3G主要技术体制最新发展动态分析

1、引言
众所周知，3G网络技术主要有三大技术体制，也就是WCDMA、CDMA2000和TD-CDMA技术。前两种技术体制由于提出较早，而且有欧美多家著名电信设备厂商、研究机构以及运营商的支持，所以无论从标准还是技术成熟度方面来讲，都走得比较靠前。TD-SCDMA是我国提出的自主知识产权的3G标准，虽然提出的较晚，但是在技术实现上有了很多创新，具有很大的后发优势。
从商用角度来讲，目前TD还在试验和试运行阶段，而WCDMA和CDMA2000系统已经在全球范围内展开了大规模的商用。因此，本文主要对WCDMA和CDMA2000两种技术体制，从总体发展情况、标准进展、市场、产业化以及业务提供等角度，对其最新发展动态做一个全面的介绍和比较。
2、全球移动通信市场发展状况
近年来，全球移动通信市场一直保持了快速发展的势头。从用户数方面来看，截至2004年12月底，全球移动用户总数超过17亿。其中使用GSM网络的用户共有12.7亿，占用户总数的74.4%，CDMA用户2.38亿人，占全球移动用户总数的13.9%。
从C网和G网在全球的发展历程和趋势来看，G网路线一直占据着主体地位。随着这两大技术体制在全球移动通信市场中的主导地位的确立，其他技术制式的移动通信系统，诸如日本的PDC、美国的TDMA等网络上的用户也在逐渐向这两个路线转移。据预测，到2009年，95%以上的用户都将会使用这两种制式的移动通信网络，而使用GSM网络的用户还将占据主体地位。
3、两种3G技术标准的新发展
3.1　WCDMA技术路线
(1)WCDMA无线接口的演进路线是比较清晰的，从R99的无线接口技术演进到HSDPA，再发展到HSUPA。目前3GPP正在致力于UTRAN和UTRA的长期演进的研究。如图1所示：

图1　WCDMA无线技术发展
3GPP提出HSDPA的目的主要是为了增强下行分组业务的吞吐量，主要是针对非实时的分组业务，但用于流媒体业务。HSDPA是作为对R99无线接口的一个补充，与R99的信道在同一载波上，只是为HSDPA增加了专门的信道。HSDPA在空间接口上采用了自适应的编码调制技术、HARQ技术以及快速的数据调度技术。
目前，各WCDMA设备提供商都计划于2005年年底2006年年初的时间段推出HSDPA商用化设备，DoCoMo也计划于2005年下半年推出HSDPA的商用网络。但是这一阶段推出的HSDPA速率基本在3.6Mb/s左右。相比于HSDPA系统的开发进度，HSDPA终端的开发进度略慢。NEC为配合DoCoMo的HSDPA商用计划，会推出速率在3.6Mb/s的HSDPA终端。
(2)HSUPA的目标是专注于上行速率的提高，理论上行峰值传输速率可达5.76Mb/s。其标准化工作还在制订过程中，预计2005年6月完成。
3.2　CDMA2000的技术路线
CDMA2000无线接口在标准演进路线上存在两条演进路线：CDMA2000 1X EV-DO和CDMA2000 1X EV-DV，如图2所示：

图2　C网技术标准演进路线
(1)CDMA2000 1X EV-DO
CDMA 1X EV-DO技术的设计初衷是提供更高的下行数据速率，更好地满足用户“下载”的需求，因而CDMA2000 1X EV-DO不仅提供数据业务，并且在0版本中上下行链路不对称，下行数据速率高达2.4Mb/s，但反向速率和CDMA2000 1X基本相当。针对1X EV－DO O版本前反向业务能力不平衡、对QoS的支持不能满足业务多样性要求等一系列问题，3GPP2提出了EV-DO A版本(增强)。在A版本中，大幅度地提高了反向数据速率，并且在物理层、MAC层以及更高层都进行了改进，更好的支持QoS。为了解决话音和数据业务的并发问题，对A版本系统的网络侧结构进行了改动，增加了新的接口。目前EV—DO 0版本在国际上已经大规模商用，各个厂商也都计划研制A版本设备，计划在2005年年底到2006年年初研发出终端设备，在2006年中旬推出系统产品。
(2)CDMA2000 1X EV-DV
CDMA2000 1X EV-DV的提出是为了在支持数据业务的同时也可提供话音业务。CDMA2000 1X EV-DV标准包含两个版本：C版本和D版本。其中C版本主要是增强了前向数据速率，对1X反向速率没有改进。D版本在C版本的基础上，大大提高了反向数据速率，并进一步提高了前向数据速率。但无论是C版本还是D版本对话音容量都没有大的提高。
两种发展趋势相比较，目前的国际形势更有利于CDMA2000 1X EV-DO Rel A的发展。由于CDMA2000 1X EV-DV标准体系完成的较晚，多数的CDMA2000运营商都已经部署并开通了商用的CDMA2000 1X EV-DO(Rel 0)网络，这样在下一步的网络演进中，将更有可能采用CDMA2000 1X EV-DO Rel A技术，以便平滑过渡和向下兼容。从芯片开发角度讲，CDMA2000 1X EV-DO Rel A芯片的开发进度更为明朗。前段时间，高通公司也宣布退出了EV-DV的芯片研发工作。
4、两种3G技术路线市场发展
(1)核心频段的WCDMA许可证占多数
从选用2GHz核心频段3G技术的许可证数量来看，WCDMA占多数。2005年1月底，全球移动通信公司持有的有效3G许可证有135张。其中选择WCDMA的有126个运营商，采用CDMA2000 1X制式的运营商只有3家。
(2)CDMA2000 1X阵营拥有更多的商用网络
从3G的商用网络情况来看，截至2005年1月，全球共有180个3G网络商用(EV-DO和1X分别计算)，其中WCDMA商用网络有64个，CDMA2000 1X商用网络99个，1X EV-DO商用网络17个。从3G商用网络情况来看，CDMA2000 1X的商用情况要好于WCDMA。
(3)WCDMA商用网络快速增多
自从2001年10月份日本NTT DoCoMo率先推出WCDMA商用业务之后，WCDMA的发展一度陷入了停顿状态。WCDMA阵营的主力部队——欧洲运营商们由于受到电信市场不景气以及WCDMA技术成熟性的影响，一致延迟了商用化进程。但是从2003年以来，随着终端和网络覆盖等问题的解决，以及和记黄埔公司逆流而上，在欧洲大范围地推出WCDMA商用业务的带动，全球范围WCDMA商用化进程开始提速。从2004年至今，WCDMA网络快速增加，而CDMA2000 1X商用网络增加数量大幅度减少，但是1X EV-DO网络建设在逐渐加速。
(4)CDMA2000阵营拥有更多用户
从用户数量来看，截至2004年12月底，全球使用CDMA2000 1X和WCDMA等3G技术的用户已经达到了1.591亿人以上，其中CDMA2000 1X用户1.30亿人、EV-DO用户1260万人、WCDMA用户1650万人。
但是，从用户数量增长的情况来看，WCDMA用户数量增速明显超过CDMA2000 1X和1X EV-DO。
5、3G不同技术路线的产业化情况
5.1　频谱规划与产品
WCDMA规模商用的设备目前主要集中在2GHz的3G核心频段。CDMA 1X EV-DO规模商用的设备目前主要集中在800MHz和1900MHz的频段上，基本上是从原有CDMA 1X系统所使用的频段上升级而来的，提供2GHz的产品需要进行改频。
5.2　产业规模
WCDMA终端芯片厂家超过5家，WCDMA终端目前达到108种(其中NTT DoCoMo的WCDMA终端为36款)。几乎全球所有知名的设备厂家都生产WCDMA的系统设备，特别是欧洲的爱立信、诺基亚、西门子等公司。
CDMA2000终端有706种，其中605种为CDMA2000 1X终端，而106种为CDMA2000 1X EV-DO终端。多数EV-DO终端集中在韩国(85种左右)，终端芯片由高通公司一家提供。CDMA2000系统设备主要由北美、韩国、日本和中国厂家生产，主要缺少欧洲厂家。
6、3G业务发展情况
6.1　当前3G业务发展特点
(1)话音业务依旧占收入主体地位，ARPU下降趋势明显
近年来，移动通信业务种类越来越多样化。尽管从整体量上来看，话音业务仍然还占据移动业务的主体地位，但是数据业务的比重将会保持上升趋势。根据诺基亚公司的预测，移动数据类业务占移动业务总体收入的比例将会从2003年的14%上升到2008年的29%，如图3所示：

图3　2008年全球移动业务发展展望
(2)移动数据业务收入和业务量快速增长，对总收入贡献提高
随着人们对移动数据业务接受程度的提高，移动数据业务的使用量和业务收入都大幅度提高，对移动运营商总收入的贡献也逐渐增大。如图4所示：

图4　欧洲移动业务效益与ARPU值的发展趋势
从运营商的角度来看，近年来移动数据新业务开发和市场拓展也越来越受重视，在整体业务收入中所占的比重也在逐步升高。
数据业务在亚太地区较为发达，这里指的主要是日本和韩国。据资料显示，日本的两家主要的移动公司NTT DoCoMo和KDDI公司的移动数据业务收入都占到了整体业务收入的20%以上，并且还保持着增长趋势。欧洲的数据业务占总收入的比重也较高，而且增长速度较快。美国的数据业务发展情况最差，但美国是全球移动数据业务发展速度最快的市场，Cingular的移动数据业务收入增长率为152.2%，其它几家公司也均在130%到150%之间。
(3)3G业务体现差异化
从现在3G运营商提供的业务情况来看。原有2.5G网络上的数据业务大都延续到3G网络上了，3G网络独有的业务主要用于体现差异化。从现有3G运营商所推出的移动业务种类来看，大部分数据业务都是2.5G网络上已经有的业务。由于网络和终端技术等各方面的原因，一些可以体现3G高速率的特色业务发展的并不理想，主要被运营商用来体现其3G业务的差异化特征。
6.2　两条路线提供业务的比较
从WCDMA和CDMA2000运营商提供的业务情况来看，业务种类是大体相当的。并没有说一种业务只能在某种技术制式的网络上使用。但是，从业务的使用情况来看，作为3G运营商主推的视频类业务，整体上在1X EV-DO网络上的发展较好。这主要是由于目前CDMA网络在传输速率上还占据着一定的优势。从图5和图6SKT和NTT DoCoMo的移动数据业务使用情况对比可以看出，电视等移动视频业务在CDMA2000网络上的使用量更大一些。

图5　SKT用户数据业务使用情况

图6　NTT DoCoMo移动数据业务使用情况
7、结束语
综上所述，3G的发展已经进入了起步阶段。从当前全球移动通信市场总体发展形势和3G市场情况来看，CDMA2000阵营依旧处在3G领域领先的地位。尽管WCDMA在前期的发展并不理想，但是随着各种技术难关被攻克，其后发优势也开始显现出来。加上GSM用户在全球范围内占绝对多数，其庞大的用户基础也将会发挥越来越大的作用。在标准的完整性和产业链支持方面，WCDMA似乎也更有优势。因此，我们认为WCDMA在几年之内将会占据3G市场的主导地位，并且会把这种优势地位保持下去。
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