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摘要：
本文分章节介绍了未来两年将逐步成熟进入应用的移动通信新技术——AMR-WB, BSS-IP, EDGE Evolution 和 SDR，结合国内移动运营商的最新动态和GSM/EDGE现网的实际情况，对这些新技术在GSM领域的应用前景进行了分析，并提出相关建议。
1 前言
GSM作为世界上最成熟的无线接入制式历经十年发展，至今仍焕发勃勃生机，在整个成熟产业链的共同推动下，各种新技术的吸收和融合迅速而稳健。AMR-WB、BSS IP、 EDGE Evolution、SDR等是近年来无线接入领域出现的新技术，国际标准组织ITU-T，3GPP等已经完成了大量的研究工作，部分标准已经最后定型。同时，以中国移动为代表的国内移动运营商不断成长，成立专项课题研究，密切跟踪新技术发展，从中国特色的移动市场需求出发，制定适当的技术应用策略。
本文对未来两年新技术作一个简要介绍，同时结合国内的现网情况对这些新技术的应用前景作初步分析评估。
2 AMR-WB
2.1 AMR-WB的特点和优势
“AMR-WB”全称为“Adaptive Multi-rate - Wideband”，即“自适应多速率宽带编码”，采样频率为16kHz，是一种同时被国际标准化组织ITU-T和3GPP采用的宽带语音编码标准，也称为G722.2标准。AMR-WB提供语音带宽范围达到50～7000Hz，用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。
与之作比较，现在GSM用的EFR（Enhenced Full Rate，增强型全速率编码）采样频率为8kHz，语音带宽为200～3400Hz。
AMR-WB应用于窄带GSM（全速信道16k，GMSK）的优势在于其可采用从6.6kb/s, 8.85kb/s和12.65kb/s三种编码，当网络繁忙时C/I恶化，编码器可以自动调整编码模式，从而增强QoS。在这种应用中，AMR-WB抗扰度优于AMR-NB。
3GPP的测试结果显示，载波干扰比率C/I较低时，AMR-WB仍可提供远高于EFR的语音质量，见图1[1]；载波干扰比率C/I较高时，AMR-WB 12.65kb/s的编码同其他宽带语音编码标准（如G722, 48k）质量相当，但明显节省资源，从而更适用于窄带GSM系统。
图1 在GSM全速信道下AMR-WB与AMR-NB、EFR的比较
AMR-WB应用于EDGE、3G可充分体现其优势。足够的传输带宽保证AMR-WB可采用从6.6kb/s到23.85kb/s共九种编码，语音质量超越PSTN固定电话。
2.2 现网AMR-WB应用分析和建议
对于以中国移动为代表的移动运营商，AMR-WB有比较大的现实价值：
一方面，AMR-WB是适用于窄带GSM的高质量语音，多速率处理和自适应特性使其抗扰性强，有效提升QoS。
另一方面，GSM网络升级至EDGE、3G后，应用AMR-WB技术上实现了这样一种可能性，即移动运营商可提供比传统PSTN固定电话质量更优、种类更丰富的语音业务。
对于以中国电信为代表的固网运营商，AMR-WB同样意味着机遇。一方面，PSTN固定电话在窄带语音业务市场份额受移动业务的进一步扩张而继续萎缩；另一方面，中国电信的分组软交换网络建设领先于移动运营商，而在分组软交换系统中很容易引进AMR-WB。凭借这个优势，中国电信可以抢先推出基于AMR-WB的宽带电话、视频会议等，从而拓展、巩固高利润率的企业级通信解决方案的市场份额。
手机方面，目前市场的近40款主流中、高端手机已经支持AMR-WB（TRUE TONE）功能，可见支持宽带语音编码正成趋势。随着手机芯片成本的不断降低，AMR-WB的支持将越来越普及。
接入系统BSS方面，结合EDGE的引入路标（Roadmap），AMR-WB的实现建议分为两个阶段——
第一阶段：2008年初，AMR-WB基于窄带GSM，编码速率至12.65kb/s；
第二阶段：2008年底2009年初，AMR-WB基于EDGE，编码速率至23.85kb/s。
3 BSS IP
3.1 BSS IP的特点和优势
ALL-IP是指全IP网络的传输技术，由3GPP R5时期正式提出。业界的共识是，全IP传输网络是2G乃至3G移动通信网络向LTE平滑演进必要组成部分，在不久的将来，以“业务IP化，传送分组化”为趋势的FMC网络融合浪潮到来之际，ALL-IP将成为“Everything over IP”，“IPV6”，“网络扁平化”等概念的现实基础。
作为ALL-IP的组成部分，BSS IP与承载现网GSM/EDGE BSS的TDM E1传输相比，能够大幅提高传输效率，降低传输成本。
BSS的传输IP化后网元间逻辑架构见图2。
图2 IP BSS网元逻辑架构
由上图可见，实现BSS的IP化传输与否对手机终端来说是透明的，BSS网元间传输的IP化与否和“Gb over IP”、“Ater over IP”没有必然关系，考虑到改造成本，两者的IP化改造可以分阶段进行。
在BSS的各网元间数据交互，将由IP/MPLS骨干专网承载，其重点在于边际路由器到BSC、BTS的“最后一公里”的IP化改造，原先在E1线上的TDM传输将为“IP over E1”，“IP over Ethernet”所取代，改造后Abis口传输效率将得到大大改进。
Abis上应用IP over E1，对于语音业务，单根E1传输线可以节约40％的容量，仿真结果见图3；对于分组业务如EDGE，单根E1可节约20％的容量，仿真结果见图4。值得注意的是GSM/EDGE现网中单根E1的基站配置占了绝大多数，可见IP over E1对国内运营商有一定吸引力。当然，实际考虑到IP保证QoS、IP包头部开销、时延等因素，容量增益有所折减，用于解决覆盖的单E1传输基站并不能充分体现BSS IP的效益。
如果说IP over E1是充分考虑到现网利旧因素的“窄带IP”，那IP over Ethernet 就是新建基站在“最后一公里”上实现Abis IP化的最经济方案，是“宽带IP”。当数据带宽需求增加时，以太网是一种非常普及、经济、高效的解决方案。BTS基站上只需一个FE（Fast Ethernet）端口，即可支持相当于数十倍E1的传输带宽，能够完全满足数据业务的不断增长对Abis，Iub带宽的要求，为基于SDR的网络2G->3G->LTE的平滑演进奠定了基础。
图3 Abis上承载语音，IP和TDM模式下E1空余容量比较
图4 Abis上承载EDGE， IP和TDM模式下E1空余容量比较
3.2 GSM/EDGE 网络中的BSS IP应用分析和建议：
据有关媒体报道，中国移动运营商在较早时期就开始了对“BSS IP传输”专项研究。近两年来，移动运营商在省际传输骨干网和省内传输专网的扩容建设上，有明显IP化的趋势。可以预计，中国移动运营商的传输网对IP的整体承载能力很快将不逊于传统固网运营商。传输网的IP化改造为BSS IP做好了准备。
中国移动运营商对BSS IP的实施面临诸多问题，至少有如下几点：
- BSS设备IP兼容性问题，涉及现网BSC、BTS替换改造
- 现网Abis口大量存在的E1 TDM点到点连接带来的传输改造问题
- 传输改造期间的TDM、IP混合组网管理
- IP网元的同步问题、性能管理问题
- IP化以后对于网元的IP资源规划和管理
- IP/MPLS专网的管理，网络安全性问题
- 后续网络演进的策略和步骤
考虑到基站接口和承载方式的多样性，以及改造成本，建议中国移动运营商考虑TDM和IP传输混合组网承载GSM/EDGE。
4 EDGE Evolution
4.1 EDGE Evolution
据有关报道，中国移动在2007年初进一步加大了对GSM的投入，投资总额超出预期。该投资的相当部分估计用于EDGE网络的建设。这再一次表明了中国移动运营商对推动移动数据业务发展的决心。EDGE明显优于传统GPRS技术——路测表明，在EDGE网络信号良好的情况下，4 timeslot EDGE的平均数据速率可达到200kb/s。
EDGE Evolution称做EDGE演进技术或EDGE增强技术，它其实是一系列新技术的合集，这些新技术将使EDGE的单用户理论速率达到1Mb/s（现8 timeslot EDGE理论速率为384kb/s）.
EDGE Evolution技术集包括：
- 手机接收分级（MSRD）；
- 双天线除扰（DAIC）；
- 下行双载频捆绑（DDC）；
- GERAN上行性能演进（HUGE）；
- 符号周期削减、更高阶调制和Turbo编码（RED HOT）
- 延迟削减
限于篇幅，本文不再对上述各技术作详细展开。
4.2 EDGE Evolution应用分析
目前，EDGE 的演进技术已经得到中国移动运营商的普遍关注，EDGE Evolution的应用进程将得到有效推进。
从技术集构成来看，主要实施难度体现在手机终端侧。GSM/EDGE终端如果要支持诸如MSRD、DDC等技术，硬件设计上要做较大改动并集成支持相应新算法的芯片，这会造成终端成本的提高。因此，可以预料到的结果是在初期，终端厂商仅会在少数的高端机型上推出对EDGE Evolution的支持，配合运营商EDGE网络演进的成熟度，谨慎地预估EDGE Evolution的市场需求。
对于BSS设备厂家来说，EDGE Evolution中诸如DDC等技术对载频TRX的射频功放性能提出了更高要求，所以部分厂家需要更换TRX。
5 SDR
5.1 SDR技术简介
SDR全称为Soft Defined Radio，即软件定义无线电。在ITU的相应规范标准化进程由国际组织“SDR论坛”（1996年成立）大力推动。应用SDR技术，使真正的通用无线宽带接入平台成为整个通信产业链关注的热门概念，见图5。
图5 SDR——实现通用无线宽带接入平台的关键技术
通用无线宽带接入平台，亦称为“通用多标准基站”，可根据不同的需要和应用场景，仅通过软件升级的方式，实现支持2G、3G、Wimax、3G LTE乃至未来更新型无线接入制式。
基于SDR的通用多标准基站逻辑架构如图6。基站由以下主要逻辑部件组成：
- Mx/MB Transceiver Front-End (MBFE) 多标准多波段收发前端
MBFE是基站天线和MxBB之间的关键部件，集成A/D、D/A转换，上、下变频调制，功放，低噪放，耦合器等宽频器件。
经ALCATEL-LUCENT测试验证，满足SDR标准的中频带MBFE原型可以在3GPP I、III、IV频段和扩展频段达到预期的射频指标。[2]
- Mx-Baseband Processing (MxBB) 多标准多波段基带处理单元
MxBB内的SDR模块由DSP和FPGA组成，支持GSM、GPRS、EDGE、UMTS、HSDPA、CDMA 2000和OFDM等无线接入算法库。
MxBB的SDR模块通过高速控制和数据总线互联。
图6 基于SDR的通用多标准基站架构
- Common O&M 公共操作维护单元
公共操作维护单元由外部接口模块和基站操作维护管理模块构成。外部接口模块提供基站到基站控制器的传输接口，至少包括E1口、GE口等，接口可扩充以支持其他传输；操作维护管理模块负责基站内各组件的状态监控。
5.2 SDR的应用分析：
国外运营商如SFR、Vodafone等计划2007年在部分开放900Mhz频段WCDMA许可的国家把现网GSM逐步升级到UMTS。900 Mhz的多标准SDR基站十分适用于此类市场——软件升级即可完成3G升级，无需硬件改动，大大保护了运营商投资。因此，预计08年可见到工作于900 Mhz的SDR产品。
中国移动运营商一直密切关注SDR的研究进展，但是，考虑到国内3G牌照发放、 900 Mhz频段许可证等因素，SDR的应用缺乏现实动因。可以预见的是，SDR技术伴随着通信网络技术的演进融合必将成为业内主流。
6 具备强大演进能力的EvoliumTM BSS系统简介
创新的EvoliumTM BSS系统是上海贝尔阿尔卡特依托于阿尔卡特朗讯的强大支持向国内市场推出的多标准基站通信系统。
面向支撑下一代移动无线接入技术的设计理念使该系统具备强大的演进能力。基于EvoliumTM架构，完全可以实现基站同架支持GSM/GPRS、EDGE、WCDMA、802.16e乃至未来的LTE。配合新一代EvoliumTM A9130 BSC/PCU平台，BSS系统提供了升级支持诸如AMR-WB、BSS IP乃至EDGE Evolution等新技术应用的最经济方案，充分保护现有投资，获得了中外各大运营商的积极评价。
值得指出的是，阿尔卡特朗讯是SDR Forum的领导者之一，在对SDR技术的实践应用领域处于绝对的领先地位。其历史突破性的SDR基站模块于不久的未来必将再一次展示出EvoliumTM BSS系统在现网的强大演进能力。
7 结束语
随着各种新技术在GSM网络中的应用，GSM系统的生命周期得到了有效延续，“2G向3G的平滑演进”正在从空泛的口号变为现实，这一点已经为越来越多的业内人士所认同。通过以上篇幅，希望不仅能够使读者对未来两年内将在GSM/EDGE网络获得应用的新技术有更多的了解，更重要的是，能令网络建设者们能够得到些许启发，更加有效地进行GSM/EDGE网络的演进管理，最大程度地保护现有投资，实现业务价值。
8 参考文献
[1] 张韬，裘正定，“自适应多速率宽带编码标准AMR-WB及应用”，电声技术，2004，（10）：31-36
[2] Koenig, Wolfgang, “Implementation of a Multiband Frontend for a Medium Range Basestation within the RMS Project: Testand Measurement Results (Wolfgang Koenig, Gerhard Luz, Siegfried Walter, Ulrich Weiss)”, SDR 04 paper, 2004 Software Defined Radio Technical Conference and Product Exposition, November 15-18, Phoenix, Arizona, 2004
