一、 昔日霸主
GSM是有史以來最成功的移動通信制式,自從1991年商用以來,逐步成為移動通信市場的霸主。據GSA的統(tǒng)計數據,在巔峰時期,全球的GSM用戶總數超過45億,全球移動用戶的占有率達80%。
即使是2017年,全球仍然有大量的用戶采用GSM技術,另外還有大量的M2M(Machine to Machine)業(yè)務基于GSM/GPRS技術,GSM仍然擁有最多的用戶。
中國也不例外,根據工信部發(fā)布的2016年通信運營業(yè)統(tǒng)計公報,表1列出了基站與移動電話用戶的數量。
從表1看到,到2016年底,中國的4G用戶取代了2G用戶,成為移動電話用戶的主流,實現(xiàn)了歷史性的跨越。表中的4G用戶,就是LTE用戶,而2G用戶就是GSM用戶。
不過,盡管LTE用戶已經成為中國移動電話用戶的主流,但我國仍有3.8億GSM用戶。另外,在我國的3G、4G用戶中,很多用戶的終端是支持GSM技術的,換句話說,日常使用GSM網絡的用戶遠遠超過了4億。
為什么GSM有如此之強的影響力?這與GSM的工作頻段以及采用的FDD-TDMA的技術體制密切相關。GSM網絡還采用了頻率規(guī)劃技術,大幅降低了鄰區(qū)的干擾,使得通信質量更加穩(wěn)定。這方面《TDMA空中接口技術》一書進行了闡述,這里就不引用了。
總之,目前GSM網絡仍然在兩個方面發(fā)揮著巨大的作用:
服務于人
GSM網絡承擔了移動用戶大量的話音業(yè)務,并且是LTE用戶話音業(yè)務回落的主要承擔者。另外,GSM網絡還承擔了大量的短信業(yè)務。
服務于裝置
由于GPRS的通信裝置價格低廉、成熟穩(wěn)定,GSRS網絡是各種遙測、遙控M2M裝置的首選網絡。
二、 英雄遲暮
不過,由于GSM屬于2G的技術范疇,與IS-95以及PHS屬于同一代技術。因此,在技術更新異常迅猛的通信行業(yè),在3G、4G乃至5G等后一代、下一代技術層出不窮的今天,盡管GSM仍然老當益壯,但已經是英雄遲暮了,規(guī)劃GSM的未來,還是很有必要的。
為什么要將GSM請下通信的舞臺,主要有兩大原因。
首先是GSM技術在安全性上有明顯的漏洞。
大家知道,GSM技術是20世紀80年代制定的,設計之初對網絡安全要求并不高,只考慮了通信加密,因此GSM系統(tǒng)采用了單向鑒權的方式,只實施網絡對終端鑒權。
單向鑒權為偽基站之流大開方便之門,而偽基站發(fā)送的垃圾短信是誘發(fā)通信詐騙的常用手段,成為近年來高發(fā)的通信詐騙的一大助推者。
從WCDMA技術開始,采用了雙向鑒權,不但網絡對終端鑒權,而且終端也對網絡鑒權,避免了偽基站的肆虐。但是考慮到回落的需要,目前的3G/4G終端普遍支持GSM網絡,還是有可能回落到同樣發(fā)送GSM信號的偽基站上。
盡管《魔高一尺道高一丈:談談如何克制偽基站》一文中提出對GSM網絡的短消息發(fā)送機制進行修改,也能彌補相當大的漏洞。但是由于涉及對現(xiàn)網設備的改造,運營商普遍對此不積極,工信部也沒有采用有力的措施來推動,導致GSM網絡的漏洞始終存在。
除了安全上弱點外,與WCDMA網絡相比,GSM網絡的話音業(yè)務頻譜效率不高,這也是GSM網絡的一大弱點。
根據《 WCDMA無線網絡實戰(zhàn)指南》一書的分析,單載波的WCDMA小區(qū)話音業(yè)務的極限容量為60個用戶,相當于一個8載頻的GSM小區(qū)。也就是說,一個WCDMA單載波基站所支持的話音信道數與1個采用8/8/8配置的GSM基站相當。
假定GSM網絡采用最高復用效率的3*3頻率復用,為了實現(xiàn)8/8/8配置,GSM網絡在頻率規(guī)劃時需要準備72個頻點,相當于14.4MHz的帶寬,是WCDMA的5MHz帶寬的3倍。由此可見,WCDMA網絡的話音容量密度更大,更適合在高話務密度區(qū)域部署。
基于以上兩點原因,盡管GSM網絡還能發(fā)揮作用,更新?lián)Q代必須擺上議事日程了。
三、 未雨綢繆
前面列舉了GSM網絡更新?lián)Q代的必要性,GSA給出了世界移動用戶數量按制式的預測,可見從2017年起,GSM網絡的用戶數量將會日漸萎縮,退出通信舞臺的大局已定。
至于GSM在國內的退網,最早提出的時間點是2017年,但是通信業(yè)內也有觀點是在2020年,某些文章還提出可能要到2025年。不管退網的時間點在哪里,作為一種極有影響力的移動通信制式,GSM的退網還是要早做準備,未雨綢繆的。
事實上本人在2012年就考慮了GSM退網的問題,在《中國移動:請準備GSM的華麗謝幕》一文中針對國內最大的GSM運營商中國移動,提出了如何應對GSM退網的策略。
我的看法是考慮到GSM的用戶數量以及業(yè)務覆蓋的范圍,GSM的退網應該是個漸進的過程,分為準備期以及實施期兩個階段,目前是準備期,主要是為GSM的退網制定相應的策略以及時間表。
制定GSM的退網策略應該重點考慮以下問題:
GSM網絡承載的語音業(yè)務何處去?
GSM網絡的頻段如何處理?
只支持GSM技術的終端如何處理?
大家普遍關心第2個問題,就是GSM網絡使用的頻段如何Refarming(重耕)?但我認為,如果不考慮第1個問題,直接談第2個問題是沒有意義的。關于第1個問題,由于涉及面廣,將會有專門的文章來闡述,這里就略過了。
至于第3個問題,GSM終端主要分為用戶終端以及數據裝置,用戶終端本身就有更新?lián)Q代的過程,運營商甚至可以用新手機與只支持GSM的老舊手機進行一對一更換,處理起來比較簡單。
數據裝置很多都是安裝在監(jiān)測場地,進行一對一更換難度很大?紤]到這些裝置不受垃圾短信的影響,業(yè)務量也不大。因此可以考慮為這些設備單獨提供GPRS網絡的服務,直到數據裝置老化、淘汰或者達到了GPRS網絡最后的服務期限。
當然,如果是新增的數據裝置,運營商將會要求不能只支持GPRS,必須支持3G或者4G甚至NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄帶物聯(lián)網)。
另外,GSM退網的時間表也必須明確,不能只在運營商內部討論,而應該在通信業(yè)界甚至全社會公諸于眾。
四、 結束語
GSM是當下碩果僅存的2G技術,由于安全以及頻譜利用率的缺陷,不可避免地面臨被后起之秀取代的命運。GSM退網不再是懸而未決,而是擺上了議事日程。
不過,作為有著巨大影響力的移動通信制式,GSM技術值得為其安排一個體面的退出方案,這個退出方案分為準備期以及實施期,在準備期需要為GSM的退網制定相應的策略以及時間表。