LTE 全球發(fā)展和商用進(jìn)展*

熊尚坤，朱紅梅，王慶揚(yáng)，胡樂明

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 引言

近年來，以iPhone為代表的智能手機(jī)的普及激發(fā)了移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的繁榮發(fā)展，移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量呈現(xiàn)爆炸式增長。主流移動(dòng)運(yùn)營商數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)營收也迅速增長，成為重要的業(yè)務(wù)收入增長點(diǎn)。為應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)的發(fā)展和激烈的競(jìng)爭(zhēng)，移動(dòng)運(yùn)營商不斷提升自己的帶寬提供能力，其中最主要的方式就是通過不斷引入最新的移動(dòng)寬帶技術(shù)，在更寬的頻譜上獲得更高的頻譜效率，高帶寬、大容量、低時(shí)延和低成本成為移動(dòng)寬帶通信的發(fā)展方向。嫡屬于3GPP組織的LTE（long term evolution）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)符合這個(gè)發(fā)展方向，并由于其良好的產(chǎn)業(yè)開放性、強(qiáng)大的市場(chǎng)發(fā)展能力以及全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，受到全球運(yùn)營商的青睞，主流運(yùn)營商相繼確認(rèn)將LTE作為下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向。

本文對(duì)LTE的技術(shù)、系統(tǒng)、終端、芯片和商用發(fā)展情況進(jìn)行了全方位分析，討論了LTE技術(shù)和產(chǎn)業(yè)后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展的方向，并對(duì)國內(nèi)的LTE技術(shù)發(fā)展給出了建議。

2 LTE發(fā)展情況

2.1 移動(dòng)寬帶技術(shù)發(fā)展

根據(jù)數(shù)據(jù)帶寬能力，移動(dòng)寬帶技術(shù)可通俗地劃分為3G、3.5G、3.9G和4G，其演進(jìn)路線如圖1所示。

從技術(shù)發(fā)展來看，從3G向4G的演進(jìn)，是通過頻譜帶寬的不斷提高（從5 MHz到100 MHz）、高階調(diào)制和MIMO技術(shù)的引入，實(shí)現(xiàn)峰值速率的提升。為有利于應(yīng)用更寬的頻譜，受中國移動(dòng)WiMAX的競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)，3GPP在R8版本中定義LTE時(shí)引入了OFDMA。從當(dāng)前應(yīng)用來看，當(dāng)前的3.5G（包括HSPA和Ev-Do）已經(jīng)是規(guī)模應(yīng)用階段，并有超過1/3的HSPA運(yùn)營商平滑升級(jí)到了支持64QAM的HSPA+，而作為3.9G代表的LTE尚處于商用啟動(dòng)階段，4G則還是標(biāo)準(zhǔn)制定階段。

從標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)來看，HSPA+的性能可以與LTE相比擬，且可以在現(xiàn)有的HSPA網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，傳統(tǒng)的WCDMA/HSPA運(yùn)營商可以選擇相對(duì)平滑地演進(jìn)到HSPA+，并在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)保持競(jìng)爭(zhēng)力。事實(shí)上，HSPA/HSPA+已經(jīng)成為當(dāng)前移動(dòng)寬帶技術(shù)應(yīng)用的主流。而CDMA運(yùn)營商在Ev-Do Rev.A/Rev.B之后，則必須選擇新的技術(shù)作為下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)方向。于是，移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)能力處于弱勢(shì)的CDMA陣營 （以美國Verizon Wireless為代表）正在大力推進(jìn)LTE產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)全球LTE產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，LTE有望成為一種新的全球性的移動(dòng)寬帶應(yīng)用主流技術(shù)，與HSPA+長期共存發(fā)展。

2.2 產(chǎn)業(yè)進(jìn)展

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)備

主流的LTE設(shè)備廠商均已于2010年發(fā)布基于3GPP R8的商用系統(tǒng)設(shè)備，部分廠商將于2011年下半年推出基于3GPP R9的系統(tǒng)設(shè)備。從大量的試驗(yàn)和商用驗(yàn)證表現(xiàn)來看，LTE系統(tǒng)設(shè)備已較為成熟和穩(wěn)定，基本達(dá)到了3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的要求。但在支持與3G的互操作方面，仍有待運(yùn)營商的進(jìn)一步推動(dòng)。另外，LTE系統(tǒng)在用戶大量加載后的組網(wǎng)性能，也有待進(jìn)一步的商用驗(yàn)證。

2.2.2 芯片

目前商用的LTE終端芯片仍為65～45 nm CMOS工藝，從耗電、發(fā)熱和體積角度分析，僅能滿足數(shù)據(jù)卡應(yīng)用的需求。業(yè)界認(rèn)為，要能滿足手持終端的商用要求，需等待28～32 nm CMOS工藝的芯片實(shí)現(xiàn)，而更低成本的終端，則需要18～22 nm的CMOS工藝[1]。在目前唯一推出LTE手持終端的美國市場(chǎng)上，用戶體驗(yàn)的商用LTE終端電池使用時(shí)長過短，導(dǎo)致Verizon Wireless官方網(wǎng)站上抱怨的留言比比皆是。LTE要滿足真正的商用要求，終端芯片工藝是目前最大的瓶頸。

業(yè)界普遍預(yù)測(cè)，基于28～32 nm工藝商用芯片的手持終端可能會(huì)在2012年下半年推出，屆時(shí)將對(duì)LTE走向規(guī)模商用起到重要的推進(jìn)作用。

2.2.3 終端

據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，截至2011年9月，全球共有LTE商用終端115款，其中2款為TDD-LTE終端，113款為FDD-LTE終端。受當(dāng)前芯片CMOS工藝的限制，絕大部分是接入類型的終端，包括數(shù)據(jù)卡、路由器、平板電腦等。手持終端主要包括美國市場(chǎng)上激進(jìn)推出的5款，全部為CDMA/LTE多模終端，用于預(yù)熱市場(chǎng)，包括摩托羅拉Droid Bionic、LG Revolution、三 星 DROID Charge、HTC ThunderBolt和Galaxy Indulge SCH-R910。

2.3 商用進(jìn)展

總體看來，LTE在全球的商用進(jìn)展大致可以分為3個(gè)階段。

第1階段，從2009年底開始，北歐運(yùn)營商TeliaSonera象征性地發(fā)布發(fā)了第一個(gè)LTE商用網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)時(shí)只有一款不穩(wěn)定的LTE單模數(shù)據(jù)卡，網(wǎng)絡(luò)也不具備與3G的互操作能力，可以代表全球進(jìn)入LTE試商用網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)期。

第2階段，2011年美國CDMA運(yùn)營商Verizon Wireless規(guī)模部署LTE，標(biāo)志著LTE開始了在全球的小規(guī)模商用啟動(dòng)。在這個(gè)階段，網(wǎng)絡(luò)開始具備了與3G的互操作能力，出現(xiàn)了多款多模數(shù)據(jù)卡終端和手持終端，但受終端芯片CMOS工藝的約束，手持終端的耗電和待機(jī)時(shí)間不能滿足商用的需求。

第3階段，到2013年前后，隨著28 mm芯片的商用化，手持終端的耗電和待機(jī)時(shí)間將得到優(yōu)化，并有望在2013年底突破5 000萬用戶，從2014年開始進(jìn)入規(guī)模商用階段。LTE正處于小規(guī)模商用階段的起始初期，能滿足商用要求的終端也以USB Dongle為主，主要提供高速率的數(shù)據(jù)接入。

據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)，截至2011年8月底，全球已有18個(gè)國家/地區(qū)的26個(gè)LTE網(wǎng)絡(luò)投入商用。比較有代表性的包括北歐/西歐、日韓、北美等國家和地區(qū)，各自具有一些典型的特征。北歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，運(yùn)營商的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長迅猛，有線接入資源相對(duì)匱乏且成本較高，且北歐是傳統(tǒng)設(shè)備商愛立信和諾基亞西門子的總部所在地，因此率先在新的2.6 GHz頻譜上部署LTE，以應(yīng)對(duì)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增長，同時(shí)也作為一種投資與設(shè)備制造商共同試驗(yàn)新技術(shù)。西歐的傳統(tǒng)WCDMA網(wǎng)絡(luò)可平滑向HSPA+演進(jìn)，對(duì)向LTE的演進(jìn)相對(duì)保守，德國Vodafone也僅是將LTE作為有線寬帶不能覆蓋區(qū)域的寬帶接入補(bǔ)充。日韓向來是追求技術(shù)和創(chuàng)新業(yè)務(wù)的高端市場(chǎng)，且移動(dòng)業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)激烈，因此也充當(dāng)LTE商用的先鋒。日本DoCoMo于2010年年底開始在部分核心區(qū)域啟動(dòng)商用，韓國的3大運(yùn)營商也相繼在2011年啟動(dòng)商用。然而，以上運(yùn)營商既有的移動(dòng)寬帶資源比較豐富，對(duì)LTE商用更多持逐步推進(jìn)的態(tài)度，短時(shí)間內(nèi)部署的規(guī)模有限，通常作為局部熱點(diǎn)應(yīng)用，終端類型也以數(shù)據(jù)卡等接入類終端為主。

3 美國市場(chǎng)的LTE商用部署

如果說3G是在日韓率先培育并在歐洲市場(chǎng)取得成功[3]，LTE則可以認(rèn)為是在美國市場(chǎng)拉開了規(guī)模部署的序幕。2011年，對(duì)于LTE有實(shí)質(zhì)推動(dòng)意義的事件當(dāng)數(shù)美國Verzion Wireless規(guī)模部署LTE，并引發(fā)了美國市場(chǎng)的鯰魚效應(yīng)。運(yùn)營商之間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，也將最終促成LTE商用在全球的星火燎原之勢(shì)。

Verizon Wireless是Verizon通信和Vodafone集團(tuán)的合資公司、美國第二大移動(dòng)運(yùn)營商，也是全球最大的CDMA運(yùn)營商，2003-2004年開始引入Ev-Do Rel.0網(wǎng)絡(luò)，2007年升級(jí)為Ev-Do Rev.A網(wǎng)絡(luò)。在2008年美國政府頻譜拍賣中，Verizon Wireless獲得了700 MHz頻段的 10 MHz×2的頻譜。Verizon Wireless在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手Sprint和AT&T相繼商用WiMAX和HSPA+之際，為擺脫CDMA產(chǎn)業(yè)限制，經(jīng)過2～3年的準(zhǔn)備后，于2010年12月5日在700 MHz頻段推出了LTE商用服務(wù)。其LTE網(wǎng)絡(luò)無線設(shè)備供應(yīng)商為愛立信和阿爾卡特朗訊，目前已部署約2萬個(gè)基站，覆蓋了全美165個(gè)城市和111個(gè)主要的機(jī)場(chǎng)，是全球最具規(guī)模的LTE商用網(wǎng)絡(luò)。Verizon Wireless明確計(jì)劃2011底在全美175個(gè)城市完成LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋，2012年中覆蓋全美2/3的人口，2013年底實(shí)現(xiàn)全覆蓋。此外，Veriozon Wireless還在部分城市升級(jí)了eHRPD，實(shí)現(xiàn)LTE與3G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)互操作。在LTE的業(yè)務(wù)推廣上，Verzion也信心勃勃，在 2011年移動(dòng)世界大會(huì)（MWC）上展示了基于 LTE手機(jī)的VoLTE業(yè)務(wù)，并計(jì)劃在2012年3月正式運(yùn)營VoLTE業(yè)務(wù)。

已升級(jí)了HSPA+網(wǎng)絡(luò)的AT&T，出于競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)宣傳的考慮，在2011年9月啟動(dòng)了LTE商用。但由于可以依靠HSPA/HPSA+作為提供移動(dòng)寬帶的主力網(wǎng)絡(luò)，對(duì)LTE部署計(jì)劃遠(yuǎn)沒有Veriozon Wireless激進(jìn)，首批僅有5個(gè)城市開通，分別為亞特蘭大、芝加哥、達(dá)拉斯、休斯頓及圣安東尼奧，計(jì)劃到2011年年底開通15個(gè)城市的LTE服務(wù)。

美國的第3大移動(dòng)運(yùn)營商Sprint雖然已在全國70個(gè)城市完成了WiMAX覆蓋，但移動(dòng)WiMAX產(chǎn)業(yè)的經(jīng)營和發(fā)展前景不佳。迫于Verzion Wireless和AT&T的壓力，其近期密集發(fā)布了LTE的商用計(jì)劃消息，并試圖以直接部署4G（LTE-advanced）獲得后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

4 國內(nèi)LTE技術(shù)發(fā)展簡析和建議

從國內(nèi)3大運(yùn)營商來看，在3G的競(jìng)爭(zhēng)中處于明顯弱勢(shì)的中國移動(dòng)，成為推動(dòng)LTE商用的先鋒，表面看來，由此引起的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)國內(nèi)LTE產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動(dòng)力可能與美國市場(chǎng)類似。但仔細(xì)分析，國內(nèi)市場(chǎng)存在一些明顯的不同，美國運(yùn)營商在LTE上的激進(jìn)策略并不能貿(mào)然成為中國的參考。

首先，中國的3G市場(chǎng)是最近幾年才啟動(dòng)，中國的3G業(yè)務(wù)還處于規(guī)模商用的起步階段，用戶滲透率不高，ARPU值偏低，受整體經(jīng)濟(jì)水平和信息化程度的約束，當(dāng)前國內(nèi)對(duì)于下一代網(wǎng)絡(luò)的需求遠(yuǎn)沒有美國市場(chǎng)強(qiáng)烈。

其次，中國的3G網(wǎng)絡(luò)均為近年新建，各運(yùn)營商需考慮保護(hù)已有投資，在沒有明顯的業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)和可預(yù)期的投資回報(bào)情況下，過早商用LTE具有較大的風(fēng)險(xiǎn)。

再次，TD-LTE產(chǎn)業(yè)的成熟時(shí)間要明顯晚于LTE-FDD，目前樂觀的預(yù)計(jì)也只有可能在2013年才進(jìn)入商用啟動(dòng)階段。

對(duì)于中國的移動(dòng)運(yùn)營商，在當(dāng)前階段應(yīng)立足于3G網(wǎng)絡(luò)，提升3G用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)，提高3G用戶滲透率，在未來LTE商用成熟后逐步引入LTE，打造好LTE/3G的雙模終端產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)LTE與3G的良好互操作，有利于LTE與3G長期共存，最大程度地發(fā)揮3G網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值[1]。

5 結(jié)束語

移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)不斷演進(jìn)，LTE成為下一代移動(dòng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的主流技術(shù)選擇。在競(jìng)爭(zhēng)的驅(qū)動(dòng)下，LTE在全球已經(jīng)提前拉開了商用的序幕，規(guī)模商用的時(shí)間點(diǎn)也已可預(yù)期。然而，對(duì)于國內(nèi)運(yùn)營商而言，在發(fā)展LTE的同時(shí)，更應(yīng)關(guān)注3G的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，這樣才符合中國的移動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律。

1 胡樂明.CDMA運(yùn)營商Ev-Do與LTE共存發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略.電信科學(xué),2010,26(2)

2 GSA_evolution_to_LTE_report.WWW.GSACOM.COM

3 胡樂明，李儉偉.國際3G發(fā)展的評(píng)價(jià)與總結(jié).中國電信建設(shè),2006,18(1)