在20世纪最后十年,特别是1995年以来,移动通信和互联网成为世界上发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的两大业务。它们的增长速度是任何预测家未曾预料到的。如今,全球移动用户已超过7亿,互联网用户已逾4亿。中国移动用户已超过1亿,互联网用户已突破2250万。在新世纪,它们仍然呈现着高速增长的趋势。这一历史上从来没有过的高速增长现象,反映了随着时代与技术的进步,人类对移动性和信息的需求急剧上升。越来越多的人希望在移动的过程中高速接入互联网,获取急需的信息,完成所想做的事情。移动与互联网相结合成为必然的趋势。上世纪末,GPRS和WAP技术的出现把移动IP推上了舞台并掀起了热潮,从欧洲到北美乃至亚洲,电信公司、网络公司、软件公司及设备制造厂商无一例外地在摩拳擦掌,投入大笔资金,制定实施计划,准备大展宏图。但是一直雷声大雨点小,实际情况远不如期望的好。本文拟从技术和市场两方面,来看看移动IP的走向并阐述一些观点。
移动IP的技术走向
在此,我们从高速接入、手机上网和移动性三个主要方面来审视。
1. 高速接入
高速接入是移动IP要解决的第一个问题。因为以往的技术,包括采用电路交换的GSM系统都满足不了高速接入互联网的需要。解决高速接入的技术路线基本上是从第二代移动通信系统(2G)到第二代半(2G+,含GPRS和2.5G CDMA)再到第三代(3G),如图1所示。目前,移动通信在世界上有两大阵营。一是以欧洲GSM为代表的TDMA阵营,另一个是以美国cdmaOne为代表的CDMA阵营。前者通过WCDMA走向3G,后者通过cdma2000走向3G。两者的性能目标基本相同。核心网络的演进路线类似固定网,把话音和数据都融入IP网络环境。
图2是GSM阵营的演进路线。GSM目前提供的电路交换数据在单信道上最高速率为14.4kbit/s。但可以把多个信道组合在一起提供更高的速率。如通过称作高速电路交换数据(HSCSD)的技术,速率可达到44.4kb/s。
GPRS具有纠错功能,数据速率可高达115kbit/s,但实际上由于受到信道组合复杂性的限制,现在一般提供的速率为64kbit/s。究竟能提供多高速率取决于被分配的信道数和用户能争到的信道数。GPRS对信道进行动态分配,可利用话音忙时与数据忙时的不一致来最大限度地利用频谱。
如果运营者没有第三代的频谱,则可以通过EDGE(GSM演进用的增强型数据速率)技术来提高速率。EDGE只是采用了新的调制方法,基础设施和网络协议都不必改动,在最佳情况下速率可高达500kbit/s。当传输条件变坏时,速率迅速下降,实际速率大概只有最大速率的一半。在基于GPRS的系统中,EDGE可提供最高为384kbit/s的速率,接近3G系统的速率。在美国使用的IS-136系统也将通过EDGE向3G靠拢。原估计EDGE将于2002年投入使用。
图3是CDMA阵营的演进路线。目前的CDMA是基于IS-95A标准的cdmaOne,允许最高数据速率为14.4kbit/s。改进后的IS-95B允许把8个信道组合在一起,使分组数据速率高达64kbit/s。从IS-95B CDMA再分两个阶段过渡到3G的cdma2000。第1阶段(Phase 1)的cdma2000即所谓的2G+ CDMA,基于工作在单一1.25MHz 带宽上的1XRTT标准,利用现有的cdmaOne频谱即可将速率提高到144kbit/s,基础设施的投资很少,只要在基站换一下信道板卡,把软件升级一下。1XRTT标准将使用简单IP协议,而不是IETF正在制定的移动IP协议。估计1XRTT标准的CDMA将于2001年投入使用。第2阶段(Phase2)的cdma2000将基于3XRTT标准(3个载波),提供更高的速率,在室内固定使用时,可达2Mbit/s。不提供IS-95B设备的设备供应商,如朗讯将直接从IS-95A过渡到cdma2000。
Qualcomm公司在IS-95上还开发了一种叫做高速数据速率(HDR)的技术。它在传送数据时把与话音呼叫相关的协议开销去掉,这样也能使数据速率达到115kbit/s。但需要建一个只传数据的重叠网和安装直接连接互联网的新基站。
两大阵营以外的一些系统的出路大概是这样的。在美国,利用AMPS模拟系统的空闲信道传分组数据的CDPD系统最高速率可达19.2kbit/s;实际上,去掉网络开销,速率仅接近14kbit/s,故只适合低速应用,如遥测、电子邮件等。CDPD无升级的计划。采用I-36标准的D-AMPS目前只能提供9.6kbit/s的数据速率,采用IS-136+标准的分组数据系统能组合时隙达到28.8kbit/s的速率。再改用一下调制技术,能把速率提高到43kbit/s。今后有可能与GSM GPRS标准兼容,让这两种TDMA系统走向融合。日本NTT DoCoMo的PDC系统看来没有任何升级的计划。日本目前全力以赴地尽快上3G。
由此可见,移动IP的技术走向基本清晰,但从第二代过渡到第三代提高接入速率并不是一蹴而就、很快到位的。所谓的2G+系统实际速率也就64kbit/s。3G的第1阶段只提高到144kbit/s窄带ISDN的水平,还达不到美国FCC新定义的宽带接入水平——200kbit/s。真正的3G水平估计要到2005年以后才能实现。所以,对速率的提升不能过于盲目乐观。
2. 手机上网
移动互联网要解决的第二个问题是用手机上网浏览。解决用手机上网浏览的无线应用协议(WAP),作为一种解决方案得到了众多厂商和公司的响应,成为事实上的世界标准。但是在沸沸扬扬了一阵后收效并不理想,WAP业务的发展状况不像原来想象的那样火爆,相反还招来了不少质疑和批评。
在WAP业务徘徊不前之时,日本NTT DoCoMode 的类似业务i-mode却发展得红红火火。1999年2月才推出的i-mode,在2001年3月用户数已经超过2000万。究其原因,除了i-mode可以使用全球大多数网站所采用的HTML语言来建立网站的技术原因外,还因为i-mode切合日本家庭PC机普及率低、固定互联网用户不多、有东方文化背景的国情,较好地解决了收费、利益分配、应用服务三大问题,用多赢的商业模式使无线运营商、ICP和用户之间形成良性循环。目前已经有828个公司通过i-mode提供信息服务,并且拥有了1?480个i-mode网站。
其实,在技术上,WAP和i-mode都是一种很年轻的技术,还有许多问题没解决,有待开发。例如,端到端安全、智能卡接口、高速缓存、计费接口、彩色图形、动画、大型文件下载、推送、定位服务、先进的用户界面、支持多媒体业务等。由于WAP的无线安全问题已得到较大程度的解决,无线电话层安全性(WTLS)的规范(它在手机和WAP网关之间提供128位加密)已足以获得银行的信任。现在人们对WAP的接受程度正在逐渐提高。最近欧洲银行界,例如著名的英国NatWest、Woolwich和德国 Deutsche银行,都开放了基于WAP的服务,为银行用户提供付帐、资金转移、网上股票交易等功能。除了银行以外,目前在信息服务、娱乐、电子邮件、移动付费等方面共有800万页WAP网页和10000种WAP应用。据WAP Forum称,目前已推出5000万部WAP手机,至少有20种不同的品牌,全世界已有800万用户。
WAP的下一代架构将包括X-HTML与TCP/IP。WAP2.0版本将以具有模块特性的X-HTML为基础,使WAP标准更开放、更灵活,并将对它进行类似日本i-mode那样的试验。今年夏天i-mode也将进入欧洲,DoCoMo将利用WAP规范来开展业务。WAP和i-mode现在正在朝着XML(可扩充的标记语言)会聚。也就是说,目前WAP基于无线标记语言(WML),而i-mode基于紧凑型HTML,最终它们都将使用XML。XML是W3C建议的下一代互联网标记语言,它是一种平台技术,是包括WML 和X-HTML在内的多种编程语言的基础。由于WAP是随着3G一起发展的,3G将是WAP和i-mode的融合点。
3. 移动性
既然是移动IP,就离不开移动性。“移动性”其实是用户的一个特性,并非某一特定技术的特性。不仅移动电话需要漫游,移动IP也需要漫游。就像人人都希望能在世界任何地方打电话那样,他们也希望能在世界任何地方接入互联网。移动通信只是多种IP接入技术(如光纤、铜线和固定无线)的一种。关键问题是网络如何提供IP漫游以及话音与数据的综合服务。
一个完整的移动性解决方案不仅需要考虑IP漫游、2G+与3G网以及网络融合三方面的问题,而且还要在IP网及网间互连的管制方面作好准备。只有把这些工作做好了,移动性才会得到根本保障。否则,网络将继续无系统地发展,用户仍不能充分享受充分地移动服务。
图4示出有关移动IP漫游的各个环节。图中一个漫游用户通过本地电话公司从他的PC机拨号。假设IP漫游协议包括了连接性,那么这个本地呼叫将终接于由远端ISP操作的调制解调器架。然后此远端ISP确认用户归属哪个ISP,在远端ISP与归属IP之间建立IP连接。这里有两种类型的互连,涉及几个网络。将来,此漫游用户也可以通过移动网连接。用户可有更多的连接选择,不同的连接在技术功能与成本上各不相同。
移动与IP相结合对网络而言,需要在用户旅行的时候保证提供有效的连接(即移动性),让用户能够方便地获取所需的信息与数据。所以移动IP需要有一个移动性解决方案,特别是能把当前很热的IP VPN延伸至移动用户则更获益非浅。这就不仅要支持网络透明性,如:连接透明性(不管接入方式如何,网络的性能保持一致)、应用透明性(从网络的任何一个接入点都能获取一组公用的企业应用)、业务透明性(提供一组公用的公众网络增值业务),而且还要提供用户位置透明性,让服务始终跟随用户。
目前,包括GPRS和2.5G CDMA在内的2G+移动技术只解决手机接入互联网的问题,都不能为IP连接的移动性带来任何改善,它们不提供IP漫游。3G将给移动运营商带来IP能力,但是为了实施IP移动性方案还需要引入IETF的移动IP标准,采纳新的IP技术以及与其他IP业务提供商签定漫游协议,以允许移动终端不管是在固定网环境,还是在无线环境下在任何地方都可进行无缝的连接。从目前来看,只有cdma2000将提供真正的IETF移动IP环境,而WCDMA的移动性管理是基于GPRS协议,而不是基于IP的,故需要把这两种标准协调好才能够实现IP漫游,保证总的移动性。最直接影响移动性的设备是移动网到IP的网关,如3G网络中的分组数据服务节点和网关路由器。
对移动IP还必须要进行管制,完全自由的市场经济未必合适,因为涉及到宝贵的频谱资源和IP漫游。目前,主管IP漫游的主要有两个团体,即iPass 和GRIC。它们为互联网所做的工作类似于电话公司间的互连。由于它们控制漫游技术、结算和分帐,所以它们具有很强的市场支配力。但是它们目前的管理方法缺乏扩展能力,漫游需要在公平的基础上对所有的ISP都开放,在IP方面必须达成一致的国际互联标准。
由上可见,想真正实现移动IP中的移动性也不是一件容易的事,还有许多工作要做,还有很长的路要走。
移动IP的市场走向
手机上网以后主要有什么应用?究竟什么样的服务能吸引消费者? 这是发展移动IP必须要搞清楚而目前又不太清晰的一个问题。移动网上每一种潜在的信息服务都要看它是否便宜、有效、用户友好。住在酒店的旅行者可能会发现网上的餐馆指南非常有用,但同时他也许更愿意向酒店管理人员通过交谈了解更精确的信息与旅行指南。不管网络如何先进,简单的人类因素是服务价值的最终裁定。而人类因素又是动态的、变化的,有时是需要引导和培育的。
近一二年来,设备供应商对移动市场的大肆鼓吹已经使人产生了虚假的期望,以为手机上网什么都能干。然而,移动IP的事实清楚地表明了移动电话的技术局限。今后三年内能够提供的移动技术也不是革命性的,它们仍将受限于带宽,只能支持某些信息服务和低价值的电子商务,不支持现在被广泛宣传的多媒体应用。例如,你可以用2G+移动电话在互联网上买电影票、炒股票,但不能与你在悉尼的姨妈打可视电话。
许多应用需要大的带宽。模拟调制解调器和2G+(GPRS或CDMA)的带宽均有限,以致于网站上图表太多时下载速度就很慢,令人容忍不了。只有当3G可以提供时,才可能有真正新的应用。3G进一步提高了带宽,对IP的处理能力更强了,可以支持多媒体应用,真正能把话音与数据综合在一起。
一般来看,移动IP主要有三大方面的应用,即公众服务、个人信息服务和商业应用。公众服务可为用户实时提供最新的天气、新闻、体育、娱乐、交通及股票等信息。个人信息服务包括浏览网页查找信息、查址查号、收发短消息、电子邮件和传真、统一传信、电话增值业务等。商业应用除了办公应用外,恐怕移动商务是最主要最有潜力的应用了。股票交易、银行业务、购物、拍卖、机票及酒店预订、旅游及行程和路线安排、产品订购可能是移动商务中最先开展的应用。所有这些应用中,近期内短消息可能是最具吸引力的应用之一。据市场调查公司Yankee Group Europe统计显示,真正具备3G功能的手机将推迟至2004年才上市。2005年前,短消息服务(SMS)将比移动上网、浏览网页的服务更重要。
移动IP的另一个动向是开创话音门户和话音使能网站,在因特网上提供话音应用,即任何人可以通过电话从因特网上获取信息,让旧日的发明——电话获得新生。预计到2005年大约有1800万用户使用这种话音识别应用,到2006年其设备和业务市场能达到1200亿美元。有的公司(如美国Audiopoint)已经利用先进的交互式话音响应(IVR)技术来为媒体、银行、金融和旅行业开辟各种应用,让用户不用同话务员讲话就能获得他们所要的信息。Dialogic公司创建了一个话音门户平台,用户可以通过电话立即接入因特网。还有不少公司都在开发更好的话音识别、合成软件和话音引擎。
总之,移动多媒体不是眼前的主要市场,而是未来的市场,它的真正到来离我们还有一段距离。移动多媒体市场只有经过2.5代系统的培育才会趋于成熟,才可能搞清第三代最主要的业务特征是什么,最具吸引力的应用是什么,最有潜力的应用是什么,最先开展的应用又是什么。
还有一点须强调的是,即便到了3G时代,功能更强和功率更有效的微机、容量更大的存储器以及更好的显示器使手机具有如今台式计算机才有的功能特点,用户也不会像使用计算机一样使用移动电话。因为使用手机不可能像使用计算机那样方便,文字输入难、屏幕小、电池寿命短、不支持像计算机那样长的运算周期,这都对手机的使用造成了限制。虽然目前有不少像Nokia这样的移动电话制造商在不断开发新的产品,试图解决上述问题。例如,改善文字输入系统,方便人们把信息输入话机;利用话音识别取代键盘;用新的显示技术把手机屏幕变成彩色,而且既能显示静止图象,又能显示活动图象;采用更好的电池材料,如锂聚合物等,把整个话机外壳都变成电源。但是再怎么改进也不可能赶上台式计算机。事实上,移动电话只能成为人类的网络伴侣,帮助人们移动上网,通过浏览器获取信息和适当的应用。
摘自《中国无线电管理》