浅谈国内的4G格式

HERCYNA

开始之前先明确一个重点：目前国内4G LTE 网只能提供数据服务，不能承载语音通话！



下面是解释：这个问题要从移动核心网的角度来理解。我们平时说的WCDMA、TD-SCDMA、TD-LTE其实通常指空口技术，即从手机到基站的通信技术。而移动通信的核心控制部分，则由核心网完成——如何在两个基站间建立起语音连接？何时给拨号方返回嘟嘟的线音？何时给接收方发出振铃？如何判断一个用户是否开通了呼叫转移业务，如何实现？如何建立从手机到因特网服务器的数据连接？如何判断用户是3G用户还是LTE用户？ 这些都是由移动核心网完成的。

下面来说移动核心网的种类。在2G/3G时代，移动核心网是两个独立的域，控制语音相关的叫电路域（CS域：Circuit Switch），控制数据业务相关的叫分组域（PS域：Packet Switch）。相应的，与语音相关的控制都放在了电路域，比如上面的语音呼叫建立、返回振铃、判断并执行呼叫转移，以及曾经的杀手锏业务短信等等。与数据相关的控制则放在了分组域，比如上面的与因特网服务器（通信网与因特网是两张网）建立数据连接、区分你当前流量是微信还是微博等等。

因此，在2G/3G时代，语音和数据业务分别承载在两张不同的核心网上。3G网络允许业务并发，也即同时使用两张网络，在打电话的同时可以数据下载。（2G，严格的说是2.5G的GPRS，由于技术限制，通常发生呼叫的时候数据业务会挂起）

随着数据业务的爆发以及网络的全IP化，LTE网络不再提供电路域，只保留唯一的一个分组域核心网（EPC：Evolved Packet Core）。LTE的最终目标是所有业务，包括语音、数据，都承载在这张用来处理数据业务的核心网上。也就说，只有在语音完全实现数据化（IP化）后，LTE网络才能够承载语音业务，而这个条件目前在中国并不具备。

可能有人会问，手机QQ既然能语音通话，为什么LTE网络不能直接也这么干？因为这种类似于软件中的语音通话功能只是应用级别的，运营商无法做到对通话过程完全可控（使用手机号MSISDN作为身份标识、区域计费、增值业务等），更重要的是，这种级别的语音业务无法保障其通话质量（想象一边QQ语音一边下迅雷吧）。此外，实现移动电话与固网（座机）之间的通信也是个很重要的问题。

为此，通信人们又构想出了IP多媒体系统（IMS: IP Multimedia Subsystem），叠加在LTE核心网上，通过IP网络提供高质量、可控、可与固网融合的语音业务（当然不只是语音业务，还包括视频等媒体业务）。而VoLTE技术（Voice over LTE）就是基于IMS的，也是在LTE网络中承载语音通话的唯一方式。

不幸的是，多年来IMS的研究进展缓慢，其大规模的商用也刚刚开始（韩国SK已部署商用VoLTE），而要在中国这么大的范围内实现VoLTE，目前来看还不太成熟，需要后续持续的大规模网络基础建设（都是钱哪……），因此可以说，从目前来讲，「4G LTE 网只能提供数据服务，不能承载语音通话。」。

既然目前IMS网络大规模部署还不成熟，自然就有人想出了过渡期间的临时方案：CSFB和多模双待。

语音业务回落（CSFB: CS Fallback）是指驻留在LTE网络中的用户，需要发起语音业务时（包括主叫和被叫，不包括短信），通过切换，完全回落至2G/3G网络，然后通过2G/3G网络中的电路域进行语音业务，通过2G/3G网络中的分组域接续之前在LTE网络中未完成的数据业务，但是数据业务的速率会显著降低。语音业务完成后再返回LTE网络（至于是否挂机就马上回去就不一定了）。这是世界上绝大多数运营商采取的过渡期方案。这种方案的问题在于，如果优化不好，回落的过程耗时会很长，导致语音建立的时间较长。（当然小伙伴们不用担心，已经有一群人集中脑力把它优化的很好了。）

多模双待的概念就很好理解了，跟现在常说的双模双待机原理是类似的，唯一不同就是只需要一张SIM卡。用户同时驻留在2G/3G和LTE网络，语音业务通过2G/3G提供，数据通过LTE网络来承载。享受2G/3G的语音质量和LTE的数据速率，听着很完美是不是？致命弱点：耗电量大，这个不用多说吧，智能机用户的切肤之痛，试想如果本来就只能用6个小时的安卓机使用多模双待只能用4个小时了（可能有些夸张，具体数据未知），小伙伴们能忍么？第二，支持多模双待的终端少而且成本更高，大名鼎鼎的iPhone 5S就不支持，这也是为什么5S，以及其他非移动定制机，开通4G后被爆出各种语音、短信问题。

既然多模双待问题挺多，而CSFB听起来还不错，为什么中国移动、中国电信不好决定？



中国移动：原因，自然是其3G网络：TD-SCDMA的短板，导致其回落到3G网络的策略基本不可用。那回落到2G呢？要知道，GSM可是十多年前的技术了，技术上很难再做出更多的优化，导致CSFB的缺点被放大：回落时间过长（上文中「优化的很好」特指LTE到3G网络的回落）。试想用户需要打一个电话，先需要若干秒（假设8s吧）的回落时间（从LTE到2G），然后再经过若干秒（假设4s吧）的呼叫建立时间（2G系统内部），那每拨打一个电话，单方就至少需要等待12s，双方都是LTE用户的话还要更长（不是x2的关系，小于）。这恐怕谁都不好拍板就让用户这么等着。此外，2G（GPRS/EDGE都属于2G）的数据业务速率极差。GPRS的理论最高速率为171.2kbps，实际大概在40kbps左右；EDGE的理论峰值可以达到384kbit/s，实际大概是160Kbps左右；而LTE理论上可是100Mbps，也就是100,000kbps，从光纤网络直接掉到拨号网络，用户能满意么？（以上速率除以8就是你迅雷上看到的下载速度）

简单来讲移动是4G回落到2G。两级回落，等待时间太久且效果不好，这也是为什么iPhone5用4G通话效果很不好的原因，因为苹果用的是CSFB而不是多模双待。

移动也有一个优势就是现在都是不管fdd还是tdd都不能达到商用volte的地步，都几把要回落到gsm或者umts（联通）做语音业务，回落到umts（3g）覆盖毕竟盲点多，别管你联通wcdma一样覆盖盲点一大堆，谁让你频段高呢，gsm900mhz，覆盖就是比你好，所以回落到gsm才是最佳选择，回落到3g，没覆盖，打不通电话。

好在中国移动坐拥数亿用户，拥有强大的产业推进能力，只要想，马上就会有无数移动版手机支持多模双待，所以也不用太操心。而移动的资金雄厚，大踏步建网直接进入VoLTE时代也应该指日可待。




联通：所谓拿到最好的3G牌照绝对名不虚传，所以采用CSFB没有什么悬念。而其3G网络从WCDMA升级到到HSPA+其理论峰值就可以达到42Mbps，跟LTE已经不分伯仲，也导致其LTE的发展态度最保守。不过，其从WCDMA到LTE的演进从技术上讲也是三家运营商里最平滑的，偷着乐吧。

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补充1：SRVCC技术解决的当语音已经通过VoLTE承载时，在通话过程中移出LTE覆盖区（也就是4G没信号了）过程中如何保证语音、数据的连续性。因此在文中并没有提到。

补充2：LTE-A才是严格意义上的4G标准，HSPA+、LTE都是准4G标准。



电信：而中国电信的原因，则在于从其3G网络CDMA2000到LTE的演进不是平滑的，可以理解为两张技术上截然不同的网络，回落自然也成问题。况且国外大部分部署CDMA的运营商（主要集中在北美）当初大部分都选了多模双待（当时回落技术还非常不成熟），所以选择跟风自然最稳妥。

地球人都知道，到了4G时代，中国电信也许是百年电信史上最纠结的运营商。

它的4G难题主要有：

1、中国电信已经获得的4GTDD频段为2.3GHz和2.6GHz，可能获得的FDD频谱为1.8GHz、2.1GHz或2.6GHz，均是高频段。相比现在的800MHz频段，中国电信未来的网络基础投资要大大增加。

2、和联通一样，中国电信要采取融合组网策略，但是现实挑战极大。原因在于TD-LTE和FDD LTE的共站共天线，从技术上说，还属于人类尚未攻克的十大难题之一。（详情有很多术语，感兴趣的童鞋可以来电来函咨询。）

3、极品难就是终端。未来中国电信的4G终端至少要支持CDMA/TD-LTE/FDD，考虑到抢用户，还要有GSM/WCDMA，十几个频段，话音实现主要靠CSFB到CDMA上，中国电信将成为唯一同时运营CDMA、TD-LTE和FDD LTE的运营商。

4、孤军作战，缺乏规模优势。因为CDMA的主导者Verizon已经明确了其4G演进的线路图，就是在700兆运营一张与CDMA覆盖相当的FDD-LTE网络，通过VoLTE的服务将CDMA淘汰出局，从而达到由一张4G网络同时解决语音与数据的服务能力，并以此降低运营成本。按照这个线路图，Verizon没有采用CSFB，导致全球CDMA网络的CSFB和手机支持都比较薄弱。

不过，中国电信对形势的判断其实很清醒，否则不会早在2010年就启动了专攻4G的“蓝极光”，并重金聘请出身贝尔实验室的华裔科学家毕奇担任改计划领头人。（毕奇其人很牛，山大王在贝尔实验室的院士墙上瞻仰过他的照片，这可是1949年以来第一位华裔科学家获得这个称号。）“蓝极光”的近期主要目标就是提高中国电信4G网络的经济性能，从中可以看出，中国电信未来4G的套路会是：

1、通过增强型基站提高覆盖能力，下一步的关键在于积极开展覆盖增强RRU的小型化、一体化，减少部署难度。

2、由于频率的限制，中国电信短期内无法采纳Verizon的演进策略，在较长时间内语音需要倚靠CDMA网解决。从目前情况来看，蓝极光计划覆盖增强技术仍与CDMA的覆盖能力相差较远。也就是说，CSFB方案，会是想当长的时间内，中国电信4G终端的主流。

3、积极争取在次800兆部署支持VoLTE的4G网络，以达到CDMA向VoLTE的全面演进。然而这个方案很大程度上取决于电信能否成功获得次800兆牌照。

4、不考虑做大规模的融合组网，主要利用FDD LTE实现广覆盖，TD-LTE在热点地区吸收流量。

归根结底，如果没有戏剧性的变化，中国电信的4G运营，还无法摆脱CDMA的纠缠。小伙伴们，你们准备好了吗？





邮电从九几年开始拆分为邮电分离，变成中国邮政和中国电信，然后过了几年又拆分为中国移动，中国联通，中国电信。从手机的格式上来讲，工信部掌握着生杀大权，这还不算，那个国产的TD格式出个国基本都不可以用。移动电信被工信部玩个半死。这是哪个专家或者决策层想出来的实在是令人费解，按照道理拆分了市场化竞争，通信公司有自主选择网络格式的自由，似乎并没有市场化。。。继续自己人折腾自己人。。。。

yee2001

谢谢普及知识。