小灵通业务未来发展与成功案例分析

前言小灵通业务自1998年首次开通以来，已经走过了10年风风雨雨的历程。小灵通用户在顶峰时曾发展到近1亿用户，并成为固网运营商的重要收入来源。但随着移动通信资费的不断下调，小灵通业务的价格优势被大大削弱，加之小灵通网络的质量问题一直没有得到很好的解决，从而导致用户离网率上升，用户增长速度放缓，有些地方甚至出现负增长。即便如此，小灵通仍有庞大的用户群。据工业和信息化部日前发布的2008年4月电信行业数据，截止到今年4月底，小灵通用户数为79488万。目前，电信行业的重组已经展开，综合性全电信业务运营商的格局已经形成。小灵通网络和业务如何发展，小灵通新的业务增长点在哪里是需要迫切考虑的问题。要想生存就要创新，小灵通业务也不例外。只要抓住小灵通的特点，扬长避短，小灵通业务的仍存在较大的发展空间。本文将从小灵通的技术特点和业务创新小灵通的网络漫游、小灵通的分组通信业务、终端业务融合两大方面来探讨小灵通业务的未来发展之路。一、小灵通的技术特点经常听到这样的说法，认为小灵通技术与其他2G移动通信技术相比而言，是落后技术。事实上，这种说法是没有什么根据的。首先，小灵通终端的最大发射功率只有10MW，与其他2G移动通信终端的1W左右的功率相比，构成其最大的技术优势“环保”。在日本，只有小灵通手机可以在医院使用，而其他一切无线通信设备是被禁止的。随着人们环保意识加强和对健康的关注，对超低无线辐射手机终端的需求，目前来看只有小灵通终端可以做到。其次，小灵通语音通信采用32KBIT/SADPCM编码技术，该技术是传统64KBIT/SPCM编码技术的改进，数据量降低为传统PCM的1/2，效果却不相上下。因此，小灵通的音质与固定电话没有多大区别，比其他2G移动通信终端要好。第三，小灵通的空中接口与宏蜂窝移动通信系统的空中接口的最大差别在于基站发射功率，一般的移动通信系统基站的发射功率在20W，甚至更高。小灵通基站的最大发射功率只有500MW，两者相差了40倍。由于小灵通发射功率低，自然覆盖半径小，每个基站的蜂窝半径只有百米级，与宏蜂窝移动通信基站的公里级的半径无法相比。因此，也影响了空中接口的特性和处理方式。基站覆盖范围不同，对应系统性能中不同的延迟时间。延迟时间是空中接口的关键指标，小灵通空中接口的上行最大延迟时间为1S,而GSM/CDMA的上行最大延迟时间为35S。信号的延迟时间会造成码间干扰，从而限制了空中接口的传输速率。一般的空中接口的传输速率要低于延迟时间的倒数。为了对抗码间干扰，空中接口需要做很多额外的处理，例如GSM采用了卷积、交织技术，CDMA采用了卷积、交织、循环冗余校验和扰码技术。这也可以看做宏蜂窝移动通信系统的一个负担。小灵通空中接口的一个比特时长是26S,相对于其最大延迟时间1S而言，延迟时间对小灵通空中接口影响不大。由于延迟时间不是小灵通系统考虑的重点，因此小灵通空中接口大大简化了信号处理过程，只使用了循环冗余校验和扰码技术，没有使用卷积、交织技术。这为小灵通提供高速率的数据业务打下了一个很好的基础。最后，小灵通技术的设计初衷是作为无线本地环路来考虑的，并未考虑高速移动中的应用，因此小灵通网络为微蜂窝甚至微微蜂窝网络。与宏蜂窝移动通信系统相比，有其利也有其弊。由于小灵通网络基站过于密集，从而导致终端和基站之间的信号切换频繁，加之小灵通网络的广域覆盖和优化尚有欠缺，使小灵通语音通话效果不甚理想。目前这一问题通过使用无缝切换的终端已经能够得到一定程度的克服，但在快速移动中，小灵通的微功率对抗大功率的移动通信系统，显然是明显处于下风的，这是小灵通在应用于快速移动通信中的一个先天不足。然而，小灵通的微蜂窝系统又有其先天的技术优势，由于基站众多，小灵通系统比较容易吸收话务量，在特定场合，比如海量呼叫情况下，微蜂窝系统的优势体现得最为明显。因为宏蜂窝移动通信系统在设计之时，只是参考了平均话务量模型，其系统容量应对日常的话务通信没有任何问题，但一旦宏蜂窝移动通信系统在海量呼叫情况下，系统非常容易阻塞。另外，小灵通基站到核心网络的连接是通过普通电话线完成的，不易受外界的干扰影响，加之基站分布比较密集，损坏一些基站不会对网络产生根本的影响，或影响体现小。因此，小灵通网络的整体通信能力抗损性比较强，在“512”四川汶川大地震发生之时，各地小灵通网络的表现比较充分地说明了这一特点。小灵通的微蜂窝系统不仅可以有效地吸收语音话务量，对数据通信流量的消化也一样强大，根据香农定理，其中C代表通信流量，W代表信号带宽，S/N代表信噪比。提高通信流量，就必须要提高信号带宽，信号带宽总是有限的，因此就必须努力提高S/N。提高S/N的方法有很多，也是许多宽带无线通信技术常用的方法，比如AMCADOPTIVEMODULATIONCODING、智能天线、MIMO等，但这些方法提高S/N的幅度有限。微蜂窝也是提高S/N的一种重要手段，其提高S/N的幅度要远远高于前述几种方法。因此小灵通微蜂窝系统是非常适合作为数据通信系统来使用的，效率很高后面篇幅将会详细介绍。小灵通自身的技术特点决定了其并不适合在高速移动中应用，以及网络覆盖和优化工作还不完善，加之许多政策的限制，使小灵通的公众形象不如移动通信，但这并不是小灵通技术本身造成的。因此，简单地认定小灵通系统为落后淘汰系统是没有任何科学根据的，应该理性地思考对待小灵通技术和业务，以便发挥小灵通技术本身的长处，为其找到创新发展之路。二、小灵通用户的漫游新的运营商格局形成之后，近8000万小灵通用户也自然被归为移动通信用户行列，怎样开发好这近8000万用户的潜在价值，对运营商而言十分重要。小灵通用户的漫游应该是花费很少、效果显著的一项新的增值业务。由于漫游并不存在任何技术问题，因此漫游实现起来将非常迅速。相信在运营商激烈争夺用户的今天，小灵通用户漫游业务对提高小灵通用户的ARPU值和忠诚度必然能起到至关重要的作用。还有十分重要的一点，目前世界上只有中国和日本是最主要的提供小灵通运营服务的国家。中日之间的民间往来十分频繁，每年日本国民进入中国的人数为400万左右，中国国民进入日本的人数在100万左右。而到目前为止，中日之间也没能具备任何一种移动通信漫游技术手段，只能通过换机等其他“假漫游”方式提供漫游通信服务。如果中日之间能实现小灵通漫游，无疑将是十分巨大的市场商机，而小灵通技术则是目前能满足这一商机的唯一技术手段。国内的小灵通漫游开放和中日之间的小灵通漫游将为运营商提供一大批高端用户和潜在的高端用户，是运营商未来一系列令人眼花缭乱的移动固定融合业务中的一朵奇葩，也为运营商的竞争提供了一个有效的“杀手锏”。三、小灵通分组通信业务目前小灵通业务的主要收入来源还是话音业务，虽然在增值业务方面进行了很多有益的尝试，如灵通无绳、悦铃、同号等，但还没有哪一项增值业务成为真正的亮点。通过对现有的小灵通网络进行软件升级，花钱不多，便可向用户提供小灵通分组数据通信业务，其理论接入速率可以达到128KBPS，实际测试速率在100KBPS左右，可以很好地满足一般移动无线数据业务的速率要求。这不仅提升小灵通网络利用率，同时也提供了一种全新的小灵通增值业务。下面将详细说明小灵通分组通信业务的技术特点和解决方案。一、小灵通分组通信技术特点1、分组模式小灵通分组通信技术采用的协议为PPMP协议PHSPACKETMANAGEMENTPROTOCOL，与以往的在小灵通网络上采用的基于电路方式的“PIAFS”协议的小灵通数据通信方式存在着本质的区别，小灵通分组模式数据通信采用“分组模式”的通信方式。在分组模式下，用户可以方便的实现“永远在线”。只有当有数据传送时，信道资源才被占用，当无数据传送时，用户终端进入“休眠”状态，信道资源被释放，可以被分配给其他用户使用。当此终端再次传送数据时，会从“休眠”状态转换为激活状态，系统再为其分配信道资源。2、微蜂窝组网和重叠覆盖小灵通网络微蜂窝组网。基站覆盖半径为几百米。相对于宏蜂窝系统，小灵通数据业务空中接口链路容易被分散到各个基站，不容易产生瓶颈。并且覆盖同样大小的区域，微蜂窝系统可以提供更多的信道，可以有效提高频率使用效率，大幅提高单位面积内承载的话务量。小灵通基站采用重叠覆盖方式，对覆盖区域采用多重叠加覆盖方式，即任意地点的终端可以接受和利用来自多个基站的信号。对于数据业务，可以根据需要同时利用多个基站的信道资源进行通信，以达到更高的通信速率。3、动态信道分配和信道捆绑小灵通网络频率分配不固定，采用动态分配技术，即基站自动检测周围基站和终端的频率干扰情况和基站时隙占用情况，选择信号场强RSSI和信噪比最佳的载频和时隙的组合分配给通话使用。动态信道分配技术可以较好地避免干扰，使信道重用距离最小化，高效利用无线资源，提高系统容量。小灵通实现高速数据业务采用的是多时隙捆绑而不是采用高阶调制解调的方式，因此对无线传播环境没有特殊要求，全网速度平均。而其他通过高阶调制解调实现高速数据的系统，对无线信号要求苛刻，因此会出现终端靠近基站的时候速度高，稍微远离基站速度迅速下降的后果。4、数据和语音共享相同信道资源小灵通的数据业务和语音业务共用相同的信道资源，这就使得基站的数据通信信道资源非常丰富，使网络侧可以提供大量的无线信道资源给终端用户，从而消除了大多数通信系统所面临的基站侧数据通信资源少的瓶颈。二、小灵通分组通信技术与其他移动数据通信技术的比较在移动数据通信系统中，用户是共享基站侧的无线数据信道资源的。用户感受的移动通信系统的数据通信能力主要取决于两个方面，一方面是终端能够支持的最大通信速率，另一方面是当多用户同时通信时，网络侧能够分配给具体每个用户的实际信道资源。而后者往往是目前无线数据通信的真正瓶颈。对于多数移动数据通信系统而言，由于在实际网络设计中和服务中，用户实际得到的数据通信速率和理论上终端最高支持的速率往往相差巨大，所以系统在理论上能够给每个用户提供的最大通信速率其实并不具有太大的实际意义。实际上，在多用户共用基站信道资源的情况小，用户实际分配到的信道资源远远小于终端的最大数据通信能力。在宏蜂窝系统中，一个扇区内的所有数据用户共享基站侧提供的数据通信信道资源，当N个用户同时处于激活状态时，每个用户实际得到的资源仅为N分之一，所以在宏蜂窝系统中，当处于激活状态用户数目较多时，用户实际感受速率很低。在小灵通微蜂窝系统中，情况就不同。每个数据终端可以接受来自14个基站的信号，可以同时利用多个基站的信道资源进行通信，每个终端最多可以同时利用来自4个基站的信道进行数据通信。这样终端用户实际可以得到更充分的信道资源，通信速率就可以得到充分保证，用户实际感受速率较高。另外微蜂窝系统可以支持更高的数据话务密度。图1微蜂窝与宏蜂窝技术对比实测情况也反映了这一点，图2为小灵通分组通信与GPRS、CDMA1X的对比，可以看出在同一场所下，当用户数上升到三个时，GPRS的速率为26KBPS，CDMA1X的速率为157KBPS，小灵通分组通信的速率为768KBPS。用户数超过三个时，GPRS和CDMA1X的连接已经很难建立，而小灵通分组通信到第九个用户连接建立时，其速率为428KBPS。图2小灵通分组通信与GPRS、CDMA1X的对比图3为日本运营商WILLCOM小灵通分组通信AIREDGE业务与WCDMA的对比测试结果。WILLCOM公司将其很形象化地比喻为公路上的汽车比赛，3G等宏蜂窝系统无线上网比作是一辆跑车，但车道只有一条。小灵通微蜂窝系统无线上网比作是一辆普通汽车，但车道有多条。如果路上的车少，那3G系统的“跑车”肯定是赢家。如果路上的车多，3G“车道”毕将拥挤，“跑车”的性能也发挥不出来了。而小灵通系统的“普通汽车”由于“车道”多，反而实际效果更好。综合上述测试结果，可以看出，在单用户状态下，小灵通数据通信的速率可能不及移动数据通信系统的速率。而在多用户使用状态下，小灵通数据用户平均速率最高并且保持基本稳定，而其它移动数据通信系统，随着用户数量的增加，其服务速率急剧下降。图3WILLCOMAIREDGE实测数据数据来源WILLCOM公司提供三、现有小灵通网络如何提供小灵通分组数据业务图4小灵通分组数据业务网络部署方案在现有小灵通网络上提供小灵通分组数据通信业务，需要对现有小灵通网络进行升级改造，改造内容有如下三项参见图4终端引入支持PPMP的新终端，包括数据卡和手机终端两种形式。无线系统无需更换硬件，对现有基站、基站控制器等进行PPMP协议软件升级。核心网络引入支持PPMP协议的分组服务器。1、PPMP协议小灵通分组数据通信采用PPMP协议PHSPACKETMANAGEMENTPROTOCOL,该协议由PHSMOU组织在2001年制定并发布。协议以STD28为基础，底层新定义了分组通信承载信道，上层新增了小灵通分组管理协议PPMP。图5PPMP传输面控制协议图6PPMP用户面协议该技术标准采用USPCH、FACCH作为分组通信承载信道。由于UT斯达康公司基站硬件不支持USPCH信道，并且原小灵通分组技术标准对FACCH的限制很多，譬如FACCH单信道速率不超过20KBPS，FACCH不支持多链路捆绑，不支持信道共享和速率动态调整，UT斯达康公司提出了新的分组通信承载信道FACCH2。其技术提案在2006年11月MOUTWG会议上讨论通过。2、UT斯达康小灵通网络升级改造方案图7UT斯达康小灵通分组数据网络结构图无线网络进行软件升级CS、CSC。核心网络新增网元PPCU、SPDS、GPDS、PSLR，并对HLRA、SG进行软件升级。3、中兴小灵通网络升级改造方案图8中兴小灵通分组数据网络结构图无线网络进行软件升级CS、CSC。核心网侧增加服务器SGSN、GGSN、HLR对现网的网络结构不做任何改动。分组服务器采用V3硬件平台V3平台在3G网络中已应用，新增小灵通分组业务软件实现。核心网需要对IGW/ICSC进行软件升级。4、朗讯小灵通网络升级改造方案图9朗讯小灵通分组数据网络结构图无线网络进行软件升级CS。核心网PSC交换机进行软件升级。新增分组服务器，由数据网关服务器GPDSGATEWAY小灵通DATASERVER、数据应用服务器SPDSSERVING小灵通DATASERVER、接口转换服务器FEPFRONTENDPROCESSOR、小灵通分组业务管理系统PPMS小灵通PACKETMANAGEMENTSYSTEM组成。FEP提供系统平台侧的X25数据和分组服务器侧的TCP/IP协议间的转换功能。SPDS对接口转换服务器的控制功能，完成IP数据包的快速传送功能，对GPDS的选择功能。GPDS完成切换和“休眠”控制功能；小灵通分组协议于TCP/IP的转换功能；ISP用户的鉴权和计费数据。5、小灵通分组通信网络全网部署方案全国小灵通分组数据业务网划分为省网，本省内的PDS连接至IP承载网省网；没有IP承载网省网省网的，直接连至全国骨干网。图10小灵通分组通信网组网方案L核心网承载网选择核心网选择IP网作为承载网。建议运营商采用现有IP专网。L信令网方案不单独建小灵通信令网，利用现有PSTN信令网。要求STP信令转接点支持GT寻址。对于UT的网络，针对省内语音漫游已建设独立的IP信令承载网，因此UT域内的小灵通分组业务漫游利用IP信令网进行。UT域与中兴、朗讯的漫游利用PSTN7号信令网。L用户认证与鉴权采用PIM卡进行用户认证与鉴权。分组用户的数据数据保存在HLR中。用户接入INTERNET前，要通过HLR鉴权，以鉴别该用户的身份和其归属运营商。分组数据业务采用机卡分离方式，用户鉴权号码PSNUM由联盟统一规划，保证用户号码的唯一性。分组用户的数据数据保存在HLR中。6、小灵通分组通信业务漫游方案图11小灵通分组通信业务漫游方案小灵通分组业务通过引入MAP协议实现漫游，与移动通信网络采用相同的漫游机制。SPDS根据用户号码向用户的归属HLR发送用户信息请求，HLR收到后把用户的小灵通分组签约信息插入到该SPDS，由该SPDS提供用户的接入服务。以上漫游方案需要对现有小灵通MAP协议进行扩展。此外，为实现用户业务的归属地接入，需要开放SPDS和GPDS之间的GN接口；GN接口采用3GPPGTP协议，并对其进行扩展。四、成功经验他山之石可以攻玉，日本小灵通运营商WILLCOM公司为我们提供了有益的借鉴，该公司于2001年开始提供小灵通分组数据无线上网业务，而同一时期日本NTTDOCOMO等运营商也推出了3G业务。到目前为止，日本共发展了350万移动无线数据上网用户，其中WILLCOM小灵通用户数184万，3G用户166万。该公司占据了整个日本个人数据服务移动数据市场的68，企业数据服务市场的61，小灵通数据通信业务在与3G的竞争中占据了优势，并已经成为WILLCOM公司的主要收入来源。该公司目前正在推进下一代小灵通数据业务，预计上下行速率为20M100MBPS，计划明年正式向社会提供服务。四、终端侧的业务融合或许现在应该问这样一个问题，移动通信俱乐部的后来者倚靠什么手段在移动通信运营市场中进行竞争当然答案不止一种，对现有网络的大规模升级改造和对未来3G技术的憧憬也许是一种解决方案，但后来者要充分运用自身的特点和优势，把移动业务和固网业务有效地融合在一起，从而产生强大的竞争力。移动业务和固网业务的融合可以从网络侧来实现，当然从终端侧来融合也未尝不可。小灵通业务做为固网业务的一种，当然也无一例外地可以进行融合。目前，在移动数据通信市场上可以真正提供的产品服务只有CDMA1X产品和GPRS/EDGE产品，CDMA1X产品和GPRS/EDGE产品均是宏蜂窝数据通信产品,在用户数量上升的同时,速率将大幅度降低,用户实际上根本无法得到所宣传的通信服务速度。随着移动无线数据业务的需求呈上升态势，在新的无线接入技术尚未得到推广应用之前，目前的移动数据通信市场可以说是一个半真空状态，急需有效的产品进行补充。小灵通在数据业务的应用优势，为其开辟这一块市场空间提供了有利的技术手段。通过定制开发GSM/PPHS小灵通分组通信双模应用终端或CDMA/PPHS小灵通分组通信双模应用终端，GSM/CDMA提供语音服务，PPHS提供终端数据应用，各取所需，各尽所能。一方面缓解了GSM/CDMA网络的压力，同时也能充分利用小灵通网络，并且最终导致移动通信、小灵通和其他固网业务服务的融合，为用户提供满意的服务，增强运营商自身的竞争优势。PPHS提供的数据应用主要定位于有移动上网需求的人群新闻记者、IT人士、股民、校园部分高端学生、时尚人群、行业用户工商、公安、广电、执法局等进行现场执法、办公或需要现场信息查询的行业，以及部分商务酒店、终端应用基于位置信息的多媒体数据业务、WAP应用、移动支付、音乐下载、邮件、移动游戏、M2M业务、远程超表、远程防盗。五、结束语目前对小灵通前途的讨论有很多种，有一种说法叫“转网论”，即将现有的近8000万小灵通用户分批转入移动通信网络，然后淘汰掉小灵通网络。这种做法必须要满足三个前提，第一是用户希望或者愿意转网。用户选择小灵通业务或目前仍在使用小灵通业务，肯定有其多方面的原因这里先不去深究，但有一点是肯定的，这说明小灵通用户是接受小灵通业务的。通过单方意愿去说服用户转网，未免过于牵强。第二，如果要转网，运营商必须对用户进行终端和资费方面的补贴，而这种补贴的成本也将是巨大的。第三，如果要转网，要保证用户能转到自身的移动通信网络上。如果一定要转网，那么对于运营商所冒的风险有两点，一是庞大的小灵通固定资产成本怎么解决，