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試論物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對C網(wǎng)演進路線與策略的影響
作者:國家無線電頻譜管理研究所 何廷潤
來源:http://www.cww.net.cn
日期:2010-07-12 10:20:48
摘要:在3G/B3G的背景下中國電信C網(wǎng)的演進路線與策略,本己不存在多少爭論與懸疑,因為2006年之后才開始部署EV-DO網(wǎng)絡(luò)的運營商都會跨過EV-DO Rel.0 直接部署EV-DO Rev.A網(wǎng)絡(luò),再升級至EV-DO Rev.B并繼續(xù)向LTE演進。
前言
在3G/B3G的背景下中國電信C網(wǎng)的演進路線與策略,本己不存在多少爭論與懸疑,因為2006年之后才開始部署EV-DO網(wǎng)絡(luò)的運營商都會跨過EV-DO Rel.0 直接部署EV-DO Rev.A網(wǎng)絡(luò),再升級至EV-DO Rev.B并繼續(xù)向LTE演進。
但是,物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與快速發(fā)展,卻使本己明晰的中國電信C網(wǎng)演進路線與策略憑添了不確定因素。分析與把握由于物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求所帶來的用戶流量模型的變化,以及由此引起的3G/B3G承載網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)所需承載網(wǎng)的不同,進而分析物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對C網(wǎng)的演進路線與策略的影響,應(yīng)該引起業(yè)界的共同關(guān)注。
1、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對C網(wǎng)形成新的挑戰(zhàn)
從C網(wǎng)誕生并發(fā)展至今全球5億多用戶,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也從CDMA2000發(fā)展至EV-DO,但是其用戶模型仍是以人與人通信為基礎(chǔ),特別是主要考慮語音基礎(chǔ)業(yè)務(wù)為依據(jù)。比如各種業(yè)務(wù)的滲透率、忙時呼叫次數(shù)、呼叫持續(xù)時間等都是按照話音業(yè)務(wù)設(shè)置的,這些參數(shù)可能與物聯(lián)網(wǎng)用戶某些業(yè)務(wù)使用的參數(shù)大相徑庭。另外,頻譜、信道、地址等資源配置也都是依照人與人通信的需求而確定的。
物聯(lián)網(wǎng)的到來,其巨大規(guī)模以及信息交互與傳輸以無線為主的特點,注定使物聯(lián)網(wǎng)成為各種資源需求的大戶。首先,物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)規(guī)模是移動通信業(yè)無法比擬的。據(jù)美國研究機構(gòu)Forrester預(yù)測,到2020年物物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有人與人的通信互聯(lián)比例將達到30:1,即可能從60億人口擴展到500億乃至上萬億的機器和物體。因此,當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)正式實現(xiàn),有超過500億以上的終端需要通過無線方式連接在一起,其對各種網(wǎng)絡(luò)資源的需求,尤其是對網(wǎng)絡(luò)容量和帶寬的需求將大大超越C網(wǎng)己有的設(shè)計與承載能力。
有專家分析,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用一般是小流量的M2M的應(yīng)用,比如路燈管理、水質(zhì)監(jiān)測等,所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小,原有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)就可以實現(xiàn)對于這些數(shù)據(jù)量的支撐;還有人認(rèn)為, 物聯(lián)網(wǎng)涉及的控制、計費、支付,實際上都不會占用大量帶寬,目前有充足的資源支撐建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)。但是,應(yīng)該看到,物聯(lián)網(wǎng)也有大量占用高帶寬的應(yīng)用。以物聯(lián)網(wǎng)的視頻應(yīng)用為例,視頻感知是國外物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用。如遠(yuǎn)程專家診斷、遠(yuǎn)程醫(yī)療培訓(xùn)已經(jīng)成為智慧醫(yī)療應(yīng)用的一個必然組成部分;在智能電網(wǎng)中,輸電線路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)搶修視頻采集和調(diào)度指揮;在智慧城市中,幾乎所有的城市都可以看到城市視頻安全監(jiān)管等,比如平安城市中公共交通等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)。而物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸中,視頻傳輸要求是最高的,也是占用頻譜最多的業(yè)務(wù)。以北京的公交系統(tǒng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為例,目前北京市有3萬多輛公交車,如果每輛公交車上面布設(shè)4個攝像頭,則3萬輛公交車的數(shù)據(jù)總量預(yù)計將達到約180 Gbps,而且對圖像的連續(xù)性和實時性有較高要求,所以其傳輸?shù)膸捫枨蠼^不是目前的C網(wǎng)可以輕松承載的。
其次,移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量,而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性,可能會造成大量用戶堆積在熱點區(qū)域,引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者是資源分配不平衡的問題。這些都會造成物聯(lián)網(wǎng)的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有C網(wǎng)通信。
第三,目前,C網(wǎng)絡(luò)是針對人與人通信設(shè)計的,它對不同用戶申請的話音業(yè)務(wù)可以進行設(shè)置,從而進行控制并保障其質(zhì)量;而物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中只有有權(quán)和無權(quán)之分。而對于有權(quán)用戶,其用戶等級是相同的,網(wǎng)絡(luò)只對信息進行盡力而為的處理。因此,網(wǎng)絡(luò)不能針對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)特性進行有效的識別和控制,而且當(dāng)大量物聯(lián)網(wǎng)終端接入后,網(wǎng)絡(luò)的效率也將大幅降低。
因此,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然造成對C網(wǎng)的巨大壓力和挑戰(zhàn)。
2、面對物聯(lián)網(wǎng)C網(wǎng)既定演進路線的優(yōu)勢與不足
業(yè)界對C網(wǎng)向B3G/4G的演進路線己形成了基本共識,即從CDMA2000- 1X演進至EV-DO Rev.A和 EV-DO Rev.B,再演進至LTE。當(dāng)前,中國電信的C網(wǎng)已實現(xiàn)了EV-DO Rev.A的部署,而從EV-DO Rev.A向Rev.B的升級可分為兩個階段:第一階段是把多個版本A的載波捆綁在一起,只需軟件升級版本A信道板和BSC;第二階段則采用具有高階調(diào)制、干擾抵消等功能的新信道板,前向峰值速率可達到14.7Mbps。中國電信預(yù)計于2010年一季度開始部署EV-DO Rev.B。這種穩(wěn)妥的演進路線具有明顯的優(yōu)勢,即在LTE成熟之前有適合的技術(shù)與HSPA+競爭,設(shè)備終端成熟度較好,僅需軟件升級便可完成,可繼續(xù)使用800M頻譜,不需申請牌照,投資少、見效快、升級平穩(wěn)、安全性好。
但是,看似穩(wěn)妥的演進路線在物聯(lián)網(wǎng)的沖擊下,卻顯露出不少問題。首先,是頻譜資源的制約。中國電信EV-DO Rev.B外場測試結(jié)果顯示,其頻譜利用率相比EV-DO Rev.A提升了15%~20%,但由于目前中國電信C網(wǎng)所應(yīng)用的7個頻點中,大中型城市均已采用了其中4個頻點,同時為保證室內(nèi)信號的純凈度,又規(guī)劃了1個頻點用于室內(nèi)與室外異頻覆蓋,這時如果采用3個EV-DO版本A載波捆綁升級至EV-DO Rev.B,頻譜資源則更加緊張。因此,中國電信不得不傾向于以EV-DO Rev.B分流手機用戶,以WLAN重點承擔(dān)城市熱點的筆記本用戶。如果,再同時考慮物聯(lián)網(wǎng)的頻譜需求,那么EV-DO Rev.B必將面臨帶寬及信道的更大挑戰(zhàn)。此時,EV-DO Rev.B是否還具有寬帶優(yōu)勢將打上很大的問號。
其次,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在C網(wǎng)中的承載可劃分為混同承載、區(qū)別承載和獨立承載三個階段。目前,在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展初期為混同承載階段,即直接采用現(xiàn)有C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)本身不作大的改動,網(wǎng)絡(luò)參數(shù)基本不變(如目前M2M業(yè)務(wù)的承載)。由于現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)不能區(qū)分人與人的通信,還是物與物的通信,主要通過終端側(cè)的配置以及對終端的管理來緩解網(wǎng)絡(luò)的壓力。
在3G/B3G的背景下中國電信C網(wǎng)的演進路線與策略,本己不存在多少爭論與懸疑,因為2006年之后才開始部署EV-DO網(wǎng)絡(luò)的運營商都會跨過EV-DO Rel.0 直接部署EV-DO Rev.A網(wǎng)絡(luò),再升級至EV-DO Rev.B并繼續(xù)向LTE演進。
但是,物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)與快速發(fā)展,卻使本己明晰的中國電信C網(wǎng)演進路線與策略憑添了不確定因素。分析與把握由于物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求所帶來的用戶流量模型的變化,以及由此引起的3G/B3G承載網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)所需承載網(wǎng)的不同,進而分析物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對C網(wǎng)的演進路線與策略的影響,應(yīng)該引起業(yè)界的共同關(guān)注。
1、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對C網(wǎng)形成新的挑戰(zhàn)
從C網(wǎng)誕生并發(fā)展至今全球5億多用戶,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也從CDMA2000發(fā)展至EV-DO,但是其用戶模型仍是以人與人通信為基礎(chǔ),特別是主要考慮語音基礎(chǔ)業(yè)務(wù)為依據(jù)。比如各種業(yè)務(wù)的滲透率、忙時呼叫次數(shù)、呼叫持續(xù)時間等都是按照話音業(yè)務(wù)設(shè)置的,這些參數(shù)可能與物聯(lián)網(wǎng)用戶某些業(yè)務(wù)使用的參數(shù)大相徑庭。另外,頻譜、信道、地址等資源配置也都是依照人與人通信的需求而確定的。
物聯(lián)網(wǎng)的到來,其巨大規(guī)模以及信息交互與傳輸以無線為主的特點,注定使物聯(lián)網(wǎng)成為各種資源需求的大戶。首先,物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)規(guī)模是移動通信業(yè)無法比擬的。據(jù)美國研究機構(gòu)Forrester預(yù)測,到2020年物物互聯(lián)業(yè)務(wù)與現(xiàn)有人與人的通信互聯(lián)比例將達到30:1,即可能從60億人口擴展到500億乃至上萬億的機器和物體。因此,當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)正式實現(xiàn),有超過500億以上的終端需要通過無線方式連接在一起,其對各種網(wǎng)絡(luò)資源的需求,尤其是對網(wǎng)絡(luò)容量和帶寬的需求將大大超越C網(wǎng)己有的設(shè)計與承載能力。
有專家分析,物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用一般是小流量的M2M的應(yīng)用,比如路燈管理、水質(zhì)監(jiān)測等,所需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小,原有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)就可以實現(xiàn)對于這些數(shù)據(jù)量的支撐;還有人認(rèn)為, 物聯(lián)網(wǎng)涉及的控制、計費、支付,實際上都不會占用大量帶寬,目前有充足的資源支撐建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)。但是,應(yīng)該看到,物聯(lián)網(wǎng)也有大量占用高帶寬的應(yīng)用。以物聯(lián)網(wǎng)的視頻應(yīng)用為例,視頻感知是國外物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用。如遠(yuǎn)程專家診斷、遠(yuǎn)程醫(yī)療培訓(xùn)已經(jīng)成為智慧醫(yī)療應(yīng)用的一個必然組成部分;在智能電網(wǎng)中,輸電線路遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)搶修視頻采集和調(diào)度指揮;在智慧城市中,幾乎所有的城市都可以看到城市視頻安全監(jiān)管等,比如平安城市中公共交通等以視頻圖像為主的監(jiān)控業(yè)務(wù)。而物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸中,視頻傳輸要求是最高的,也是占用頻譜最多的業(yè)務(wù)。以北京的公交系統(tǒng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)為例,目前北京市有3萬多輛公交車,如果每輛公交車上面布設(shè)4個攝像頭,則3萬輛公交車的數(shù)據(jù)總量預(yù)計將達到約180 Gbps,而且對圖像的連續(xù)性和實時性有較高要求,所以其傳輸?shù)膸捫枨蠼^不是目前的C網(wǎng)可以輕松承載的。
其次,移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)著重考慮用戶數(shù)量,而物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量具有突發(fā)特性,可能會造成大量用戶堆積在熱點區(qū)域,引發(fā)網(wǎng)絡(luò)擁塞或者是資源分配不平衡的問題。這些都會造成物聯(lián)網(wǎng)的需求方式和規(guī)劃方式有別于己有C網(wǎng)通信。
第三,目前,C網(wǎng)絡(luò)是針對人與人通信設(shè)計的,它對不同用戶申請的話音業(yè)務(wù)可以進行設(shè)置,從而進行控制并保障其質(zhì)量;而物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中只有有權(quán)和無權(quán)之分。而對于有權(quán)用戶,其用戶等級是相同的,網(wǎng)絡(luò)只對信息進行盡力而為的處理。因此,網(wǎng)絡(luò)不能針對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)特性進行有效的識別和控制,而且當(dāng)大量物聯(lián)網(wǎng)終端接入后,網(wǎng)絡(luò)的效率也將大幅降低。
因此,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必然造成對C網(wǎng)的巨大壓力和挑戰(zhàn)。
2、面對物聯(lián)網(wǎng)C網(wǎng)既定演進路線的優(yōu)勢與不足
業(yè)界對C網(wǎng)向B3G/4G的演進路線己形成了基本共識,即從CDMA2000- 1X演進至EV-DO Rev.A和 EV-DO Rev.B,再演進至LTE。當(dāng)前,中國電信的C網(wǎng)已實現(xiàn)了EV-DO Rev.A的部署,而從EV-DO Rev.A向Rev.B的升級可分為兩個階段:第一階段是把多個版本A的載波捆綁在一起,只需軟件升級版本A信道板和BSC;第二階段則采用具有高階調(diào)制、干擾抵消等功能的新信道板,前向峰值速率可達到14.7Mbps。中國電信預(yù)計于2010年一季度開始部署EV-DO Rev.B。這種穩(wěn)妥的演進路線具有明顯的優(yōu)勢,即在LTE成熟之前有適合的技術(shù)與HSPA+競爭,設(shè)備終端成熟度較好,僅需軟件升級便可完成,可繼續(xù)使用800M頻譜,不需申請牌照,投資少、見效快、升級平穩(wěn)、安全性好。
但是,看似穩(wěn)妥的演進路線在物聯(lián)網(wǎng)的沖擊下,卻顯露出不少問題。首先,是頻譜資源的制約。中國電信EV-DO Rev.B外場測試結(jié)果顯示,其頻譜利用率相比EV-DO Rev.A提升了15%~20%,但由于目前中國電信C網(wǎng)所應(yīng)用的7個頻點中,大中型城市均已采用了其中4個頻點,同時為保證室內(nèi)信號的純凈度,又規(guī)劃了1個頻點用于室內(nèi)與室外異頻覆蓋,這時如果采用3個EV-DO版本A載波捆綁升級至EV-DO Rev.B,頻譜資源則更加緊張。因此,中國電信不得不傾向于以EV-DO Rev.B分流手機用戶,以WLAN重點承擔(dān)城市熱點的筆記本用戶。如果,再同時考慮物聯(lián)網(wǎng)的頻譜需求,那么EV-DO Rev.B必將面臨帶寬及信道的更大挑戰(zhàn)。此時,EV-DO Rev.B是否還具有寬帶優(yōu)勢將打上很大的問號。
其次,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在C網(wǎng)中的承載可劃分為混同承載、區(qū)別承載和獨立承載三個階段。目前,在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展初期為混同承載階段,即直接采用現(xiàn)有C網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)本身不作大的改動,網(wǎng)絡(luò)參數(shù)基本不變(如目前M2M業(yè)務(wù)的承載)。由于現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)不能區(qū)分人與人的通信,還是物與物的通信,主要通過終端側(cè)的配置以及對終端的管理來緩解網(wǎng)絡(luò)的壓力。