通信产业及关键技术发展

通信产业及关键技术的发展 The Development of Telecommunication Industry & Key Technology 李万林 2010.12.05 提纲 通信行业发展趋势 技术研究和产业化重点 结束语 通信业务的普及率进一步提升 全球移动、固定、互联网用户数 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 199 8年 199 9年 200 0年 200 1年 200 2年 200 3年 200 4年 200 5年 200 6年 200 7年 移动用户 固定用户 互联网用户 中国移动、固定和互联网用户数 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 199 8年 199 9年 200 0年 200 1年 200 2年 200 3年 200 4年 200 5年 200 6年 200 7年 单 位 ： 万 户 移动用户 固定用户 互联网用户 移动用户44亿，普及率达到65%； 移动用户7.00亿，普及率达到52.3%。 2009年7月全球2009年7月全球 2009年7月中国2009年7月中国 移动通信和互联网是目前主流的通信载体 通信领域的新一轮创新将围绕着移动通信与互联网的发展及融合展开 网民》15亿，普及》20%； 网民》3.3亿，普及率》25%。 市场发展是移动宽带的驱动力 Source: Juniper Research, Jan. 2010 Voice centric device 10 times amount of traffic Informa Telecoms and Media, March 2010 通信产业价值链 Connectivity Æcost driven • anytime • anywhere IP network “physical” transport • access • switching • routing Content Æ value add • frame work • billing • content proxy • … “content” transport • DRM •… content library session control, application enabling content/ service enabling client networking devices & clients Enterprise Machine Consumer Services & Appz Æ time/ value add • charging • hosted office • PTT • … “value” transport • QoS • presence • security vertical applications MNO FNO user profiles/ roles GSM, HSDPA, 3G, WiMax licensed public/ wide area BS 连接层: 量和成本是竞争优势的关键 Connectivity Home/ Enterprise stationary (wireless/ wired) multimedia, Internet, radio, TV, MMCEthernet MM NT xDSL FTTx WiFi unlicensed PAN BT, UWB, (DECT) Service & Applications 控制平台及应用层将逐步货物商品化 Now Future Hardware Platform Hardware Platform Carrier Grade Operating System Carrier Grade Operating System High Availability Middleware High Availability Middleware Frameworks and Other Middleware Frameworks and Other Middleware ApplicationsApplications S y s t e m A r c h i t e c t u r e S y s t e m I n t e g r a t i o n Network Equipment Provider From Software Industry From Hardware Industry Hardware Platform Hardware Platform Carrier Grade Operating System Carrier Grade Operating System High Availability Middleware High Availability Middleware Frameworks and Other Middleware Frameworks and Other Middleware ApplicationsApplications S y s t e m A r c h i t e c t u r e S y s t e m I n t e g r a t i o n Past/Now Applications Carrier Grade System Software Hardware Platform S y s t e m A r c h i t e c t u r e S y s t e m I n t e g r a t i o n • Ongoing commodization of product components and system integration from bottom up 通信网络结构概要 Devices & Clients Networks MPM HSS Connectivity Computing Services/ Appz Platforms Intelligence IM NUM UM CPU, memory, … air interface, optics HLR … SaaS PaaS 云计算 IaaS 技术发展趋势 - 通信网络IP化，但底层物理继续适用 100% IT/ IP-specific 100% telco-specific Mobile Carrier IT industry Enterprise Fixed Carrier • Radio (air) interface strongly signal-centric and technology driven (e.g. spectrum efficiency) • Appz and core increasingly built upon IT-based HW/ SW technology & platforms • Access goes Ethernet/ IP, bit-stream oriented technologies • physical layer strongly driven by optical technologies (e.g. WDM, PON) • new appz and core built on IT and standards-based HW/ SW platforms • based on IP data networks • IP PBX on IT server • VoIP soft clients on PC • Business process integrated appz • Build upon commercial/ standard IT platforms Devices • smart phones/ CPEs are strongly IT driven (office appz, multi-media, …) • strongly technology driven (e.g. miniaturization, low power, …) Trend but appropriate transmission physics are always required 提纲 通信行业发展趋势 技术研究和产业化重点 结束语 通信产业的关键技术研究 宽带化 ‡ 无线：4G (IMT-Advanced)，带宽到1Gbps，技术趋向统一 ‡ 有线：EPON ， GPON大规模使用，NGPON成为下一轮技术热点 ‡ 基于IP技术的应用，网络趋向扁平 ‡ 业务应用分布化，云计算技术、新型安全技术扁平化 ‡ 通信从H2H到H2M，M2M，通信应用领域向末梢扩展 ‡ 短距离通信、传感器等技术和通信紧密结合 泛在化 ‡ 各种降低设备TCO的技术和架构 ‡ 广泛采用新型可再生能源绿色化 多媒体化 ‡ 宽带音视频技术，音视频采用统一编码 无线通信扩张并需求有线通信支持 s t a t i o n a r y w a l k i n g d r i v i n g GSM GPRS EDGE DECT/PHS CDMA EV-DO EV-DV UMTS HSDPA HSUPA IEEE 802.16e IEEE 802.16a,d WLAN (IEEE 802.11x) F-OFDM (802.20) LTE/B3G data-rate 10 Mb/s 1 1000.1 103 104 degree of mobility copper fiberfiber ... ... /RFID/ZigBee UWB *The merging technologies such as DVB-H, DMB, MediaFLO are not covered 无线技术的宽带化进程 GSM/GPRS/EDGE WCDMA HSPA HSPA+ TD-SCDMA TD-HSPA TD-HSPA+ LTE FDD LTE+ TD-LTE TD-LTE+ CDMA cdma2000 1x DO rev 0/A DO rev B UMB 802.16e 802.16m 10kbps 100kbps 10Mbps 100Mbps 1Gbps IMT-2000 低 高 1 10 100峰值用户速率 Enhanced IMT-2000 Enhancement 移动性 1000Mbps 游牧和本地接入技术 移动接入技术 3G和增强型3G 演进型3G和4G 移动通信迈向宽带化 4G是当前标准化重点工作 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 无线技术演进图 主要趋势 2010 CDMA one EVDO Rev A(B) GSM/EDGE WCDMA/HSPA(+) Fixed WiMAX Mobile WiMAX 802.16d 802.16e WiMAX 802.16m LTE Rel8/9 LTE Adv. 2005 2013/20142009/2010 无线技术演进详图 GSM/ GPRS EDGE, 200 kHz DL: 473 kbps UL: 473 kbps EDGEevo DL: 1.9 Mbps UL: 947 kbps HSDPA, 5 MHz DL: 14.4 Mbps UL: 2.0 Mbps HSPA, 5 MHz DL: 14.4 Mbps UL: 5.76 Mbps HSPA+, R7 DL: 28.0 Mbps UL: 11.5 Mbps 2005/2006 2007/2008 2011/2012 HSPA+, R8 DL: 42.0 Mbps UL: 11.5 Mbps cdma 2000 1xEV-DO, Rev. 0 1.25 MHz DL: 2.4 Mbps UL: 153 kbps 1xEV-DO, Rev. A 1.25 MHz DL: 3.1 Mbps UL: 1.8 Mbps 1xEV-DO, Rev. B 5.0 MHz DL: 14.7 Mbps UL: 4.9 Mbps HSPA+, R9 DL: 84 Mbps UL: 23 Mbps DO-Advanced DL: 32 Mbps and beyond UL: 12.4 Mbps and beyond LTE-Advanced R10 DL: 1 Gbps (low mobility) UL: 500 Mbps Fixed WiMAX scalable bandwidth 1.25 … 28 MHz typical up to 15 Mbps Mobile WiMAX, 802.16e Up to 20 MHz DL: 75 Mbps (2x2) UL: 28 Mbps (1x2) Advanced Mobile WiMAX, 802.16m DL: up to 1 Gbps (low mobility) UL: up to 100 Mbps VAMOS Double Speech Capacity HSPA+, R10 DL: 84 Mbps UL: 23 Mbps LTE (4x4), R8+R9, 20MHz DL: 300 Mbps UL: 75 Mbps UMTS DL: 2.0 Mbps UL: 2.0 Mbps LTE / LTE-Advanced The innovation platform for the next decade 2004/5 2006/7 2008/9 Development & Trials 2009/10 2011/12 Commercial products and networks Significant deployment Prototype development You are here! Research and Standards The LTE eco system has developed fast based on strong drivers. LTE生态系统正在形成 LTE FDD 和 TD-LTE • Several LTE platforms have been announced by device and chipset manufacturers and were demonstrated to carriers and at trade shows, • Single mode (LTE) and multi mode (LTE/HSPA) modems are in the market, • The first LTE phone is launched (on the MetroPCS network, operating in AWS spectrum) • All major infrastructure vendor offer commercial equipment 24 chip set / terminal manufacturers reported platforms into GSA 商用 LTE 网 8 commercial LTE systems are launched (11/2010) MetroPCS (21.09.10) Telia Sonera (15.12.09) MTS / UCell (July / August 10) Mobyland / CenterNet (07.09.10) Mobilkom Austria (19.10.10) Net4Mobility (Nov 2011) 4G标准化的热点技术 载波聚合 ‡连续的和非连续的载波聚合在一起形成20MHz以上的带宽 ‡ 通过载波聚合，实现移动通信的宽带化 ‡ 增加天线数量，利用空间维度进行扩充，提升峰值速率和效率 ‡ 上行支持4天线4个层的传输、下行支持8天线8个层的传输增强MIMO 多点协作 ‡ 在小区间和小区内对上下行联合接收、联合发送以及干扰协调 ‡ 协作将整体提升基站的性能，并改变基站的设计 ‡ 采用层3中继方式，主要部署在小区边缘和阴影区，以改善这些 区域的覆盖中继站 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 4G的未来发展重点技术 1 多天线和协同 协同技术将进一步发展 从天线之间的协同、扇 区间的协同向基站间的 协同发展， 2 软件无线电 软件无线电技术将进一 步应用在系统和终端的 基带、射频设计上，以 应对多模多频带来的挑 战 3 频谱感知 无线宽带的进一步发 展，必然带来频谱的紧 张，与非通信行业共享 频谱资源是一个方向， 这将带动频谱的自动识 别、共享技术的应用 4 网络编码 未来无线协作、中继、 Mesh的发展需要引入 网络编码的技术，深入 挖掘网络编码在移动通 信系统中的应用潜力 无线通信下一步技术重点依然是提升移动网络的宽带化能力，提升频谱效率， 同时软件无线电将成为新型基站的设计理念。 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 Relaying CoM P Carrier Aggregation LTE-Advanced 主要技术和性能 MIMO (DL) 8x8 MIMO (UL) 4x4 Enhanced SC-FDMA ICIC InterCell Interference Coordination 有线接入的宽带化发展 Now VDSL2 VDSL2 •基于双绞线 •100M对称带宽 PON 无源光网络 •EPON •1G/1G，1G/10G •GPON •1.25/2.5G，2.5/10G 下一代无源光网络 •波分复用PON •光码分复用PON •波分时分混合PON •波分码分混合PON NGPON 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 有线接入技术的研究方向 长距大分光比PON ‡ 支持60公里以上，1:256以上分光比 ‡ 运营商需求：减少光接入网络OLT节点，支持更多FTTH用 户 ‡ 主要技术：使用长距有源设备，放大光信号，1:256以上 分光比 ‡ NGPON和GPON的ODN重用 ‡ 1G EPON和10G EPON的ODN重用PON技术共存 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 HLR GGSN|SGSN/PDSN BSC/RANBSC/RNCBSC/RNC MGWMGW PDNPDN BTS Node B BTS CSCF HSS AGW IMSIMS BTS BTS Node B MSCMSC 无线接入网的扁平化 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 无线接入网的基站控制器作为功能实体将消失，其相应功能将下移到基站和核心网 无线网络要求自身具备SON 功能； 无线接入网的基站控制器作为功能实体将消失，其相应功能将下移到基站和核心网 无线网络要求自身具备SON 功能； 核心网的扁平化过程 IMS Circuit Core Legacy Packet Core Evolved Packet Core Core Network 2G Phase Out over time 4G Non-3GPP 语音业务 互联网业务 Service Network 3G To pure EPS3G 2G 4G(LTE) ‹核心网内部接口充分 利用IP网络 IP化 扁平化 ‹ EPC扁平化架构使得 数据转发延迟更短 宽带化 ‹ EPC支持4G接入， 上行达到50M，下行 达到100M 核心网在扁平化过程中，需有效提供语音业务核心网在扁平化过程中，需有效提供语音业务 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 核心网扁平化过程中的关键技术研究 多种接入技术的互 通互联 无缝切换 业务的连续性语音业务的连续性 移动互联网架构 P2P、云计算 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 统一的业务平台支撑业务分布化 • 互联网业务是未来新型业务发展的重点 … 业务网络云计算M2MWidgetSDP 社交网络 移动搜索即时消息 移动广告 移动商务 智能网 彩信短信 彩铃WAP 电信网业务 移动互联网业务 业务平台 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 业务研究重点 ‰富通信套件RCS ‰融合消息业务CPM ‰融合地址簿CAB ‰ 通过M2M平台可以进行网络和设备经营、流量经营、平台经营、业务经营。 ‰ 通过M2M平台可以进行网络和设备经营、流量经营、平台经营、业务经营。 ‰云技术可以有效降低Capex和Opex。 ‰云技术可以改造业务网络的架构。 ‰云技术可以在未来互联网业务竞争上提供成本优势。 M2M 云计算 业务整合 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 多媒体技术向移动网络渗透 多媒体业务 ISDN PON VDSL CATVxDSL 1990 100K 1M 10M 100M 1G 1995 2010 数据速率 1K 10K Voice ba nd modem 20052000 ● WCDMA/TD-SCDMA ● EV-DO IMT-Advanc ed ●HSDPA IMT -20 00 10G ● GPRS ● GSM/CDMA ●WiMX/LTE ●cdma2000● CDMA 1x 无线宽带能力的快速提升，多媒体向移动网渗透的步伐也逐步加快 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 编解码技术应用在通信的各个节点 IP AVT 视频流媒体服务器 音乐流媒体服务器 终端 编解码 （处理） 接入网/ 承载网 （透传） 媒体 网关 （处理） 转码器 （处理） 媒体 服务器 （处理） 终端编解码 （处理） 接入网/ 承载网 （透传） 转码 （处理） 媒体 网关 （处理） BSC BSC MGW MSCe HLRe CDMA network 2G 3G IP TDM or IP TDMMGW GMSCe BSC RNC MGW MSCe HSS WCDMA/GSM network 2G 3G ATM or IP TDM or IP MGW GMSCe TDM TDM or IP TDM or IP PSTN IP IP softswitch IP IP ISDNAVT AVT AVT TG/AG/IAD/ MSAG 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 多媒体是发展未来业务的关键技术点 多媒体 业务 …语音业务 …数据业务 …视频业务 融合 多媒体是未来业务发展必然趋势 演进 全媒体融合 (AMS) 发 展 信源（音视频）编解码作为多媒体基础技术、其作用越来越突出。 电视 手机 个人 电脑三屏 合一 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 音频编解码发展趋势 • ITU-T SG16/Q9语音(300Hz-3.4kHz)算 法(8/16/32/48kHz Sample) – 窄带->宽带->超宽带->全带 – 单通道->多通道 – 降低算法复杂度、延时、码率，提 升声音质量 从窄带向宽带，超宽带及全带发展，并提供高保真音质 • ISO/IEC MPEG 音频(20Hz-20kHz)算法 (48kHz/96kHz Sample) – MPEG-1 P3 (MP3) • MPEG-2 P3/P7（AAC） – MPEG-4 AAC – MPEG4-P3 2003 (HEAAC) – MPEG4-P3 2004(HEAAC V2) 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 视频编解码发展趋势 • ITU-T SG16/Q6(VCEG) – H.264 SVC/MVC维护工作 – 下一代视频编码(NGVC)算法征集工作 • ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 (MEPG) – 高性能编码标准(HVC)算法征集工作 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 MPEG-1 MPEG-4 H.262/MPEG-2 H.264/AVC H.261 H.263 H.263+ H.263++ 2006 preparation AVS1-P2/7 MPEG ISO/IEC JCT1/SC29/WG11 JVT ITU-T/MPEG VCEG ITU-T/SG16/Q6 China 2008 2010 H.264 SVC H.264 MVC AVS AVS2 HVC NGVC • AVS – AVS1-P2 面向移动应用档次算法 – 提升编码效率，降低算法复杂度 – 下一代视频编码标准(AVS2)征集工作 视频向更高清晰度画质发展 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 编解码研究重点 音频编解码 统一的自适应的音视频编解码算法视频编解码 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 绿色通信 „网络扁平化 „基站功率降低 „基站工艺改进 „功放效率提升 „塔放和美化设计 „多制式统一 „再生能源的使用 „分布式天线 „多制式BBU „多天线、多基站协调 „功放的自动关启 „软件无线电 „自动配置和优化 „中继站的使用 绿色是新一代通信系统的设计关键要素 无线系统的绿色化技术 • ICT和无线通信行业重视开发低碳排放的绿色通信系统 – 服务器：刀片服务器、云计算等 – 无线基站和终端：分布式天线、协同、软件无线电 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 绿色基站关键创新点 zRoF z高效功放 z多模基带 z协同 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 泛在网络的构成 基于IP的核心网和承载网 数字广播 4G、3G、2G网络 WMAN xDSL/FTTx 短距离连接/传感网 电视 电脑 手机 电脑 手机 电脑 手机 电脑 电话 机器 机器 • 近期内各种传感器网络、短距离互联网络和移动网络之间的协同、业务创建将是研究重点 • 移动网络通过短距离互联网络、传感网络向H2M、M2M通信方向延伸； 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 泛在网络的目标 • 无处不在的计算（Computing Everywhere） • 无处不在的内容（Content Everywhere） • 无处不在的联通（Connectivity Everywhere） • 无缝的通信连接与服务（Seamless Connection and Service） • 基于对位置、背景信息和使用偏好感知的服务（Location, Context & Preference-Aware Service） 用户身份 终端业务环境 网络业务环境 计算能力 交互能力 连接性能力 感知能力 策略执行机制 安全机制 能力评估机制 连接性能力 消息能力 计费能力 资源管理能力 策略执行机制 安全机制 能力发现机制 移动性能力能力发现机制 能力评估机制 重构机制 重构机制 业务 业务适配 上下文感知 个性化 用户业务需求 安全 娱乐 新闻资讯 居家生活 学习 旅游交际 医疗保健 购物理财 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 泛在网关键技术研究 • 用户行为、业务环境的感知和调整 –感知用户行为与业务需求，自适应的调整系统服务目标 • 网络架构的融合与互通 –为用户业务提供统一的服务平台 • 网络行为的配合与协调 –协调不同网络技术，提高系统整体效率 • 网络与终端的可重配置能力 –可重配能力是基础 • 安全 –个人隐私、设备之间的认证； –人和设备之间的信任 宽带化 扁平化 多媒体 绿色 泛在 通信产业的关键技术研究 扁平化 多媒体多媒体 宽带化化 通信网络 再创新 …协同、SDR、感知、共存 …SON、异构、互联网 …宽带音视频编解码 绿色化绿色化 泛在化泛在化 …RoF、多模基带、高效功放 …泛在网络架构 提纲 通信行业发展趋势 技术研究和产业化重点 结束语 2006-2010 通信业务的演变 „ Voice is the king „ Convergence of voice, data and video. „ Public service „ Public and enterprise service. „ Single service: fixed or mobile „ Full spectrum service: Fixed Mobile Convergence. (narrow sense) „ Single service: Telecom „ Full spectrum service: Telecom and Cable TV. (broad sense) • From voice focused telecom service to data focused information service. • From solo media service to multi media service. • From indiscrimination to personalized service. • Convergence of telecom service and information service. Past/Now Future 新技术从诞生到实现主流应用的五大周期 摩尔定律继续有效 •The good news: Moore’s Law will still be valid for the next decade # of transistors doubles every 18 - 24 months (~59% CAGR) –Huge potential for high integration (System-on-Chip), cost reduction and innovation Source: Scotten W. Jones, ICKnowledge, 03/2004 谢谢！