未來10年全球移動業(yè)務(wù)將快速增長，本文分析了推動移動業(yè)務(wù)增長背后的原因，提出通過技術(shù)演進(jìn)、增加IMT頻譜、提高網(wǎng)絡(luò)密度和加大業(yè)務(wù)分流四種途徑解決未來巨大的網(wǎng)絡(luò)壓力。綜合使用這四種手段才能滿足未來移動業(yè)務(wù)的需求。

1、移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的快速增長VS.有限的網(wǎng)絡(luò)承載能力，路在何方?

截至2012年第一季度全球移動用戶達(dá)62億，移動用戶滲透率達(dá)87%。移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出高速增長的趨勢。盡管2011年全球經(jīng)濟(jì)不景氣，但移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相對2010年增長了2.3倍，約為597PB/月。目前移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展與2000年互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展階段相似，過去3年的全球移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)每年增速都超過130%。而運營商網(wǎng)絡(luò)承載能力的增速低于業(yè)務(wù)需求增速，國際上主流運營商如Verizon、NTT DoCoMo都對用戶流量進(jìn)行了限制。其結(jié)果是抑制了用戶需求，導(dǎo)致用戶感知下降。未來5-10年移動業(yè)務(wù)仍將保持較快增長，其背后的原因是什么？解決業(yè)務(wù)壓力的出路在哪里？本文做一個初步探討。

2、全球未來10年移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展將保持較高的增長速度

對于未來移動業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢預(yù)測，全球多家咨詢機(jī)構(gòu)、設(shè)備制造商、運營商都做出了各自的判斷，如愛立信預(yù)測2011-2017年移動流量年均復(fù)合增長為60%；UMTS論壇預(yù)測2020年全球移動網(wǎng)絡(luò)每年的總流量將是2010年的33倍，未來5年移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)年均復(fù)合增長率在90%左右。ITU在2011年的《IMT.UPDATE》報告中指出2015年移動業(yè)務(wù)量將是2010年的30倍，2015到2020年移動業(yè)務(wù)量更將以指數(shù)級增長。雖然各機(jī)構(gòu)預(yù)測的具體數(shù)值有所差別，但共同觀點都是未來10年移動業(yè)務(wù)發(fā)展將仍保持較高增速。分析背后的原因，有幾個主要因素決定了移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的高速增長。

2.1、以移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算為代表的各類新業(yè)務(wù)刺激移動業(yè)務(wù)量飛速增長

業(yè)務(wù)創(chuàng)新改變著用戶行為，以移動互聯(lián)網(wǎng)和云計算為代表的新型業(yè)務(wù)正在改變著用戶使用移動網(wǎng)絡(luò)的習(xí)慣。移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如瀏覽Web、社交網(wǎng)絡(luò)、收發(fā)郵件、視頻瀏覽、音樂娛樂等業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用都導(dǎo)致了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速增長，以云計算為特點的模式涵蓋了視頻、圖像、文檔、娛樂等多種業(yè)務(wù)，集中化的云服務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高要求。早期移動網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)主要是語音，隨著業(yè)務(wù)種類的豐富和終端智能化發(fā)展，移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)逐漸發(fā)展成主要業(yè)務(wù)。據(jù)統(tǒng)計日本NTT DoCoMo的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已占全網(wǎng)總業(yè)務(wù)的90%。通過移動智能終端接入互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動了移動流量的飛速增長，成為未來移動業(yè)務(wù)高速增長的主要原因之一。

2.2、智能終端是移動數(shù)據(jù)流量飛速增長的主發(fā)動機(jī)

據(jù)統(tǒng)計目前全球移動用戶中約有12%的用戶使用智能手機(jī)，而產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量占據(jù)了手機(jī)總流量的82%，平均每月有150MB的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量，相比之下普通功能機(jī)只產(chǎn)生4.3MB的流量。大屏幕、高分辨率、高處理能力的智能終端不斷出現(xiàn)，全球智能手機(jī)的出貨量已超過普通功能機(jī)的出貨量。由于智能終端價格下調(diào)，運營商的大力推廣以及來自互聯(lián)網(wǎng)廠商介入終端等事件的影響，未來包括智能手機(jī)在內(nèi)的智能終端普及率將快速提升。根據(jù)思科預(yù)測未來5年智能手機(jī)產(chǎn)生的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量年均復(fù)合增長率超過100%，可以說智能終端是未來移動流量飛速增長的主發(fā)動機(jī)。

2.3、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)日漸增長，或?qū)⒊蔀橐苿泳W(wǎng)絡(luò)的主要業(yè)務(wù)之一

物聯(lián)網(wǎng)被業(yè)界認(rèn)為是未來通信的發(fā)展方向之一，物聯(lián)網(wǎng)通信連接數(shù)將遠(yuǎn)高于全球人口的數(shù)量級。由于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)類型不同，所需的帶寬流量差別較大。例如智能電表只需要幾百kB/s的速率，而視頻監(jiān)控類應(yīng)用則需要幾MB/s的速率。據(jù)統(tǒng)計目前全球物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用流量約23PB/月，未來5年將保持年均86%的增長速度，將對移動網(wǎng)絡(luò)造成較大壓力。對于更遠(yuǎn)的將來，隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，目前的IMT網(wǎng)絡(luò)將無法承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，屆時或?qū)⒊霈F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專用的無線網(wǎng)絡(luò)。

2.4、移動視頻業(yè)務(wù)流量將成為移動業(yè)務(wù)流量中主要部分

隨著智能終端的普及和用戶行為的改變，移動視頻類應(yīng)用將成為一類主要的業(yè)務(wù)。由于視頻業(yè)務(wù)占用帶寬較大，移動視頻應(yīng)用產(chǎn)生的流量逐漸成為網(wǎng)絡(luò)流量的主要部分。據(jù)統(tǒng)計2011年底全球移動視頻流量占整個網(wǎng)絡(luò)流量的52%，未來移動視頻應(yīng)用將保持年均90%的增長率發(fā)展，預(yù)測到2016年移動視頻流量將占移動網(wǎng)絡(luò)總流量的70%左右，成為流量的主要部分。

2.4、未來5年我國移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展速度超過全球平均水平

截至2012年5月，中國移動通信用戶數(shù)超過10.4億，其中3G用戶接近1.7億。考慮到我國3G網(wǎng)絡(luò)正在建設(shè)，與移動通信相對成熟的市場相比還有一定差距，未來我國移動通信具有巨大的用戶群體和發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳拔覈苿佑脩粽幱谟?G向3G的遷移階段。可以預(yù)測未來5年的我國移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)年均復(fù)合增長率接近100%，到2020年我國移動業(yè)務(wù)流量占全球流量的比例將超過10%。

3、解決未來移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速增長的途徑

如何解決未來巨大的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求成為運營商思考的問題，也是設(shè)備制造商、標(biāo)準(zhǔn)組織等機(jī)構(gòu)關(guān)注的熱點。總的來說有四種途徑可以解決未來這個問題。

3.1、研發(fā)無線通信新技術(shù)，提升頻譜承載效率

提升頻譜效率是業(yè)界一直努力的方向。全球的運營商、標(biāo)準(zhǔn)組織和科研機(jī)構(gòu)都在努力通過技術(shù)手段使有限的頻譜承載更多的業(yè)務(wù)。以目前主流的IMT標(biāo)準(zhǔn)為例，3GPP不斷推進(jìn)4G標(biāo)準(zhǔn)LTE-A的后續(xù)演進(jìn)，在新的R11版本中從加強(qiáng)載波聚合、增強(qiáng)下行控制信道、同構(gòu)/異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)射與接收、更增強(qiáng)型小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)等方面進(jìn)一步提高系統(tǒng)頻譜效率，同時R11中納入機(jī)器通信(MTC)的內(nèi)容，進(jìn)一步加強(qiáng)自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)能等涉及網(wǎng)絡(luò)運維的內(nèi)容。3GPP已經(jīng)開展了關(guān)于R12版本的討論，確定了R12版本的時間計劃。包括ITU在內(nèi)的多個標(biāo)準(zhǔn)組織就未來移動通信發(fā)展的方向和趨勢展開了研究。相比目前LTE頻譜效率，爭取2020年IMT系統(tǒng)的頻譜效率能夠提高1倍。

3.2、為IMT系統(tǒng)分配更多的頻譜資源

頻譜是移動通信的核心資源。經(jīng)過三次WRC會議，目前ITU在全球范圍統(tǒng)一劃分IMT頻段1085MHz，地區(qū)/國家性劃分為292MHz，各國根據(jù)國情分配了不同的頻率帶寬。針對飛速增長的業(yè)務(wù)需求，為移動通信分配新的頻率資源是最直接和最有效的方式。運營商可以在不增加基站數(shù)量的情況下較快提升網(wǎng)絡(luò)容量，而且投資相對較小。多個國家的寬帶戰(zhàn)略都明確了未來寬帶無線的頻率規(guī)劃，美國的國家寬帶計劃提出未來10年內(nèi)新增500MHz的頻譜用于寬帶接入，其中300MHz在五年內(nèi)提供給移動通信使用。2012年的WRC12大會決定WRC15的1.1議題將討論為IMT系統(tǒng)分配新的頻率，目前ITU已成立了相關(guān)工作組開展頻率需求和候選頻段的研究。預(yù)計到2020年劃分給IMT系統(tǒng)的頻段增加500MHz左右。

3.3、提升站址密度，加大網(wǎng)絡(luò)覆蓋深度

隨著IMT網(wǎng)絡(luò)基站的增加，全球移動網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和覆蓋深度不斷擴(kuò)大，2011年全球IMT系統(tǒng)（含2G和3G）覆蓋了世界人口的85%，已超過電網(wǎng)覆蓋人口（80%），預(yù)計2012年底全球宏蜂窩數(shù)量約為600萬個。基站密度是決定網(wǎng)絡(luò)容量的關(guān)鍵因素之一，解決未來移動業(yè)務(wù)增長壓力的另一個出路就是提高網(wǎng)絡(luò)密度。在高業(yè)務(wù)量區(qū)域?qū)崿F(xiàn)小蜂窩、多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，從而提升網(wǎng)絡(luò)容量。由于密集城區(qū)站址資源稀缺，小蜂窩（small cell）逐漸成為在密集城區(qū)網(wǎng)絡(luò)部署的趨勢。運營商已開始采用femtocell/pico-cell等小蜂窩的方式提高網(wǎng)絡(luò)容量以承載更多業(yè)務(wù)。設(shè)備制造商研發(fā)的設(shè)備采用掛墻、抱桿等安裝方式和各種有線和無線傳輸方式，可以快速安裝在熱點區(qū)域提升容量。未來小蜂窩的規(guī)模將遠(yuǎn)超過宏蜂窩數(shù)量，有效支撐高業(yè)務(wù)量區(qū)域的需求。提升網(wǎng)絡(luò)密度將是解決未來移動業(yè)務(wù)壓力的重要手段，以目前網(wǎng)絡(luò)密度為基準(zhǔn)，使用小蜂窩等技術(shù)，預(yù)測2020年密集城區(qū)的網(wǎng)絡(luò)密度將提高3-5倍。

3.4、加大非IMT網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)分流比例

利用其它無線技術(shù)分流IMT網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)已被全球主流運營商所認(rèn)同。目前主要通過WLAN方式將移動業(yè)務(wù)流量分流到有線寬帶網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。在運營商的推動下，全球WLAN熱點呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，據(jù)統(tǒng)計目前全球約有150萬個WLAN熱點。中國三大運營商也將WLAN部署作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，未來幾年將大規(guī)模部署WLAN網(wǎng)絡(luò)。利用WLAN等無線技術(shù)分流成為解決移動業(yè)務(wù)壓力的重要出路之一。一方面智能終端、多模終端以及固定寬帶日益普及，WiFi技術(shù)逐漸成為移動智能終端的標(biāo)準(zhǔn)配置；另一方面，運營商和其它機(jī)構(gòu)組織也不斷積極推進(jìn)WLAN熱點的部署。預(yù)計到2015年全球WLAN熱點數(shù)量將達(dá)580萬個，利用WLAN的分流比例將有所提升。有機(jī)構(gòu)預(yù)測2015年其它無線技術(shù)對IMT網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)分流比例將達(dá)到30%左右，可以有效緩解未來移動業(yè)務(wù)增長造成的壓力。

4、關(guān)于解決未來移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)壓力的思考

未來10年移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)快速增長的趨勢已成為業(yè)界的共識，以上提出了4種解決的途徑，每種方法都有其利弊。目前無線新技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)逼近理論的極限。頻譜作為有限資源不可能無限制增加，特別是3GHz以下適用于移動通信的頻段越來越少。密集城區(qū)的站址資源也越來越寶貴，進(jìn)一步增加站址密度的難度較大。WLAN等非IMT技術(shù)在設(shè)計之初就定位于局域網(wǎng)應(yīng)用，在與IMT系統(tǒng)切換和高速場景應(yīng)用等方面有著先天不足，所以分流比例提升也是有限的。綜上考慮，需要將4種方法綜合使用才能解決未來移動通信巨大的業(yè)務(wù)需求。

作者：劉琪

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作者簡介：
劉琪，博士，2009年畢業(yè)于北京郵電大學(xué)。現(xiàn)就職于工業(yè)和信息化部電信研究院規(guī)劃所，主要研究方向為無線電頻率管理、移動通信等方面。