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導(dǎo)論
本文探討了構(gòu)建及部署2G移動網(wǎng)絡(luò)，尤其是GSM網(wǎng)絡(luò)所取得的重大進步，同時與全新的3G移動網(wǎng)絡(luò)的主要動力和可見成果進行了對比。本文剖析了一系列創(chuàng)建3G設(shè)備和服務(wù)的重要元素，并且分析了3G設(shè)備設(shè)計商當前所面臨的挑戰(zhàn)。
3G之前－2G革命
GSM背景概況。當首個GSM網(wǎng)絡(luò)于九十年代初投入服務(wù)之際，移動通訊領(lǐng)域也隨之大舉革新。歐洲電信標準協(xié)會(ETSI)自1982年起不斷推出有關(guān)Group Special Mobile (GSM)標準化的活動，務(wù)求可構(gòu)建覆蓋全歐洲的第二代數(shù)字移動通訊系統(tǒng)。
GSM為數(shù)以百萬計的用戶帶來的部分革命性進步包括：
· 提供國際漫游服務(wù) （即使出外遠游，仍可享受通暢的電話服務(wù)）
· 提高頻譜利用率（以相同的頻譜處理更多語音通話，從而支持更多用戶，最終令通話費有所下降）
· 減低耗電量 （可長時間通話而無須為電池充電）
· 提供先進的基于ISDN的語音電話服務(wù) （一系列的為使用者度身而定的服務(wù)）
· 為語音通話加密 （保證通話者的隱私）
· 用戶不受電話束縛 （即使更換電話，所有用戶資料均可保留于SIM卡內(nèi)）
有趣的是，由于大部分專利數(shù)據(jù)方案的推出時間早于GSM網(wǎng)絡(luò)，用戶通過2G網(wǎng)絡(luò)以無線方式傳送數(shù)據(jù)實在不足為奇。事實上，在GSM網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)效果很不理想，根本不足以被稱為是革新技術(shù)。但是值得注意的是，3G網(wǎng)絡(luò)的出眾之處卻正在于此。
GSM的歷史地位－電路交換網(wǎng)絡(luò)
最初構(gòu)建GSM網(wǎng)絡(luò)時，標準化小組有一個宏觀規(guī)劃即采用全球最先進的數(shù)字固網(wǎng)系統(tǒng)－綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(Integrated Services Digital Network, ISDN)， 然后轉(zhuǎn)型至無線系統(tǒng)。為達到此目標，他們必須首先推行一系列ISDN標準化工作，例如設(shè)定電路交換語音（或數(shù)據(jù)）通話的監(jiān)控程序、引進專為高端電話功能（如多方通話）而設(shè)的配套服務(wù)，以及通過基于網(wǎng)絡(luò)的互通功能，把電路交換數(shù)據(jù)通話性能結(jié)合至模擬調(diào)制解調(diào)器和X.25域。
在推行GSM標準化的80年代初期，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用還沒有大行其道。美軍是首批使用互聯(lián)網(wǎng)的用戶，然后是學(xué)術(shù)機構(gòu)，但仍沒有在商業(yè)或消費者用戶中普及。具有諷刺意味的是，通訊領(lǐng)域的兩項重大革新，包括第二代移動通訊及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，都是在九十年代初開始成為主流的通訊方式，而當時兩者的發(fā)展過程完全互不相干。由于用戶渴望能通過更高的帶寬，傳送載有互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的基于IP的多媒體及分組服務(wù)，因而造就了3G網(wǎng)絡(luò)的誕生。
值得強調(diào)的是，從2G演變?yōu)?.5G網(wǎng)絡(luò)的過程，為GSM增添了以分組為基礎(chǔ)的重疊性能，以支持基于IP的分組服務(wù)，讓我們可通過IP網(wǎng)絡(luò)把簡單的多媒體服務(wù)傳送至移動設(shè)備，有效彌補2G網(wǎng)絡(luò)的弱點。從2G過渡到2.5G，與從2.5G過渡到3G網(wǎng)絡(luò)相比，無疑是一項更大的突破。因為前者意味著從電路交換遷移至分組交換網(wǎng)絡(luò)；而純粹的3G網(wǎng)絡(luò)可以看作是在現(xiàn)有2.5G網(wǎng)絡(luò)上提供分組業(yè)務(wù)的一個更寬的"數(shù)據(jù)通道"(data pipe)。由此可見，3G網(wǎng)絡(luò)所面對的重大危機，就是2.5G網(wǎng)絡(luò)一旦足以滿足用戶對數(shù)據(jù)服務(wù)的需求，那么部署初期發(fā)展未成氣候，而且更為昂貴的3G方案又該處于何種地位呢。
推動3G發(fā)展的主要因素
探討過2G網(wǎng)絡(luò)后，我們了解到2.5G分組服務(wù)可彌補2G網(wǎng)絡(luò)的主要缺點，接下來我們將剖析3G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展未來。
首先，讓我們了解促進3G發(fā)展的主要因素。概括地說，3G能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供高帶寬、IP分組交換業(yè)務(wù)和豐富的信息內(nèi)容。
讓我們從不同層面逐一了解3G的定義。
高帶寬。3G服務(wù)理論上為每位用戶每秒提供介于384kbit以至2Mbit的數(shù)據(jù)內(nèi)容。當利用下行鏈路回放動畫和召開視頻電話的假設(shè)具備可行性時，業(yè)界對于哪一種高帶寬服務(wù)即將面世，存在很大的爭議。3G網(wǎng)絡(luò)能夠提供更高的帶寬，這是2G/2.5G網(wǎng)絡(luò)無可比擬的獨特優(yōu)勢。
IP分組交換�；ヂ�(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)能在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)以內(nèi)，以高效和快捷的方式傳送大量的分組信息。即使轉(zhuǎn)用IPv6協(xié)議困難重重，可是為了配合大量的固定IP地址的3G設(shè)備，此舉勢在必行。業(yè)界更為TCP/IP協(xié)議增添若干擴展性能，全面提高數(shù)據(jù)交換的效率。語音數(shù)據(jù)在IP領(lǐng)域當中，只是另一種數(shù)據(jù)種類，而基于IP的語音技術(shù)正好提供了有效的語音通話支持。
豐富的內(nèi)容。這是3G網(wǎng)絡(luò)的重點之一。能夠以低成本為用戶有效提供多元化的數(shù)據(jù)種類，對3G服務(wù)的蓬勃發(fā)展至關(guān)重要。此外，移動運營商也必須區(qū)分不同種類的數(shù)據(jù)，以便根據(jù)服務(wù)內(nèi)容對用戶的價值來收取費用，而并非純粹計算用戶收發(fā)的數(shù)據(jù)量。
在無線網(wǎng)絡(luò)上。盡管通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送信息往往涉及非常高深的技術(shù)，但移動設(shè)備用戶卻沒有興趣了解這些。從他們的角度來看，移動電話只不過是可以使用一至兩年的消費電子設(shè)備，使用方法簡單明了。作為工程協(xié)會的成員，我們所擔(dān)當?shù)慕巧氰b定和處理與高頻率和高帶寬的無線傳輸相關(guān)的技術(shù)性問題，以確保用戶可以體驗到通暢的服務(wù)。
3G網(wǎng)絡(luò)當前面臨的主要挑戰(zhàn)是提供卓越且不間斷的無線傳輸，讓一般用戶可把精力集中在享受"消費服務(wù)"，而不是信號的強弱，同頻干擾或類似的問題。
3G設(shè)備制造商所面對的技術(shù)挑戰(zhàn)
此部分將探討在構(gòu)建令用戶滿意的3G設(shè)備時，所遇到的整體性技術(shù)問題，這也是影響用戶是否廣泛采用3G服務(wù)的最關(guān)鍵所在。
3G設(shè)備與2.5G設(shè)備看齊
短期來說，引進3G設(shè)備的首要挑戰(zhàn)是確保3G設(shè)備的效能最低要達到與現(xiàn)有的2G/2.5G設(shè)備的水平。轉(zhuǎn)用3G服務(wù)的用戶往往以2G作為出發(fā)點，對3G服務(wù)的質(zhì)量抱有極高期望，而其中的大部分要求，又與2G設(shè)備提供的主要革新功能相關(guān)，包括：
· 服務(wù)普及化-打破地域限制，使我們可以隨時隨地使用移動電話。
· 電池壽命-能于一周內(nèi)反復(fù)使用電話，而無須為電池充電。
· 機身體積-電話體積纖巧，方便存放于口袋或手提包，而且設(shè)計時尚。
· 靈活無比-雖然電話是消費類電子產(chǎn)品，但不會出現(xiàn)個人計算機的"當機"情況。
· 經(jīng)濟實惠-移動通訊為我們的生活方式帶來莫大便利，所以我們樂意繳納電話費。
· 產(chǎn)品售價-假如新一代的電話能夠提供更多功能，我們必定樂意選購價錢更高的新產(chǎn)品。
· 產(chǎn)品應(yīng)用-移動電話所提供的若干功能與我們的職業(yè)和生活息息相關(guān)。當然，它也可能會提供很多其它用處不大的功能。
· 使用性能-3G電話的使用起來應(yīng)該和2G電話一樣，并提供更多有趣/實用/全新的功能。
以上各項要點都是3G設(shè)備設(shè)計商短期內(nèi)所面對的重大挑戰(zhàn)。這是由于早期推出的3G設(shè)備無論在整體性能及成熟程度方面都不能與2G設(shè)備匹敵。除此之外，3G產(chǎn)品和服務(wù)，包括一系列的多媒體服務(wù)(如WAP、MMS和Java)必須發(fā)展成熟，才能逐步通過復(fù)雜的互通性能測試(Inter-Operability Testing, IOT)，全面配合用戶的需求。
我們必須了解到3G設(shè)備仍然處于初期發(fā)展階段，或者需要經(jīng)過十五年的時間，才能使用戶從1982年推行的GSM標準概念，過渡到發(fā)展成熟的3G設(shè)備與服務(wù)。我們要做的工作還很多！
3G設(shè)備必須超越2.5G設(shè)備
除了和2G設(shè)備看齊外，3G設(shè)備與相關(guān)的3G服務(wù)也必須具備比2G更勝一籌的優(yōu)勢，最主要的來源將是極具吸引力的3G服務(wù)。2.5G設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)可以支持相機、高分辨率彩色屏幕和多重音響。當然，而部分3G服務(wù)還可能會額外提供三維圖像、立體聲或質(zhì)量更高的音響效果、以及專為"口袋設(shè)備"設(shè)計的移動服務(wù)（移動商務(wù)），還有更先進的輸入接口設(shè)備（高級語音識別、迷你控制桿和觸控板等）。然而，2.5G設(shè)備也可以增加這些功能，因此3G設(shè)備能否受到推崇，便取決于能否建立及提供吸引用戶的服務(wù)。此外，3G設(shè)備能否支持使用簡易的3G服務(wù)，更是除產(chǎn)品售價之外，又一左右用戶采納3G服務(wù)的重要因素。
憑借現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計3G設(shè)備
芯片組合。目前的3G設(shè)備大多由一項名"Velcro-ed"的3G方案和一項現(xiàn)有的2G/2.5G方案整合而成。為了支持上述兩項方案，這些設(shè)備可能需要具有分散的射頻及基帶芯片組、多媒體協(xié)處理器及大量的閃存和SRAM內(nèi)存。對于零件供應(yīng)商和手機設(shè)計商來說，這種方法雖然能夠加快產(chǎn)品面市，但是代價同樣不菲。與其它方案相比，這種設(shè)計方案的整合性不強、占用面積較大、成本更加昂貴，而且需要消耗更多的電力。再加上這種設(shè)計需要使用較多的零件，也會導(dǎo)致制造、保養(yǎng)和服務(wù)各方面的成本大幅上升。此外，早期推出的3G設(shè)備未必有能力成功協(xié)調(diào)2G與3G方案之間的過渡工作。因而我們必須沖破這層障礙，才能滿足用戶對平滑過渡的需求。
開放式操作系統(tǒng)。部分3G設(shè)備會利用開放式操作系統(tǒng)提供更加復(fù)雜的用戶界面，并根據(jù)所需服務(wù)來安裝和移除應(yīng)用程序。一旦部分高端產(chǎn)品被取消、移除或遇到延遲，便會對這些操作系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計工作構(gòu)成影響。目前來說，操作系統(tǒng)與節(jié)能芯片組的整合仍在不斷改進之中。但更為重要的是操作系統(tǒng)與"無線調(diào)制解調(diào)器"的整合工作。由于計算機和多媒體用戶對無線技術(shù)的認識比較貧乏，而無線用戶也不太了解計算機和多媒體的問題，因此操作系統(tǒng)與無線調(diào)制解調(diào)器之間的整合工作勢必加倍艱巨！目前，市場上的領(lǐng)導(dǎo)廠商正在把這種"智能電話"引進市場，而且未來十二至十八個月內(nèi)還會有更多同類型的產(chǎn)品面市。但當務(wù)之急是可用性問題，因為即便是最追棒智能電話的評論者，現(xiàn)在也只是視其為移動電話和個人數(shù)字助理(PDA)之間的衍生產(chǎn)品。
多制式的考慮。除了3G與2G雙重制式方案外，3G設(shè)備制造商也有可能考慮采用3GPP (WCDMA或UMTS) 及3GPP2 (CDMA2000) 兩種3G的主流衍生制式。隨著制造商紛紛涉及多種制式，他們必須采用更為普及的平臺。目前，業(yè)界經(jīng)常討論和研究有關(guān)"軟件無線電"的課題。所謂"軟件無線電"就是能夠在DSP軟件控制之下，以數(shù)字方式集成射頻產(chǎn)品。這種方法可以在單一芯片上實現(xiàn)多種無線標準，并根據(jù)需要采用合適的協(xié)議堆棧技術(shù)。業(yè)界對通用平臺推崇備至，是由于整合程度和尺寸效益越高，3G設(shè)備的成本就會越低。此外，整合型組件還有助于進一步降低耗電量。除了采用通用平臺外，設(shè)備開發(fā)商還會根據(jù)瞬息萬變的市場需求，在特定時期推出更加多樣化的產(chǎn)品。
總括來說，3G設(shè)備設(shè)計商在未來五年將面對兩大難題：
1) 所設(shè)計的3G設(shè)備需要媲美今時今日的2G/2.5G設(shè)備
2) 所設(shè)計的3G設(shè)備能直接讓用戶方便地使用日趨復(fù)雜的信息內(nèi)容
3G的未來趨勢和當前挑戰(zhàn)
1) 我們?nèi)绾我愿偷膬r格為用戶提供更有價值的信息內(nèi)容？
2) 我們?nèi)绾瓮ㄟ^更簡單的方式為用戶提供更復(fù)雜的服務(wù)？
物超所值
移動運營商為了提高盈利，必須爭取更多客戶并從每位客戶賺取更多利潤。90年代中期，運營商的工作主要集中于爭取更多的客戶，這在當時的確使移動電話的市場滲透率大幅飆升，但最終卻降低了每用戶平均收益(average revenue per user, ARPU)。因此他們了解到只有把ARPU和總收益一起提升，才是經(jīng)營業(yè)務(wù)的明智之舉。而3G應(yīng)用正好可以通過高帶寬的數(shù)據(jù)信道，為用戶提供更多信息，使從每名用戶賺取更多的收益成為可能。
然而時至今日，鮮有例子證明用戶真正希望和準備為享受先進的服務(wù)而付出代價。繼WAP服務(wù)叫人大感失望之后，用戶紛紛對多媒體信息服務(wù) (Multimedia Messaging Service, MMS) 抱有極高的期望，希望通過移動電話收發(fā)數(shù)字彩色照片和其它圖像。然而，根據(jù)日本最近公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，圖像信息服務(wù)的需求在用戶在擁有具備相機功能手機的短短數(shù)月內(nèi)急挫，不過如今還不能過早判斷同樣情況會否在其它地區(qū)發(fā)生。回顧過去，不少證據(jù)顯示尋找新一代的"殺手級應(yīng)用"，能夠成為運營商增加收入的來源。實際上，運營商也必須引進一系列極具價值且易于使用的應(yīng)用和服務(wù)，全面提高企業(yè)盈利。
如果我們反過來思考"如何以更低的價格為用戶提供更有價值的信息內(nèi)容？"，這個問題就會變成"如何使用最少的數(shù)據(jù)字節(jié)給用戶帶來最大的價值？"全球成本最昂貴的移動通訊服務(wù)其實就是短信這種文本信息。在英國，一般的短信服務(wù)支持160個字母，服務(wù)費用約為0.10英鎊，換句話說，每傳送1百萬字節(jié)的數(shù)據(jù)，服務(wù)費用便高達80英鎊！短信服務(wù)取得成功，顯然不是取決于每字節(jié)傳送的成本是否劃算，而是基于用戶只需繳付10個便士，便可迅速且輕易地向任何移動用戶發(fā)送短信。10個便士對于短信服務(wù)的用戶來說幾乎是"免費"！由于用戶每天都會傳送大量文本信息，因此全球的運營商得以從中賺取數(shù)十億英鎊。
我們從3G服務(wù)所得到的明確啟示是：最關(guān)鍵的一點，并不是通過網(wǎng)絡(luò)傳送了多少數(shù)據(jù)，而是這些數(shù)據(jù)對用戶的價值。再者，假如3G服務(wù)對用戶來說意義重大，加上貨幣價值處于低位，用戶必然會廣泛采用3G服務(wù)。
如果這種想法幾近正確，那么3G網(wǎng)絡(luò)所面對的難題便是處理量，而絕非帶寬。這里所指的是，我們?nèi)绾螢樽疃嘤脩粲行峁└邇r值、低帶寬的數(shù)據(jù)服務(wù)？
以往圍繞3G的討論主要集中在如何向用戶傳送高帶寬服務(wù)。筆者認為運營商實在難以負擔(dān)收購3G頻譜和部署新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的高昂成本。視頻電話或視頻流這類高帶寬服務(wù)減低了運營商服務(wù)其他用戶的能力，使服務(wù)收費變得相當昂貴。而高昂的收費又會阻礙用戶采用先進的無線服務(wù)，令市場需求不穩(wěn)定。
鑒于此，技術(shù)界人士有必要進行以下的研究工作：
· 研究數(shù)據(jù)編碼制式，即使是傳送最少數(shù)量的數(shù)據(jù)字節(jié)，也可保留豐富的信息內(nèi)容。
· 研究不同數(shù)據(jù)種類的卷標方法，讓運營商根據(jù)不同"媒體"數(shù)據(jù)種類進行計費。
· 研究適配型數(shù)據(jù)速率制式，以配合用戶對實時帶寬的需求。(可與適配型多速率語音編碼器相比)
以更簡單的方式為用戶提供更復(fù)雜的服務(wù)
用戶不單留意到3G服務(wù)極具成本效益，更著眼于其易用程度。這一點正是有待我們繼續(xù)研究的范疇。
其中一個問題是所有用戶必須管理多種信息、內(nèi)容和交流信息。要設(shè)計適合復(fù)雜設(shè)備使用的直觀式用戶界面往往非常困難，而且必須經(jīng)過非常仔細的程序設(shè)計，包括小心考慮屏幕大小和顏色深度，才可能設(shè)計出最出色的用戶界面。我們發(fā)現(xiàn)部分現(xiàn)有的移動電話產(chǎn)品難以使用，是由于其用戶界面的設(shè)計完全欠缺直觀元素。
由于為移動電話設(shè)計良好的用戶界面絕非易事，因此必須考慮下列各項因素，才能配合用戶對傳送豐富的數(shù)據(jù)服務(wù)的殷切需求：
操作系統(tǒng)方面。用戶界面主要取決于操作系統(tǒng)，即"操作模式"("operating paradigm")，包括用以安裝、執(zhí)行及轉(zhuǎn)換應(yīng)用的互動模式、與接口設(shè)備的兼容程度，以及對如觸摸屏幕、相機和次級儲存媒體等重要接口設(shè)備的支持性能。
運營商方面。用戶界面能讓運營商提供與眾不同的綜合服務(wù)產(chǎn)品，如DoCoMo的I-Mode服務(wù)和Vodafone的Vodafone Live!服務(wù)。這兩項服務(wù)對用戶界面進行了更改，以切合運營商的獨特需求。以Sharp GX10 (Vodafone Live！服務(wù)采用的主要電話) 為例，其用戶界面專為運營商設(shè)計，與手機供應(yīng)商為了與網(wǎng)絡(luò)運營商競爭而提供"半成品"用戶界面相比，顯然更為用戶所喜歡。
內(nèi)容提供商方面。事實上內(nèi)容提供商多不勝數(shù)。除非一切盡在運營商的掌握之中，否則第三方內(nèi)容提供商所提供的每一項獨立服務(wù)或應(yīng)用，包括每一項互動游戲、每一項信息服務(wù)、每一項實時信息交換或每一項移動商業(yè)交易活動都會不盡相同！
引進嶄新移動服務(wù)的成功關(guān)鍵并不在于傳統(tǒng)的工程范疇，移動通訊、計算機運算和內(nèi)容構(gòu)建各領(lǐng)域的所有專業(yè)人士，都必須再次思考"以簡單方式傳送復(fù)雜服務(wù)" 的問題，同時致力于尋求良方，攜手推行符合用戶理想及實際需求的標準、技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用和服務(wù)。
總結(jié)
第二代移動通訊服務(wù)的面世，大大革新了個人移動電話的用途。目前發(fā)展成熟的2G技術(shù)備受全球各大市場的廣泛推祟。正當2G技術(shù)火速發(fā)展之際，互聯(lián)網(wǎng)的新時代也正在誕生。3G具備雄厚潛力，將最出色的移動通訊和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入新一代豐富的多媒體無線領(lǐng)域。短期來說，要建立可媲美現(xiàn)代2G設(shè)備的3G設(shè)備，雖說困難重重，但最終一定可以在未來數(shù)年內(nèi)取得成功。目前最大的挑戰(zhàn)仍然是如何以低成本傳送服務(wù)、找到真正有價值的服務(wù)和服務(wù)的易用程度，并使3G設(shè)備在市場上發(fā)揚光大。所以今后還有很多工作要做。
摘自《END技術(shù)》
