运营商亟需树立流量压力下的频谱危机意识

2011-02-21 11:51:02来源: 通信世界周刊

2011年初,爱立信(中国)通信有限公司发表了题为《数字原生代崛起 开启原子互联时代》的报告,论述在未来人人互联与物物互联的时代,运营商无需过分担忧网络流量的压力和由此而引发的频谱紧缺,认为网络新技术很大程度上会缓解这一扩容压力,并以智能手机和数据卡使用频谱资源效率高为例给运营商解压。

爱立信释放这样信息的目的,是鼓励运营商充分利用网络新技术来支持移动宽带终端与应用。因为移动宽带HSPA+部署、LTE启动已经迫在眉睫,以期通过优化成本为互联世界打造优秀基础网络,支持500亿互联用户。

果真如爱立信所言,运营商无需为未来移动互联网和物联网所需的巨量频谱发愁吗?笔者认为答案恰恰相反,运营商面对越来越大的流量压力亟需树立频谱危机意识。

流量巨增凸显频谱资源紧张

据摩根斯坦利在2010年4月的预测,全球移动互联网用户在5年内将超过桌面用户,而到2014年移动互联网的数据流量将增长40倍,年增长率超过100%。据思科对移动网络的统计数据,从2008年到2013年,移动网络数据流量每年将会翻番,2013年的数据流量将是2008年的66倍。根据爱立信的统计,2007~2009年WCDMA网络的数据流量增长了20倍,并在接下来的5年中,每年的移动数据流量都会翻番。

按照爱立信《数字原生代崛起 开启原子互联时代》报告提供的数据,就无线数据终端的频谱利用效率而言,HSPA智能手机和数据卡比GSM手机都有较大提高。但是,移动数据流量的快速增长主要是对移动通信网络的冲击,对频谱资源的占用己达到或超过移动网络可承载的能力。以中国移动2010年某月的统计数据为例,全网无线网络综合利用率为73.1%,其中数据业务占比为28.9%,这表明数据业务占用无线信道资源的比例已达到40%左右,如果数据流量以年均100%以上的速度增长,那么两年内中国移动己有的无线信道资源即使全部用于支撑数据流量仍显不足,其对频谱资源的冲击可见一斑。更何况,智能手机上非常流行“永远在线”类业务,例如移动QQ,会定期向应用服务器或其它客户端发送一些控制信息,以检查其它用户的状态。控制信息会进一步增加网络的负荷,相关研究表明智能手机产生的网络负载是笔记本的8倍,这正是由于智能手机总是处于开机状态造成的。

为了化解数据业务产生的压力,运营商纷纷建设WLAN,通过对热点地区的覆盖,可以将数据流量由无线网络分流到有线网络中去。但是,在WLAN热点中巨大的数据流量同样也会产生与频谱资源的矛盾。因为现有的用于WLAN的2.4GHz和5.8GHz频段不但是多种无线业务的共用频段,而且仅有208.5MHz,根本无法满足以视频为主的业务需求。

爱立信的报告将缓解数据流量对频谱资源压力的希望寄托于网络新技术上,希望它能支持移动宽带终端与应用。但是从目前来看,未来将很难出现像CDMA、OFDM等物理层革命性技术,而采用OFDM技术,其点对点的频谱利用效率在“热点”为每赫兹9bit/s,比3G技术的频谱利用效率提高了4.5倍。因此,在没有新的革命性技术出现之前,想依靠OFDM/MIMO技术解决数据流量激增与有限频谱资源的矛盾几乎是不可能的。

4G频谱缺口达1035~1455MHz

权威预测表明,到2020年在两家运营商的情况下,4G的频谱需求是1360~1600MHz,我国除去己规划用于2G与3G的共525MHz频率外,尚有835~1075MHz的频率缺口;而在三家运营商的情况下,4G的频谱需求是1560~1980MHz,频率缺口将达到1035~1455MHz。上述的频谱需求预测以及分配还是以人与人的通信为目标的,并未完全包含人与物和物与物的通信与连接。在未来三网融合以及物联网的冲击下,4G频谱需求还要在以上预测的基础上再增加50%~80%。而根据2007年世界无线通信大会的决议,我国为4G确定了450~470MHz、698~806MHz、2300~2400MHz和3400~3600MHz共448MHz频率,频谱资源的缺口显而易见。

WLAN同样存在频谱资源的挑战。按照预测,到2020年,在设定的小区内150人同时使用WLAN、其速率为200kbit/s的情况下,上下行共需2516MHz频率。如果WLAN用于物联网,在一个小区内的物品或设备数量可能远远多于150个,而且在承载某些视频业务时其实时在线的比例更高,频谱需求也将超过2516MHz。但是,我国至今在非授权的2.4GHz和5.8GHz频段为WLAN仅分配了208.5MHz频率,而运营商正在加快802.11n的试验与部署,至少需要3个互不干扰的40MHz的信道来组成蜂窝,无论是在2.4G频段,还是在5.8G频段都无法分配出3个独立的40MHz的信道。频谱资源已经成为制约802.11n网络部署的最大瓶颈。

由此可见,无论是近期还是可以预见的未来,有限的频谱资源与巨大数据流量的矛盾都是无法回避的,运营商应当树立流量压力下的频谱危机意识。

关键字:何廷润  频谱

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0221/article_4139.html
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