PHS与3G的业务融合

付友学王喜管文明
摘 要本文阐述了PHS与3G的主要差异、PHS与3G的关系以及实现PHS与3G业务融合的关键技术--软交换。在文章的最后我们对PHS的发展前景做出了展望。
关键词PHS 3G NGN 软交换
1前言
PHS无线市话(俗称小灵通)从诞生之日起便饱受争议。目前，随着3G脚步的日益临近，关于PHS无线市话未来的命运引起了广泛关注，业界都在探讨PHS向3G的平滑过渡问题。本文分析了PHS向3G平滑过渡的可能性以及PHS的未来发展前景。
本文首先比较了PHS与3G的技术特征，接着分析了两者融合的基础，并阐述了实现两者业务融合的关键技术--软交换，文章最后对PHS的未来进行了展望。
2 PHS与3G的比较
从技术的角度看，PHS与现有的3G标准相比有许多十分显著的不同点，诸如组网方式、多址方式、双工方式、帧结构、调制方式、信道分配方式、频率复用技术、发射功率、语音编码方式等等。其中最重要的差异在于组网方式、多址方式和双工方式，这三方面的差异导致了各自最佳应用范围的不同。尽管PHS终端具有一定意义上的移动性，但PHS毕竟只是一种新兴的无线接入网技术，不同于3G那样的先进移动通信技术：
(1)在网络结构上，PHS依托现有固网，充分利用现有的交换机资源、传输资源和号码资源，是一种无线接入技术；而3G则需要组建独立复杂的蜂窝移动通信网络。PHS的市话定位，决定了其未来的发展方向和应有的发展空间。
(2)在组网方式技术上，PHS以微蜂窝为主，覆盖距离仅数十米至数百米，其联网改造成本很高，不具备统一联网、全国漫游的必要基础；而3G网络主要以宏蜂窝为主，覆盖距离可达数公里至数十公里。这些差异使PHS在构建大规模网络时存在基站数量过多，覆盖较差，不能支持高速移动的用户、切换时间较长，容易掉话，后续网络优化和维护代价较高，性能难以满足蜂窝移动通信系统的基本要求等缺点。因此PHS网络不宜作为蜂窝移动通信系统应用。
(3)在多址方式上，PHS采用的是TDMA，而3G的三大主流标准采用的多址方式都是CDMA。两者存在本质差异。
(4)在双工方式上，PHS采用时分双工(TDD)，而3G中只有TD-SCDMA采用这种方式。针对多媒体应用时上下行链路传输容量的不同需求，采用TDD可以动态地分配上下行链路传输容量，提高带宽利用率。但是，TDD方式的覆盖范围没有FDD大，而且TDD结构不灵活，支持高速移动不如FDD。因此，长期以来，业界一直不主张将TDD方式应用于广域大规模组网，而将其定位于小范围热点覆盖应用技术。
总的来看，3G与PHS是两个不同层面上的技术，具有更高频谱效率、更大容量、更好通话质量和更丰富业务的3G的发展肯定会对PHS的发展起抑制和部分替代作用。但PHS技术有较大的改进空间，可以通过必要的技术升级来适应市场的需要，例如采用更大功率的基站，实现更多信道的捆绑，开发更丰富的业务和应用等等。然而，PHS毕竟只是一种无线接入技术，不属于蜂窝移动通信体制，不仅难以过渡到蜂窝移动通信，更难以过渡到3G。也就是说，PHS只能与3G融合(下文将探讨)，而不能过渡到3G。
3 PHS与3G融合的基础
第三代移动通信系统(IMT-2000)是国际电信联盟(ITU)制订的一个能够提供移动综合电信业务的通信系统。ITU-T负责3G信令和协议研究的SG11/WP3工作组在《IMT-2000网络框架标准(Q.1701)》中阐述了“3G家族”的概念，并明确了由ITU-T标准化的一组接口。
与网络有关的接口为A接口和NNI，即3G的网络可以划分为无线接入网络(RAN radio access network)和核心网络(CN core network)两部分。这种采用模块化结构的网络设计是3G的一大特点，它可以方便地通过一组标准化接口将各种不同的现有网络与3G的组件连在一起，因此，这就为网络运营商提供了一条将现有网络与3G网络融合的途径。
由于ITU-T只规定了外部接口，并没有对网络采用的技术加以限制，所以，按照各组成部分的功能划分，3G系统的网络结构。
3G的无线接入网还可细分为无线载体通用功能(RBCF)和无线传输特殊功能(RTSF)两部分。前者包括所有与采用的无线接入技术无关的控制与传输功能；后者包括与无线技术有关的各项功能，它还可进一步分为无线传输技术(RTT)和相关的无线传输适配功能(RTAF)，以便将不同的RTT与通用的RBCF连接起来。
在核心网络侧，3G的结构还允许通过使用网际互联功能(IWF)来支持现有核心网络的接入，实现3G核心网络与现有核心网络之间的互联互通。类似地，通过一定的适配模块(AF)，第三代核心网络也可以支持现有的无线接入技术。因此，这充分体现3G系统的家族概念和现有网络与3G网络融合的灵活性。
4 PHS与3G业务融合的关键——软交换
虽然3G制式的移动通信技术各有特点，但它们可以实现的业务功能却是类似的。因此PHS网络向3G的过渡其实就是PHS网络业务的过渡，系统本身的核心网络将保持一个延续性，这一点同GSM向WCDMA和CDMAIS-95向CDMA2000的过渡进程类似。
3G核心网络的发展在很多方面应用了NGN下一代网络的技术。从网络结构、接口协议、业务以及业务开发各方面，3G与NGN的发展是协调一致的。在网络结构方面，NGN和3G核心网络的层次结构十分相近；在接口协议方面，3G网络与NGN所采用的协议许多都是一致的，包括H.248/MEGAO协议、BICC协议、SIP协议、SIGTRAN协议。NGN的核心是软交换，软交换实现了在单一的网络平台上提供语音、数据、多媒体等综合业务。其技术特点综合了电信网的严谨性和IP网的灵活性，符合电路交换向分组交换演进的大趋势。NGN实现控制、承载、业务的分离，为通信网提供了一个不受传输方式限制的业务环境，另外也使业务能够真正独立于网络，使业务的提供具有相当大的灵活性。更为重要的是，NGN的业务提供模型与3G核心网络的开放业务架构OSA十分相似，为未来网络在业务上的完全融合提供了可能：
(1)采用软交换的PHS系统的软、硬件平台都是由基于NGN的多业务组件构成，其软交换平台可以通过MSC/GMSC/SGSN接入满足WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA标准的第三代无线通信系统用户，同一软交换平台既可以作为PHS的网络控制中心，也可以作为3G网络控制中心，整个网络可以充分地利用IP主干网络进行互联。
(2)基于软交换的PHS系统与3G系统都可以通过标准开放的应用编程接口(如Parlay API等)与第三方应用服务器平台互联，如图4所示。通过这些API，业务应用程序可以方便地利用承载网络的业务能力，如呼叫控制能力、用户信息查询能力等，而又不必了解承载网络信令细节，从而形成灵活的业务加载手段。网络运营商可以和业务提供商合作，在开放业务平台上开发出各种各样的灵活业务，从而满足用户不断变化的业务需求。
5 PHS的前景展望
我国的PHS业务占据的频段(1900～1920MHz)是3G主要工作频段中TDD业务频段(1880～1920MHz、2010～2025MHz)中的一部分，这也是PHS的发展所无法回避的矛盾。
在信息产业部正式颁布的我国第三代(3G)公众移动通信系统频率规划方案中，除3G核心频段中的55MHz TDD频段之外，政府又额外批给了TD-SCDMA标准100MHz(2300～2400MHz)的附加频段，相比较另两种3G标准共60MHz×2的频宽而言，政府对具有自主知识产权的TD-SCDMA标准的政策倾向是显而易见的。但是从技术的角度考虑，WCDMA所需带宽至少为5MHz×2，TD-SCDMA所需最小带宽只有1.6MHz左右，TD-SCDMA对频谱资源的利用率远远大于WCDMA。可见，TD-SCDMA标准得到的频段极为宽裕。如果中国电信和中国网通拿到TD-SCDMA标准的运营牌照，在相当长一段时间内都完全可以只利用2010MHz～2025MHz、2300MHz～2400MHz这些频段开展3G业务，而保留原有的PHS业务频段。
从市场角度分析，3G在国外的发展状况远不如原先预期的那样乐观，3G终端技术的不成熟以及移动数据业务市场不理想的开发现状使我国3G牌照的发放时间仍然是未知数。而且3G不可能在一夜之间建成，从建网到投入大规模商用需要一个漫长的过程。而到目前为止，全国已有27个省市(包括台湾省)开通了PHS业务，用户已达2 000万，目前用户数仍在高速增长，到2005年用户量将达到至少3 000万，网络规模将是现在的2～3倍。根据保护和充分利用国有资产的原则，国家必须对已经形成的PHS无线市话市场负责，不会终止PHS业务。另外，电信和网通开展3G业务以后，也可以通过转移用户的方法来保护投资，假设电信手上有3 000万PHS用户，新的3G移动通信网建成了，可以将3 000万用户里的一部分转到3G移动网里，比如转了1 000万，3G用户就增加了1 000万，这边又空出1 000万容量，还可以发展新的用户。当然，两个网络的用户定位是不一样的，PHS业务的市场定位肯定是低端用户，3G业务的市场定位必然是高端用户，两者可以互补。综上所述，我们有充足的理由对PHS无线市话的未来充满信心。
6 结语
总而言之，发展PHS无线市话可以充分利用本地固定电话网络资源、提高运营商的经济效益。从市场的角度考虑，PHS与3G可以共存一段时间，并不矛盾。从技术的角度考虑，PHS与3G属于不同体制的技术，它们之间无法实现平滑过渡，但是PHS与3G业务的融合通过软交换平台完全可以实现。发展PHS无线市话必须避免采用那些虽然成本低但是难以与未来的移动通信系统融合的技术，而应该坚持技术上的高起点。对于3G业务开展起来以后的PHS，可以继续利用其在语音资费上的优势继续争夺低端用户；也可以凭借自身可以提供高数据传输速率的特点，吸引高端用户；还可以利用现有的PHS基站设备推广大型企业内部通信网。所以，我们应该对PHS无线市话的前途充满信心。