GSM和CDMA

2014-10-21 16:18:08

  什么是GSM?什么是CDMA?各有什么特点?如何协调发展?想当年,为了使联通的网络发展计划得到投资者的支持,我在分析师会议上多次回答过这个问题,在走访投资者的路演过程中,更是反复解释这个问题。今天,再回过头来思考这些问题,倒觉得很有意思。

  从技术角度来讲,GSM和CDMA都是数字移动通信技术,区别只是在于多址的方式。在无线通信中,许多用户同时通话,需要用不同的无线信道来分隔,以防止相互干扰,这种技术方式称为多址方式。GSM采用时分多址,即TDMA方式,在一个无线频道上,按时间分割为若干个时隙,每个信道占用一个时隙,通信双方在规定的时隙内收发信号。CDMA则是码分多址的方式,在这种方式下,不同用户传输信息所用的信号既不是靠频率不同也不是按时隙不同来区分,而是用各自不同的编码序列来区分,或者说,靠信号的不同波形来区分。如果从频域或时域来观察,多个CDMA信号是互相重叠的,接收机在多个CDMA信号中选出其中使用预定码型的信号,其他使用不同码型的信号则不被解调。

  这样说还是太专业,投资者难以理解。我们试图用通俗的语言来解释:

  先说模拟移动通信的FDMA方式。FDMA像是一间间的小房子,每间房子里有两个人可以交谈。结构简单明了,但是占地面积大,资源利用率低,房间里的两个人谈话时,偶尔会听到隔壁房间谈话的声音。

  而数字移动通信的TDMA像是一个大房子,很多人在大房子里说话,每个人都只能在被分配的时隙里说话,不过时隙快速循环,谈话听起来还是连续的。

  同是数字移动通信的CDMA也像是一个大房子,大家同时说话,但是说的是不同的语言,各说各的,互不干扰。

  这样的解释不是很准确,但是容易听明白。

  究竟哪种技术好?很难说清楚,但是,我至今还是认为CDMA在频率利用,抗干扰、软切换、过滤背景噪音等方面具有许多特殊的优点,由于CDMA的频谱利用率高、容量大、覆盖广等特点,在网络建设和运营中可以减少投资和降低运营成本。

  用一个例子就可以说明CDMA的技术优势。2003年1月4日上海磁悬浮列车正式开始商业运营,磁悬浮列车专线西起上海轨道交通2号线的龙阳路站,东至上海浦东国际机场,专线全长30公里,列车运营时速达430公里。在当时的技术条件下,要在这样快的列车上提供移动通信服务是一件十分困难的事情。但是,上海联通用CDMA技术实现了全线的移动通信覆盖,通信效果很好。

  接着出现的CDMA 1X技术,向人们展示了利用手机传输数据的功能,取得了很好的效果,进一步显示了CDMA的技术特点。2003年3月,联通举办CDMA 1X业务的发布会,依照惯例有一个媒体提问的环节,有记者要我讲一个CDMA 1X的应用实例,我拿起一部当时最新的有摄像功能的手机说:“别看你们那么多摄像机对着我,我这部手机里也有摄像功能,而且还可以把所摄的内容传到别的手机里去。”我还讲到,移动数据通信正在快速发展,很快就会像手机短信一样蔓延开来,出现“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”的局面。当我说这段话的时候,一位同事拿着手机摄下了一段视频。晚上,我回到家里,这位同事把这段视频发到了我的CDMA 1X手机上。这是我第一次用手机接收视频信息,我一遍一遍地重复看这段视频,自己也被这种新技术的魅力所感动。

  由于CDMA在技术上有很多优势,尽管在2G时代CDMA的市场份额较小,但是当时有很多专家都认为,CDMA技术在未来一定会占主导地位。果然,到了3G时代,不同的3G标准都选用CDMA作为多址技术。

  但是GSM也有明显的优势。由于GSM在标准设计的初期就是以实现泛欧洲的统一移动通信系统为目标的,所以在标准的设计中充分考虑了技术的通用性。例如,SIM卡的应用将用户的认证都通过SIM卡来完成,实现机卡分离,使用户可以方便地更换手机;每部手机都有一个被称为IMEI(国际移动设备识别码)的电子串号,IMEI由15位数字组成,手机在组装完成后都被赋予了一个全球唯一的号码;有精心设计的漫游流程,使手机的自动漫游变得非常方便。

  GSM的成功出乎了所有人的意料。虽然最初它是作为欧洲系统来开发的,但实际上GSM不仅在欧洲推广应用,而且在全球范围内得到了广泛的应用。GSM成为全球性的移动通信标准,从市场占有情况看,2G时期,GSM一直占上风,市场份额始终高于70%。

  美国的电信运营商在2G的初期并没有采用GSM技术。当时美国业界开展了CDMA和TDMA的技术之争,讨论究竟哪一种技术更有优势,结果这两种技术分别被不同的运营商采用。但是,当时在美国采用的TDMA技术不是GSM,而是美式的D-AMPS。由于当时美国没有GSM网络,那些使用GSM手机的外国旅行者到了美国以后无法漫游。1998年,国际电信联盟在美国的明尼阿波利斯举行全权代表大会时,为了满足与会代表的GSM漫游,不得不从欧洲的GSM系统拉几个基站到会议所在地。

  后来,情况发生了变化。美国AT&T 无线公司和辛古拉(Singular)公司都将网络从美式的TDMA 过渡到GSM,采用的是与欧洲不同的1 900兆赫的频率。GSM手机制造商们很快就在原有的900兆赫和1 800兆赫的基础上增加了1 900兆赫,这样就顺利解决了GSM手机在美国漫游的问题。此后,美国的TDMA运营商普遍采用了GSM技术。

  我与时任AT&T无线公司首席执行官的摩汉R26;吉亚尼先生谈起过当时AT&T将美式的TDMA网络改为GSM网络的过程。他说,在他们准备改变网络制式的时候,高通一次又一次地劝他们改成CDMA,并列举了CDMA在技术上的很多优势。但是AT&T最终还是决定将其改为GSM,吉亚尼先生说,他们做决策时,最看重的是当时GSM的应用已经遍及了世界各地。

  中国联通同时运行CDMA和GSM两个网络,由于CDMA是新建立的网络,中国联通也希望借CDMA网络来实现公司的差异化经营,因此,在一段时间内,公司把主要的建设资金放在CDMA上,把主要的广告宣传放在CDMA上,手机补贴也全部集中在CDMA上。即使在这样的情况下,公司的GSM业务仍然在顽强地成长。尽管GSM网络已缺乏容量,尽管在营销中没有专门针对GSM的广告,更没有手机补贴,但是GSM用户数仍继续增长。GSM 始终是公司营业收入的支柱,是公司利润的主要来源。

  在国际移动通信行业,GSM和CDMA互不相让,展开了激烈的竞争,甚至可以说是互相排斥。而中国联通是既经营GSM,又经营CDMA的运营商。我们很快就处在了这场国际竞争的旋涡之中。

  GSMA(全球移动通信协会)是GSM运营商的国际合作组织,而CDG是CDMA运营商的国际合作组织,我们恰好同时参加了两个组织。我们牢记,在GSMA开会时,无论如何不能提到CDMA,同样,在CDG开会时,也千万不要提到GSM。

  一天,GSMA的理事长和首席执行官一起来到中国联通总部。我们像以前一样热情地欢迎他们的到来,不过我觉得这一次他们的脸色有些异常。很快,他们就说出了来访的主要目的。他们认为我们过分地宣传了CDMA的优点,这样会影响GSM的发展,希望我们对此引起注意,他们再三说,不要忘了你们也是GSM的运营商。我当即向他们表示,公司的经营方针是两网协调发展,我们希望GSM和CDMA都能得到很好的发展。

  CDG的人对CDMA的技术特别有信心,他们始终认为CDMA在技术上的优势是GSM等TDMA技术无法比拟的。

  事实上,进入3G时代以后,3种主要的标准都选用CDMA作为多址技术。WCDMA是GSM向3G演进的技术,原意是宽带CDMA。但是GSMA的人在很长一段时间内不愿意用WCDMA这个说法,他们宁愿称其为3GSM。

  对当时的中国联通来说,如何处理好两个网络的关系,确实很重要。那时候公司开新闻发布会,记者们最喜欢问的问题是,你们如何平衡GSM和CDMA,如何避免“左手打右手”。

  一次新闻发布会上,在媒体记者提问时,一位记者要求在场的每一个中国联通的领导都掏出自己用的手机给大家看,是CDMA,还是GSM。我左手掏出一部CDMA手机,右手掏出一部GSM手机。记者问,两部手机哪一个好?我当然不会中招。我说,CDMA和GSM各有各的优势,中国联通提供两种网络,由用户来选择。

  我们努力尝试将C网和G网的优势互补。其中最有意义的一件事是在CDMA手机上使用UIM卡。GSM的用户都很熟悉SIM卡,SIM即客户识别模块,也称用户身份识别卡,GSM手机必须装上此卡方能使用。SIM卡的主要用途是对GSM网络客户的身份进行鉴别。卡上存储了移动电话客户的信息、加密的密钥,也可存储电话号码和其他信息。有了SIM卡,用户可以方便地更换手机。但是,像模拟移动电话一样,CDMA手机不使用SIM卡,用户若更换手机,需到电信运营商的营业厅去写号,很不方便。中国联通在第一期CDMA网络建设和手机定制时,就决定对CDMA手机实施机卡分离的方案,推行UIM卡。在CDMA系统上用户识别模块不叫SIM卡,而叫UIM卡,表达的是同一个意思。

  在厂商的支持下,机卡分离的方案很快得到实施,深受用户欢迎。但是,由于除了中国联通以外,CDMA其他运营商都没有采用UIM卡方式,这样就给CDMA手机制造商带来了不便。为此,我们开展了一系列的工作,推广在CDMA手机上使用UIM卡。

  我记得,我本人就几次劝说日本电信运营商KDDI的社长小野寺正先生,列数机卡分离的好处,希望KDDI也推广使用UIM卡。我也不厌其烦地几次向韩国SK电讯的社长金信培先生提出推广UIM卡的建议。中国联通还发起召开CDMA运营商国际峰会,每年一次分别在不同国家举行。在峰会上,我们也不遗余力地宣传推广UIM卡。但是,坦白地说,推广效果并不理想,大部分CDMA运营商虽然赞同,但实际上并没有实施。我理解,对于运营商来说,改变已经使用多年的用户识别方式是一件很不容易的事情。但我坚信,用户一定会喜欢UIM卡。

  不过,也有惊喜出现。一次,我在飞机上见到了一位来自印度尼西亚的CDMA运营商Mobile–8的朋友,我问他去哪里,他说去珠海,我问去干什么,他说联系UIM卡的生产事项。哦,原来Mobile–8已经在推广使用UIM卡了,真令人高兴。

  手机的机卡分离毕竟是对客户和运营商都有利的事情,这个趋势是无法改变的。后来,情况发生了很大的变化。韩国的SK电讯和KT在转入3G后,使用了WCDMA技术建网,自然就使用SIM卡了。美国最大的CDMA运营商威瑞森(Verizon)在2G时没有推行UIM卡,转入3G后,使用了CDMA的EV-DO技术,还是没有推行UIM卡,但是到了4G时代,威瑞森率先采用了LTE(长期演进)技术,终于推行SIM卡,实现机卡分离了。这使我想起了“殊途同归”这个词。

  到后来,SIM卡又在发展,出现了小型卡(Micro-SIM)和微型卡(Nano-SIM),今天业界讨论的已经不是用不用SIM卡的问题,而是用哪一种类型的SIM 卡的问题了。

  CDMA与GSM技术之间的战争在后来变得越来越缓和了。在GSM大举进入美国的同时,CDMA也进入了欧洲。东欧地区一些运营商率先建设了CDMA 450网络。由于CDMA 450技术具有频率低、覆盖广、室内穿透强、容量大、支持无线高速分组数据业务等特点,效果很好,很快又从东欧延伸到北欧和西欧的一些国家。

  高通态度的变化使这场战争趋于尾声。

  高通是CDMA移动通信技术的主要开发者,CDMA的第一个标准IS–95就是由高通发起的。高通在CDMA方面拥有大量的专利,而且一直是CDMA芯片的主要供应商。高通千方百计地以各种方式推动CDMA发展,希望有更多的运营商采用CDMA技术建网。那时,人们一说到高通,就会联想到CDMA。

  我每次与高通的创始人欧文R26;雅各布先生见面,总会听他解说CDMA的优势所在,描绘CDMA的发展前景。欧文R26;雅各布是教授出身,对技术研究得很深。我印象中的雅各布先生总是精神矍铄,谈起技术问题时劲头十足,充满激情。2003年的CDMA运营商峰会在日本东京举行时,雅各布先生也参加了,当时正值他70岁生日,他说,他的几个孩子联合起来送了他一辆法拉利跑车作为生日礼物,希望他永远保持年轻人的活力。

  多年来高通专注于CDMA产品,从不涉及GSM产品。联通在发展CDMA用户时发现有的GSM用户虽然希望使用CDMA手机,却不愿放弃原有的GSM号码。为此,我们希望能够有一个可同时使用CDMA和GSM两个号码的双模双待手机。为了实现这个想法,我们找了手机生产厂家,答复是目前还没有双模双待的芯片,但可以利用两个芯片生产出双模单待的手机,也就是说,这种手机具备双模功能,但在同一时间内,只能使用一个网络,要么CDMA,要么GSM,不能同时使用两个网络。这样的双模单待手机显然还无法完全满足同时想使用两个网络的用户的需求。于是我们找到高通,希望高通推出一个GSM和CDMA双模合一的芯片。但当时高通对GSM完全没有兴趣,所以对开发双模芯片也没有什么兴趣。他们回答说技术上有难度,无法实现。此后,我们一直努力想说服高通。在欧文R26;雅各布先生来访的时候,我直接向他提出这个要求,希望能得到支持。他问我,这样的手机有什么用?我说可以使GSM的用户也能享受CDMA服务。他当时没有答复我。事后,高通方面告诉我们,已经讨论了联通推出的开发双模芯片的方案,但是存在技术问题,主要是900兆赫的GSM和800兆赫的CDMA频率太靠近,互相之间存在频率干扰,这个问题目前还无法解决。这样,我们也就没话可说了。

  不过,双模双待手机还是做出来了。国内手机制造商酷派通过一年多时间的研发,于2005年打造出全球首款CDMA和GSM双模双待智能手机—酷派728。在没有双模合一的芯片的情况下,酷派利用CDMA和GSM两个芯片,克服了双芯片给手机体积方面带来的难度,顺利解决了同时给两个模块供电的电池负荷问题。这款双模双待手机的问世,开创了手机的一种新类型,在业界引起了震动。

  2005年初,欧文R26;雅各布的儿子保罗R26;雅各布(Paul Jacobs)接任了高通首席执行官的职位,此后高通公司进入了一个新阶段。

  2007年去参加巴塞罗那GSMA全球大会的人会发现,一向推崇CDMA的高通公司不仅参加了这次大会,而且成为这届GSMA全球大会的主要赞助商。此时,高通不仅仅是CDMA芯片的主要供应商,也成为GSM和其延伸的3G技术WCDMA芯片的主要供应商。这一变化拓宽了高通的产品领域,大幅提升了高通在手机芯片市场的份额。

  有一次,我问保罗,你把GSM也纳入高通的产品系列,你父亲会怎么看? 保罗说,我父亲对CDMA有特别的感情,把CDMA当作自己的孩子,但是,高通扩大研发范围,把整个移动通信系统都作为高通服务的目标,这样做有利于公司的长远发展,我向他解释后,他也同意。

  很快,高通就开发出CDMA和GSM双模双待的单芯片。2007年7月,酷派推出了使用单芯片的双模双待手机—酷派268,采用的就是由高通开发的QSC6030单芯片。由于采用了单芯片,不仅缩小了手机的体积,而且延长了待机时间。

  2008年,高通宣布,为应对因全球经济低迷而导致手机需求量下滑的不利局面,将停止对其提出的4G标准UMB的研发。高通首席执行官保罗R26;雅各布称在停止UMB项目开发后,公司将专注于LTE的开发。从此高通不再单独制定移动通信系统标准,而转入开发融合各种技术的芯片。

  运营商和GSMA组织的观念也在变化,CDMA和GSM的对立正在消失。GSMA打开了大门吸收CDMA的运营商作为其成员,GSMA各类会议上讨论的题目也不再局限于GSM?而是整个移动通信行业。

   2008年,中国电信向中国联通收购了CDMA网络和业务。收购完成以后,中国电信凭借多年电信经营的经验和强大的电信基础设施,迅速完善CDMA网络,扩大CDMA的营销,并且将网络升级到3G,向用户提供CDMA 2000的服务。CDMA进入到快速发展的新阶段。

  

本文摘自《移动时代生存》


   移动时代,手机改变了人们的生活,手机也正在成为人们的生活本身,很少有人能脱离手机生活。今天,全球移动电话总数已经超过70亿部,手机更新换代的速度也越来越快,人们正在期待移动通信新的发展与可能。 《移动时代生存》以作者亲身经历与体会为基础,结合严肃的思考,讲述中国移动通信发展的历史,中国电信行业发展的台前幕后,描绘手机给人们的生活带来的变化,给企业和个人带来的机会,思考在手机时代人们应该如何调整自己,并展望未来的信息产业发展蓝图。

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