北电GSM/E-EDGE接入网络LTE演进方案

无线网络发展趋势

GSM自成为欧洲电信标准且1992年规模商用后，截至2007年底的GSM实现签约用户26.9亿，占总体移动用户的83%以上。现在全球已有256个国家共758个GSM商用网在运行，每天仍然以152万用户的速度快速增长， GSM/EDGE主导全球移动通信基础设施市场。GSM仍然是具有垄断性的无线通信技术。

根据最新中国市场分析，截至目前中国GSM用户数已经超过5.3亿，GSM用户占总移动用户数的90%，GSM独步中国移动通信市场。随着市场的数据业务驱动和不同制式技术的竞争推动GSM进一步演进，对于大多数GSM运营商来说，如何升级网络开拓新市场以满足未来宽带无线数据需求，这是非常重要课题而且变得越来越迫切。

在3G技术发展的初期，人们对UMTS技术寄予厚望， 希望UMTS技术站在无线通信技术的制高点，成为宽带无线通信的领导者。然而多年经验表明，UMTS并没有出现对GSM的替代效应，UMTS并不是一个经济可行的GSM演进方案。UMTS网络曾经被既已希望能够提供廉价创新的无线数据服务，开拓新的通信市场，GSM运营商投入巨资认购3G牌照。UMTS最早在2000年首次部署，虽经过多年努力全球WCDMA/HSPA用户数量达到1.96亿（截至2007年底），但是运营商没能达到运营目的。根据统计UMTS网络承载的话务量依然主要为话音，包括SMS的数据收入平均只占ARPU的18%。UMTS并没有成功地培育出新的应用市场，如视频电话，或者提供更加廉价的服务。另一方面，UMTS并不能真正满足广泛增长的无线宽带数据需求。3G承诺的2Mbps速率没能在UMTS R99实现，直到2005年HSDPA的部署实施(UMTS R5)下行速率才达到2Mbps左右。

随着UMTS等3G技术的发展，GSM技术也在发展演进，3GPP R7引入EDGE演进技术（Evolved EDGE）。该技术吸收3G的物理层高阶调制技术、编码技术、链路质量控制等，极大提高GSM空中接口数据传输速率，最高达到1.2Mbps，远超过UMTS R99数据速率(384kbps)，能够与HSPA初级阶段的下行速率相比拟。此外E-EDGE的通信链路时延大大缩短了，平均时延控制在100ms之内。这样E-EDGE已经完全具备3G的技术特征，能够提供中低带宽要求的服务和低时延应用，如视频多媒体或者VoIP等服务。据分析E-EDGE能够提供80% ITU规范的3G业务。




图 1  Evolved EDGE下行吞吐速率改善显著

GSM升级到E-EDGE仅需要在现有GSM网络上进行软件升级或者更换部分载频，升级成本很低。E-EDGE可以帮助运营商在LTE正式商用前提供大多数3G服务，从这个意义说E-EDGE是架在GSM和LTE之间的桥梁。3GPP R8版本(LTE)从频谱共存，传输资源共享和LTE/GERAN网络互操作性等方面做出明确定义，为E-EDGE网络演进到LTE提供了必要的规范基础。目前全球70%以上GSM/GPRS网络已经或者宣布要演进到EDGE/E-EDGE提供3G业务，全球EDGE网络从2003年的19个增长到2007年6月的287个。

3GPP R8定义长期演进标准(LTE)，也即E-UTRAN。LTE引入OFDM和MIMO(多输入多输出)天线等技术极大地提高了移动通信的带宽。在20MHz载波的情况下，LTE拥有下行326Mbps，和上行86Mbps的带宽，轻松实现移动高清电视和互动游戏等业务，预示着移动多媒体时代到来。


图 2  3GPP/3GPP2/IEEE无线通信技术演进

LTE技术商用化也将为现有的GSM无线运营商提供巨大的机会，他们将跳过3G技术，直接进入LTE时代。毕竟这些运营商停留在2G技术的一个主要原因是，3G技术缺少令人满意的商机。LTE技术总拥有成本较3G技术降低70%。GSM经过Evolved EDGE演进到LTE成为GSM运营商的最佳选择，E-EDGE与 LTE互补覆盖能够降低网络部署成本和“速率鸿沟”，LTE正成为无线通信技术的发展趋势。

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