700M LTE無線接入技術在下一代廣播電視網絡中的應用探討

文｜王宇雯

700M LTE無線接入技術在下一代廣播電視網絡中的應用探討

文｜王宇雯

一、研究背景

在當前的移動互聯網時代，互聯網寬帶的無線化和無線帶寬的寬帶化，極大地促進了對無線頻譜和無線技術的飛速發展，無線頻譜的價值已經充分體現。作為無線通信的黃金頻段——700MHz頻段成為炙手可熱的資源。

在施行頻譜拍賣制度的美國，Verizon曾經在2008年花費100億美元巨資從美國政府手中拍得700MHz頻譜。其后，Verizon憑借700MHz優異的無線傳播特性，以較小的基站規模，實現較大的區域覆蓋，并且是以較低廉的成本實現4G網絡的快速部署，奠定了4G的領先。2007年，國際電信聯盟ITU在歷經漫長的討論之后重新規劃700M，規劃釋放出一部分頻率資源用于未來的移動通信，故700M也被稱為“數字紅利”。根據GSMA在2012年的研究數據，如果亞太各國政府將“數字紅利”頻譜用于移動寬帶通信，到2020年亞太地區的GDP將增加近7300億美元，稅收將增加1300多億美元。

我國一直通過無線電管理委員會對頻譜實施行政分配制度。上世紀，700M被分配給各省市縣的廣播電臺，用于承載模擬廣播電視信號。隨著技術進步，模擬電視逐漸數字化，大部分700M頻譜資源逐漸閑置。當前700MHz頻段是廣電使用的頻段，如何利用700M黃金頻段發展無線技術，把握無線移動互聯網時代中的機會，是當前廣電人亟需考慮的問題。

二、廣電融合網與700M頻段

隨著新技術快速發展和產業環境不斷變化，以雙向、互動、高清為標志的廣播電視網，正在向寬帶、多屏、智慧化升級，我國廣播電視網絡發展已進入一個 全新階段，未來的下一代廣播電視網絡（NGB-W，Next Generation Broadcasting Network-Wireless）將發展為電視有線、無線、衛星多通道無縫連接的融合覆蓋網絡。融合網絡的設計是在構建無線雙向網基礎上，將有線電視網、地面數字電視網、衛星廣播網、廣電自適應WiFi無線網、無線雙向網進行有機結合，打通相互間的傳輸通道，形成廣電特色的有線無線衛星融合網，網絡架構如圖1所示。

廣電無線700M雙向化技術是“智慧廣電”發展的保障，實現廣播頻段無線信道模型建立、動態頻譜感知、無線雙向系統組網、信道編碼、下行和上行信道傳輸、無線載波聚合等技術難點,建立廣電無線雙向網技術標準體系，可形成廣電地面數字電視標準的有益補充，其中基于700M頻段的雙向LTE將成為無線雙向系統的重要支撐。

三、 700MHz LTE方案淺析

（一）LTE發展現狀

LTE作為目前移動通信的領軍技術，在全球運營商中已獲得大規模商用的驗證。根據GSA全球移動供應商協會的統計，2014年底共有611家運營商在174個國家和地區投資LTE網絡。全球商業運營的LTE網絡超過360張，LTE基站已經部署200萬個，LTE用戶數接近3億。當前LTE主流的頻段采用1.8GHz（45%以上）和2.6GHz（28%以上），中國移動主流也是采用2.6GHz頻段。1GHz以下700/800MHz低頻頻段，也有33個國家55張商用網絡采用此頻段，例如日本DoCom采用800MHz頻段，美國Verizon采用700MHz頻段（超過2600萬用戶）。

由于700MHz頻段穿透性能好，穿透衰減小，覆蓋范圍廣，射頻信號傳輸質量高等特點，越來越多國家和地區開放700MHz作為LTE通信的低頻頻段，以便運營商能夠以較低的成本，完成較快速的覆蓋。LTE技術目前已經非常成熟，700M LTE雖然用戶基數少于1.8GHz和2.6GHz主流頻段，但700M LTE技術也經過了規模商用的驗證，也是成熟、穩定的技術。

（二） 700M LTE無線網絡架構及規劃原則

1.LTE基礎網絡架構

圖2 LTE基礎網絡架構圖

LTE的無線接入網命名為演進型UMTS陸地無線接入網（E-UTRAN），核心網則為演進型分組核心網（EPC）。組網架構如圖2所示，LTE時代的網絡架構的變化主要體現在下述三點：

（1）網絡結構全IP化。在LTE組網方案中，核心網取消了CS(電路域)，全IP的EPC支持3GPP、非3GPP各類技術統一接入，實現固網和移動融合（FMC），靈活支持VoIP及基于IMS多媒體業務。

（2）網絡架構扁平化。取消了之前定義的RNC，eNB直接接入EPC,從而降低用戶可感知的時延，大幅提升用戶的移動通信體驗。eNB除了具有原來NodeB功能外，還承擔了RNC的大部分功能，如無線資源控制、調度、無線準入、無線承載控制、移動性管理和小區間無線資源管理等。eNB之間可采用網格（Mesh）方式直接互連并引入X2接口，這是相對原有3GPP接入網結構的重大變化之一。

（3）引入了X2和S1兩個接口。X2是相鄰eNB間的分布式接口，主要用于用戶移動性管理；支持S1接口的靈活組網方式 ，S1-Flex是從eNB到EPC的動態接口，主要用于提高網絡冗余性以及實現負載均衡。

LTE網絡的無線網元包括基站、天饋、無線網關、IP承載網和網絡終端。其中，基站采用分布式基站，基帶單元（BBU）和射頻單元（RRU）分離；天饋采用700M雙極化定向天線，通過射頻饋線和RRU連接；無線網管用于基站管理，包括配置、告警、性能監控等，部署在核心網機房；IP承載網用于核心網網元和無線側BBU的互聯，應考慮充分利用廣電現有的傳輸網絡來承載LTE業務；網絡終端可用CPE和MiFi兩種形式的終端。

2.LTE網絡規劃原則

移動通信無線網絡的建設，首先基于無線網的精心規劃。無線網絡規劃要以市場需求為導向，根據市場營銷和數據流量分流策略，加強網絡規劃建設與市場發展的協同聯動，分區域、有步驟、分階段的持續推進網絡建設，不斷提升客戶感知，滿足市場競爭和業務發展需求。規劃前需搜集并明確網絡服務的區域、區域內相關頻段的無線傳播模型校正、區域內的業務需求及業務模式等。無線網絡基本規劃包括了：覆蓋規劃、容量規劃、站址規劃等環節。網絡建設初期的關鍵是覆蓋規劃，需依據服務區的功能、地形地貌、建筑特征、人口密度、業務量等特征進行區域劃分和歸類，確定不同區域類型采用的網絡結構、服務等級和設備設置原則，達到網絡質量和建設成本的平衡，獲得最優的資源配置。

同時，應根據廣電頻譜和業務新特性進行差異化融合網站址規劃，注重用戶體驗，從試點開始就采用“邊建設、邊網優、閉環發展”的建網方法。網絡建設與網絡優化同步，深挖網絡潛力，以最少的投資打造最優的覆蓋；科學定位網絡問題，精準指導網絡規劃，提升網絡整體質量，保障業務正常運營。

（三） 700MHz LTE無線雙向網的業務規劃

下一代廣播電視融合網應保持固有的公益屬性，并以此為抓手開展差異化商業服務，把有線電視網和廣播電視無線網進行能力融合，實現用戶在任何地點、任何時間對視聽享受和便捷生活服務的“一手掌控”。首先，促進廣播電視向無線領域延伸，實現有線電視業務無線化。其次，在業務開發上盡量避開與市場主導者直面競爭，應在品牌定位、技術應用、市場營銷、推廣渠道等方面進行差別開發，確保業務開展的有效性；再者，應聚焦重點垂直行業與關鍵應用，促進無線網絡與業務融合發展，提供定制化、差異化服務；最后，應充分利用新技術為現有的集團客戶創造新價值，從而以較少的客戶獲取成本，帶來更大的客戶價值。

業務重點發展方向包括政府、行業及個人。政府方面，主要是智慧城市，包括無線城市、智慧社區、應急指揮調度等；行業方面包括交通行業、林業(森林防火)、電力行業(智能抄表、自動化監測、應急搶險通信)、水利水位監測、地質災害監測等物聯網運用；個人方面，提供家庭安防、無線寬帶、移動廣播電視和智慧停車等業務。以下就三種典型應用案例作簡要介紹。

1. 單向HFC開通雙向高清電視業務

開展互動業務需要將原有的單項HFC網絡改造為雙向網絡，但采用傳統的改造方式存在很多現實問題。在保證原有的單向HFC網絡不變的基礎上，將廣電Cable網絡與700M雙向無線網絡結合起來，是一個方便的雙向網絡改造方案。即通過700M無線基站以及核心網傳送上行信令，核心網通過網線與NAT路由器連接，來接通廣電的業務平臺。通過增加CPE終端，使其與機頂盒進行連接，CPE可將機頂盒的上行信令通過無線信道傳送給基站。改造后形成了以CPE、無線基站，核心網、業務平臺、IPQAM、機頂盒組成的雙向數字電視網絡。該方案適合沒有雙向改造的農村等地區，同時偏遠地區也可利用廣播電視無線雙向網快速部署，搶占市場。

圖3 單向HFC開通雙向高清電視業務示意圖

2.WiFi運營業務

WiFi運營的目的在于讓用戶可以隨時的使用終端上網，在不同的應用場景布設CPE、MiFi產品，通過無線信道和LTE基站進行通訊，即利用廣播電視無線雙向網做回傳，可實現在公共區域、公共交通等提供WiFi覆蓋等增值業務。同時，可通過打造WiFi 接入廣告平臺，開展廣告投放、商場導購、微信公眾服務、社會信息服務，并為有線寬帶用戶和非有線寬帶用戶給予不同的QoS，并結合智慧新農村的戰略，為偏遠農村、鎮區提供低價WiFi寬帶接入服務。遠期可實現機頂盒WiFi、廣播電視無線雙向網、廣播電視自適應WiFi網的統一管理、統一運營、統一維護 。

3. 自動抄表業務

采用700M無線雙向網承載自動抄表這一物聯網應用，可以使得廣電運營商業務形式多元化，盈利模式靈活化，網絡價值立體化。用戶只要點擊電視上的菜單界面，就可以通過電視機隨時獲取水、電、天然氣和暖氣等智能表具的數據信息；同時通過與相關服務商數據中心、營業網點實時連接，實現定量限制、故障示警、自動繳費等功能。物聯網數據路由器對經過有線或無線傳輸過來的數據信號進行接收處理，與ONU或無線路由器進行數據通信，再通過廣電雙向網把信息終端與第三方運營商信息中心建立雙向通信，實現物聯網數據信息、相關服務控制信息的發送和接收。

四、結語

700M作為廣電網絡建設無線寬帶、完善廣播電視公共服務網絡的必備資源，如何發揮其無線電視頻譜的資源優勢，滿足城鄉家庭特別是低收入群體對信息獲取的需求，將成為廣電網絡公司發展700M的首要解決問題。無線雙向網的發展無法再走通信運營商流量經營的老路，必須深挖廣播電視業務的潛力，走技術創新、業務創新和模式創新。通過700MHz LTE無線雙向網絡的建設，提升我國廣播電視網基礎設施業務承載能力，從而進一步研究廣播電視網絡未來發展方向和發展模式，探索業務開展方式與商務模式，具有重大意義。

作者單位：廣東省廣播電視網絡股份有限公司