中國(guó)移動(dòng)4G基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)部署策略研究

高翔，張建國(guó)，黃正彬，王旭

（1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司防城港分公司，廣西 防城港 538000；2.華信咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014；3.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)廣西有限公司南寧分公司，廣西 南寧 530022）

1 引言

2013年12月4日，工信部正式向中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通發(fā)放TD-LTE牌照，2015年2月27日，工信部正式向中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通發(fā)放LTE FDD牌照，中國(guó)無線通信網(wǎng)絡(luò)全面進(jìn)入4G時(shí)代。

在4 G 時(shí)代，用戶不僅需要更高速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，而且還需要更高質(zhì)量、更自然的音視頻通話，即VoLTE（Voice over LTE）業(yè)務(wù)。因此本文接下來分析建立一張基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)的重要性，然后分析LTE FDD和TD-LTE哪項(xiàng)技術(shù)更適合承載VoLTE業(yè)務(wù)，最后給出中國(guó)移動(dòng)的LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)策略。

2 建立一張基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)的重要性

為了承載基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)，需要建立一張基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)，基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)具有2個(gè)特征：1）覆蓋良好，無論是室外還是室內(nèi)都能提供良好的覆蓋，保證用戶任何地點(diǎn)的接入；2）網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，無論是低負(fù)荷還是高負(fù)荷都能提供良好的魯棒性，保證用戶任何時(shí)刻的接入。

在無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的不同階段，基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)的定義也不相同。在2G時(shí)代，用戶的主要需求是能在任何地點(diǎn)任何時(shí)刻進(jìn)行無線通話，基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)是語音業(yè)務(wù)。GSM900頻率低、覆蓋廣，深度覆蓋能力強(qiáng)，能提供良好的覆蓋。同時(shí)，GSM采用電路交換、時(shí)分復(fù)用技術(shù)，語音質(zhì)量基本不受網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷影響，魯棒性好。因此，GSM900網(wǎng)絡(luò)非常適合承載語音業(yè)務(wù)，已成為中國(guó)移動(dòng)在2G時(shí)代的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)。中國(guó)移動(dòng)憑借豐富的GSM900頻率資源和資金優(yōu)勢(shì)，建立了絕對(duì)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，其2G移動(dòng)用戶數(shù)占全國(guó)2G用戶數(shù)比重達(dá)到68%[1]。

在3G時(shí)代，除了語音需求外，用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益強(qiáng)烈，因此基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)增加了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但TD-SCDMA產(chǎn)業(yè)鏈不成熟，缺乏明星終端和用戶認(rèn)可度；TD-SCDMA的頻段較高，深度覆蓋差，以及TDD系統(tǒng)固有的上下行帶寬不能靈活調(diào)整、上下行時(shí)隙需要精確對(duì)準(zhǔn)等劣勢(shì)，導(dǎo)致了TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。在3G時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)的TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)沒有成為基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致中國(guó)移動(dòng)在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，3G用戶數(shù)只占全國(guó)3G用戶數(shù)的48%[1]，同時(shí)，中國(guó)移動(dòng)的2G網(wǎng)絡(luò)依然承載了68%的手機(jī)數(shù)據(jù)流量，導(dǎo)致2G網(wǎng)絡(luò)不堪重負(fù)。

在4 G 時(shí)代，除了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求外，客戶對(duì)語音通話質(zhì)量提出了更高的要求，VoLTE通過引入高清語音和視頻編碼技術(shù)，能夠帶來更佳的用戶體驗(yàn)，因此，VoLTE業(yè)務(wù)成為4G時(shí)代的基礎(chǔ)性業(yè)務(wù)。VoLTE業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的基本要求是實(shí)現(xiàn)全覆蓋，以減少到其他網(wǎng)絡(luò)的切換，同時(shí)語音業(yè)務(wù)的固有特性要求網(wǎng)絡(luò)能提供上下行對(duì)稱的速率。

4G有TD-LTE和LTE FDD兩種制式，下面分析哪種制式適合作為4G的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)。

3 TD-LTE的劣勢(shì)

目前，與TD-LTE技術(shù)存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的有WCDMA HSPA和LTE FDD兩種技術(shù)。

3GPP在Release 5版本中對(duì)WCDMA HSPA的移動(dòng)帶寬接入制定了基準(zhǔn)要求，在Release7、8、9、10、11版本中，通過采用高階調(diào)制、載波聚合和MIMO等一系列新技術(shù)，進(jìn)一步提升了HSPA的能力[2]。中國(guó)聯(lián)通已經(jīng)廣泛部署HSPA Release 7版本，在城區(qū)已經(jīng)開始部署HSPA Release 8版本。

3GPP在LTE Release 8版本定型后，又開展了Release 9、Release 10、Release11版本的標(biāo)準(zhǔn)化工作，在提高峰值速率的同時(shí)更加側(cè)重用戶體驗(yàn)。目前，三家運(yùn)營(yíng)商部署的LTE網(wǎng)絡(luò)是Release 8版本，商用終端以Cat3為主[3]。

運(yùn)營(yíng)商宣傳網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)的一個(gè)重要指標(biāo)是峰值速率，WCDMA HSPA和TD-LTE、LTE FDD的峰值速率對(duì)比如圖1所示[4-6]。

通過圖1可以發(fā)現(xiàn)TD-LTE技術(shù)有以下3個(gè)劣勢(shì)：

圖1 TD-LTE與HSPA、LTE FDD峰值速率對(duì)比

（1）TD-LTE的第1個(gè)劣勢(shì)是峰值速率相對(duì)較低，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。

相同版本中，TD-LTE上下行峰值速率均明顯低于LTE FDD，尤其是上行，TD-LTE上行峰值速率只有LTE FDD上行峰值速率的1/5。

通過中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)部署的TD-LTE Release 8和中國(guó)聯(lián)通已經(jīng)部署HSPA Release 8對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，TD-LTE下行峰值速率是HSPA下行峰值速率的2倍，但是TD-LTE上行峰值速率只有HSPA上行峰值速率的69.7%。

TD-LTE Release 8版本帶寬是20MHz，HSPA Release 9版本上下行帶寬之和也是20MHz，通過這兩個(gè)版本的峰值速率對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，TD-LTE的下行峰值速率與WCDMA的下行峰值速率相當(dāng)，但是TD-LTE的上行峰值速率只有WCDMA的上行峰值速率的34.9%。

（2）TD-LTE的第2個(gè)劣勢(shì)是上下行速率嚴(yán)重不對(duì)稱，不適合承載VoLTE業(yè)務(wù)。

Release 8版本中，TD-LTE上下行峰值速率比是1:10，LTE FDD上下行峰值速率比是1:3.5，WCDMA HSPA上下行峰值速率比也是1:3.5。現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，上行數(shù)據(jù)流量和下行數(shù)據(jù)流量的比例是1:4，因此TDLTE承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會(huì)面臨上行速率嚴(yán)重受限的問題。

（3）TD-LTE的第3個(gè)劣勢(shì)是頻段較高，深度覆蓋較差。

TD-LTE只能部署在高頻段，3GPP分配給TDLTE的1900頻段（1 800—1 915MHz）、2600頻段（2 500—2 690MHz）都是在1.8GHz以上，而LTE FDD和WCDMA除了可以部署在高頻段外，還可以部署在低頻段（890—915MHz/935—960MHz，825—835MHz/870—880MHz），低頻段相對(duì)于高頻段路徑損耗小10dB以上[7-8]。

綜上所述，TD-LTE存在峰值速率低、上下行速率嚴(yán)重不對(duì)稱以及深度覆蓋能力差3個(gè)劣勢(shì)，不適合承載VoLTE業(yè)務(wù)，因此也不適合作為4G的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)。

4 中國(guó)移動(dòng)LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)策略

LTE FDD相比TD-LTE具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）LTE FDD較TD-LTE具有更高的峰值速率，可以提供更好的用戶體驗(yàn)，同時(shí)在宣傳上具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；

（2）LTE FDD系統(tǒng)不需要保證上下幀準(zhǔn)確接收，因此同步要求比TD-LTE低；

（3）因幀結(jié)構(gòu)的不同，在同樣帶寬條件下，傳送同樣的數(shù)據(jù)，LTE FDD比TD-LTE需要更小的功率；

（4）LTE FDD的上下行峰值速率比為1:3.5，因此較TD-LTE更適合傳輸對(duì)時(shí)延敏感且具有對(duì)稱性的VoLTE業(yè)務(wù)；

（5）LTE FDD可以部署在低頻段，低頻段覆蓋距離是高頻段距離的2.6倍以上[9]，同時(shí)深度覆蓋能力更強(qiáng)；

（6）LTE FDD在產(chǎn)業(yè)鏈支持程度、網(wǎng)絡(luò)性能、技術(shù)成熟度以及設(shè)備完成度等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，LTE FDD相比TD-LTE，更適合承載VoLTE業(yè)務(wù)，因此中國(guó)移動(dòng)需要積極部署LTE FDD網(wǎng)絡(luò)，用LTE FDD作為4G時(shí)代的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)。

因?yàn)門D-LTE資源利用率較高以及TD-LTE上下行比例可靈活配置，有利于實(shí)現(xiàn)上下行不對(duì)稱的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，因此TD-LTE可以作為高數(shù)據(jù)流量區(qū)域的連續(xù)覆蓋，承載對(duì)時(shí)延要求不高的大流量下載類業(yè)務(wù)，如高清視頻和文件下載等業(yè)務(wù)。

建議中國(guó)移動(dòng)LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)分3個(gè)階段進(jìn)行，具體策略如下[10]：

第1階段：LTE FDD牌照未發(fā)放前，需要繼續(xù)加快TD-LTE建設(shè)，TD-LTE實(shí)現(xiàn)城區(qū)、郊縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)連續(xù)覆蓋以及數(shù)據(jù)流量熱點(diǎn)區(qū)域的農(nóng)村覆蓋；利用GSM900頻段的覆蓋優(yōu)勢(shì)，在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村山區(qū)部署GSM-Hi 900站點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)村區(qū)域的廣覆蓋。

第2階段：LTE FDD牌照發(fā)放后，城區(qū)引入LTE FDD 1800，可吸收國(guó)際漫游用戶，或城區(qū)引入LTE FDD 900，以提升4G深度覆蓋；在終端普及以及LTE FDD 900可用帶寬增加后，在有廣覆蓋和深覆蓋需求的農(nóng)村區(qū)域，有針對(duì)性部署LTE FDD 900。同時(shí)逐步實(shí)現(xiàn)TD-LTE 1900頻段在農(nóng)村區(qū)域的連續(xù)覆蓋。

第3階段：隨著2G用戶數(shù)的減少和GSM利用率的降低，LTE FDD 900可用的帶寬資源進(jìn)一步增加，利用GSM900頻段的深度覆蓋優(yōu)勢(shì)，承載VoLTE業(yè)務(wù)；1800頻段不再承載GSM業(yè)務(wù)，而是完全承載LTE FDD業(yè)務(wù)，以便提供更大容量。而TD-LTE作為L(zhǎng)TE FDD的補(bǔ)充，應(yīng)優(yōu)化已建設(shè)的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。

中國(guó)移動(dòng)LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)分階段建設(shè)策略如圖2所示。

圖2 中國(guó)移動(dòng)LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)建設(shè)策略

5 結(jié)束語

無論從競(jìng)爭(zhēng)角度考慮，還是為了滿足承載VoLTE業(yè)務(wù)的要求，中國(guó)移動(dòng)為了建設(shè)4G基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)，必然要走LTE FDD/TDD融合發(fā)展之路，通過LTE FDD/TDD優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，更好地發(fā)展4G業(yè)務(wù)。

建議中國(guó)移動(dòng)結(jié)合LTE FDD頻段、帶寬、終端及其它網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況等多方面因素，積極開展LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)試驗(yàn)，為未來LTE FDD/TDD融合組網(wǎng)提供充足的技術(shù)儲(chǔ)備。

[1] 華強(qiáng)北指數(shù)網(wǎng). 中國(guó)三大電信運(yùn)營(yíng)商2014年3G、4G用戶發(fā)展情況匯總[EB/OL]. [2015-01-20]. http://www.hcsindex.org/news/view_225359.html.

[2] Harri Holma, Antti Toskala. 技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 陳澤強(qiáng),譯. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2015.

[3] 3GPP TS 36.306. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);User Equipment (UE) radio access capabilities[S/OL]. [2014-11-21]. http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/36_series/36.306/.

[4] 4G Americas. 2011 4G Americas The Evolution of HSPA[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.213. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures[S/OL]. [2014-11-21]. http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/36_series/36.213/.

[6] 3GPP TS 36.211. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation[S/OL]. [2014-11-21]. http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/36_series/36.211/.

[7] 吳志忠. 移動(dòng)通信無線電波傳播[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2002: 154-154.

[8] 徐恩,張建國(guó). 某運(yùn)營(yíng)商農(nóng)村數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載方案建議[J]. 移動(dòng)通信, 2013(22): 62-65.

[9] 嚴(yán)樂. WCDMA與GSM900/DCS1800覆蓋能力計(jì)算比較[J]. 河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào), 2011(4): 13-16.

[10] 周廣琪,段紅梅,王加義. 中國(guó)移動(dòng)LTE-TDD/FDD融合發(fā)展路徑探討[J]. 移動(dòng)通信, 2014(15): 19-23.★