、北大等大学兼职教授；中国通信学会及中国电子学会会士（Fellow），国内外一些知名技术杂志编委，国内一些知名协会、学会副会长及常务理事。曾任邮电部第四研究所及国家无委办总工、美国斯坦福（Stanford）大学高级研究学者及国际通信卫星组织（INTELSAT）中国董事。主持和参加过多种科研项目，获国家及部级多项一至三等国家级、部级科技攻关、科技进步奖及两委一部表彰奖等多种奖励, 1991年获国家科学研究突出贡献特殊津贴；已发表涉及数字微波、卫星通信、移动通信、个人通信、信号设计、自适应信号处理与统计检测、编码调制、干扰分析协调与频率规划、频谱管理等研究领域的中英文论文120余篇及包括全国高技术重点图书在内的专著4本。1998年己为美国国际名人评选组织 （International Who's Who of Professionals） 及世界文化艺术研究中心（World Cultural and Arts Research Center） 分别评选为世界名人 （International Who's Who）及全球名人 （World VIP）。


　　从广义的无线通信（Wireless Communications）概念看，无线的宽带化及其宽带资源将呈现出无限广宽的发展空间。但鉴于无线空间传输介质的不稳定性与时变特征，即使借助最先进的自适应信号处理技术对抗，在本世纪中可预见的将来仍难奏效。虽然从物理网络安全角度出发，聪明的网络设计师仍不会忘记大容量多转发器宽带卫星及宽带多波道微波无线电对特发事件环境中对光纤传输平台的必要补充支持的战略作用，但核心传输平台技术依然是光纤。因此，宽带无线（BW）及下一代宽带无线（NGBW）的主要作用在于接入和应用层面，而且可以说，从个人全球多媒体无缝隙连接及愈来愈多及愈来愈显得重要的个性化要求含义上，未来NGN（下一代网络）及GII（全球信息基础设施）的接入与应用层面，必将是宽带无线的世界。

　　所谓窄带（Narrowband）接入，常指其携载业务的每用户比特速率≤64kbps；而宽带在此指同时包括≤2Mbps与>2Mbps的“Wideband”与“Broadband”这两种不同场合。而通用无线接入通常包括地面固定无线接入（TFWA）、地面移动接入（TMWA）及卫星接入（SA，同时计及固定及移动）。通用无线接入可综合包括宏大区、宏区、小区、微小区、微微小区、移动、半移动（包括游牧，Nomadic）、固定等各种接入覆盖模式，可有效覆盖三维物理空间的任何一角落及有效连接至任何个人用户，这对实现未来全球个人通信而言，其实际连接覆盖（WBAN/ WPAN/ WLAN/ WMAN/ WWAN） 的普遍化与重要性及战略意义将不言而喻。

　　宽带无线的重头戏是以3G演进为中心的宽带移动通信，其演进发展沿1G→ 2G→2G+（2.5G，2.75G）→3G→3G+→4G→……方式前进，一般说来这是一种与NGN概念与要求相协调的前、后向兼容式的演进。相应以3G为中心的前后向兼容体制标准的演进轨迹为：
GSM→WAP/x-HTML-GPRS/EDGE（IS-136→EDGE）→WCDMA→HSPA（HSDPA/HSUPA）……→ （4G）……—FDD；
IS-95A（IS-95A+）→IS-95B→cdma2000 1X →（GSM 1X）→cdma2000 1X（2X）EV-DO→cdma2000 1X（2X?） EV-DV（cdma2000 3X?）……→ （4G）……—FDD；
GSM→TD-SCDMA（UTRA-TDD?）→ETD-SCDMA/TD-LAS? ……→（TDD Broadband IP Wireless?） → （4G）... —TDD

　　对应传输速率演进轨迹为:

　　9.6kbit/s→14.4kbit/s→56/64kbit/s→114/153kbit/s→308/384kbit/s→2.0Mbit/s→2.4Mbit/s→5.2/6.0Mbit/s→≥10/20Mbit/s……→……（4G, 高速移动.→>20/30Mbit/s~100Mbit/s ; 接近固定.→≥156 Mbit/s ~1000Mbit/s）

　　宽带无线演进, 亦是NGN的重要组成部分，特别从个性化含义上看，如上所述，未来NGN及ＧＩＩ的接入与应用层面，必将是无线通信的世界, 而其3G演进所谓全ＩＰ网络结构发展亦必须与NGN相协同。

　　涉及NGN是否应为“全IP化”网络之争的问题，首先，从NGN的发生背景可理解，IP网的飞速发展及巨大市场扩展成功与全球覆盖的现实使人们容易接受在IP协议基础上进一步演进提高，以较好地融合现有网络，平滑地向期望中的NGN发展；另一方面，Email、WWW浏览及VoIP等业务的普及与飞速扩展导致IP网的全球覆盖、全方位命名与服务，其开放性及可经济、有效地支持多业务运行的特点使人感觉与GII的构想甚为相似，使人们容易认同采用IP协议支持核心网平台进行未来网络的融合与演进。而在此基础上，若要实现最经济有效的各类网络层面的互连，当然应该使网络终端及上述PBN（人体或物件的物体域网络）、PAN（个人域网）、LAN（局域网）、MAN（城域网）及WAN（广域网）均应以IP协议为基础运作，这便产生“NGN应是所谓全IP化网络”的观点。但另一方面，目前的IP网络确有安全失控、QoS无保障、网管弱智及系统结构缺乏中间件缓冲及分布智能处理能力差等多方面缺陷，从而另一种对立性观点即认为“NGN不应是全IP化网络”。

　　而且, 将所谓全IP化真是理解为可“包打天下、限制一切”，这亦不科学，不符合发展逻辑。即使IPv6在地址容量为主、并在安全性、QoS控制、地址资源管理合理性方面均有较大改进，亦不能说明它十全十美、可永世长存，它毕竞只是“Version 6”版本而已，而且从IPv4至IPv6的不兼容性即可见其IP协议阶段性设计的局限性与巨大弊端。因此，客观说，这两种观点均有其理由及可取之处，但应避免偏激对立，否则难以取长补短，取得现实有效的融合与推进－－一方面，想要完全抛开现存IP网是缺乏基础的、不现实的；另一方面，希望用今天的IP网一统天下显然不切实际、过份乐观与理想化。今天的IP网协议必然与未来NGN协议有很大差异，NGN亦不等于下一代Internet（NGI）。研究和发展NGN必须认真分析这些差距的根源，找出有效的解决办法才行。即使仍认为NGN要以IP为基础或“全IP化”，IP的概念与含义也要改变，原先意义上的IP的一系列缺陷将无法实施所期望的NGN的基本目标。实际上，如上所述，IP和Internet研究的权威机构IETF对现有Internet及IP协议的缺陷与不足亦已有足够的认识，并相信，在采取一系列有效措施后，以新的IP为基础的网能担当起NGN重任。

　　因此，作为网络标准制订一贯牵头的国际组织ITU与IETF则应抓紧这一机会，协调各方，博采众长，合理保留与使用IP协议的合理成份，并重视一切有益概念与现实途径，使NGN的新协议与现实装备可行性均获得长足提高，从而不负众望。对NGN与GII的关系首先应作出明确合理的阐述，NGN的定义亦必须逻辑合理，并划分必要的阶段性。其次，除对网络结构纵向层面进行优化外，对其横向层面、甚至多维层面均应协调，指出其优化结构导向。在此新IP含义上，看来不仅核心网，包括接入网在内，均应向这种未来更新后的“全IP”方向逐步演化，“IP Over Everything”亦将向“Everything Over IP”/“IP Under Everything”方向逐步演进发展。

　　当然，从网络核心层面, 至接入层面乃至应用层面，应不乏大量应用中间件、分布智能控制、软交换及软件无线电等一系列有效的软件工程技术，等等。在这一含义上，从而，移动通信与Internet的飞速发展这全球信息社会中最耀眼的两大亮点的联手，将把人类实现全球个人多媒体通信－－任何人无论何时、何地都能与任何对象，按自己感兴趣的任何方式实现所谓5W或5A信息交流－－的梦想真正能一步步变为现实。无线移动数据业务的进一步发展需要Internet网络平台的支撑才能进一步起飞；而Internet的个人连接能力如欲进一步发展，亦必须摆脱固定终端的束缚，才能真正向个性化服务, 即全球个人多媒体通信迈进。而且全球信息网络化及全球电子商务的普及真正能获得有效发展，亦离不开无线Internet（WI）或移动（MIP）。因此，无线/移动与Internet/IP相结合是历史发展的必然，亦为NGN及BGNＷ发展的主要组成，深刻洞察与牢牢把握这一新机遇对宽带无线发展战略上尤为重要。

----《中国移动通信》