对B3G的思考与建议

1 中国研究B3G的必要性

1.1 以往发展移动通信的教训
    中国在发展移动通信过程中丢失了第一代，错过了第二代，迟后了第三代，三代以后怎么办？历史的经验教训必须吸取：20世纪70年代中国国家科技攻关计划项目没有列入移动通信，使得中国在这一领域几乎没有自己的技术积累；1987年，模拟移动通信在中国开始商用的时候，所有的产品都是国外的，中国完全丢失了第一代；近几年中国的通信制造业继在程控交换领域取得完全突破之后在移动通信领域也出现了群体突破，但是晚了5年，错过了第二代的黄金时期；ITU公用陆地移动电信系统(FPLMTS)已经研究了13年，中国才在1998年截稿最后一天提出TD-SCDMA方案；TD-SCDMA产业化比WCDMA、CDMA2000也晚了3年，幸亏第一阶段3G标准不适合未来发展方向，技术及应用尚不成熟，才给了中国一个追赶的机会，但未来究竟结果如何，变数甚多，很难预料。

    在2G和2.5G移动通信技术中，中国由于没有自主知识产权，一直无法摆脱受制于人的尴尬局面。从信息与通信技术(ICT)产业角度来看，中国包括设备提供商和运营商的下游产业发展相当强劲，但包括知识产权提供商和芯片提供商的上游产业却被牢牢地掌握在美国、欧盟手里。众所周知，西方发达国家的一些标准组织和大公司制订了很多技术标准和技术体系，并利用它们对标准和知识产权的控制获取巨额经济利益。这些标准组织和大公司将他们的标准和技术授权给芯片制造商，芯片制造商提供芯片给设备制造商，因此芯片制造商也能获得丰厚的利益，而中国的设备制造商由于没有核心知识产权，大多靠廉价的劳动力挣取微薄的组装费和加工费。

    韩国在CDMA上投入了很大力量，解决了很多技术问题，使得韩国的CDMA发展到今天的高水平，并有力地促进了其国民经济的发展。然而他们也由于没有核心知识产权，一半以上的利润都奉献给了美国QUALCOMM公司。由此可见，没有自主知识产权必然会受制于人。国外行业巨头垄断了核心技术，处于整个产业链的最上端，而中国则落入“专利陷阱”，需要将其生产销售所得利润中相当大的一部分用来支付专利费。中国PC机生产成本中向微软和英特尔交纳的注册费占了很大比例，生产一台DVD交出的专利费每台高达150元，在GSM方面欧洲的大公司已经提出交专利费的要求。更可怕的是，国外通信设备厂商利用其技术标准，划定了游戏圈子和规则，中国厂商只能亦步亦趋，很难有胜出的机会。

1.2 建立电信强国的需要
    当前，中国信息通信产业的规模已进入世界大国行列，但是与国际先进水平相比，在核心技术、综合效益等方面还存在较大差距，特别是缺乏创新能力与核心竞争力，大而不强。我们必须充分认识信息通信产业由大到强的转变是一个战略目标，做大不易，做强更难，只有积极开发有自主知识产权的原创性核心技术，提高核心竞争力，积极推进新技术应用与新产品开发才能实现电信业的持续发展。这是建立电信强国的必由之路。

    在全球经济中，标准对于决定参与各方在全球化进程中获益多少具有越来越重要的作用。在当今国际政治经济中的主导产业——信息产业中，对技术标准的竞争已经超越了技术革新竞争。目前，谁控制了市场上的事实标准并保护了知识产权，谁就是技术上的优胜者。我们必须懂得这样一个道理：只有有了自己的科学研究成果，才能具有自己的知识产权；只有有了自主知识产权，才能制订自己的标准；只有有了国家标准，才能发展自己的产业，开拓国内外市场时才能不受制于人，成为电信强国。为此，中华人民共和国科技部提出了其新世纪政策的4条基本纲要：

• 研发开支
• 人力资源
• 知识产权
• 标准
  

    “技术标准是什么？”一文指出，“在关税壁垒逐渐被拆除后，技术标准已经成为发达国家垄断和控制国际市场、保护和发展本国市场的最有效手段”。“技术与国家利益”调研报告也指出，对中国而言，实施标准战略是提升国家竞争力至关重要的核心环节。在知识产权和标准制订领域中国必须开展政府、研究机构和企业之间的合作。通过加强企业之间的技术合作，建立技术联盟，逐步形成企业主导的行业协会和形成协会标准。通过积极参与国际标准制订工作，与发达国家企业展开技术合作，可以提高企业的核心竞争力和国际地位。

    全美亚洲研究所特别报告“中国入世后的技术政策：标准、软件及技术民族主义实质之变化”[1]提出：“当今世界分技术民族主义与技术全球主义，而技术民族主义又分旧技术民族主义与新技术民族主义。新技术民族主义就是利用全球化所提供的机遇，追求有利于国家经济和安全利益的技术发展，在国际竞争中为国家利益服务。中国的标准战略与旧技术民族主义不同，它必然要求中国关注现有的国际准则，寻求与外国机构的合作，并且需要以新的方式来协调公共部门和私营企业之间的关系。”美国一再提出警示称，中国所表现出的新技术民族主义倾向将对美国的国际地位造成很大的威胁，美国政府应当采取相关政策，遏制这种趋势的蔓延。中国与美国在无线局域网认证和保密基础设施(WAPI)问题上的较量，完全是国家利益之间的博弈。遗憾的是，我们失败了。

    往者已矣，下一代移动通信未雨绸缪，当在今日。因此，中国企业必须早日进行B3G的研究，参与国际标准的制订，提出自己的草案。

    为了推动B3G的研究，首先我们必须理解当代信息通信的特点，其次我们还必须理解当代移动通信的发展趋势。

2 信息通信的特点

2.1 发展速度遵循的4项定律
    信息通信的基础——微电子器件发展速度预计一直到21世纪前期仍将遵循摩尔定律。
摩尔定律与贝尔定律：

• 每隔18个月芯片集成密度加倍；
• 每隔18个月处理机速度加倍；
• 每隔18个月芯片成本减半。
  

    信息通信网络发展速度则大大超过摩尔定律，而遵循吉尔德定律和麦特卡尔夫定律。
吉尔德定律：

• 每隔6个月数据通信量加倍；
• 每隔6个月主干网的带宽加倍。
  

    麦特卡尔夫定律：
    网络的价值同网络用户数量的平方成正比。
    由于摩尔定律的作用，从1965年算起，至今已经25个摩尔周期。期间微电子器件的密度和速度提高了10亿倍，成本降到只有最初成本的10亿分之一，为个人移动通信系统、终端降低成本创造了条件。

2.2 需求推动的4个发展方向
    微电子器件的进步促进了信息通信技术的持续发展，导致2010年前可能出现数据超过话音，分组超过电路，软件超过硬件和移动超过固定等4个“超过”现象。
    (1)数据超过话音——信息需求
    由于信息需求大量增加，发达国家在3年内数据业务将超过话音业务，而且10年内数据业务将占到90%甚至95%的比重。
    (2)分组超过电路——经济需求
    由于不必为一次呼叫提供一个专用电路，通过分组网络技术1 Mb数据的传输成本从1998年的37美分已降到2004年初的4美分，因此由于经济因素促使下一代骨干网交换方式面临整体转换，电路交换最终将要被分组交换所取代。
    (3)软件超过硬件——技术需求
    由于用不同软件来实现不同通信设备的各种功能，可适应不同标准，构成多模手机和多功能基站，具有高度的开放性和灵活性，因此使得信息通信设备将由硬件为主转到软件为主。
    (4)移动超过固定——个性需求
    由于个性化的需要，移动通信的用户数、业务量和网络基础设施均将全面超过固定通信。移动通信正从当初固定通信的一种补充和延伸手段，逐渐发展成一个独立承载业务的主要网络。

3 移动网的发展趋势

3.1 无线移动网的发展趋势
    在整个信息通信领域中作为接入网的无线移动网的发展趋势是：

• 移动通信技术和业务从传统的话音领域向数据领域和宽带多媒体领域转变；
• 当前信息通信领域的两大热点——移动网与因特网必然要走向融合；
• 下一代移动通信网将是高速、宽带，可支持多媒体业务，适用于所有移动环境的移动IP网。

3.2 移动IP网的前景
    移动IP网的前景为：人与人之间的通信——普及率将超过全球人口70％；人与机器之间通信——使用率将超过全球人口100％；机器与机器之间通信——使用率甚至会超过全球人口300％。

3.3 未来网络的架构
    在当代微电子技术、光通信技术和无线通信技术高速发展的基础上，新一代统一的信息网将演变为：

• 核心网是一个运行IP的光纤网；
• 接入网是一个运行IP的无线移动网。
  

    通信体制的革命，宽带IP技术的发展，为网络经济的发展提供了基础。

3.4 未来网络展望
    三网融合后的世界将是：

• 无论在家、办公室都无线接入；
• 娱乐、商务转移到网上；
• 互联网与电视网形成竞争；
• 电话与电视融合后的可视电话普及；
• 分布全球的研发机构昼夜接续的“日不落设计”。
  

    信息通信技术未来趋势将是：

• 未来电脑头上套(见图1)；
• 电子图书任你读；
• 人脑成了遥控器；
• 身在网络无处藏。
  

  

    未来手机的应用将成为：

• 生活工具。具有连网家电(摄像机、冰箱、电饭煲)，人体健康(血压血糖监测、诊断)监测功能；
• 工作工具。手机可以当作银行卡刷卡付账，当作乘车卡坐车，当作电子地图定位导航，参加会议；
• 学习工具。可以用来查字典、计算、上网。
  

4 B3G
    理解了当代信息通信的特点和移动通信的发展趋势，才可以在此基础上正确掌控B3G的研究方向。

4.1 B3G的定义
    B3G的定义当前众说纷纭，莫衷一是。
    一种说法为：B3G是基于宽带接入能覆盖广大地区的高速无线网，即近期鼓吹的WiMax，目的主要为的是传送数据而不是语音，能从移动设备高速收发数据。WiMax因为覆盖范围更大、速率更高，既是Wi-Fi的竞争者，又是DSL技术的无线替代品，可以称之为“漫游的宽带”或“个人的宽带”。

    WiMax可通过发展基于移动空中接口的高效IP包传输技术，为IP业务找到优化移动解决途径，实现全球漫游，支持车速和实时在线的公共无线宽带接入网络技术。另一种说法为：B3G是基于IP协议的高速蜂窝移动网,以移动资料为主；传输速率比现在高近1 000倍，达到100 Mb/s；发射功率只有现在的十分之一或百分之一，不对其他设备构成电磁干扰；支持手机互动功能。
两种B3G的定义究竟是殊途同归，还是分道扬镳？有待探寻。

4.2 中国B3G的发展目标
    对于B3G将被用来干什么的问题。一种观点是：B3G将被用来支持更丰富的移动业务，包括高清晰度图像业务、会议电视业务、虚拟现实业务等，使用户在任何地方都可以获得所需的高级信息服务。
另一观点是：B3G将主要被用来实现全球的个人通信，从普及语音逐步升级到普及多媒体。究竟是以阳春白雪针对高端用户，还是以下里巴人面向全体国民？从中国在21世纪前20年全面实现小康社会的奋斗目标来看，B3G似应成为中国多快好省地实现信息普遍服务的手段为宜。

4.3 B3G的实现技术
4.3.1  有效频谱技术
    在加性白噪声(AWGN)信道下，各种无线通信制式的频谱效率如表1所示；而在随机时变信道下，各种无线通信制式的频谱效率则如表2所示。

    目前有观点认为：1G采用FDMA，2G采用TDMA，3G采用CDMA，4G采用OFDM。果真如此吗？由表1、表2可以看出OFDM并无明显优势，中国不应人云亦云，跟在洋人屁股后面亦步亦趋，而应另辟蹊径。LAS-CDMA等原创性技术[2]才是需要我们予以重视的技术。

4.3.2  有效覆盖技术
    有效覆盖技术主要包括：

• 智能天线技术
• 多入多出(MIMO)技术
• 空分多址(SDMA)技术
  

    通信有点对点、点对多点、多点对多点等多种方式，有线通信的点对点在2点之间只需连1条线，点对n 点则需连n 条线来实现。当点对多点的n 趋向于无穷大，而且多点在空间均匀分布时，就是广播。

    此时有线实现起来非常困难，而无线则轻而易举。未来的无线通信需要在今天智能天线的基础上对电波传播途径深入研究，让窄波束成型，使能量集中成1条条像光线一样的电磁波线，即空分多址，这样既可以用很少的功率传输信息给需要通信的用户，又可以避免电波扩散造成的有害干扰，还可通过多天线输出、多天线输入使系统容量成倍增长。

4.3.3  纯IP体系结构
    100多年来的电信网一直是电路交换，要有一个交换控制中心，在通信前先要建立连接。它有3个特点：面向连接、电路交换、时分复用。因特网与传统电信网不同，采用古老的邮政交换方式，将数据组装成分组(信包)，网络上的路由器根据分组头中的终点地址选路传输，是无连接的。它的3个特点是：无连接、分组交换、统计复用。在网络层互联，只用一个IP协议就解决问题了。至于链路是什么技术、什么媒体都没有关系，从而避免了在链路层互联的困难。这使因特网出现了爆炸式的增长。多少年来通信界一直想发展综合业务，但网络总联不起来。IP为三网融合提供了一个结合点，从而产生通信体制从电路交换向分组交换转化的体制革命[3]。因此，未来的移动通信从网络到终端均将使用基于IP的协议通信，包括结构IP化、传输与业务IP化的全过程。使未来运行IP的无线移动网能匹配接入作为核心网的运行IP的光纤网。

4.3.4  微电子技术
    微电子器件是信息通信的基础。2001年日本DoCoMo推出了基于WCDMA的3G业务，因手机功耗太大，动态图像不佳而不受欢迎，以致发展缓慢，这是缘于微电子器件水平还达不到3G业务的要求。
研究B3G时应从DoCoMo的失败中吸取教训，自觉遵循技术发展规律，不盲目超前发展。中国应该认真制订B3G的发展规划，争取在未来的4个摩尔周期内缩小与国际先进水平的差距，并迎头赶上。

5 参考文献
[1] 苏迈德, 姚向葵. 中国入世后的技术政策：标准、软件及技术民族主义实质之变化 [R]. 全美亚洲研究所特别报告, 西雅图, 2004.
[2] Li Daoben. The Perspectives of Large Area Synchronous CDMA Technology for the Fourth-Generation Mobile Radio [J]. IEEE Communications Magazine, 2003,(3):114—118.
[3] 李进良. 移动网与因特网的融合——移动因特网[J]. CTI世界, 2002,(9):14—18.

收稿日期：2004-08-12

[摘要] 文章通过分析中国前3代移动通信网建设的历史教训，提出中国要想建成电信强国必须大力开展B3G研究，参与国际标准的制订，更重要的是制订自己的标准。文章在简要介绍当代信息通信发展的4项定律、4个发展方向和移动通信网的发展趋势后，分析了中国B3G的发展目标，指出应在B3G涉及的技术领域：有效频谱技术、有效覆盖技术和纯IP体系结构方面加大研究力度。

[关键词] 信息通信；移动IP网；摩尔定律

[Abstract] Lessons of the construction of previous 3 generations of mobile communication network make it clear that China should begin studying B3G as early as possible, participate in the establishment of international standards and draft its own sets of standards especially. The paper briefs the four development trends of contemporary infocommunications based on four laws and the development of mobile communications. It discusses the development goal of B3G in China and points out that among B3G related technologies, the effective spectrum and coverage technologies as well as pure IP architecture should be studied in strength.

[Keywords] infocommunication; mobile IP network; Moore’s law