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1-4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2.6Kbps，CDMA1X的速率为15.7Kbps，小灵通分组通信的速率为76.8Kbps。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42.8Kbps。

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AIR-EDGE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3 WILLCOM AIR-EDGE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PHS MoU组织在2001年制定并发布。协议以STD-28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5 PPMP传输面控制协议

图6 PPMP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FACCH(2)。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7 UT-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GPDS(Gateway小灵通DataServer)、数据应用服务器SPDS(Serving 小灵通 Data Server)、接口转换服务器FEP(Front End Processor)、小灵通分组业务管理系统PPMS(小灵通 Packet Management System)组成。FEP提供系统平台侧的X.25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PS-NUM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NTT DoCoMo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20M-100Mbps，计划明年正式向社会提供服务。