2009年12月全球數(shù)據(jù)流量首次超過(guò)語(yǔ)音流量以來(lái),移動(dòng)寬帶的數(shù)據(jù)流量以每年100%的速度持續(xù)增長(zhǎng)。大數(shù)據(jù)時(shí)代帶給移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。國(guó)際經(jīng)驗(yàn)表明,新興運(yùn)營(yíng)商試圖利用這一機(jī)遇實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē),而領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商則利用這一時(shí)機(jī)擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)。本文通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的分析,指出了智能立體網(wǎng)絡(luò)這一主要技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)LTE建設(shè)的定位,規(guī)劃和部署提出了建議。
大數(shù)據(jù)時(shí)代移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)的基本特征主要包括數(shù)據(jù)流量指數(shù)增長(zhǎng),海量用戶實(shí)時(shí)在線,和大量的差異化的用戶和業(yè)務(wù)需求。
海量數(shù)據(jù):移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)是大數(shù)據(jù)時(shí)代最基本的特征之一。其動(dòng)力除了越來(lái)越多的智能終端的面市和普及,還包括了用戶行為,移動(dòng)和存儲(chǔ)方式的變革等帶來(lái)的流量增長(zhǎng)。
500億連接:愛(ài)立信于2010年提出了全球2020年500億連接的宏偉藍(lán)圖。人們將實(shí)實(shí)在在生活在一個(gè)無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)社會(huì)之中。
大量差異化需求:由于無(wú)線連接的多樣化,帶來(lái)了對(duì)業(yè)務(wù)需求和服務(wù)等級(jí)的多樣化。
如何應(yīng)對(duì)千倍數(shù)字洪流
在大數(shù)據(jù)時(shí)代,移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)的首要挑戰(zhàn)是來(lái)自無(wú)線網(wǎng)絡(luò)容量的挑戰(zhàn)。面對(duì)千倍的容量增長(zhǎng),需要政府管制機(jī)構(gòu),產(chǎn)業(yè)界和運(yùn)營(yíng)商的共同努力來(lái)提供一個(gè)綜合的解決方案。這里簡(jiǎn)單介紹三個(gè)主要手段。
充足的頻率儲(chǔ)備
“頻譜是王”對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商而言毫不為過(guò)。如何獲得更多的廉價(jià)而優(yōu)質(zhì)的頻率資源尤為重要。此外,頻率資源的全球化協(xié)調(diào)程度(Harmonization),也直接導(dǎo)致了全球產(chǎn)業(yè)鏈在特定頻段的健壯程度和國(guó)際漫游能力,從而導(dǎo)致移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)流量在不同頻段的不均衡分布。簡(jiǎn)單地說(shuō),全球化協(xié)調(diào)頻段由于規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益,自然會(huì)得到全球產(chǎn)業(yè)鏈(尤其是高端終端)的優(yōu)先支持,從而獲得數(shù)據(jù)流量的優(yōu)先增長(zhǎng)。一個(gè)直接的結(jié)果就是,獲得該頻段的運(yùn)營(yíng)商將會(huì)獲得先天的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
另外一個(gè)大的趨勢(shì)是FDD/TDD融合的趨勢(shì),這里不僅是在終端和系統(tǒng)設(shè)備的融合,也是運(yùn)營(yíng)層面的頻譜融合和組網(wǎng)融合。由于頻率資源的稀缺,隨著TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟,全球TDD頻譜的拍賣(mài)價(jià)格也日漸走高。從這個(gè)角度講,同時(shí)運(yùn)營(yíng)FDD和TDD制式的融合的網(wǎng)絡(luò),將會(huì)成為未來(lái)國(guó)際運(yùn)營(yíng)商的主流。
新技術(shù)引入
新技術(shù)是獲得容量提升的重要手段之一。2G/3G/4G的發(fā)展歷程充分的體現(xiàn)了這一規(guī)律。在3G商用之前,無(wú)線通信技術(shù)的主要研究和產(chǎn)業(yè)化方向,集中在如何提升單鏈路的容量方面,也就是說(shuō)在給定帶寬的條件下如何實(shí)現(xiàn)香農(nóng)公式提出的容量極限。而這一任務(wù)隨著3G商用宣告完成。之后,愛(ài)立信從2002年開(kāi)始4G(LTE-A)研究,重點(diǎn)放在靈活有效的大帶寬接入技術(shù)方面(例如,OFDM/OFDMA),并于2007年開(kāi)始實(shí)質(zhì)性的推進(jìn)3GPP LTE和LTE-A的標(biāo)準(zhǔn)化工作,截至2011年LTE-A被國(guó)際電聯(lián)接納為4G標(biāo)準(zhǔn)而告一段落。至此,無(wú)線通信技術(shù)獲得了前所未有的從180KHz到100MHz的靈活的帶寬接入能力。 從而為大幅提高未來(lái)系統(tǒng)的容量奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。靈活的帶寬接入技術(shù),也為未來(lái)差異化的業(yè)務(wù)需求提供了必要技術(shù)支撐。
在此基礎(chǔ)上,其他技術(shù)(例如,多天線技術(shù)和多點(diǎn)協(xié)同技術(shù)等)還可以使系統(tǒng)容量獲得一定的提升。但是,總體來(lái)看如同其名(即長(zhǎng)期演進(jìn)),LTE/LTE-A技術(shù)應(yīng)當(dāng)在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。
圖2 現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展歷程
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)/智能立體網(wǎng)絡(luò)
在可用帶寬和接入能力接近/達(dá)到極限的情況下,獲得系統(tǒng)容量增長(zhǎng)的主要突破口在于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新。特別需要強(qiáng)調(diào)的是智能立體網(wǎng)絡(luò)(異構(gòu)網(wǎng),Heterogeneous Network)的研究和部署。在未來(lái)的智能立體網(wǎng)絡(luò)中,包括了宏蜂窩,微蜂窩,微微蜂窩,也包括了傳統(tǒng)宏站,拉遠(yuǎn)單元,AIR(Antenna Integrated Radio)和基帶池等多種站型。同時(shí),智能立體網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)寬帶技術(shù)和WiFi技術(shù),以及FDD/TDD雙工模式融合的網(wǎng)絡(luò)。
有一種觀點(diǎn)認(rèn)為小蜂窩(Small Cell)就是智能立體網(wǎng)絡(luò),其實(shí)并不全面。智能立體網(wǎng)絡(luò)的核心是多種網(wǎng)元之間的協(xié)同和管理。如同智能立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),首先需要保證底層的宏蜂窩的完善和穩(wěn)定,在站點(diǎn)密度達(dá)到極限時(shí),通過(guò)引入小蜂窩和有效的干擾管理算法,獲得容量顯著提升。因此,缺乏協(xié)同的小蜂窩只能作為網(wǎng)絡(luò)覆蓋的補(bǔ)盲輔助手段,而容量的提升必須依靠高級(jí)的干擾管理和協(xié)調(diào)機(jī)制。
樣化,多頻段,多雙工方式的智能立體網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃,部署,優(yōu)化,維護(hù),運(yùn)營(yíng)將是極大的挑戰(zhàn)。因此,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的智能化和簡(jiǎn)單化提出了前所未有的要求。進(jìn)而對(duì)SON(自組網(wǎng))的要求十分突出。盡量減少網(wǎng)絡(luò)的人為干預(yù),將成為運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的重要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。
最后,強(qiáng)調(diào)一下在智能立體網(wǎng)絡(luò)中多網(wǎng)協(xié)同的問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)說(shuō),對(duì)于任何一個(gè)非新興運(yùn)營(yíng)商而言,多網(wǎng)協(xié)同都是無(wú)法回避的問(wèn)題。但是,應(yīng)當(dāng)清楚地看到多網(wǎng)協(xié)同應(yīng)當(dāng)是走向全LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的過(guò)渡階段,而不是運(yùn)營(yíng)商追求的終極目標(biāo)。2012年隨著VoLTE的商用,國(guó)際上3GPP2的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)向全LTE網(wǎng)絡(luò)邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。
TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)分步部署策略
TD-LTE部署分步走
基于LTE-FDD的推廣和部署經(jīng)驗(yàn), 以及GSM和WCDMA的成功經(jīng)驗(yàn),我們建議TD-LTE的商業(yè)部署應(yīng)當(dāng)本著由簡(jiǎn)入繁,穩(wěn)步推進(jìn)的分步部署原則。如圖3所示,在網(wǎng)絡(luò)覆蓋層面,首先實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)和城區(qū)的連續(xù)覆蓋,技術(shù)上優(yōu)先采用成熟技術(shù),并確保系統(tǒng)的穩(wěn)定和良好的用戶體驗(yàn)。在網(wǎng)絡(luò)部署中期,逐步擴(kuò)大覆蓋范圍和完善室內(nèi)深度覆蓋,并通過(guò)新功能和多載波引入提高系統(tǒng)容量。最后在中長(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)智能立體網(wǎng)絡(luò),并適時(shí)啟動(dòng)全LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和建設(shè)。
圖3 TD-LTE部署分步部署
頻譜利用的考量
對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言,在部署LTE系統(tǒng)時(shí),應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)演進(jìn)和擴(kuò)容的能力, 例如美國(guó)某領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商在單一市場(chǎng)的平均LTE頻譜儲(chǔ)備達(dá)到88MHz。前瞻性的頻譜規(guī)劃和部署策略可以借力全球強(qiáng)壯產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì),獲得先天的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),反之則可能事倍功半。合理的網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃,可以為智能立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)打下良好基礎(chǔ),降低網(wǎng)絡(luò)總體部署成本,并保證在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)。反之,基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和頻率戰(zhàn)略不當(dāng)可能引起不必要的重復(fù)建設(shè)和成本上升。最終導(dǎo)致用戶體驗(yàn)下降和產(chǎn)業(yè)鏈成熟的滯后,從而錯(cuò)失發(fā)展良機(jī)。TD-LTE的頻譜策略需要充分考慮未來(lái)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要,否則在網(wǎng)絡(luò)部署的中早期就會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì),進(jìn)而不得不重新規(guī)劃,重復(fù)建設(shè),增加網(wǎng)絡(luò)的部署成本和周期。
結(jié)束語(yǔ)
大數(shù)據(jù)時(shí)代豐富的頻率儲(chǔ)備和擴(kuò)容能力對(duì)于LTE的部署至關(guān)重要。在頻譜資源以外,智能立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是解決系統(tǒng)容量中長(zhǎng)期增長(zhǎng)的主要手段。由于移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)流量的在全球協(xié)同頻段優(yōu)先增長(zhǎng),運(yùn)營(yíng)商應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇國(guó)際協(xié)同頻段部署LTE系統(tǒng)(例如,2.6GHz的TD-LTE部署),從而分享強(qiáng)壯產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益和商業(yè)紅利。LTE的網(wǎng)絡(luò)建設(shè),應(yīng)當(dāng)注重系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性,確保優(yōu)異的用戶體驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)當(dāng)綜合考慮無(wú)線功能要求的逐步引入,為未來(lái)智能立體網(wǎng)絡(luò)的部署打好基礎(chǔ),并為全LTE網(wǎng)絡(luò)的推進(jìn)做好準(zhǔn)備。