无线通信

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应用手册

德州仪器引领新的全球网络发展

作者:John Smrstik,
TI 通信基础局端产品部全球市场营销经理
电子邮件: j-smrstik@ti.com

引言

毫无疑问,我们身边的世界正在发生许多人都意料不到的变化。仅仅在 10 年前,许多消费者才刚刚接触并熟悉语音邮件和移动通信等服务,开始学会使用电子邮件,并通过接入万维网第一次尝试了因特网服务。今天,上述工具已经成了消费者个人生活和工作中不可或缺的工具,他们也通常认为这些工具的功能以及使用这些工具是理所当然的。

我们正处于通信服务及技术发生伟大变革的新时代的生死关头。对消费者来说,新的发展是自然不过的:设备功能将进一步集成化,设备使用变得更加简单,设备提供的服务将更加多样化,覆盖面将更为广泛。不过在消费者所看到的表面现象之下,随着基础局端设备的升级、替换和转型,巨大的革命性变革将不可避免地发生,从而推进新时代的发展。

目前电信领域最大的变革就是基础局端的转型,这将给电信运营商带来巨大成本问题。不过新的全球网络前景确实极富吸引力,潜在投资回报也极其可观,值得网络运营商尽快而高效地加以实现。新的全球网络将使全球消费者都能获得宽带数据与语音服务,不管他们用的是何种设备或网络,不管是通过固定还是移动方式连接。

我们这里所谈的前景似乎还比较遥远,但市场基本趋势与技术变化正在推动新的全球网络的形成,主要体现在如下方面:

  • 全球无线用户数量预计将增长 30 多亿
  • 宽带数据实现移动
  • 因特网协议 (IP) 成为广泛采用的网络传输技术
  • 固网与移动服务相融合

全球网络运营商加强整合,以充分利用上述发展趋势与商机。他们需要设备合作伙伴提供全套产品,帮助他们从目前的网络技术与功能向新的全球网络技术与功能移植,并尽可能降低成本,提供始终如一的、高质量与高可靠性服务,以确保运营商的声誉不受到影响。与此同时,网络设备供应商也正努力寻找认识到上述需求,并能为其提供高度灵活的、可升级的高性能系统级解决方案的供应商。

作为全球领先的信号处理解决方案供应商,德州仪器 (TI) 能满足运营商及设备制造商对各种通信基础局端的需求。TI 树立了长远的目标,拥有丰富的技术与经验,将充分利用市场与技术发展趋势,引领新的全球网络的发展道路。

全球无线用户数量预计将增长 30 多亿

无线产业在上世纪 80 年代初刚推出时还很不起眼,经过大幅发展,目前在全球各个技术领域已拥有超过 25 亿用户。全球人口现有 60 亿,无线用户数量能达到全球人口总数的 60%,这听起来有些像天方夜谭,但这一目标确实预计将于今后五年内实现。发达国家的众多市场已经趋于饱和,但在东南亚、东欧、南美和非洲等发展中国家市场中,通信技术才刚刚为消费者所采用。无线技术是实现稳定通信服务的当然之选,非常便于部署与维护。

图 1. 印度及中国的手机用户。

过去,无线技术的价格非常高,发展中国家的普通消费者难以承受。不过,目前全球移动通信系统 (GSM) 技术得到了快速发展,全球用户已经达到 23 亿,在此情况下,部署该技术的成本也已经大幅降低。为推动半导体和无线技术发展,进而降低手机价格,帮助发展中国家的电信运营商吸引更多用户,TI 发挥了重要的作用。TI 还推出高性能信号处理解决方案,扩大了无线信号的覆盖范围,提高了核心网络集成度与可靠性,从而降低了电信运营商的技术支持成本。TI 面向基站的 DSP 解决方案在单芯片上现在能支持最多 10 个GSM 运营商,并具备足够的灵活性,预留了相关空间,可支持 3 个 EDGE 运营商升级,适合今后 EDGE 技术发展的要求。

发达国家市场已开始第三代 (3G) 无线网络的部署,与此同时,发展中国家中的第二代 (2G) 用户群也在不断扩大,消费者对基础无线技术的优势与功能有了进一步的认识,从而在发展中国家中为新一轮 3G 技术的到来奠定了基础,有助于随着 3G 技术的成熟以及价格的降低,推动 3G 用户在新兴市场中的发展。与 TI 在前几代无线技术发展中所发挥的作用一样,TI 在开发低成本、高性能的 3G 解决方案领域继续保持领先地位,不断促进 3G 技术在新兴市场中的推广。

宽带数据实现移动

图 2. 全球用户数量预计将超过 30 亿。

全球数千万用户现在已经用上了宽频码分多址 (W-CDMA) 等 3G 移动技术。日本最大的无线运营商 NTT DoCoMo 表示,W-CDMA 技术已覆盖了其市场的 99%,而且到 2006 年底,该技术已拥有超过 3200 万用户。西欧各家运营商也表示,该技术旗下的用户已达 5 千多万人,包括意大利(W-CDMA 市场普及率达 21.3%)、葡萄牙(18.7%)和英国 (12.7%)等在内的各国都积极推进移动用户从 2G 向 3G 技术过渡。美国Cingular Wireless 是全球 W-CDMA 用户群增长速度最快的公司之一,其2006 年第四季度新增了近 50 万 W-CDMA 用户。

图 3. 平均用户收入 (%)。

W-CDMA 等 3G 技术不仅在处理语音流量时频带利用效率比 2G 无线技术更高,而且还能使网络运营商和消费者满足移动用户对高速数据服务底需求,提供更具吸引力的功能。如能为移动用户提供宽带高速数据服务,那么就将为运营商开启巨大的商机,能推出新的增值服务,提高他们的网络平均用户收入(ARPU)。

图 4 显示了数据传输速率对应于不同类型服务之间的关系以及多种无线技术对应于不同功能的关系。目前,网络能提供一定的流媒体功能,我们也看到, Verizon Wireless 等运营商曾经和 YouTube 合作进行过流媒体实验,能通过无线网络为手持终端设备提供视频流。随着时间的推移,多种服务还将不断发展,消费者的需求将带来更高的带宽以及更丰富、更具互动性的体验。运营商和设备供应商将根据用户需求提供服务、网络和设备,充分利用这一商机。

随着无线数据传输速度的提高,底层技术也在发生变化,为更高的速率提供支持。无线标准在发展中要解决两个基本问题:一是提高向用户传输信号的质量和容量,二是降低处理链中每个用户手持设备的时延。不管具体规范是什么样的,大部分数字信号处理工作都必须靠近网络边缘或在基站中完成。

图 4. 各大商业无线标准的最高数据传输速度。

IP 作为通用的网络传输技术

TI 不仅了解到上述趋势,更积极开发相关解决方案,最大限度利用其基站产品的数据信号处理功能。TI 在 3G 无线设备领域处于领先地位,不仅积极推进 3G 基带系统的优化工作,而且还推动新一代 OFDM 接入技术(不管是 WiMAX 技术还是 W-CDMA 技术的长期演进(LTE))向标准化和商业化发展。TI 的长远目标是,大规模推广 3G 无线技术,为数十亿用户提供 3G 技术,同时不断促进技术发展,为全球各地用户带来目前难以想象的功能与服务。

无线网络接入技术不断发展,可支持高速数据传输,在此情况下,核心无线网络和传统固定线路网络正在发生巨大变化。传统的时分多路复用 (TDM) 或电路交换技术已逐渐被支持包交换技术(packet-switched technology)的设备所取代。这就要求我们从根本上改变我们的思考方法,即应将网络流量作为 IP 数据包而不是传输数据的语音电路来处理。随着 IP 成为企业通信的核心网络技术,实践证明,IP 技术稳健性高,成本低,而且能够可靠地处理实时流量。在过去几年间,网络运营商已开始向分组网络转型,这不仅是由于 IP 技术能降低运营成本,最根本的原因在于,该技术能为运营商奠定技术基础,以便他们能够向消费者及时推出新型高级服务。

英国电信 (BT) 一直大力宣传计划将网络向 IP 技术转型。2004 年,BT 宣布了其 21 世纪网络计划,就更新网络设备制定了五年计划,指出要降低运营成本,改进控制,为客户提供更多选择和灵活性,以此促进技术变革。BT 总共将投入 350 亿美元用于网络向 IP 技术转型,预计到 2008 年,大批客户将转而采用新的网络。

全球其他大多数网络运营商也像 BT 一样对 IP 技术转型带来的商机满怀热情,大多数公司都开始悄悄地用新型 IP 系统来取代老式设备。技术转型后最早推出的应用之一就是 IP 语音 (VoIP) 服务。在当今市场中,推广 VoIP 服务的关键就是提供能实现语音编解码、回声消除功能并在传统 TDM 网络和最新 IP 网络之间建立起连接的网关。我们必须实时完成上述工作,提供始终如一的高质量与高可靠性语音通话,以满足消费者的需求,并确保运营商的声誉和业务不受到影响。

固定线路和移动服务的整合

TI 的软硬件产品支持当前 VoIP 在网络和客户端上的大规模部署。作为与设备制造商长期合作的市场领先公司,TI不仅能够为设备制造商提供全套端到端产品线和系统级解决方案,,而且还能了解厂商对应用的需求以及 IP 技术转型对提供服务的影响。举例来说,TI 为 VoIP 系统开发了 PIQUA™ 软件技术,使 IP 网络运营商能全面了解网络情况并进行管理,从而满足用户使用体验的需求,性能绝不输给传统技术。

图 5. 不同应用类型的 VoIP 端口预测

语音仅是 IP 网络最早支持的应用之一。随着高速数据服务在消费者中的推广,宽带视频应用正快速发展。随着这种应用走向成熟以及越来越多的运营商提供有关服务,TI 将不断满足有关信号处理解决方案的需求,为消费者带来高质量的实时视频欣赏体验。

过去,固定线路、有线和移动通信网络一直是不同的商业领域,在各自的接入网络上的服务是彼此割裂的,有很大的局限性,这种情况主要是政策法规的因素使然。在许多情况下,有关政策法规避免了不同领域间出现直接竞争。

不过,目前全球产业中的法规管理环境已出现了巨大变化。传统的固定线路电信运营商也在通过因特网协议电视 (IPTV) 技术提供多频道电视服务。有线运营商则通过线路仿真或 VoIP 技术提供电话服务。无线运营商则开始提供高速数据包和数字电视广播服务。运营商都开展技术整合,加强规模化建设,从而为客户提供内容更丰富的一揽子通信服务。新改制后的 AT&T 是其中最好的例子,它是一家提供包括长途电话、本地电话、宽带接入和无线(通过全资拥有的 Cingular Wireless 提供无线服务)的综合服务的供应商。

有报道说,BT 等传统的固定线路运营商正准备参加部署新一代无线服务的无线电频谱竞拍活动。一些无线运营商甚至在评估在家庭中部署毫微微基站的可能性,以此来进一步巩固住越来越需要无线服务的客户群。

争夺用户的战斗打响了。运营商认识到,为了赢得这场商业大战,他们必须提供多种服务,而不仅限于在网络上提供电话、有线或因特网服务。有的运营商采用统一收费法,在此基础上实现服务整合,进而扩大以IP为核心的网络服务商机。负责开发 3G 移动标准的第三代合作伙伴项目 (3GPP) 制定了移动网络利用 IP 技术部署语音和数据服务的计划。其 IP 多媒体系统 (IMS) 架构理念正为固定线路和移动运营商所考虑,将为多媒体服务的分区、部署以及如何向消费者提供服务提供一个标准。

从消费者的角度来说,IMS 和固定线路/移动服务整合的实现非常有吸引力。不管使用什么手机,身处何方,用户都只需一个电话号码;不管是通过固定线路、有线还是无线网络,都能获得一整套通用服务;实现包括语音、数据、视频和其他功能在内的更丰富的用户体验,而且满足用户对质量和可靠性的要求。

我们实现上述目标还需要走很长的路,运营商还要进行大规模投资,替换和升级设备。在此过程中,为最小化开支并实现灵活性,运营商需要设备供应商提供的设备具有可扩展性(满足更高容量的需求)与可升级性(满足新兴技术要求),而且必须无缝地连接老式和新式全球网络。TI 在为有关市场开发解决方案时一直充分考虑到上述要求。利用 TI 的新一代媒体网关解决方案可在原生固定线路或移动网络中实现高通道密度、多种流量类型(语音和视频扩展)以及 IP 和 TDM 流量。TI 的基站解决方案强调处理多种标准的高性能、可扩展性和灵活性。随着网络向 IMS 方向发展,TI 将为技术转型提供必需的软硬件产品,并确保产品满足新式全球网络对低成本、低功耗和高性能的需求。

TI:努力工作、领导地位和专业技术

在电信产业经历巨变的同时,设备和技术供应商必须提供软硬件产品,促进新式全球网络的发展。这种巨变期的特点包括不确定性、起步工作失误以及机会主义错误等。不过,消费者的需求欲望已经被刺激起来,他们的胃口会越来越大,满足消费者需求将为我们带来巨大成功。

自 1982 年首个单芯片 DSP 诞生以来,TI 的 DSP 技术一直推动电信网络设备的发展,不断带来通信连接技术的新时代。针对最活跃的移动和固定线路通信网络技术领域,TI 一直为人力资源、技术和产品开发进行战略投资,确保公司的专业技术能对产业发展方向产生直接而重要的影响。1998 年,TI 收购了率先开发数据包语音 (VoP) 技术的公司 Telogy Networks,其内容丰富系统和软件技术能力增强了 TI 硬件的实力。2002 年,TI 又收购了 3G 基站系统供应商 Envoy Networks,加强了自身在无线电接入市场中的技术实力。

经过上述投资,我们形成了丰富的 DSP 系统级产品线,强调应用的高性能、可编程性、灵活性和可扩展性。上述以应用为导向的 DSP 与强大可靠的专业软件应用和软件库相配合,帮助设备制造商最大限度、最高效地利用硅技术平台,加快向市场投放产品的时间,并帮助客户根据自身专利技术推出特色化产品。有关系统级产品为设备制造商所广泛采用,推动着目前系统架构的发展,并为明天的网络发展奠定了坚实基础。

TI 为设备制造商提供了模拟信号链、电源管理与时钟器件、DSP、基础与应用软件以及 ASIC 技术等广泛产品。TI 努力定义产品系列,为系统级问题提供跨产品线的组件和专业技术解决方案。最佳系统是结合了有关技术的集成,能实现高性能、高质量和高可靠性。设备制造商可以放心,TI拥有丰富的专业技术,而且致力于市场发展,必将在新的全球网络的发展中处于领先地位。

相关网站

http://www.ti.com/wireless              

http://dsp.ti.com