中国电信发展移动通信的制式与频段选择

2019-11-03 09:41:19

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中国电信发展移动通信的制式与频段选择（张奇）[摘要] 本文探讨了当前中国电信若发展移动通信业务所能选择的制式与频段，指出：从纯技术角度看，争取800MHz频段的窄带CDMA是上策，其次是1900MHz或1800MHz频段的CDMA，而发展GSM1800是下策，但综合各种因素，GSM1800是最现成而又最无奈的选择。[关键词] 中国电信；移动通信；制式；频率；CDMA；GSM1800;3G 当前，中国电信发展移动通信业务的呼声相当高涨，尽管目前此事前景尚不明朗，但研究和探讨中国电信发展移动通信的制式及频段选择已十分迫切和必要。在目前中国移动和中国联通已发展移动通信业务多年，网络规模已十分庞大，网络影响已深入人心，并已抢先占用了最利于发展陆地蜂窝移动通信业务的800MHz与以900MHz频段的情况下，此时此刻的中国电信若发展移动通信业务必将不可避免地面临许多困难，其中制式与频段选择就是两个相互密切相关的重要难题。从目前情况看，可供中国电信选择的移动通信制式与频段都不太理想。1 制式选择原则我国移动通信制式选择必须而且也只能在国家政策允许的范围内进行。在选择制式时，应尽量综合考虑以下诸因素： (1) 技术的先进性与产品的成熟性包括：覆盖性能（市区与乡镇的覆盖性能、室内与室外的覆盖性能等）、切换的质量与速度、移动性能（所允许的最大移动速度等）、话音质量。组网能力以及维护和营运管理是否方便等因素。 (2) 价格因素市场化的运作必须考虑投资成本，这样才能在竞争中立于不败之地。对中国电信而言，主要应分析主设备及配套设备的费用、用户设备的费用、运营及维护管理的费用、实现大规模生产降低价格的速度等。 (3) 标准的公开性与系统的开放性包括：主流设备与频段是否与国际接轨、是否有多个厂家的同类设备可供选择、各种不同的设备是否易于配套组网、兼容和互通以及是否易于引入先进的技术和不同的应用、是否存在技术（专利）壁垒等。 (4) 系统的灵活性与网络的扩展性包括：系统设备是否模块化，能否从小而简单的配置开始，以最小的初始投资部署该系统，能否依据用户数量，覆盖区域和业务类型进行扩展，技术和质量能否逐步升级，建网资金能否分阶段投入等。 (5) 能否按需要提供一整套完整的数据业务等先进的非话业务； (6) 能否在国内及国际漫游和／或互联互通； (7) 能否平滑地向第三代移动通信系统（3G）演进，频段与3G是否冲突。2 制式选择当前可供中国电信选择的移动通信技术体制只能是第二代蜂窝移动通信系统，即窄带CDMA（N-CDMA）及GSM系统。目前，国内外正在竭力推进3G，它的特点是宽带化、多媒体化和智能化，可提供多元传输速率的高性能、高质量服务，但3G的实用化估计至少还得l-2年时间。2.1 N-CDMA 虽然N-CDMA与GSM一样同属第二代移动通信系统，但其总体性能要优于同一频段的GSM系统。优点如下： (1) 容量大、频谱利用率高，大约是GSM的2-3倍； (2) 在同样频段，覆盖要比GSM好，因而可节省投资； (3) 话音清晰，质量好； (4) 良好的软切换性能； (5) 手机功率低； (6) 保密性高； (7) 便于向第三代移动通信系统的热门候选标准cdma2000过渡； N-CDMA的缺点： (1) 受国家政策影响较大，国家已将N-CD-MA独家营运权交给了中国联通，且中国是否采用CDMA制式与中美贸易息息相关； (2) 目前国内只有N-CDMA的试验网，还没有正式的网络，缺乏组网及运维经验； (3) N-CDMA是北美制式，知识产权完全掌握在Qualcom公司手上，需高额的专利费用。主设备也基本上依赖进口，国内产品基本上不成熟，预计价格要比GSM高许多； (4) CDMA所要求的精确的同步及定位需要GPS，而GPS受美国控制，因而网络安全性较差； (5) 只能与存在CDMA网络的国家和地区漫游，与中国移动、中国联通及广大欧洲国家无法漫游。从频段上看，虽然800MHz与900MHz频段均已被完全占用，但尚有争取的余地，因此目前可考虑的N-CDMA制式有800MHz频段的CDMA以及PCS1900、CDMA1800三种。 (1)800MHz频段的CDMA 当前800MHz频段已被完全瓜分。但据传长城公司可能并入联通，这样中国联通在800MHz频段就将拥有15MHz＋15MHz（即825-835MHz／87O-880MHz以及835-840MHz／880-885MHz）的频宽，再加上900MHz频段的6MHz＋6MHz以及1800MHz频段的10MHz＋10MHz，总共拥有的频段达31MHz＋31MHz之宽。因此，如果国家允许，从其800MHz频段腾出部分频段给中国电信发展CDMA是可能的。由于800MAz频段的CDMA不但具有CDMA的所有优势，而且传播特性佳，因此从纯技术角度看，当前中国电信发展移动通信的首选制式应该是800MHz频段的N-CDMA。 (2) PCS1900 PCS1900具有N-CDMA的诸多优点，但由于频段的原因，其覆盖不如800MHz频段的CDMA。另外，其频段与3G核心频段相重叠，因此我国目前严格控制该频段的使用，已批准的都是临时性的。 (3) CDMA1800 采用1800MHz频段的N-CDMA也不失为一种选择，并可避免与3G第一阶段频谱冲突的问题。CDMA1800有两种方案：一是采用上下行间隔为80MHz的国际标准，但这样就需重新规划我国的1800MAz段频率。二是采用我国标准的上下行间隔为95MHz的标准，但这需进行设备改造，需要额外的费用与时间。2.2 GSM1800 优点： (1) 技术成熟尽管目前国内尚无GSM1800单独组网经验，但除射频部分外，GSM1800系统具有与GSM900系统基本相同的软硬件结构、网络拓扑结构、基本相同的无线频率规划方法与工具以及运维原理，因此基本可以从GSM900网络照搬经验。另外，无论中国移动还是中国联通，均已建成较多的GSM900／1800混合网。 (2) 基本充裕的频段保证 GSM1800频段目前尚有25MHz频率，且有进一步拓展的余地，这可以满足中国电信几年的容量需求。 (3) 国产主设备及手机已经比较成熟，价廉物美华为、中兴、大唐、金鹏等国内通信设备制造企业已经在GSM系统主设备生产及组网运营上积累了比较丰富的经验，采用国产设备不但可以降低成本，而且有利于本地化。另外，国产GSM手机也已大量上市，国家已批准十家企业生产手机。为与国内企业竞争，国外GSM设备制造商也已大幅度降价。这无疑将极大地有利于中国电信降低成本。 (4) 便于与中国移动、中国联通及广大的GSM制式的欧洲国家漫游； (5) 可以向第三代移动通信系统的另一热门候选标准W-CDMA过渡。缺点： (1) 覆盖小，投资大 1800MHz频段的无线传播衰减大，基站覆盖小，因而其最适于吸收话务，而不太适于解决覆盖。当然，在话务密集的城市市区，用GSM1800解决覆盖应该不会有太大问题，但用于农村及城镇显然不太适合。不过，由于在900MHz频段属于ETACS频段的885-890MHz／930-935MHz频段的归属目前尚未正式确定，因此，如能申请到这5MHz＋5MHz频段（尽管5MHz的频段宽度实在有限），则可用于发展中国电信农村及城镇的GSM网络，组成与GSM1800的混合网。另外，农村地区也可考虑用450MHz频段的信号进行大范围覆盖，但由于尚未有与GSM1800混合组网的经验，还需进行技术上的论证。对移动设备供应商来说，势必要对基站设备进行较大的改动，因此将提高设备的价格与供货周期。 (2) 业务上无新意，不易吸引用户由于中国移动及中国联通的移动网络均为GSM制式，因而如中国电信的移动网络也为GSM，则肯定不利于吸引用户，尤其不利于吸引高端用户。2.3 3G 在发展3G的思路上，笔者认为应该有以下认识： (1) 3G技术目前还不成熟，商用化尚需时日，估计最早也要到2001年底左右； (2) 发展ZG，必须考虑向3G过渡的问题，而且从ZG到3G的过渡是一个逐步演进的过程； (3) 3G的两大主流技术。cdma2000及W-CD-MA，估计较难统一，因此，不论是N-CDMA还是GSM都应该可以向3G过渡，只不过演进的方式、代价不同摆了。 (4) 对3G的业务需求，最终还得由市场决定，切忌盲目乐观； (5) 对发展3G的成本要有清醒认识，设备费用及运营执照费用估计都是不菲的。3 频段选择频率资源是发展移动通信业务的最重要因素之一。在我国，由于具有最佳传播特性的800MHz。900MHz频段已被中国移动、中国联通、中国长城及寻呼等单位和业务瓜分完毕，因此，频率资源问题将是制约中国电信发展移动通信业务的最大障碍之一。以下主要就1.8GHz、1.9GHz与IMT-2000频谱的可利用度进行分析。3.1 IMT-2000频谱分析欧洲 UMTS目前对3G的频率规划为：1885-2025MHz，2110-2200MHz。其中陆地移动业务频段为1885-1980MHz（上行）、2110-2170MHz（下行）及2110-2170MHz（TDD方式）3段，卫星移动通信业务段为1980-2010MHz和2170-2200MHz。 UMTS认为3G近期和远期的频率需求为： ①到2002年，陆地业务需 2 X 40MHz，卫星业务需2 X30MHz； ②到2005年，陆地业务需（ 2x60＋20＋15）＝155MHz，卫星业务需2 X 30MHz； ③到2010年，陆地业务在原155MHz带宽的基础上，还需要185MHz的频率。而ITU-R TG8／1对于IMT-2000的频谱计划则示于表1：表1 ITU-R TC8/1对于IMT-2000的频谱计划表

时间	2005年	2010年	2015年
发面部分共需带宽（MHz）	318	510	618

可见，不管按那种方案考虑，IMT-2000的频宽都是不够的，这就需考虑从已划分的ZG系统（包括900MHz频段）转移到 3G的可能性，即将目前用于2G系统的806-960MHz与1710-1850MHz频段用于3G。鉴于此，今年的世界无线电会议（WRC）上，ITU代表规定了3个新的IMT-2000全球频段，以满足移动电话和移动宽带数据服务快速增长的需要。这3个频段是：806-960MHz、1710-1885MHz和2500-2690MHz。不过，ITU同时也称，WRC采纳的全球移动宽带计划提供了极大的灵活性，不排除将这3个频段用于其他服务的可能性。3.2 我国频段情况在我国，根据现有的无线电频率划分表，1700-2300MHz划分用于移动业务、固定业务和空间业务。该频段内有大量的微波通信系统正在使用，还有一定数量的无线电定位设备使用。 1996年12月，国家无委为了发展蜂窝移动通信和无线接入的需要，对2000MHz的部分地面无线业务频率进行重新规划，但划分的频段与国际电联给IMT-2000的频率规划有一定的冲突，公众蜂窝移动通信1.9GHz的频段和无线接入的频段均占用了IMT-2000频段的一部分。我国频段具体分配如下：分配给无线本地环路的频率为：1880-1900MHz、1960-1980MHz（FDD）（中国电信及中国联通的部分城市享有使用两频段至2002年底的权利）和1900-1920MHz（TDD）；分配给公众蜂窝移动通信频率为：1710-1755MHz、1805-1850MHz、1945-1960MHz。频段的具体分配还可见表2。表2 我国在1.8GHz及1.9GHz频段的规划表

频段（MHz）	占用情况
1710-1720/1805-1815	中国移动GSM1800
1745-155/1840-1850	中国联通GSM1800
1800-1805	SCDMA（北京信威公司）
1850-1865/1920-1945	预留
1865-1880/1945-1960	PCS1900（未占用）
1880-1900/1960-1980	FDD WLL（中国电信和联通部分城市使用至2000年底）
1900-1920	TDD WLL（PHS/DECT）

3.3 当前我国可用频段虽然在适合移动通信业务的450-3400MHz频段范围内尚有大量频段，但这些频段都已被用于广播、定位及导航等业务上，估计用于陆地蜂窝移动通信业务的可能性较小，当前我国可用于移动通信业务的频段如表3所示。表3 当前我国可用于发展移动通信业务的频段

序号	频段范围（MHz）	上下行间隔（MHz）	双工方式	最佳制式	制式发源地	备注
1	825-840/870-885	45	FDD	CDMA	北美	已分配给长城与联通，有待国家调整
2	885-890/930-935	45	FDD	TDMA(GSM)	欧洲	当前中国铥在使用，有待国家调整
3	1720-1745/1815-1840	95	FDD	TDMA(GSM)	欧洲	未占用
4	1800-1805		TDD	S-CDMA	中国	部分地区已使用
5	1865-1900/1945-1980	80	FDD	CDMA(PCS)	北美	未占用
6	1900-1920		TDD	PHS/DECT	日/欧	部分地区已使用

4 小结制式选择与频段选择是发展移动通信业务的两个相辅相成又相互制约的重大问题。笔者认为，在当前形势下，中国电信很难选择一种比较理想的移动通信制式。从纯技术角度看，争取800MHz频的N-CDMA是上策，其次是1900MHz或1800MHz频段的CDMA,而发展GSM1800是下策。但N-CDMA制式受国家政策影响较大，且存在缺乏组网经验、价格高等不足，GSM1800显然无上述缺点，但也存在覆盖小、业务无新意等弊端。综合当前各方面因素，GSM1800也许是中国电信发展移动通信业务最现成而又最无奈的选择。当然，最终选用何种制式，还得由国家和信息产业部定夺。摘自《移动通信》

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