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低功率行动通讯发烧大中国

菜鸟
2002-11-27 20:09:00    评分
近年来, 中国大陆随着经济的发展和改革开放的深入, 移动通信市场需求潜力巨大。又由于其国家信息产业部实行了邮电分营,电信改组等一系列政策措施,各电信公司都在筹划如何增强自己的业务增长点。 拥有固定网的中国电信面对移动业务的剥离,如何有效利用现有网络来增加业务,成为其目前急需考虑的问题。在这种情况下,如果能利用现有无线技术建设市话网,并在原来提供业务的基础上增加一定范围 的移动性,这样既有效利用了现有的网络资源,又增加了竞争性,从而能促进固定网络的进一步发展。“无线市话”的概念由此而生。 无线市话是指在有限服务区域内,运营商提供的廉价的、限制某些移动性的以便携话音终端为主的移动业务。无线市话处于移动电话市场和固定电话市场的中间地带,这部分市场的开发和启动对于任何点心运营企业来说都具有较强的吸引力和重要意义。特别是对中国电信来说,无线市话无需安装移动交换机,可以充分利用现有市话交换机的剩余容量,提高交换设备的实装率,扩展和延伸市话业务。同时还可以灵活实现两机(即固定座机和移动手机)同号与异号的功能,解决市话“热装冷用”的问题,从而提高接通率。“无线市话”不用进行通信管道和光缆线路的规划和施工,能够较大幅度节省建设资金。 无线移动通信大致可分为两大部分:一部分由大蜂窝高功率系统组成,比如GSM,CDMA以及3G等。另一部分为微蜂窝低功率系统,包括欧洲的DECT,日本的PHS,美国的PACS等。而这些低功率系统由于系统相对简单,建设周期短等特点成为无线市话的首选。目前在中国市场上出现的用作无线市话应用的低功率行动电话主要有DECT,PHS,PACS,以及中国的SCDMA等。   PHS技术简介 PHS(Personal Handy-phone System)是由日本独立开发的公众无线通信应用标准,通过它用户可以获得一种廉价而又简单方便的个人移动通信服务。 PHS工作在1.9GHz频段,系统采用微蜂窝结构,基站和手机发射功率都很小,减小了设备的体积。基站和手机间的无线接口符合无线工商协会(ARIB)制订的第二代移动通信系统标准RCR STD-28。话音编码采用32kbit/s自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)。ADPCM信号又通过TDMA复用成384kbit/s的信号,话音质量可与有线电话相媲美。每个频率最多可承载四个话音通道。发射和接收采用时分双工(TDD)方式。其调制方式为π/4 QPSK。 PHS系统在数据通信业务上具有其它移动通信系统不可比拟的优势,支持32Kbps数据传输、64Kbps数据传输和Modem等。 基站和PHS服务器之间的网络接口使用基于ITU-T建议的ISDN接口,其第一层基于ITU-T建议I.430和G.961,第二层基于ITU-T Q.921,第三层基于Q.931和Q.932。 在PHS系统中可以随意增加或拆除基站而无需考虑频率复用计划,这是PHS的特色之一。由于信道是动态分配的,基站可以自动地随机选择一个无干扰的可用载波,并指配一个可用业务通道。如果无可用载波,PS将自动再次请求建立呼叫,然后系统可以自动指配一个可用通道。因此,运营者无需进行频率规划。 但是,由于PHS技术上属于微蜂窝通信技术,存在覆盖范围小、盲区多、只能慢速移动时使用、硬切换时有“乒乓效应”且易掉话等问题。此外,由于其基站覆盖范围小,相应基站数量增多,从而网络建设费用巨大。 PHS 全球发展情况 PHS于1993年推出,1995年7月,日本NTT和DDI两家公司首先在东京和札幌开通了PHS业务。同年10月,ASTEL公司加入PHS话音业务的竞争。此后,PHS服务区域及用户数迅速增长,至1996年7月,仅一年的时间,用户数就发展到了322万。PHS的迅猛发展也促进了日本800MHz和1.5GHz的PDC系统的发展。处于激烈竞争环境中的蜂窝运营公司推出降低价格等于段吸引用户,使日本的移动通信市场出现了空前繁荣的景象,1996年用户增长率位居全世界的前列。1997年9月,PHS出现了增长峰值,总用户数增至704万。同时,以PHS技术为基础的WLL系统在东南亚很多国家落户,整个PHS的发展呈现出繁荣景象,引起了全世界的普遍关注。 由于3家公司所采用的网络基站大多为日本早期开发的10mW小基站,随着网络建设规模的扩大,小基站的弊端逐步显示出来,从众多的专家对PHS分析中也可以看到,PHS表现出了由于基站覆盖范围小引起的一系列问题:断话、静音、盲区多、建设费用及维护费用高等等。从1998年起,日本的PHS电话用户开始下降。参加PHS话音业务运营的3家公司中的DDI是最早意识到这些问题并采取了措施进行网络改造。他们使用日本最新商用的第3代大功率基站。该基站采用了一系列解决问题的先进技术来改善网络的服务质量。目前,拥有日本59%用户的DDI公司占有业务总额的75%的份额,其业务量和用户量仍然不断在上升,但其一家的发展掩盖不了其它两家的减退,所以实际情况是,PHS的话音用户在总体上正逐步走向衰落。 虽然用户数不断减少,但并不意味着运营商放弃了发展PHS的信心。为了挽救PHS,运营商作出了很多努力。1999年,PHS运营公司修改了技术规范,在不断推出网上新业务,促进改革PHS的新应用等方面取得了成效。在手机功能方面,京瓷公司推出了第一台彩色可视电话,拥有此类型PHS手机的用户可享受在通话中清晰看到对方彩色图片的功能,并可进行电子邮件的发送和接收。除了在技术方面作了很多改进之外,PHS运营商和设备制造商非常关注移动数据应用,以定位为基础的业务,家庭或商用无绳业务和WLL应用,并努力在这些方面寻找出路。 据最新数据统计,PHS数据业务在近两年一直快速成长,且全年的利润增长已相当稳定。目前,改进后的基站可支持64kbit/s的数据传输速率,将来可支持128kbit/s。世界PHS论坛组织最近声称:PHS业务在日本不断上升,更高的数据速率、优质的话音质量和低廉的成本使PHS有着很好的前景。 为了取得全球性的成功,日本的PHS支持者从一开始就定下发展境外市场的目标,大力进行PHS的宣传。到2000年4月,世界上使用和引进PHS系统的国家或地区已达25个。正在进行试验的国家有17个,主要集中在发展中国家或者是国土面积较小的发达国家。   PHS在中国的应用 采用PHS技术的低功率行动电话,在中国通常被称为“小灵通”。由于PHS手机电磁辐射低,被称为绿色环保手机,且其业务实行单向收费,话费低廉,受到了大众的普遍接受。它以无线接入方式代替传统的有线接入方式,有效利用了网络设备,又满足了用户在一定范围内移动通信的要求。在覆盖范围内,小灵通用户可在移动中随意拨打和接听电话,因此具有极大的吸引力,一经面市,即受到广大消费者的青睐和推崇。 中国自1998年1月浙江省余杭市首次将PHS无线市话投入商业运营至今,PHS无线市话几乎呈雨后春笋般的态势迅速发展。浙江省余杭市是大陆最早开放PHS无线市话业务的城市。目前,该市PHS无线市话网络已实现10乡镇统一联网,用户数已超过3.8万户。 昆明与西安是大陆最早建成并开放此项业务的省会城市,昆明第一个月就放号4000多户,西安采用边建设边放号的方法,创下了不到3个月的时间累计放号6万门,正式开通当天放号4000多个的历史纪录。目前,西安用户已近15万。青海西宁、 广西北海、 河北保定、 江苏泰州、浙江杭州、广东肇庆、云浮、惠州、甘肃白银、嘉峪关、庆阳、四川绵阳等地相继开展了该项业务。至2001年9月底为止,全国已有超过200个城市及地区开通PHS无线市话业务,估计系统总容量已超过1000万线,客户数超过300万户。 在PHS无线市话产业方面发展最快的要算杭州UT斯达康,该公司研发生产的“小灵通” 低功率行动电话已先后在西安、昆明、杭州、肇庆、余杭等城市广泛采用,占了市场份额的85%以上。我国中兴通信也推出了ZXPCS无线市话系统,绵阳、北海等城市用的就是中兴通讯的产品。此外,巨龙公司和青岛朗讯合作开发的无线市话系统已在湖北宜昌和四川南充开通投入运营。 中国大陆的PHS热潮 虽然PHS无线市话业务的推出一时间在中国形成一股PHS热,但关于PHS业务适不适合在中国发展、怎么发展的争论这两年来一直就没有停止过。一种观点认为,无线市话因话费低廉(按市话收费)、辐射小(只有10毫瓦)、待机时间长(待机800个小时)等优点满足了那些生活在都市、很少出差、收入中等,但又有市内移动需求的庞大消费群体的需要,深受民众欢迎。对于固定电信企业来说,无线市话对目前固定交换机资源进行了二次开发,建设周期短、安装简单、减少了管线建设投资及维护费用,放号快、即开即通,能随时随地接打电话,增加了市话的使用效率,解决了热装冷用问题,形成了市话业务新的增长点。 另一种观点则认为,PHS无线市话技术落后,且在日本已经走向衰落、在泰国惨遭失败,PHS业务在国内的出现只是电信重组后固定电信部门急于切入移动通信市场的一种短期行为,势必造成资源浪费和不正当竞争。 从技术角度考虑,PHS作为无线市话可选的一种解决方案,可以说存在着严重缺陷:一是越区切换时间长,同时又是微蜂窝制式,基站覆盖范围小,导致越区切换频繁,严重影响通信质量,移动速度和范围也受到很大的限制。二是基站覆盖范围小,基站数量多,但仍然存在大量盲区。而要组成庞大的网络,对技术支撑和运营维护的要求又太高。 从运营费用方面考虑,PHS与目前蜂窝系统相比确有较大价格优势。但是从设备投资和运营维护两方面看,由于大陆GSM网络建设已成规模,而且蜂窝系统因基站覆盖范围大,其容量利用率会比采用微蜂窝制的PHS系统高得多,所以在设备投资的成本上,PHS并不比GSM更低。而且由于PHS的基站数量多,其维护费用和维护难度都将大大高于蜂窝系统。随着竞争局面的出现以及今后移动话费的不断下调,PHS的价格优势将不复存在。 从实际的应用情况来看,PHS用于无线市话与移动通信竞争也不成功。PHS在日本曾经辉煌一时,用户数一度超过700万,但终因系统庞大引起服务质量下降,同时由于移动通信的费用下调,导致用户不断流失;在泰国曼谷的PHS系统总共建了30000个基站,计划发展170万户,结果仅放到11万户时,网络只能靠200名日本工程师现场维修勉强运行,被迫停止放号,运营商和设备供货商均损失惨重。即使是在发展势头很猛的国内,PHS也已经开始呈现衰退的迹象。前面提到的余杭市在三个城镇组建的PHS移动网,共投资3900万元,相当于同等覆盖的GSM网络建设费用的两倍多,但是经过一年的放号,仅有3700多用户,而因系统本身体制问题,难以继续发展用户,资金回收困难。 基于此,信息产业部、中国电信集团公司均不支持各地采用PHS技术发展无线市话。2000年6月,两家又分别发文,决定对电信企业开展PHS业务实行经营许可证管理。未经许可,不得建设、经营PHS。   DECT技术简介 DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunication)技术是90年代初由欧洲通信厂家提出的一种微蜂窝无线通信技术,它工作于1.9GHz频段,在几百米范围内提供低功率行动电话向固定基站的无线接入。它是由数字无绳电话发展演变而来, 同时吸收了蜂窝移动系统的移动性优点,适用于城市人口密集区、 办公商业大楼内和企业内部的个人通信。它具有以下一些特点: 1.DECT技术是向个人通信过渡的初级技术, 在功能上具有目前蜂窝移动电话系统的全部功能,如越区切换、漫游等。DECT手机体积小、重量轻、功耗低,适用于慢速移动中的通话。 2.为能提供更多的话务量而采用了微蜂窝技术,所以要实现大范围覆盖,就必须多设基站,而在话务量不高的地区,业务区就要点建。 DECT采用TDMA方式,每个通道带宽是1.728MHz,能够承载1.152Mbps的数据速率,信道间隔为2MHz。 3.DECT采用时分双工(TDD)方式。采用32kbit/s ADPCM话音编码技术,提供的话音质量与有线电话相当,具有低失真、低噪声、低通话延时等特点,并且具有传输多种综合业务的能力,如传真、数据通信等,能够为每个用户提供552Kbps的数据速率。 4.提供相对廉价的移动业务,价格约在有线电话和蜂窝电话之间。采用了动态信道分配技术。当通话占用通道的信噪比降低时, 系统可自动将通话切换到信噪比高的通道上继续通话,从而保证了通话质量的可靠性。 5.采用了先进的加密技术,保密性高。DECT系统的公共空中接口能满足公众网和专用网中的高话务密度的要求,并且具有可扩展性,传输技术成熟,具有公开标准,便于生产。 6.与GSM网兼容,可提供DECT/GSM的双模制式服务业务。 DECT全球发展情况 虽然DECT技术标准在1993年已经完成,但直至1994年才出现了第1套商用机型。在此之后,由于DECT的应用几乎不受限制,包含了诸如无线用户小交换机(PBX)、ISDN、电信点(tele-point)和无线本地环路等各种应用,同时它也是无绳电话的首选接入技术,因而得到了一定的发展。1998年底全球DECT用户终端的贸易量超过2500万台,2000年这一数量达到7500万台。1998年DECT 无线本地环路WLL的合同额达数百万线,已有100多个国家采纳了DECT标准。 经过长期、持续和大规模的应用实践之后,DECT用户、设备制造商、网络运营商都在不遗余力地推动它向着稳定的全球化应用发展。DECT技术已经开始从主要提供语音业务拓展到全面提供数据、多媒体等业务,例如移动Internet接入、移动视频通信、消息服务、远程通信及信息处理、工业和家庭自动化、ISDN以及提供Internet/Intranet接入通道等。 世界各大通信设备厂商均陆续推出DECT应用系统和终端,尤其是近年来DECT数据通信终端发展迅速。ALCATEL、ASCOM、ERICSSON、SIEMENS均在积极发展DECT桌面终端Desktop Terminal,为商业用户提供ISDN业务。DECT可视手机也开始进入应用,如ALCATEL的4074GB,ASCOM的AVENA133,SIEMENS的GIGASET2030系列等。ERICSSON的DT410提供消息服务,TH688支持DECT/GSM双模式应用。   DECT在大陆的应用情况 由于DECT是欧洲标准,为检验它的系统性能, 加深对它的认识, 上海市邮电管理局同瑞典爱立信公司于1996年9月在上海邮电大厦共同合作建设了上海DECT试验网。 整套系统包括一个基站控制器、—个基站和60个手机,这也是国内第1套成规模的实用DECT系统。从实用的情况来看,DECT系统的通话质量好,网络功能强,基站设置方便。 中国大陆早在国家863计划中就有对DECT进行研究的专题。由于中国无线电管理委员会分配给DECT的频段不同于欧洲DECT的频段,所以中国在欧洲DECT技术的基础上,根据中国频段进行调整而形成了CDCT(中国数字无绳通信)技术,可用频段是1900~1920MHz,属于DECT协定的一个子集。随着中国电子制造水平的不断提高,一些厂家已经能够通过自主开发或OEM方式生产出高质量的CDCT用户终端和应用系统。 厦新电子股份有限公司开发出的中国首台数字无绳电话HW786(2)P/TSD(LCD),符合CDCT协定。它采用32KbpsADPCM数字编码方式、数字编码加密技术及动态分配信道等技术,使通话质量可与有线终端媲美,可以有效防止盗打和窃听,具有较高的抗干扰和穿透性能。广东TCL集团有限公司生产的光年21数字无绳电话也是基于CDCT制式,符合GAP规范,支持手机预拨号功能。一个座机可以配6个手机,每个手机可登记4个座机进行漫游通话。当一个手机使用外线时,其它手机仍可进行全双工内线通话。华为技术有限公司是国内最早研究和开发DECT/CDCT系统的厂家之一,在DECT SOHO/SME、WLL应用方面取得了可喜的成果,其DECT无绳PBX 、CDCT WLL等 产品已广泛应用于上海、广东、江苏、黑龙江、河北,山西,山东,宁夏等地,并在独联体等地开通应用。 此外,还有大唐电信、深圳天地通、青岛海信集团等一批国内公司纷纷开发CDCT应用系统和终端技术。 但由于DECT本身的一些缺陷,例如覆盖范围 小、移动性差、切换速度慢、容量较小、系统效果不太理想,所以在中国大陆并没有得到大规模推广。 PACS技术简介 PACS(Personal Access Communication System)技术是由贝尔实验室开发出来的,它基于美国WACS和日本PHS等技术,是一种新型的基于微蜂窝的无线通信技术,具有技术成熟,通信质量优越,建网简单,初期投资小,系统功能强等特点,主要适用于专用网、公用网的高质量话音,数据通信和信息服务的无线接入,又适用于室内、室外、中低速移动的环境。PACS系统的主要技术性能: 使用频段:1850~1910MHz、1930~1990MHz 多址方式:时分多址(TDMA) 载频间隔:300kHz,每载频8个信道,总容量为1024个信道。 最大传输速率:384kHz 调制方式:π/4 QPSK 双工方式:频分双工(FDD),时分双工(TDD)两种方式 话音编码: ADPCM(32kbit/s) 控制通道:专用控制通道 信道选用方式:准静态自动方式 基站发射功率800mW,通信半径1.6km 手机发射功率200mW,通信半径200~900m PACS具有较高的频谱利用率,适合于高业务密度区使用。PACS具有A、P、C三种全开放式接口,以便能使不同厂家的设备组成一个系统。PACS的A接口有两种,一是FDD双工模式,使用上下两个频段,其主要优点在于不需要邻近基站间的同步,可减少同频干扰;在切换过程中无时延,减少掉话和提高移动速度。二是TDD双工模式,收发使用同一频段,具有技术简单,灵活的特点,适用于专用无绳通信系统。PACS的用户设备对这两种模式有很好的兼容性,可在两种模式间转换。PACS可提供多种业务,包括话音业务,数据业务等。话音业务基于32kbit/s的通道,其话音质量与有线相近,并支持多种附加业务。PACS也能支持丰富的数据业务,包括透明的,非透明的及分组数据。 就PHS、DECT、PACS 三者比较,从技术的复杂性和先进性来看PACS最接近于蜂窝移动技术,具有投资省,话音、数据质量好,服务功能全,系统容量大,覆盖范围大、性能价格比优的特点。   PACS技术的应用 中国大陆电信企业的体制改革为无线市话业务提供了前所未有的机遇,PACS除了能提供优异的无线市话功能外,还能提供数据、图像传输,Internet无线接入等业务,由于PACS技术较新,进入市场较晚,生产厂家少,因此基站、手机的成本较高,目前主要在美国和我国台湾省得到应用。在系统设备制造方面,众多厂商生产从基站、固定台、手机、手机芯片到数据接口,几乎全套PACS 系统。中国大陆目前只有杭州通普公司参与制造基站,不过,东方通信和长城工业经过和美国PACS设备制造商的谈判,已决定加入PACS市场和技术的开发。另外,美国时代通信公司采用PACS技术体制,并根据中国实际情况研制开发了个人移动通信新产品,适合于人口密集的城市应用,单位面积可容纳的用户多,成本较低。不但能提供良好的话音质量,确保通话的保密性,还能支持数据传输及多媒体应用。目前该公司与长沙市电信局合作,已在长沙建设了第一套系统,并投入运营。 SCDMA技术简介 SCDMA(Synchronous Code Division Multiple Access)是一项我国具有独立知识产权的技术。它是1997年由大唐电信集团属下的北京信威通信技术股份有限公司提出的,1999年荣获信息产业部“科学进步一等奖”,2000年荣获“国家科学技术进步一等奖”,2001年荣获信息产业部首次重大发明项目奖。基于信威公司SCDMA技术形成的第三代移动通信技术标准TD-SCDMA,作为我国百年通信史上首次提交的完整技术标准,已经获得国际电联(ITU)及3GPP的认可,与WCDMA、CDMA-2000一起成为第三代移动通信技术的主流标准。 总的来说,SCDMA是一种同步的直接序列扩频CDMA技术,另外结合了智能天线、软件无线电及全质量话音压缩编码技术等通信新技术。SCDMA的主要特点是: 工作频段:1.8GHz 双工方式:TDD 多址方式:CDMA+SDMA 调制方式:DQPSK 码片速率:1.6684Mcps 采用全质量话音压缩编码,编码速率固定为8kbps,但话音质量接近64kbps PCM的水平,解决了人们关心的话音质量问题。 切换方式采用接力切换,既具有软切换不丢失信息的优点,又克服了通道资源浪费的缺点。 SCDMA系统利用时分双工(TDD)方式使上下射频通道完全对称,以便于在基站使用智能天线技术。智能天线技术的使用可以克服多径传播引起的系统性能恶化,还可利用多径的能量来改善性能,大大减少多址干扰;可以提供用户终端的方位信息,用来实现用户定位;还可以用多只小功率放大器来代替大功率放大器,降低基站成本,提高设备的可靠性。 所谓同步CDMA是指来自每个用户终端的上行信号到达基带处理器时是完全同步的。这样使用正交扩频码的各个码道在解扩时就可以完全正交,相互间不致产生多址干扰,从而大大增加了系统的容量。 SCDMA采用的另一个新技术软件无线电是当今计算技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在无线电通信中应用的产物。系统中全部基带信号处理和变换都用软件来完成。 SCDMA在中国大陆的应用情况 SCDMA设备的生产基地重庆信威公司已具有年产80万线SCDMA无线用户环路子系统的能力。1999年初,重庆信威公司与重庆市电信局签订了5万线的合约。在此基础上,公司积极拓展西南片区市场,在四川省的大竹县电信局、贵州省的遵义市电信局开设了SCDMA系统商用网。目前,该产品已经广泛应用于全国20多个省、自治区和直辖市,并且已经出口到巴基斯坦等国。 1999年下半年,针对中国电信市场对无线市话业务的强烈需求,用于无线市话的SCDMA低功率行动电话也应运而生。1999年12月21日,通化市电信局与信威公司达成协议,双方代表在北京签署了通化市SCDMA无线市话接入系统的商务合同。这是SCDMA技术应用在电信网上的国内第一份全同。整个工程投资1700万元,一期工程2万线,前期完成10个基站的建设,覆盖通化市区。后期工程将完成25个基站的建设,覆盖全市(包括通化县、集安市、柳河县、梅河口市、辉南县)。吉林通化局也曾向信威公司签订了5万线的SCDMA无线市话合约。 与此同时,普天通信也在积极引进SCDMA技术,希望借此向蜂窝无线通信进军。东方通信公司也推出了SCDMA无线本地环路系统;但是,同样是低功率行动电话,SCDMA低功率行动电话的境遇却与小灵通有着天壤之别。1997年开发出的只是样机,由于种种原因,这项技术的市场化进程极为缓慢,当UT斯达康生产的小灵通早已卖得热火朝天时,SCDMA手机的开发还没有最终完成,导致SCDMA在无线市话市场上只占到了极小份额,痛失良机。 但由于SCDMA技术适合中国大陆国情,特别适合解决信息欠发达的中西部地区农村的通信,SCDMA已将目标瞄准了潜力巨大的城郊和农村通信市场,为城郊农村地区通信的发展提供了颇有前景的通信手段。 积极寻找系统定位 除了以上提到的几种技术之外,大陆无线市话业务还采用了模拟TACS,GSM,和CDMA等技术。从目前市场看,PHS低功率行动电话占了大部分的市场份额,其它技术,由于技术较新,起步较晚,在无线市话市场上没有得到很大的应用。但有些技术,例如SCDMA,由于其具有很大的容量和很高的频谱利用率, 极有可能成为无线市话的首选技术。2000年6月信息产业部发布的关于无线市话建设与经营的通知,将无线市话定位为作为市话系统的补充和延伸的小范围低速移动无线接入,无线市话在中国的发展受到了一些限制。所以,基于各种技术的低功率行动电话应根据其各自不同的特点,寻找自己的市场定位,以期得到更大的发展。



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