中國(guó)移動(dòng)設(shè)計(jì)院陜西分公司 高 翔

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司總裁李躍曾在上海世博會(huì)閉幕高峰論壇之“信息產(chǎn)業(yè)與數(shù)字城市”中指出：建設(shè)無線城市已成為全球信息通信領(lǐng)域大趨勢(shì)。所謂無線城市，首先是一張多層次、全覆蓋的最佳信息網(wǎng)絡(luò)，融合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的信息應(yīng)用平臺(tái)，為用戶構(gòu)建便捷、迅速、安全接入信息世界的通道，包括為市民出行、購(gòu)物、學(xué)習(xí)、保健等方面，為企業(yè)開張、銷售、管理、宣傳等方面，以及政府的政務(wù)公開、監(jiān)督、城市管理等方面提供有益幫助。為了真正實(shí)現(xiàn)無線城市的目標(biāo)，中國(guó)移動(dòng)率先提出四網(wǎng)融合的概念，致力于打造一個(gè)以TD－LTE技術(shù)引領(lǐng)，2G、3G、WLAN、4G“四網(wǎng)融合”的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)境。

1.四網(wǎng)融合的核心技術(shù)分析

傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的格局是由GSM即2G網(wǎng)絡(luò)決定的，特別是在我國(guó)。進(jìn)入2011年以來，中國(guó)移動(dòng)明確了2G、3G、WLAN、LTE四個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展總體思路。據(jù)悉，中國(guó)移動(dòng)上海公司目前已在張江高科技園區(qū)等地率先打造了四網(wǎng)協(xié)同的無線城市示范區(qū)，我國(guó)上海有望率先成為科技迅達(dá)、無線互聯(lián)的“智慧城市”。TD-LTE系統(tǒng)以其對(duì)廣域網(wǎng)和移動(dòng)性支持能力的較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，在四網(wǎng)中承擔(dān)了各種移動(dòng)場(chǎng)景下對(duì)語音和中、高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶服務(wù)的支撐工作，因而可看作四網(wǎng)融合的核心技術(shù)。

TD-LTE的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在速率、時(shí)延和頻譜利用率等領(lǐng)域，其理論峰值速率在上、下行已分別達(dá)到50Mbps、100Mbps，相對(duì)于3G，4G有顯見的優(yōu)勢(shì)。在TD-LTE中有三大關(guān)鍵技術(shù)：一是基于TDD的雙工技術(shù)，在業(yè)界共同努力下，現(xiàn)已形成雙工幀結(jié)構(gòu)的LTE-TDD規(guī)范。二是OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)），包括OFDM技術(shù)和MIMO（多輸入多輸出）技術(shù)兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。三是基于MIMO/SA的多天線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)和智能天線技術(shù)在后續(xù)演進(jìn)上的更佳結(jié)合。這里以圖表形式著重介紹TD-LTE的幀結(jié)構(gòu)和MIMO等關(guān)鍵技術(shù)。優(yōu)化后的TD-LTE幀結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 優(yōu)化后的TD-LTE幀結(jié)構(gòu)

為支持上行50Mbps和下行100Mbps的峰值速率，LTE需采用MIMO技術(shù)。下行MIMO可采用PARC的傳輸方式，接收端根據(jù)接收質(zhì)量向發(fā)送端反饋可支持的調(diào)制編碼方式來提高系統(tǒng)的傳輸效率。上行MIMO可利用兩個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)構(gòu)成上行虛擬的MIMO，結(jié)合功率控制提高上行的系統(tǒng)傳輸效率。

圖2 上行虛擬MIMO示意圖

新一代移動(dòng)寬帶技術(shù)TD-LTE是我國(guó)擁有核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際3G標(biāo)準(zhǔn)TDSCDMA的后續(xù)演進(jìn)技術(shù)，是在TD-SCDMA基礎(chǔ)上的進(jìn)一步提升，可以承載高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，最大支持的數(shù)據(jù)吞吐率為下行100Mbps和上行50Mbps。它將成為4G國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)之一，主要用于熱點(diǎn)地區(qū)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高區(qū)域。帶寬高于3G數(shù)十倍的TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，理論傳輸速率可達(dá)3G網(wǎng)絡(luò)速度的數(shù)十倍，它確立了我國(guó)在新一輪信息產(chǎn)業(yè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中的重要地位。

2.四網(wǎng)融合所面臨的關(guān)鍵性問題

四網(wǎng)融合的無線城市生活，實(shí)際上已經(jīng)離我們很近。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)上海公司的計(jì)劃，到2011年底，4G信號(hào)將覆蓋上海市中心區(qū)域。目前中國(guó)移動(dòng)上海公司已對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)、WLAN進(jìn)行了重點(diǎn)部署，網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)已全面覆蓋上?；疖囌尽⑵謻|機(jī)場(chǎng)等交通樞紐，和南京路、田子坊等熱點(diǎn)區(qū)域?qū)懽謽恰⑸虉?chǎng)，以及全市所有星巴克門店、各大高校；而3G網(wǎng)絡(luò)將于“十二五”中期在上海實(shí)現(xiàn)全面深度覆蓋，全市提供的接入能力平均1M以上，市區(qū)達(dá)3M以上；傳統(tǒng)2G網(wǎng)絡(luò)也將進(jìn)一步廣覆蓋、精品化，實(shí)現(xiàn)大型樓宇90%深度覆蓋，地鐵、高鐵、高速公路、公路移動(dòng)信號(hào)的全覆蓋。另據(jù)了解，深圳、廣州、杭州和南京等地的中國(guó)移動(dòng)用戶，也有望成為我國(guó)首批進(jìn)入“后3G時(shí)代”的體驗(yàn)者。然而盡管如此，由于LTE是新型無線技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也不同于以往的系統(tǒng)，在測(cè)試中難免會(huì)遇到一些問題和挑戰(zhàn)，尤其表現(xiàn)在欠缺測(cè)試儀器儀表方面。

中移設(shè)計(jì)院的趙旭凇和電信專家李進(jìn)良一致認(rèn)為，2.6GHz頻段覆蓋性能、同頻組網(wǎng)等當(dāng)前TD-LTE規(guī)模試驗(yàn)部署，目前面臨的關(guān)鍵性問題在于：一是以O(shè)FDM、MIMO為基礎(chǔ)技術(shù)的4G標(biāo)準(zhǔn)從批準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)化、外場(chǎng)試驗(yàn)到規(guī)模試用，先要有一個(gè)技術(shù)攻關(guān)時(shí)期；二是它所依靠的芯片要滿足4G要求，也得經(jīng)過幾個(gè)摩爾周期才行；三是三維化多媒體視頻業(yè)務(wù)需要一段時(shí)間的市場(chǎng)培育期。樂觀一些估計(jì)，4G技術(shù)要到2015年才能成熟到可以商用。

一個(gè)值得商榷的問題，是對(duì)于TD-LTE的定位選擇。這個(gè)問題由來已久，LTE是需要提供高質(zhì)量的語音業(yè)務(wù)還是單純提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)？不同的運(yùn)營(yíng)商仍會(huì)有不同選擇。目前的TD-LTE試驗(yàn)，因其終端欠缺等，還只能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)測(cè)試，將來如何承載語音業(yè)務(wù)？另外還有一個(gè)老生常談的問題：為了達(dá)到產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化，TD-LTE如何與LTEFDD盡快地融合？

在諸多問題中，盡快確定我國(guó)TD-LTE的商用頻譜，這是最根本也最迫切的問題。

3.TD-LTE技術(shù)引領(lǐng)的四網(wǎng)融合方案

據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2011年2月底，我國(guó)已有6000萬3G用戶，其中2454萬是中國(guó)移動(dòng)用戶，約占43%，中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信分別為1668萬和1476萬，占比分別為30%、27%。在后3G時(shí)代，為面對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)爆炸的挑戰(zhàn)，運(yùn)營(yíng)商需要不斷升級(jí)網(wǎng)絡(luò)，于是四張網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同發(fā)展勢(shì)在必行。中國(guó)移動(dòng)上海公司計(jì)劃部總經(jīng)理、副總工程師孫達(dá)以城市交通管理來比喻四網(wǎng)協(xié)同：2G主要用來打電話和小文本低速率傳輸，可將其比作普通公路；3G理論上的傳輸速率可達(dá)1.2兆，類似于高速公路；WLAN即WiFi，專門解決熱點(diǎn)問題，可比作城市的高架路；而建設(shè)中的TD-LTE，可以極速傳輸超大數(shù)據(jù)流量，相當(dāng)于城際高鐵。GSM、TD-SCDMA和TD-LTE是基于廣域網(wǎng)的移動(dòng)通信技術(shù)，這三者建立在蜂窩架構(gòu)上，更加出色地支持信號(hào)在不同蜂窩之間的切換功能，終端快速移動(dòng)時(shí)仍然能夠保持正常通信狀態(tài)；WLAN可提供高帶寬傳輸，主要解決局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸問題，其覆蓋范圍卻是非常有限的，子網(wǎng)間的切換性能也比較弱。如何充分發(fā)揮四種技術(shù)各自的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，這是需要重點(diǎn)解決的問題。包括對(duì)頻率的合理規(guī)劃，設(shè)備開發(fā)和工程建設(shè)等，以多種手段來避免系統(tǒng)間的干擾，從而將四網(wǎng)融合的力量發(fā)揮到更大。簡(jiǎn)言之，這是一個(gè)如何共建共享的問題，“四網(wǎng)融合”需要根據(jù)不同技術(shù)的不同特點(diǎn)，思考不同的應(yīng)用策略。

目前較為可行的一個(gè)解決方案是：適宜的終端應(yīng)為智能的、便攜的終端，無論它是移動(dòng)的還是固定的，關(guān)鍵在于一定要很便攜，其接入手段可以有很多種，3G、WiFi等。譬如在有3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，如果發(fā)現(xiàn)有WiFi信號(hào)，就可以通過終端與核心網(wǎng)來配合，優(yōu)選WiFi，或同時(shí)選擇3G和WiFi。如果發(fā)現(xiàn)沒有WiFi信號(hào)，則使用3G網(wǎng)絡(luò)，這時(shí)仍可保持原先的業(yè)務(wù)暢通，而無需在2G與3G之間切換。通俗一點(diǎn)說，就是通過多接入捆綁的方式，使用戶同時(shí)在幾種網(wǎng)絡(luò)里面享受無縫的業(yè)務(wù)。

[1] 孟祥初.大唐李同坡:TD-SCDMA是四網(wǎng)融合關(guān)鍵技術(shù)[N].通信產(chǎn)業(yè)報(bào),2011-01-13.

[2] 佚名.上海無線城市著手四網(wǎng)融合,2011年TD投資5.6億[N].通信產(chǎn)業(yè)報(bào),2011-05-19.