愛立信構(gòu)建LTE智能立體網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)對移動大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)
2009年12月全球數(shù)據(jù)流量首次超過語音流量以來，移動寬帶的數(shù)據(jù)流量以每年100%的速度持續(xù)增長。以此推算，從2010年到2020年，移動寬帶網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量增長將達到1000倍。相對于平穩(wěn)發(fā)展的語音業(yè)務(wù)，豐富的移動寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中將占據(jù)絕對的統(tǒng)治地位?？梢哉f在未來的10年，整個移動通信產(chǎn)業(yè)將全面進入大數(shù)據(jù)時代。這一不可阻擋的發(fā)展趨勢，將會帶給整個產(chǎn)業(yè)和社會的生產(chǎn)和生活方式深刻的變革。
在大數(shù)據(jù)時代，移動接入網(wǎng)絡(luò)的首要挑戰(zhàn)是來自無線網(wǎng)絡(luò)容量的挑戰(zhàn)。面對千倍的容量增長，我們應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對?這是一個全球性問題，需要政府管制機構(gòu)，產(chǎn)業(yè)界和運營商的共同努力來提供一個綜合的解決方案。
充足的頻率儲備
“頻譜是王”對于移動運營商而言毫不為過。站在一個國家層面，充足的頻率資源，決定了網(wǎng)絡(luò)可以承載移動寬帶數(shù)據(jù)流量的基本面。在2G/3G時代，全球大多數(shù)國家的公用移動通信頻率在300MHz-400MHz之間。而分析表明，未來網(wǎng)絡(luò)需要大約1500MHz的頻率資源。全球范圍內(nèi)，除了向更高的頻率拓展(例如，3.5GHz)，將較低的優(yōu)質(zhì)頻譜分配給公用移動通信也是主要的方向(例如，用于傳統(tǒng)電視業(yè)務(wù)的700MHz)。此外，近來國際上出現(xiàn)的(在時間和地域上)受控頻譜分享的分配方式可以進一步提升頻譜利用率。
對于運營商而言，頻率是戰(zhàn)略資源。如何獲得更多的廉價而優(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際漫游能力，從而導(dǎo)致移動寬帶數(shù)據(jù)流量在不同頻段的不均衡分布。簡單地說，全球化協(xié)調(diào)頻段由于規(guī)模經(jīng)濟效益，自然會得到全球產(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。一個直接的結(jié)果就是，獲得該頻段的運營商將會獲得先天的競爭優(yōu)勢。
另外一個大的趨勢是FDD/TDD融合的趨勢。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頻譜的拍賣價格也日漸走高。國際運營商也不約而同的將原先視為“雞肋”的TDD頻譜作為戰(zhàn)略資源給以重視。從這個角度講，同時運營FDD和TDD制式的融合的網(wǎng)絡(luò)，將會成為未來國際運營商的主流。
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，也就是說在給定帶寬的條件下如何實現(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，愛立信從2002年開始4G(LTE-A)研究，重點放在靈活有效的大帶寬接入技術(shù)方面(例如，OFDM/OFDMA)，并于2007年開始實質(zhì)性的推進3GPPLTE和LTE-A的標(biāo)準(zhǔn)化工作，截至2011年LTE-A被國際電聯(lián)接納為4G標(biāo)準(zhǔn)而告一段落。在此基礎(chǔ)上，其他技術(shù)(例如，多天線技術(shù)和多點協(xié)同技術(shù)等)還可以使系統(tǒng)容量獲得一定的提升。但是，總體來看如同其名(即長期演進)，LTE/LTE-A技術(shù)應(yīng)當(dāng)在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定。
網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進/智能立體網(wǎng)絡(luò)
在可用帶寬和接入能力接近/達到極限的情況下，獲得系統(tǒng)容量增長的主要突破口在于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進和技術(shù)創(chuàng)新。特別需要強調(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，拉遠單元，AIR(Antenna Integrated Radio)和基帶池等多種站型。同時，智能立體網(wǎng)絡(luò)將會是傳統(tǒng)意義上的移動寬帶技術(shù)和WiFi技術(shù)，以及FDD/TDD雙工模式融合的網(wǎng)絡(luò)。
有一種觀點認為小蜂窩(SmallCell)就是智能立體網(wǎng)絡(luò)，其實并不全面。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，在站點密度達到極限時，通過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)覆蓋的補盲輔助手段，而容量的提升必須依靠高級的干擾管理和協(xié)調(diào)機制。
多樣化，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，運營將是極大的挑戰(zhàn)。因此，對網(wǎng)絡(luò)的智能化和簡單化提出了前所未有的要求。進而對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)，將成為運營商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的重要競爭領(lǐng)域。
由于鏈路級通信技術(shù)本身的發(fā)展已經(jīng)接近極限，提升的空間有限，除了傳統(tǒng)的增加建站密度，增加帶寬外，滿足100%年流量增長率的主要技術(shù)方向是網(wǎng)絡(luò)層面的技術(shù)革新，也就是智能立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。在這一領(lǐng)域，為了實現(xiàn)各網(wǎng)元之間的協(xié)同和管理，對回傳網(wǎng)絡(luò)的性能要求(尤其是非視距的微站的回傳方案)，也提出新的挑戰(zhàn)。
2012年隨著VoLTE的商用，國際上3GPP2的運營商已經(jīng)向全LTE網(wǎng)絡(luò)邁出了堅實的步伐。
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，以及GSM和WCDMA的成功經(jīng)驗，我們建議TD-LTE的商業(yè)部署應(yīng)當(dāng)本著由簡入繁，穩(wěn)步推進的分步部署原則。如圖所示，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋層面，首先實現(xiàn)熱點和城區(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。在網(wǎng)絡(luò)部署中期，逐步擴大覆蓋范圍和完善室內(nèi)深度覆蓋，并通過新功能和多載波引入提高系統(tǒng)容量。最后在中長期實現(xiàn)智能立體網(wǎng)絡(luò)，并適時啟動全LTE網(wǎng)絡(luò)演進和建設(shè)。
頻譜利用的考量
在頻譜儲備上，由于TD-LTE的有效帶寬(例如，20MHz)僅相當(dāng)于LTE-FDD的一半(10MHz)。TD-LTE系統(tǒng)設(shè)備需要部署較寬的帶寬才可以獲得和FDD系統(tǒng)可比的性能。因此，TD-LTE的頻譜策略需要充分考慮未來市場競爭的需要，否則在網(wǎng)絡(luò)部署的中早期就會在市場競爭中處于劣勢，進而不得不重新規(guī)劃，重復(fù)建設(shè)，增加網(wǎng)絡(luò)的部署成本和周期。
同時，從長遠發(fā)展的角度，適時考慮在較低頻段部署TD-LTE，或者Refarm較低的FDD頻段也是較優(yōu)選擇。例如，目前在全球方興未艾的1800MHz的Refram進程。截至2012年10月，全球有30%的LTE網(wǎng)絡(luò)部署在這一頻段。主要原因是這一頻率資源較為豐富(2x75MHz)，且產(chǎn)業(yè)鏈成熟，例如蘋果IPhone5和IPad 3/4/Mini均支持這一頻段。在政府層面，歐盟已經(jīng)與2011年明確了將1800MHz Refarm給LTE FDD使用。
智能立體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
雖然TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的部署還處在早期的階段，但是良好的規(guī)劃，可以為網(wǎng)絡(luò)的演進，容量可持續(xù)增長提供堅實的基礎(chǔ)。在實際的操作層面，第一步是實現(xiàn)良好的宏蜂窩連續(xù)覆蓋，通過網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，深入挖潛，獲得容量的最大化。統(tǒng)計結(jié)果表明，典型的移動寬帶網(wǎng)絡(luò)通過優(yōu)化，其中值速率可以提高3倍，小區(qū)邊緣速率可以提高10倍。
第二步是考慮增加基站密度，通過增加宏站密度，獲得容量提升。這一手段簡單有效。但是當(dāng)密度增加到一定門限時，由于網(wǎng)絡(luò)由功率(覆蓋)受限變成干擾受限，網(wǎng)絡(luò)的總體容量不再會隨著站點密度的增加而增長。
突破這一瓶頸的主要手段也就是第三步，引入智能立體網(wǎng)絡(luò)。例如，小基站(微蜂窩/微微蜂窩)。如何有效部署小基站，如何有效實現(xiàn)宏蜂窩和微蜂窩的協(xié)同以及合理的協(xié)同等級和規(guī)模是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段的重要考慮因素。
在此基礎(chǔ)上，多系統(tǒng)多頻段的分流機制可以有效降低高負荷網(wǎng)絡(luò)壓力。但是，網(wǎng)絡(luò)互操作的復(fù)雜度也隨之上升。用戶體驗則可能有所下降。因此，多網(wǎng)協(xié)同應(yīng)當(dāng)只是走向全LTE網(wǎng)絡(luò)的過度階段，盡量壓縮多網(wǎng)協(xié)同的時間窗口，有利于運營商的核心利益。
下載文檔
