移動寬帶技術(shù)進展及展建議

1、移動寬帶技術(shù)進展及發(fā)展建議摘要介紹了HSPA+/LTE業(yè)務發(fā)展需求，跟蹤了移動寬帶網(wǎng)絡(luò)及終端技術(shù)標準演進、產(chǎn)品現(xiàn)狀、主流運營商的相關(guān)實驗，以及目前國外運營商關(guān)于HSPA+，LTE無線寬帶網(wǎng)絡(luò)和終端標準、實驗、演進最新的進展，提出了需要積極推動終端芯片技術(shù)發(fā)展、正確處理好HSPA+與LTE演進關(guān)系、深入研究數(shù)據(jù)型室內(nèi)分布系統(tǒng)解決方案、高度重視HSPA+/LTE標準與技術(shù)實驗工作的建議。1  LTE概述當今，無線寬帶技術(shù)發(fā)展非常迅猛，國外運營商都將其作為一個研發(fā)的核心焦點，面對目前移動數(shù)據(jù)業(yè)務的迅猛發(fā)展，主流運營商為了增強自身的競爭力，搶占巨大的潛在移動數(shù)據(jù)業(yè)務市場，紛紛積極地選擇HSP

2、A或者LTE作為他們的下一步發(fā)展的目標。數(shù)據(jù)調(diào)查公司Gartner預計70%的全球3G運營商將逐步升級其網(wǎng)絡(luò)至HSPA+和LTE，大多數(shù)的CDMA運營商將會選擇LTE作為其網(wǎng)絡(luò)演進的目標。咨詢公司ABI預計到2013年，運營商在LTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上的支出將高達86億美元。對于已經(jīng)部署其3G網(wǎng)絡(luò)的運營商，HSPA+或者LTE將成為其未來5年的主要資本性支出。2  LTE標準發(fā)展與實驗情況2.1  標準發(fā)展情況3GPP從R8開始引入了LTE系統(tǒng)，R8相關(guān)工作在2008年底已基本結(jié)束，LTE項目的主要性能目標包括：在20MHz頻譜帶寬能夠提供下行100Mbit/s，上行50Mbi

3、t/s的峰值速率；改善小區(qū)邊緣用戶的性能；提高小區(qū)容量；頻譜效率達到3倍于R6（HSDPA和EUL）；降低系統(tǒng)延遲，用戶平面內(nèi)部單向傳輸時延低于5ms，控制平面從睡眠狀態(tài)到激活狀態(tài)遷移時間低于50ms，從駐留狀態(tài)到激活狀態(tài)的遷移時間小于 100ms；支持100km半徑的小區(qū)覆蓋；能夠為350km/h高速移動用戶提供大于100kbit/s的接入服務；支持成對或非成對頻譜，并可靈活配置1.2520MHz多種帶寬。與3G相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等方面。為了達到LTE項目所要求的各種性能指標，LTE項目的SI階段對各種技術(shù)和方案進行了充分的

4、討論，最終LTE系統(tǒng)傳輸方案確定為下行OFDMA和上行SC-FDMA，并且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，采用由Node B構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)，接入網(wǎng)主要由演進型Node B和接入網(wǎng)關(guān)兩部分構(gòu)成，這種結(jié)構(gòu)有利于簡化網(wǎng)絡(luò)和降低延遲，實現(xiàn)了低時延、低復雜度和低成本的要求，趨近于典型的IP寬帶網(wǎng)結(jié)構(gòu)。圖1所示的是LTE/SAE的體系結(jié)構(gòu)圖。圖1  LTE/SAE體系結(jié)構(gòu)OFDM和MIMO技術(shù)是LTE系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)與主要特點。LTE同時采用OFDM和MIMO技術(shù)來實現(xiàn)更高的頻譜效率和系統(tǒng)容量，從而實現(xiàn)它的設(shè)計目標。R9的改進主要集中在LTE的定位功能和SON的支持等方面。速率方面變化不大，進一步的速率改進將在R

5、10中制定。2.2  產(chǎn)品與實驗情況LTE產(chǎn)品路標關(guān)鍵時間點為：2010年，實現(xiàn)LTE下行64QAM以及MIMO的功能，在使用20MHz頻寬的情況下，可實現(xiàn)峰值速率150Mbit/s下行的水平。2011年，進一步實現(xiàn)包括4×4MIMO等技術(shù)，進一步提升峰值速率。目前，已有部分運營商開展相關(guān)的試驗，具體的商用階段估計要等到明年的晚些時候。據(jù)了解，運營商積極選擇LTE的原因各不相同。如：美國的Verizon，其原為cdma2000的運營商，由于cdma2000在其進一步演進策略上比較困難，故而改為支持3GPP，并于2008年底宣布將選擇愛立信、華為等設(shè)備商共同部署其商用的LTE

6、網(wǎng)絡(luò)。隨著AT&T在今年全面提升其HSPA網(wǎng)絡(luò)至支持7.2Mbit/s，并且計劃跨越14.4Mbit/s，直接升級其重點區(qū)域的HSPA網(wǎng)絡(luò)至支持21Mbit/s以上的HSPA+速率。Verizon進一步加快了LTE的步伐，并選定在700MHz頻譜上部署其LTE網(wǎng)絡(luò)，已達到良好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的效果。目前，Verizon已經(jīng)在西雅圖和波士頓兩個城市，由10個站點構(gòu)成的基于700MHz頻譜的LTE試驗網(wǎng)上成功實現(xiàn)了兩地之間的首個視頻通話。Verizon計劃2010年擴展其LTE網(wǎng)絡(luò)至30個區(qū)域市場，覆蓋大約1億左右的人口。北歐的瑞典電信TeliaSonera，申請3G運營執(zhí)照沒有獲批，只能采取選

7、擇與TeliaSonera共享共建3G網(wǎng)絡(luò)的模式。而這種模式給TeliaSonera帶來了諸多的限制因素，最重要的方面是由于公司愿景不同帶來的網(wǎng)絡(luò)升級方面的限制。為了保證自己能在移動數(shù)據(jù)業(yè)務高速增長的背景下仍然保持強大的競爭能力，TeliaSonera選擇了聯(lián)合愛立信、華為等設(shè)備商單獨部署其LTE網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)已于2009年12月投入商用。如此快速激進的部署LTE網(wǎng)絡(luò)也存在潛在隱患，一是目前支持LTE的可用的終端設(shè)備還不豐富。二是基于2.6GHz頻譜的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題，目前歐洲的運營商正在探尋同時在2.6GHz和700MHz上同時部署LTE網(wǎng)絡(luò)，來有效增強LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力。德國T-Mobi

8、le和日本NTT DoCoMo，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和運營較為成功，因此隨著用戶對數(shù)據(jù)業(yè)務的需求不斷上升，故而將LTE也作為網(wǎng)絡(luò)容量和性能進一步提升的選擇，也部署了LTE試驗網(wǎng)，開始測試、驗證技術(shù)性能和網(wǎng)絡(luò)應用研究。2.3  頻率情況雖然ITU在2007年10月批準了IMT-Advanced頻段：450470MHz，698806MHz，23002400MHz，34003600MHz。但是目前，LTE還沒有全球統(tǒng)一的頻段，例如TeliaSonera和CMCC HK，德國電信，法國電信等計劃在2.6GHz部署LTE；Verizon，AT&T在700MHz頻段部署LTE。我國的LT

9、E頻段還沒有明確，可能的頻段為25002690MHz。3  移動寬帶業(yè)務發(fā)展建議3.1  積極推動終端芯片等技術(shù)發(fā)展終端的發(fā)展必須與網(wǎng)絡(luò)同步，否則即便有了精品網(wǎng)絡(luò)，如果終端匱乏，也將直接影響業(yè)務的推廣。因為大多數(shù)終端廠家都是OEM芯片提供商的方案，很難滿足運營商定制需求。為此，運營商需要將需求前移，從底層芯片層面與芯片廠家開展技術(shù)、標準合作研究，將一些業(yè)務需求反映到芯片解決方案中，如：一些常見業(yè)務引擎的植入、不同操作系統(tǒng)匹配的軟件橋、底層的開發(fā)接口等定制。日本3G運營商走在前列，其對手機的定制層面已經(jīng)深入到芯片級和硬件（電路板）層面。從目前的標準到芯片，從芯片到系統(tǒng)，從系統(tǒng)

10、到運營至少需要18個月的開發(fā)、測試周期，其中芯片廠家、設(shè)備廠家、運營商很多的測試工作屬于重復測試，芯片廠家也呼吁運營商提前與芯片廠家聯(lián)合測試，一方面有助于縮短后續(xù)的測試環(huán)節(jié)和周期，另一方面也減少了芯片到系統(tǒng)以后，系統(tǒng)如果不適應運營商網(wǎng)絡(luò)情況時，芯片廠家又必須反復修改芯片方案的風險。3.2  正確處理好HSPA+與LTE演進關(guān)系目前，WCDMA現(xiàn)網(wǎng)已具備14.4Mbit/s的能力，向HSPA+演進的第一步可以采用軟件平滑升級，通過64QAM高階調(diào)制，實現(xiàn)支持21Mbit/s能力，此方式對網(wǎng)絡(luò)和終端要求較低，成本也不高。目前，各廠家的系統(tǒng)硬件基本具備了條件，軟件方面已基本商用。下一步，逐

11、步選擇MIMO（28Mbit/s），或雙載頻（42Mbit/s），發(fā)揮雙載頻提升小區(qū)能力的優(yōu)勢和利用現(xiàn)網(wǎng)硬件及天饋升級優(yōu)勢，實施HSPA技術(shù)低成本演進、升級。隨著高階調(diào)制，MIMO，雙載波技術(shù)以及正在發(fā)展中的多載波技術(shù)的引入，HSPA+與LTE在使用相同的載頻資源的前提下，其實現(xiàn)的頻譜效率和峰值速率是具有可比性。LTE初期采用的64QAM和MIMO與HSPA+基本匹敵。而未來HSPA+會更進一步的發(fā)展多載頻方向。如MIMO+4載頻技術(shù)，也可以實現(xiàn)168Mbit/s的峰值速率。HSPA+的規(guī)范中，目前也在發(fā)展多頻段雙載頻技術(shù)，為運營商在復用目前已有頻段提供了更大的方便。HSPA+的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在

12、于：（1）規(guī)?；б鎯?yōu)勢明顯。全球目前有超過274個HSPA商用網(wǎng)絡(luò)和超過3億的用戶，不少于1600款不同型號的HSPA商用終端，整個產(chǎn)業(yè)鏈非常成熟。因此，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和終端成本比較低。（2）HSPA+可以從現(xiàn)網(wǎng)的HSPA上進行平滑升級，并同時兼容之前的HSPA技術(shù)和已有的2G頻段。因此，可以利用HSPA現(xiàn)有的規(guī)?；瘍?yōu)勢，成本低、快速升級，并能有效地保護原有投資和現(xiàn)有的用戶資源。（3）全球漫游能力強。由于WCDMA/HSPA是目前全球使用最廣泛的技術(shù)之一，使HSPA/HSPA+的用戶相對于其它技術(shù)具有更好的漫游能力。LTE的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在使用非對稱頻帶和不規(guī)則帶寬方面，可以支持FDD和TDD的工作

13、模式。目前，整個LTE的產(chǎn)業(yè)鏈還處于起步發(fā)展階段，規(guī)模化效應并不明顯，相對于HSPA+而言，在終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備方面的成本會更高。對于現(xiàn)在已經(jīng)擁有的WCDMA/HSPA技術(shù)的運營商而言，HSPA+及其演進是當前最佳的升級路徑和技術(shù)。從長期來看，LTE可以作為HSPA+的補充，在整個LTE產(chǎn)業(yè)鏈成熟后，如果出現(xiàn)極高帶寬需求的應用或者當運營商獲得其它頻段資源，可以考慮在少量熱點地區(qū)，在HSPA+的基礎(chǔ)上部署LTE。3.3  積極跟蹤LTE話音解決方案LTE引入初期只考慮數(shù)據(jù)業(yè)務，隨著業(yè)務的發(fā)展，語音業(yè)務將逐漸引入。當前的LTE語音解決方案（如何在LTE網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)語音業(yè)務）有CS Fallba

14、ck（CSFB），SR-VCC和VoLGA（在3GPP中又叫CSoEPS）3種。（1）CSFB的思路。發(fā)生語音呼叫，終端切換到3G接入網(wǎng)去實現(xiàn)，實際上使用的是3G接入網(wǎng)，不是LTE網(wǎng)絡(luò)；CSFB的優(yōu)點是：不要求部署IMS；對現(xiàn)網(wǎng)的影響較小。缺點是：伴隨系統(tǒng)間切換，可能會增加掉話率和時延；需要MSC支持Gs接口（目前部分運營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有這個接口）。（2）SR-VCC的思路。部署IMS網(wǎng)絡(luò)和相應的應用服務器，提供語音業(yè)務。SRVCC的優(yōu)點是：便于將所有業(yè)務遷移到IMS上。缺點是：需要部署IMS網(wǎng)絡(luò)和相應的設(shè)備，并且具有支持語音的能力；需要升級MSC。（3）VoLGA（Voice over LT

15、E via Generic Access）。是在SAE和CS之間增加網(wǎng)關(guān)。語音業(yè)務由CS提供。VoLGA的優(yōu)點是：不需要升級現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備；不需要部署IMS網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)應用服務器。缺點是：需要在EPC和3G CS之間增加一個網(wǎng)關(guān)；標準程度慢。目前，大多數(shù)運營商傾向于第一種和第二種方案，但也需要第三種方案。4  深入研究數(shù)據(jù)型室內(nèi)分布系統(tǒng)解決方案據(jù)統(tǒng)計，3G網(wǎng)絡(luò)中室內(nèi)發(fā)生的綜合業(yè)務占網(wǎng)絡(luò)所有業(yè)務的70%以上，數(shù)據(jù)業(yè)務是3G網(wǎng)絡(luò)的主要業(yè)務，而高速數(shù)據(jù)業(yè)務一般都產(chǎn)生于室內(nèi)，估計發(fā)生在室內(nèi)的數(shù)據(jù)業(yè)務至少占數(shù)據(jù)業(yè)務總量的80%以上。2G的室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要為語音覆蓋服務，沒有考慮網(wǎng)絡(luò)的容量，其室內(nèi)信號很

16、多是通過室外信號覆蓋的，在專門部署的室內(nèi)分布系統(tǒng)中有70%采用了直放站，沒有采用直放站的系統(tǒng)中，其覆蓋也絕大部分沒有兼顧容量。3G頻段決定了3G信號傳輸能力差，穿透能力差，采用室外覆蓋室內(nèi)的做法可能對很多區(qū)域都不適用，而且也會造成很多的盲區(qū)和弱區(qū)，無法滿足高速數(shù)據(jù)的接入能力。無線直放站在CDMA網(wǎng)絡(luò)中過多地使用給網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化帶來很大難度，同時由于其對上下行同時放大的原因，使得上行干擾增大，上行容量也受到比較大的影響。3G網(wǎng)絡(luò)的部署和業(yè)務逐步的開展，打破了以往傳統(tǒng)語音業(yè)務為主的運營方式，寬帶網(wǎng)絡(luò)為移動互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)，這種方式下，室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)不僅僅要滿足語音通信的需要，更應該滿足3G時代室內(nèi)數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展的需要。可見，室內(nèi)覆蓋的研究與實驗是3G網(wǎng)絡(luò)中非常重要的一個課題，其對運營商無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、業(yè)務開展、用戶體驗都有重要的意義。鑒于此，運營商需十分重視數(shù)據(jù)型分布系統(tǒng)的規(guī)劃，尤其是基于不同環(huán)境與應用模型的智能自適應規(guī)劃，同時要積極跟蹤新的3G覆蓋加數(shù)據(jù)型的室內(nèi)