关于物联网发展对C网演进路线与策略的影响问题研究

　　前言

　　在3G/B3G的背景下中国电信C网的演进路线与策略，本己不存在多少争论与悬疑，因为2006年之后才开始部署EV－DO网络的运营商都会跨过EV－DO Rel.0 直接部署EV－DO Rev.A网络，再升级至EV－DO Rev.B并继续向LTE演进。

　　但是，物联网的出现与快速发展，却使本己明晰的中国电信C网演进路线与策略凭添了不确定因素。分析与把握由于物联网的业务需求所带来的用户流量模型的变化，以及由此引起的3G/B3G承载网与物联网业务所需承载网的不同，进而分析物联网的发展对C网的演进路线与策略的影响，应该引起业界的共同关注。

　　1、物联网发展对C网形成新的挑战

　　从C网诞生并发展至今全球5亿多用户，网络技术也从CDMA2000发展至EV－DO，但是其用户模型仍是以人与人通信为基础，特别是主要考虑语音基础业务为依据。比如各种业务的渗透率、忙时呼叫次数、呼叫持续时间等都是按照话音业务设置的，这些参数可能与物联网用户某些业务使用的参数大相径庭。另外，频谱、信道、地址等资源配置也都是依照人与人通信的需求而确定的。

　　物联网的到来，其巨大规模以及信息交互与传输以无线为主的特点，注定使物联网成为各种资源需求的大户。首先，物联网的业务规模是移动通信业无法比拟的。据美国研究机构Forrester预测，到2020年物物互联业务与现有人与人的通信互联比例将达到30：1，即可能从60亿人口扩展到500亿乃至上万亿的机器和物体。因此，当物联网正式实现，有超过500亿以上的终端需要通过无线方式连接在一起，其对各种网络资源的需求，尤其是对网络容量和带宽的需求将大大超越C网己有的设计与承载能力。

　　有专家分析，物联网的应用一般是小流量的M2M的应用，比如路灯管理、水质监测等，所需要传输的数据量很小，原有的2G/3G网络就可以实现对于这些数据量的支撑；还有人认为，物联网涉及的控制、计费、支付，实际上都不会占用大量带宽，目前有充足的资源支撑建设物联网。但是，应该看到，物联网也有大量占用高带宽的应用。以物联网的视频应用为例，视频感知是国外物联网的典型应用。如远程专家诊断、远程医疗培训已经成为智慧医疗应用的一个必然组成部分；在智能电网中，输电线路远程视频监控系统、电网抢修视频采集和调度指挥；在智慧城市中，几乎所有的城市都可以看到城市视频安全监管等，比如平安城市中公共交通等以视频图像为主的监控业务。而物联网的信息传输中，视频传输要求是最高的，也是占用频谱最多的业务。以北京的公交系统视频监控业务为例，目前北京市有3万多辆公交车，如果每辆公交车上面布设4个摄像头，则3万辆公交车的数据总量预计将达到约180 Gbps，而且对图像的连续性和实时性有较高要求，所以其传输的带宽需求绝不是目前的C网可以轻松承载的。

　　其次，移动蜂窝网络着重考虑用户数量，而物联网数据流量具有突发特性，可能会造成大量用户堆积在热点区域，引发网络拥塞或者是资源分配不平衡的问题。这些都会造成物联网的需求方式和规划方式有别于己有C网通信。

　　第三，目前，C网络是针对人与人通信设计的，它对不同用户申请的话音业务可以进行设置，从而进行控制并保障其质量；而物联网业务主要是数据业务，物联网业务在网络传输中只有有权和无权之分。而对于有权用户，其用户等级是相同的，网络只对信息进行尽力而为的处理。因此，网络不能针对物联网业务特性进行有效的识别和控制，而且当大量物联网终端接入后，网络的效率也将大幅降低。

　　因此，物联网的发展必然造成对C网的巨大压力和挑战。

　　2、面对物联网C网既定演进路线的优势与不足

　　业界对C网向B3G/4G的演进路线己形成了基本共识，即从CDMA2000－ 1X演进至EV－DO Rev.A和 EV－DO Rev.B，再演进至LTE.当前，中国电信的C网已实现了EV－DO Rev.A的部署，而从EV－DO Rev.A向Rev.B的升级可分为两个阶段：第一阶段是把多个版本A的载波捆绑在一起，只需软件升级版本A信道板和BSC；第二阶段则采用具有高阶调制、干扰抵消等功能的新信道板，前向峰值速率可达到14.7Mbps.中国电信预计于2010年一季度开始部署EV－DO Rev.B.这种稳妥的演进路线具有明显的优势，即在LTE成熟之前有适合的技术与HSPA＋竞争，设备终端成熟度较好，仅需软件升级便可完成，可继续使用800M频谱，不需申请牌照，投资少、见效快、升级平稳、安全性好。

　　但是，看似稳妥的演进路线在物联网的冲击下，却显露出不少问题。首先，是频谱资源的制约。中国电信EV－DO Rev.B外场测试结果显示，其频谱利用率相比EV－DO Rev.A提升了15%～20%，但由于目前中国电信C网所应用的7个频点中，大中型城市均已采用了其中4个频点，同时为保证室内信号的纯净度，又规划了1个频点用于室内与室外异频覆盖，这时如果采用3个EV－DO版本A载波捆绑升级至EV－DO Rev.B，频谱资源则更加紧张。因此，中国电信不得不倾向于以EV－DO Rev.B分流手机用户，以WLAN重点承担城市热点的笔记本用户。如果，再同时考虑物联网的频谱需求，那么EV－DO Rev.B必将面临带宽及信道的更大挑战。此时，EV－DO Rev.B是否还具有宽带优势将打上很大的问号。

　　其次，物联网业务在C网中的承载可划分为混同承载、区别承载和独立承载三个阶段。目前，在物联网业务发展初期为混同承载阶段，即直接采用现有C网网络承载物联网业务，网络本身不作大的改动，网络参数基本不变（如目前M2M业务的承载）。由于现有移动网络不能区分人与人的通信，还是物与物的通信，主要通过终端侧的配置以及对终端的管理来缓解网络的压力。

　　区别承载阶段（也称混合组网方式）是物联网业务发展中期，物联网应用规模的扩展对移动网络资源（如号码资源、传输资源乃至频率资源）造成了较大压力。这时需要对网络进行部分改造，使得网络侧能区分物与物的通信，从而采取不同的措施缓解网络压力，保障物联网业务质量。混合组网方式是将现有PDSN（分组数据服务节点）、AAA（鉴权认证）等分组域设备升级成为支持增强功能的设备，物联网业务和非物联网业务使用同一个移动分组域核心网。这种方式需要对现网分组核心网的PDSN、AAA升级改造，因此对网络影响较大。

　　独立承载阶段（也称为独立组网方式）是在物联网业务实现规模化发展后，将产生与人与人通信相互干扰的问题，同时也出现大量对通信质量要求较高的物联网应用。此时，应考虑采用物理/逻辑隔离的网络承载物联网业务，比如建设独立的接入网，在核心网中也划分专门的互联子网等。独立组网方式是由PDSN、AAA提供手机终端的业务数据路由，终端鉴权、认证、计费。AAA－M（物联网业务鉴权认证）存储物联网业务的数据签约数据；PDSN－M（物联网业务分组数据服务节点）从AAA－M下载业务签约数据，提供物联网终端业务数据路由，从而进行业务控制。手机终端接入PCF（分组控制模块），PCF将业务接入PDSN；物联网终端接入PCF，PCF将业务接入PDSN－M，这要求PCF能将不同用户的数据分发到不同的核心网设备。由于物联网业务的特定需求，为避免对现网业务的影响，对物联网业务单独部署C网分组核心网是必要的。

　　可以预见，如果中国电信C网在2～3年内能够实现EV－DO Rev.A向EV－DO Rev.B的升级，而物联网业务的发展也到了EV－DO Rev.B必须区别承载的阶段，那么EV－DO Rev.B的改造势在必行。而且，即使EV－DO Rev.B完成了适应物联网业务控制和传输的升级改造，但由于带宽等资源的限制，不但无法满足人与人的大容量数据业务需求，同时在承载如视频监控等高带宽、高实时要求的物联网业务时也会捉襟见肘。

{$page$}

　　3、物联网冲击下C网直接演进至LTE的利弊权衡

　　由上可见，如果中国电信采取由EV－DO Rev.A向EV－DO Rev.B升级，而后演进至LTE的策略，将不利于物联网业务的发展。因此，可考虑选择由EV－DO Rev.A直接演进至LTE的路线。

　　这种选择的有利方面，首先体现在LTE可预先独立设计物联网业务的承载和控制机制，而无须如EV－DO Rev.A和EV－DO Rev.B那样在完成网络建设后再进行适应物联网业务的升级。其次，LTE有比较充足的频谱与带宽，可以既承载大容量人与人的通信业务，又能承载高带宽、高实时性物联网业务。因为国际电联（ITU）己明确LTE FDD定义的频段，除450MHz、3400－3600GHz频段外的所有IMT频段，即WRC－07大会上明确的698－806/862MHz（我国为698－806 MHz），2500－2690MHz频段共298MHz频率，以及己规划的用于2G和3G中FDD业务的频段。而且，LTE支持1.25MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz 的载波带宽设置，这种可变的信道带宽特性意味着频率规划与传统的2G、3G系统有很大的不同。其频率规划可以根据可用的频率资源以及组网需要进行灵活规划和配置，可用频点的个数不仅与可用的总频率资源有关，还与选择的信道带宽相关。这些特点都非常适合物联网业务的承载。

　　最重要的有利因素是，中国电信C网的演进能与其他两家运营商并驾齐趋，在LTE时代不至于输在起跑线上。当初，中国电信C网选择渐进演进路线的主要依据是认为LTE成熟时间难以判定，甚至担心LTE可望而不可及。但是，近来LTE的迅猛发展将全球布署LTE的“时间窗口”大大提前。在国际上，LTE目前已经获得了至少31个国家64家运营商的认可。同时，为了应对迅速增长的数据业务流量以及LTE标准化进程的加快，预计到2010年底，全球将有22个LTE网络开始运营。在国内，中国移动于2010年5月首先在上海世博园部署和开通国内第一个TD－LTE试用网络，同时2010年下半年在青岛、厦门、珠海三城市开始部署TD－LTE试商用网。市场调研公司Infonetics Research研究预测，欧洲、中东、非洲、亚太和北美地区将在2010－2012年间制造第一波LTE网络推出高潮。第二次LTE的高潮有望于2012－2013年现身，主要表现为中国运营商将与大多数西欧移动运营商同时推出LTE网络。由此可见，全球主要国家市场基本将2010－2013年作为开始部署LTE商用的“窗口期”。如果中国电信C网赶不上这波部署LTE 的“窗口期”，那么在未来B3G/4G的竞争中将处于非常被动的局面。

　　当然，中国电信选择由EV－DO Rev.A直接演进至LTE的路线，也必然存在弊端。其一，与经由EV－DO Rev.B阶段相比，直接演进至LTE产业链成熟的难度很大，尤其是终端的规模商用支持能力令人忧虑，成功的把握不大。其二，在2～3年内缺乏与HSPA竞争的能力，将降低C网的市场竞争力。其三，如果国内的物联网发展迟迟不能打开局面，其业务承载一直处于混同承载阶段，那么中国电信选择由EV－DO Rev.A直接演进至LTE的路线的风险将被放大。

　　4、结论

　　以高通公司为代表的CDMA电信设备商一直热衷于推动中国电信升级和部署EV－DO Rev.B，如果成功，作为全球最大的CDMA运营商的中国电信将为EV－DO Rev.B发展注入一支强心剂，带动全球其他运营商投入到版本B中。否则，坐视EV－DO Rev.B的萎缩，将危及CDMA电信设备商的根本利益。

　　但是，由于物联网的出现和迅猛发展，在影响C网演进路线与策略的诸多因素之外，物联网却构成了影响C网演进路线与策略的战略性因素。因为，如果走逐步升级的路线，建成后的EV－DO Rev.B将难以满足人与人的宽带接入和物联网业务的双重需求；同时，中国电信C网也将失去与其他运营商同步进军LTE的机会。

　　万事皆有利弊，但在事关战略性的决策面前，相信中国电信能做出正确地判断。

　　何廷润：高级工程师，国家无线电频谱管理研究院高级顾问。长期从事无线通信技术开发研究和技术、计划、工程、经营等管理工作，参与和组织多项通信项目的开发、生产、工程的具体实施，在无线电频谱管理和监测及无线通信技术和市场发展领域发表数十篇文章。