TD-LTE發(fā)展若干關(guān)鍵問(wèn)題探討

TD-LTE發(fā)展若干關(guān)鍵問(wèn)題探討

TD-SCDMA已經(jīng)作為中國(guó)移動(dòng)的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)向公眾進(jìn)行試商用。但是，與最高速率可以達(dá)到54Mbps和75Mbps的WiFi（WLAN）和WiMax網(wǎng)絡(luò)相比，TD-SCDMA的標(biāo)準(zhǔn)384Kbps和最高只有2Mbps的速率在數(shù)據(jù)需求高速增長(zhǎng)的今天，顯然并不具有吸引力。為了提高3G的競(jìng)爭(zhēng)力，3GPP等標(biāo)準(zhǔn)化組織先后提出了HSDPA、HSUPA等旨在提高3G數(shù)據(jù)傳輸速率的標(biāo)準(zhǔn)。近來(lái)，又提出了LTE（Long Term Evolution）作為未來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)。LTE可以更好地利用頻譜，并且以更低的價(jià)格提供良好的覆蓋和信道容量，重要的是，它的下行速率可以達(dá)到50-100Mbps，上行速率也可以達(dá)到30-50Mbps。

　　2007年11月，3GPP工作組會(huì)議通過(guò)了LTE TDD融合技術(shù)提案，基于TD-SCDMA的幀結(jié)構(gòu)統(tǒng)一了延續(xù)已有標(biāo)準(zhǔn)的兩種TDD模式。同時(shí)，對(duì)LTE TDD的進(jìn)一步優(yōu)化領(lǐng)域的提案也被會(huì)議所接受。在2008年2月的巴塞羅那移動(dòng)世界大會(huì)上，中國(guó)移動(dòng)表示，將攜手英國(guó)沃達(dá)豐、美國(guó)Verizon Wireless加入LTE長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)的測(cè)試[1]。三家運(yùn)營(yíng)商的測(cè)試主要集中于LTE FDD和TD-LTE，后者也是中國(guó)TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)向B3G的演進(jìn)。目前，大唐電信、中興通訊、愛(ài)立信、阿爾卡特朗訊等國(guó)內(nèi)外多家大型企業(yè)已經(jīng)先后成立了研發(fā)中心，以加速LTE TDD的商用化進(jìn)程。而中國(guó)移動(dòng)明確支持LTE技術(shù)，將大力推動(dòng)LTE技術(shù)的發(fā)展。

　　但是，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，無(wú)論是出于業(yè)務(wù)互補(bǔ)，還是為了保護(hù)投資者利益，利用現(xiàn)有資源的目的，通常會(huì)經(jīng)營(yíng)多張網(wǎng)絡(luò)。例如，對(duì)于中國(guó)移動(dòng)來(lái)說(shuō)，目前就經(jīng)營(yíng)了GSM、WLAN和TD-SCDMA三張網(wǎng)絡(luò)。GSM網(wǎng)絡(luò)給中國(guó)移動(dòng)帶來(lái)了巨大的成功，使中國(guó)移動(dòng)成功晉級(jí)世界500強(qiáng)企業(yè)；WLAN網(wǎng)絡(luò)則分別向在北京舉辦的第29屆奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)提供了無(wú)線Info服務(wù)和即拍即傳服務(wù)，并取得了成功，得到了國(guó)內(nèi)外多家媒體的贊譽(yù)。而未來(lái)即使TD-SCDMA發(fā)展到了TD-LTE，也極有可能會(huì)像現(xiàn)在一樣，與其它網(wǎng)絡(luò)共存。如何有效地融合這些網(wǎng)絡(luò)，降低運(yùn)營(yíng)成本，是運(yùn)營(yíng)商必須要考慮的問(wèn)題。本文將重點(diǎn)就此進(jìn)行討論，同時(shí)也對(duì)TD-LTE發(fā)展過(guò)程中的終端、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)管理等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行探討。

　　2. TD-LTE發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)融合從廣義上來(lái)講，包括了技術(shù)、業(yè)務(wù)和資本等多個(gè)方面的融合[2]，本文將主要從技術(shù)和業(yè)務(wù)層面討論未來(lái)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)融合過(guò)程中需要面臨的問(wèn)題及可能的解決方案。

　　包括TD-SCDMA在內(nèi)的3G網(wǎng)絡(luò)、WiFi網(wǎng)絡(luò)、PSTN等不同網(wǎng)絡(luò)正在沿著自己的路線演進(jìn)，從技術(shù)上來(lái)講，寬帶網(wǎng)絡(luò)IP化是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，因此，IP的融合是一個(gè)重要的方面。所謂全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)，通常定義為一些以IP技術(shù)為基礎(chǔ)，可以提供給用戶IP服務(wù)的實(shí)體的集合，而不同的接入系統(tǒng)都可以連接到這些實(shí)體上。全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)具備包括移動(dòng)性、安全性、服務(wù)提供、計(jì)費(fèi)和QoS等一系列的功能，從而可以向用戶提供各種服務(wù)，并且連接到其它的外部網(wǎng)絡(luò)中。通常會(huì)有一個(gè)或者多個(gè)接入系統(tǒng)來(lái)允許用戶接入到全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)中。為了具備更好的互操作性和網(wǎng)際互聯(lián)性，全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)通常要具備以下特點(diǎn)：

　　較低的時(shí)延、連接建立時(shí)間和較高的QoS；

　　更有效地利用無(wú)線資源；

　　可以兼容大多數(shù)的終端；

　　支持多種流量模式；

　　支持與其它全I(xiàn)P網(wǎng)之間的漫游。

　　無(wú)線IP接入網(wǎng)相對(duì)之前的網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，可以兼容多種無(wú)線協(xié)議，并且允許用戶在選擇接入網(wǎng)絡(luò)方面具有更大的靈活性。因此，它能真正地保證設(shè)備之間具有良好的互操作性，進(jìn)而降低操作成本。

　　在未來(lái)向全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的過(guò)程中，首先需要考慮的問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的切換，這也是目前各個(gè)運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)提供商以及終端制造商最為關(guān)注的問(wèn)題。為了能夠通過(guò)藍(lán)牙和Wi-Fi等網(wǎng)絡(luò)接入到GSM或者GPRS網(wǎng)絡(luò)中，以終端制造商和和運(yùn)營(yíng)商為首的一些組織提出了一種叫做UMA（Unlicensed Mobile Access）的技術(shù)[3]，該技術(shù)于2005年9月被3GPP所吸納，更名為GAN（Generic Access Network），并且成為了一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)非授權(quán)網(wǎng)絡(luò)（藍(lán)牙或WiFi），該技術(shù)可從使用傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)或本地GSM/GPRS服務(wù)的手機(jī)自動(dòng)切換到UMA接入點(diǎn)，使手機(jī)檢測(cè)并且不中斷地到速度最快、最經(jīng)濟(jì)的網(wǎng)絡(luò)，從而使手機(jī)用戶可以通過(guò)多種靈活的方式獲得服務(wù)。在手機(jī)終端離開(kāi)UMA接入點(diǎn)的覆蓋范圍后，會(huì)無(wú)縫切換回蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在UMA體系結(jié)構(gòu)中，原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有進(jìn)行調(diào)整，只是在網(wǎng)絡(luò)中引入了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)組件——UMA控制器（UNC）。UNC的作用相當(dāng)于GSM/GPRS原有接入網(wǎng)中的基站控制器（BSC），負(fù)責(zé)UMA網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線資源管理以及鏈路管理，此外UNC還通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端（MS）建立端到端的連接，并與MSC/GPRS交換信息。

　　與此同時(shí)，IEEE也正在努力增強(qiáng)WiFi與其它網(wǎng)絡(luò)的互操作能力，并成立了IEEE 802.11u工作組，其目的是對(duì)802.11標(biāo)準(zhǔn)做一些增補(bǔ)，從而使IEEE802.11接入網(wǎng)絡(luò)可以以一種更為通用和標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)與其它網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通[4]。而另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.21，試圖通過(guò)改進(jìn)不同802網(wǎng)絡(luò)之間的切換能力來(lái)提高用戶對(duì)于移動(dòng)終端的認(rèn)知，無(wú)論用戶通過(guò)有線還是無(wú)線方式接入，或者使用的媒體不同，網(wǎng)絡(luò)之間的切換都是透明無(wú)縫的。該標(biāo)準(zhǔn)還試圖來(lái)提高802系統(tǒng)和蜂窩系統(tǒng)的切換能力[5]。

　　除了IEEE之外，F(xiàn)MCA（Fixed-Mobile Convergence Alliance）也是一個(gè)對(duì)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)融合比較積極的組織。用它們自己的話來(lái)講，是一個(gè)“全球電信運(yùn)營(yíng)商的聯(lián)盟組織，目標(biāo)就是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)融合的產(chǎn)品和服務(wù)的發(fā)展”[6]。它主要關(guān)注的是如何把固定寬帶網(wǎng)絡(luò)和局域無(wú)線接入技術(shù)無(wú)縫地結(jié)合起來(lái)。

　　當(dāng)然，在網(wǎng)絡(luò)融合的實(shí)現(xiàn)方面，還需要一個(gè)過(guò)程，并且需要考慮更多的問(wèn)題。例如，為了最大限度地利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通常新的網(wǎng)絡(luò)需要與已有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合路。但是，新舊網(wǎng)絡(luò)之間的工作頻段不同，在合路器口的信號(hào)接入電平等方面需要做一些綜合的考慮。以室分系統(tǒng)為例，TD-SCDMA系統(tǒng)在與DCS1800系統(tǒng)和WLAN系統(tǒng)共路時(shí)，在合路器口設(shè)計(jì)的接入電平分別要比原系統(tǒng)高2dB和低11dB[7]。而未來(lái)TD-LTE系統(tǒng)與其它無(wú)線系統(tǒng)的合路時(shí)，也需要有類(lèi)似的設(shè)計(jì)方面的考慮。

　　此外，即使全I(xiàn)P化的網(wǎng)絡(luò)融合可以成功實(shí)現(xiàn)，在如此多的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)環(huán)境之下，如何對(duì)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)進(jìn)行管理，也將成為一個(gè)問(wèn)題。在用戶對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)良好的前提下，用戶的要求會(huì)更高，因此需要采用更為有效的方案來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)管理。鑒于XML（Xtensible Markup Language）已經(jīng)是目前一種互聯(lián)網(wǎng)上成功的表示信息的語(yǔ)言，可以考慮采用SOAP協(xié)議加X(jué)ML語(yǔ)言的方案來(lái)進(jìn)行管理。首先，這樣可以對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的O&M系統(tǒng)采用以XML為基礎(chǔ)的界面，這樣就可以實(shí)時(shí)地對(duì)來(lái)自各個(gè)地方和網(wǎng)絡(luò)的信息提供一種統(tǒng)一的服務(wù)管理方式。另外，還可以對(duì)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等多種服務(wù)管理實(shí)體來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的操作。有人已經(jīng)針對(duì)這種模式初步提出了一種管理模型，對(duì)電信網(wǎng)絡(luò)中的配置管理（CM）、性能管理（PM）和錯(cuò)誤管理（FM）等各種單元進(jìn)行了數(shù)據(jù)和解析操作等方面的定義[8]。將來(lái)TD-LTE的研究者們也可以在這種模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合TD-LTE的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出一套適合TD-LTE的管理系統(tǒng)。

　　但是，在考慮網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)的同時(shí)，必須要重視的一個(gè)問(wèn)題是是終端的問(wèn)題。從業(yè)務(wù)上來(lái)說(shuō)，目前的寬帶業(yè)務(wù)越來(lái)越廣泛，類(lèi)似于PDA、音樂(lè)、視頻、游戲、攝像甚至打印等多種電子產(chǎn)品的功能，未來(lái)將不再是手機(jī)終端的附加功能，而是核心功能。這些功能如果都需要通過(guò)多種無(wú)線寬帶接入的方式加以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于終端來(lái)說(shuō)將是一個(gè)考驗(yàn)。由于TD-LTE具有高數(shù)據(jù)速率，低時(shí)延和不間斷連接的特點(diǎn)，未來(lái)還會(huì)出現(xiàn)更多的應(yīng)用。例如，MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）是LTE的一個(gè)核心功能，因此廣播服務(wù)和VOD服務(wù)很可能會(huì)被引入，而低時(shí)延的特點(diǎn)更適合開(kāi)發(fā)一些網(wǎng)絡(luò)手機(jī)游戲。但是，正如TD-SCDMA在初期應(yīng)用范圍有限一樣，TD-LTE在商用初期也會(huì)先在有限的范圍內(nèi)應(yīng)用，這時(shí)候終端更需要具備與GMS、3G、WLAN和藍(lán)牙等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互操作能力。但是，無(wú)論功能如何豐富，移動(dòng)終端的重量、尺寸和電池壽命等因素必須要考慮進(jìn)去。特別是電池的續(xù)航能力，在承載如此多的功能的同時(shí)，其耗電量水平要與目前相差無(wú)幾，即在活動(dòng)狀態(tài)下，耗電量也不過(guò)50mW。為此，需要在功率控制方面做一些相關(guān)的研究。

　　在TD-LTE系統(tǒng)中采用適當(dāng)?shù)墓β士刂萍夹g(shù)，將可以增加系統(tǒng)的容量。此外，還可以提高系統(tǒng)抗干擾性能、降低發(fā)射功率和節(jié)約制造成本等。由于功率控制對(duì)系統(tǒng)的影響是雙向的，無(wú)論是上行還是下行鏈路，采用功率控制均可以適當(dāng)降低終端或者基站設(shè)備的功耗。對(duì)于上行鏈路而言，采用適當(dāng)?shù)墓β士刂瓶梢越档鸵苿?dòng)臺(tái)的總發(fā)射功率，延長(zhǎng)電池壽命；對(duì)于下行鏈路，它可以減小在靜止?fàn)顟B(tài)、離基站較近或者受其它小區(qū)干擾很小的用戶所消耗的功率，而將節(jié)省下來(lái)的功率留給那些信道條件較差、離基站較遠(yuǎn)、或誤碼率很高的用戶。同時(shí)，采用類(lèi)似目前TD—SCDMA系統(tǒng)中使用的將功率控制與智能天線相聯(lián)合的技術(shù)，其性能將得到進(jìn)一步提高。

　　3. 結(jié)論

　　作為中國(guó)第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的自主標(biāo)準(zhǔn)，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)始試商用，而TD-LTE在中國(guó)移動(dòng)的支持下，作為T(mén)D-SCDMA未來(lái)的發(fā)展方向，極有可能成為未來(lái)的一種商用標(biāo)準(zhǔn)。盡管TD-LTE在未來(lái)的發(fā)展上仍然存在著種種變數(shù)，但本文所討論的網(wǎng)絡(luò)融合、終端技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)管理等問(wèn)題，將仍然具有一定的典型意義。