TD-LTE發(fā)展若干關(guān)鍵問題探討

TD-LTE發(fā)展若干關(guān)鍵問題探討

TD-SCDMA已經(jīng)作為中國移動的第三代移動通信標準向公眾進行試商用。但是，與最高速率可以達到54Mbps和75Mbps的WiFi（WLAN）和WiMax網(wǎng)絡(luò)相比，TD-SCDMA的標準384Kbps和最高只有2Mbps的速率在數(shù)據(jù)需求高速增長的今天，顯然并不具有吸引力。為了提高3G的競爭力，3GPP等標準化組織先后提出了HSDPA、HSUPA等旨在提高3G數(shù)據(jù)傳輸速率的標準。近來，又提出了LTE（Long Term Evolution）作為未來的標準。LTE可以更好地利用頻譜，并且以更低的價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到50-100Mbps，上行速率也可以達到30-50Mbps。

　　2007年11月，3GPP工作組會議通過了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)已有標準的兩種TDD模式。同時，對LTE TDD的進一步優(yōu)化領(lǐng)域的提案也被會議所接受。在2008年2月的巴塞羅那移動世界大會上，中國移動表示，將攜手英國沃達豐、美國Verizon Wireless加入LTE長期演進技術(shù)的測試[1]。三家運營商的測試主要集中于LTE FDD和TD-LTE，后者也是中國TD-SCDMA標準向B3G的演進。目前，大唐電信、中興通訊、愛立信、阿爾卡特朗訊等國內(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的商用化進程。而中國移動明確支持LTE技術(shù)，將大力推動LTE技術(shù)的發(fā)展。

　　但是，對于運營商來說，無論是出于業(yè)務(wù)互補，還是為了保護投資者利益，利用現(xiàn)有資源的目的，通常會經(jīng)營多張網(wǎng)絡(luò)。例如，對于中國移動來說，目前就經(jīng)營了GSM、WLAN和TD-SCDMA三張網(wǎng)絡(luò)。GSM網(wǎng)絡(luò)給中國移動帶來了巨大的成功，使中國移動成功晉級世界500強企業(yè)；WLAN網(wǎng)絡(luò)則分別向在北京舉辦的第29屆奧林匹克運動會提供了無線Info服務(wù)和即拍即傳服務(wù)，并取得了成功，得到了國內(nèi)外多家媒體的贊譽。而未來即使TD-SCDMA發(fā)展到了TD-LTE，也極有可能會像現(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)，降低運營成本，是運營商必須要考慮的問題。本文將重點就此進行討論，同時也對TD-LTE發(fā)展過程中的終端、網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)管理等關(guān)鍵問題進行探討。

　　2. TD-LTE發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)

　　網(wǎng)絡(luò)融合從廣義上來講，包括了技術(shù)、業(yè)務(wù)和資本等多個方面的融合[2]，本文將主要從技術(shù)和業(yè)務(wù)層面討論未來無線寬帶網(wǎng)絡(luò)融合過程中需要面臨的問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，從技術(shù)上來講，寬帶網(wǎng)絡(luò)IP化是未來發(fā)展的趨勢，因此，IP的融合是一個重要的方面。所謂全IP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)的實體的集合，而不同的接入系統(tǒng)都可以連接到這些實體上。全IP網(wǎng)絡(luò)具備包括移動性、安全性、服務(wù)提供、計費和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。通常會有一個或者多個接入系統(tǒng)來允許用戶接入到全IP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IP網(wǎng)絡(luò)通常要具備以下特點：

　　較低的時延、連接建立時間和較高的QoS；

　　更有效地利用無線資源；

　　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IP網(wǎng)之間的漫游。

　　無線IP接入網(wǎng)相對之前的網(wǎng)絡(luò)來說，可以兼容多種無線協(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，進而降低操作成本。

　　在未來向全IP網(wǎng)絡(luò)演進的過程中，首先需要考慮的問題是如何實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的切換，這也是目前各個運營商、服務(wù)提供商以及終端制造商最為關(guān)注的問題。為了能夠通過藍牙和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營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），并且成為了一項標準。通過非授權(quán)網(wǎng)絡(luò)（藍牙或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)的手機自動切換到UMA接入點，使手機檢測并且不中斷地到速度最快、最經(jīng)濟的網(wǎng)絡(luò)，從而使手機用戶可以通過多種靈活的方式獲得服務(wù)。在手機終端離開UMA接入點的覆蓋范圍后，會無縫切換回蜂窩網(wǎng)絡(luò)。在UMA體系結(jié)構(gòu)中，原有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)并沒有進行調(diào)整，只是在網(wǎng)絡(luò)中引入了一個新的網(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），負責(zé)UMA網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理以及鏈路管理，此外UNC還通過IP網(wǎng)絡(luò)與移動終端（MS）建立端到端的連接，并與MSC/GPRS交換信息。

　　與此同時，IEEE也正在努力增強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802.11標準做一些增補，從而使IEEE802.11接入網(wǎng)絡(luò)可以以一種更為通用和標準的方式來與其它網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通[4]。而另一個標準IEEE 802.21，試圖通過改進不同802網(wǎng)絡(luò)之間的切換能力來提高用戶對于移動終端的認知，無論用戶通過有線還是無線方式接入，或者使用的媒體不同，網(wǎng)絡(luò)之間的切換都是透明無縫的。該標準還試圖來提高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）也是一個對推進網(wǎng)絡(luò)融合比較積極的組織。用它們自己的話來講，是一個“全球電信運營商的聯(lián)盟組織，目標就是推動網(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)和局域無線接入技術(shù)無縫地結(jié)合起來。

　　當(dāng)然，在網(wǎng)絡(luò)融合的實現(xiàn)方面，還需要一個過程，并且需要考慮更多的問題。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，在合路器口設(shè)計的接入電平分別要比原系統(tǒng)高2dB和低11dB[7]。而未來TD-LTE系統(tǒng)與其它無線系統(tǒng)的合路時，也需要有類似的設(shè)計方面的考慮。

　　此外，即使全IP化的網(wǎng)絡(luò)融合可以成功實現(xiàn)，在如此多的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)環(huán)境之下，如何對網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)進行管理，也將成為一個問題。在用戶對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體驗良好的前提下，用戶的要求會更高，因此需要采用更為有效的方案來應(yīng)對復(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言，可以考慮采用SOAP協(xié)議加XML語言的方案來進行管理。首先，這樣可以對TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的O&M系統(tǒng)采用以XML為基礎(chǔ)的界面，這樣就可以實時地對來自各個地方和網(wǎng)絡(luò)的信息提供一種統(tǒng)一的服務(wù)管理方式。另外，還可以對計費系統(tǒng)等多種服務(wù)管理實體來進行統(tǒng)一的操作。有人已經(jīng)針對這種模式初步提出了一種管理模型，對電信網(wǎng)絡(luò)中的配置管理（CM）、性能管理（PM）和錯誤管理（FM）等各種單元進行了數(shù)據(jù)和解析操作等方面的定義[8]。將來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，開發(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，必須要重視的一個問題是是終端的問題。從業(yè)務(wù)上來說，目前的寬帶業(yè)務(wù)越來越廣泛，類似于PDA、音樂、視頻、游戲、攝像甚至打印等多種電子產(chǎn)品的功能，未來將不再是手機終端的附加功能，而是核心功能。這些功能如果都需要通過多種無線寬帶接入的方式加以實現(xiàn)，對于終端來說將是一個考驗。由于TD-LTE具有高數(shù)據(jù)速率，低時延和不間斷連接的特點，未來還會出現(xiàn)更多的應(yīng)用。例如，MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）是LTE的一個核心功能，因此廣播服務(wù)和VOD服務(wù)很可能會被引入，而低時延的特點更適合開發(fā)一些網(wǎng)絡(luò)手機游戲。但是，正如TD-SCDMA在初期應(yīng)用范圍有限一樣，TD-LTE在商用初期也會先在有限的范圍內(nèi)應(yīng)用，這時候終端更需要具備與GMS、3G、WLAN和藍牙等傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互操作能力。但是，無論功能如何豐富，移動終端的重量、尺寸和電池壽命等因素必須要考慮進去。特別是電池的續(xù)航能力，在承載如此多的功能的同時，其耗電量水平要與目前相差無幾，即在活動狀態(tài)下，耗電量也不過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。由于功率控制對系統(tǒng)的影響是雙向的，無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。對于上行鏈路而言，采用適當(dāng)?shù)墓β士刂瓶梢越档鸵苿优_的總發(fā)射功率，延長電池壽命；對于下行鏈路，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)省下來的功率留給那些信道條件較差、離基站較遠、或誤碼率很高的用戶。同時，采用類似目前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)，其性能將得到進一步提高。

　　3. 結(jié)論

　　作為中國第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)的自主標準，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始試商用，而TD-LTE在中國移動的支持下，作為TD-SCDMA未來的發(fā)展方向，極有可能成為未來的一種商用標準。盡管TD-LTE在未來的發(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)管理等問題，將仍然具有一定的典型意義。