王倫鎖

(中國移動通信集團海南有限公司，海南 ?？?570125)

TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)策略

王倫鎖

(中國移動通信集團海南有限公司，海南 ?？?570125)

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇擴大，全球范圍內(nèi)的頻率資源日益稀缺。借鑒TD-LTE與LTE FDD融合發(fā)展的成功經(jīng)驗，對融合組網(wǎng)策略和TD-LTE國際化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)進行了分析，提出了TDD與FDD共平臺融合組網(wǎng)的發(fā)展模式和策略，并對通信運營商網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展提出了針對性的建議。TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)已成為大趨勢，LTE融合組網(wǎng)的方式作為通信運營商的重要戰(zhàn)略布局，應(yīng)該提前在LTE總體規(guī)劃中予以考慮。

TD-LTE;LTE FDD;融合組網(wǎng);策略

1 LTE的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

在當前新型城鎮(zhèn)化、“寬帶中國”戰(zhàn)略以及“互聯(lián)網(wǎng)+”實施進程中，采用單一頻段制式的移動通信網(wǎng)絡(luò)無法滿足超寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展需求。2013年12月，三大運營商各領(lǐng)一張TDD牌照。2014年6月，中國電信、中國聯(lián)通在16個城市開展融合組網(wǎng)試驗，第二、三批試驗范圍擴展到277個城市。2015年2月，中國電信、中國聯(lián)通正式獲得FDD牌照。2015年兩會期間，中國移動原董事長奚國華多次和媒體表示，中國移動已經(jīng)向工業(yè)和信息化部申請FDD牌照。國內(nèi)運營商積極推動融合組網(wǎng)試點工作，促進了TDD/FDD融合技術(shù)的發(fā)展，更好地滿足了移動寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，拉動了4G領(lǐng)域的投資增長，讓用戶更好地分享4G發(fā)展的成果。

TD-LTE技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟，為融合組網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。LTE FDD和TDD在標準上是統(tǒng)一的，只是LTE系統(tǒng)有兩種工作模式。全球化的TDD頻譜規(guī)劃為融合組網(wǎng)提供了基礎(chǔ)資源。FDD頻譜資源的瓶頸日益凸顯，LTE TDD/FDD混合組網(wǎng)將成為通信運營商的重要選擇。根據(jù)GSA(全球移動供應(yīng)商協(xié)會)統(tǒng)計，當前采用最廣泛的TDD頻譜是 Band40、Band38和Band41。TDD頻譜運營商(WiMAX和TD-SCDMA等)在向4G網(wǎng)絡(luò)演進時一般首選TD-LTE。

1.1 LTE頻譜資源分析

1.2 TD-LTE和LTE FDD網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量能力對比

(1)覆蓋能力對比

從TD-LTE與LTE FDD頻段分配情況來看，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)采用的頻段多數(shù)高于LTE FDD。根據(jù)研究成果來看，在相同環(huán)境下，頻譜每提高10%，網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑下降約為7%。因此LTE FDD網(wǎng)絡(luò)具有頻段的優(yōu)勢，覆蓋性能優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。

圖1 國內(nèi)無線頻譜現(xiàn)狀

1.8 GHz LTE FDD(F頻段)和 2.6 GHz TD-LTE(D頻段)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋有較大差異。從實際網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果看，TD-LTE覆蓋相對較弱。針對典型居民小區(qū)覆蓋場景，TD-LTE和LTE FDD共址建設(shè)，基站高約30 m(比宿舍樓高10 m左右)。測試結(jié)果表明，在3∶1上下行時隙配置和2天線部署情況下，1.8 GHz LTE FDD的平均RSRP比2.6 GHz TD-LTE的RSRP高4.5 dBm。2.6 GHz TD-LTE的覆蓋能力較弱，同時因為其繞射能力更差，室外覆蓋室內(nèi)存在較大困難。如圖2所示，D頻段比F頻段覆蓋能力至少弱了4 dBm。

圖2 F與D頻段RSRP概率分布

(2)容量對比分析

LTE FDD與TD-LTE系統(tǒng)容量的差異主要是以下兩個方面。

·在LTE FDD網(wǎng)絡(luò)中，上行控制信道占用的資源要多于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，而下行控制信道占用的資源要少于TD-LTE。根據(jù)用戶業(yè)務(wù)類型的不同，TD-LTE和LTE FDD網(wǎng)絡(luò)互有優(yōu)勢。

· 實際網(wǎng)絡(luò)中，同時在線用戶數(shù)、同時調(diào)度用戶數(shù)等容量指標主要是由設(shè)備處理能力決定的。目前各廠商對TDD與FDD兩種制式有相同的支持能力，容量指標性能相近。

甲狀腺占位性病變分為良性病變和惡習病變，在病變早期患者均無明顯癥狀產(chǎn)生，隨著甲狀腺占位性病變程度的不斷加深，病變體積加大，患者會出現(xiàn)不同程度的吞咽困難、呼吸困難等癥。如果甲狀腺占位性病變繼續(xù)惡化為惡性程度，就會給患者生命安全帶來嚴重威脅。臨床實踐中，應(yīng)用超聲診斷甲狀腺占位性病變，可以通過患者甲狀腺占位性病變的具體位置、病變范圍、體積大小、邊緣組織血流狀況等分析其良惡性程度。經(jīng)臨床實踐證明，超聲診斷甲狀腺占位性病變的準確率較高，且在實際操作中簡單方便，不會對患者造成輻射損害和創(chuàng)傷影響，可重復(fù)性操作使用[5]。

1.3 TD-LTE與LTE FDD的技術(shù)差異

LTE是由3GPP制定的開放式移動通信標準，重點是利用FDD與TDD系統(tǒng)的協(xié)同機制，獲得最好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。以美國Sprint公司為例，該公司利用FDD實現(xiàn)廣域覆蓋，利用TDD為高業(yè)務(wù)量區(qū)域提供大容量和高速的用戶體驗。從標準角度看，TD-LTE和LTE FDD是統(tǒng)一的，兩者擁有相同的層2和層3結(jié)構(gòu)，僅物理層幀結(jié)構(gòu)有10%的差異，90%以上的無線網(wǎng)技術(shù)可以通用，并且兩者核心網(wǎng)完全相同。從產(chǎn)品角度看，兩者可以共用一個BBU。因此LTE融合組網(wǎng)可以發(fā)揮出LTE FDD與TD-LTE各自的優(yōu)勢，形成合力。

1.4 融合組網(wǎng)是大勢所趨

目前，全球644家運營商正投資建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，422張LTE網(wǎng)絡(luò)已商用。網(wǎng)絡(luò)制式方面，全球多數(shù)運營商采用FDD模式。TDD模式也得到持續(xù)發(fā)展，尤其是在中國。59家運營商在34個國家部署了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，占比在1/8以上，17家運營商同時部署了TDD/FDD網(wǎng)絡(luò)。

GSA認為，運營商TDD與FDD共同部署的需求會日益強烈。TDD模式被視為一種有效補充，是在非成對的無線頻譜上提供高速移動寬帶接入服務(wù)的重要選擇。融合組網(wǎng)能有效緩解FDD頻譜緊張問題，還能使LTE全球漫游成為可能。

因此說TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)，是未來LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢。

2 融合組網(wǎng)的發(fā)展模式

在VoLTE前階段，國際上主要有TD-LTE、LTE FDD、2G/3G 3種融合組網(wǎng)模式，如圖3所示。模式1是LTE FDD和2G/3G緊耦合、TD-LTE作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，是TDD網(wǎng)絡(luò)部署WiMAX的運營商(如美國Sprint公司、KDDI等)通常采用的模式。模式2是LTE FDD和TD-LTE分別與2G/3G網(wǎng)絡(luò)進行緊耦合(如日本軟銀集團等)，實現(xiàn)TD-LTE、LTE FDD分別和 2G/3G的 CSFB、TD-LTE和 LTE FDD相互獨立，并不共享核心網(wǎng)，也暫時沒有實現(xiàn)互操作。模式3是 TD-LTE、LTE FDD、2G/3G全部緊密融合組網(wǎng)，實現(xiàn)TD-LTE、LTE FDD與 2G/3G的互操作及 TD-LTE與 LTE FDD之間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)切換，并共享核心網(wǎng)，甚至共享部分基站設(shè)備。

在實現(xiàn)VoLTE后，僅保留兩種組網(wǎng)模式:模式1是在LTE FDD實現(xiàn)VoLTE，并實現(xiàn)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)的語音連續(xù)性，而TD-LTE僅作為純數(shù)據(jù)網(wǎng);模式2是FDD LTE和TD-LTE均實現(xiàn)VoLTE及與2G/3G的語音連續(xù)性，且實現(xiàn)TD-LTE與LTE FDD之間的語音和數(shù)據(jù)切換。

圖3 TD-LTE/LTE FDD雙模組網(wǎng)運營商的混合組網(wǎng)策略

運營商要科學規(guī)劃非對稱頻譜的定位和使用方式，以滿足業(yè)務(wù)需求的不斷變化。即使是以LTE FDD為主的運營商，TD-LTE也要保留其獨立組網(wǎng)的能力。

3 融合組網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和建設(shè)策略

在融合組網(wǎng)的過程中，通信運營商將會面臨多網(wǎng)互操作、多模多頻終端技術(shù)門檻高等多方面挑戰(zhàn)。

3.1 融合組網(wǎng)定位策略

對于TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)建設(shè)，首先要解決TDD和FDD兩種制式網(wǎng)絡(luò)的定位，以最小的投資，滿足用戶和業(yè)務(wù)發(fā)展需求，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價值的最大化。

由于LTE FDD具有覆蓋半徑明顯大于TD-LTE、終端高速移動性適應(yīng)性強等特點，因此較適宜作為底層網(wǎng)絡(luò)的廣度和深度覆蓋層。TD-LTE有靈活的上下行配置、豐富的頻率等特點，可作為容量層。融合組網(wǎng)能充分發(fā)揮FDD/TDD各自的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，從覆蓋和容量兩個維度打造LTE精品網(wǎng)絡(luò)。

3.2 核心網(wǎng)融合策略

TD-LTE與LTE FDD共用核心網(wǎng)，如圖4所示。通過對接S1和X2接口數(shù)據(jù)，優(yōu)化核心網(wǎng)配置，在同一套MME、HSS上規(guī)模接入FDD和TDD兩種基站，并通過同一條傳輸接入核心網(wǎng)。通過核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)的融合組網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共用，提升兩種制式的互操作性能。

3.3 無線網(wǎng)融合策略

由于物理層網(wǎng)絡(luò)采用相同的OFDM及MIMO關(guān)鍵技術(shù)，整體系統(tǒng)架構(gòu)具有一致性。TD-LTE與LTE FDD采用共BBU、共天饋等融合方案。中國移動已經(jīng)在香港建立了TD-LTE與LTE FDD的融合網(wǎng)絡(luò)。從系統(tǒng)的角度看，香港的TDD與FDD之間的切換，就像是一個系統(tǒng)中兩個頻段間的切換一樣簡捷。

在TD-LTE和LTE FDD建設(shè)初期，主要采用平滑升級為主。一是可利用天面、機房、電源等大量可復(fù)用的資源，二是在施工的過程中更加簡單高效，三是能夠有效保護現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的投資。

3.4 終端融合策略

TDD與FDD網(wǎng)絡(luò)融合帶來的終端上的融合是一大技術(shù)難題。3GPP定義的FDD頻段有26個，TDD頻段有12個。LTE頻段離散、頻率間跨距大，且沒有集中的全球漫游頻段，終端支持多模多頻段是必然選擇。載波聚合技術(shù)的應(yīng)用，對于TD-LTE與LTE FDD融合網(wǎng)絡(luò)終端的多頻段支持能力要求將更高。通信運營商要切實推動多模多頻終端產(chǎn)業(yè)標準的制定，整合國內(nèi)外成熟廠商的芯片能力，提升終端的研發(fā)與參與度。針對LTE終端，中國移動和中國電信分別提出“五模十三頻”和“六模九頻”的要求，目前已有多款主流廠商產(chǎn)品上市。

4 對通信運營商未來發(fā)展建議

(1)把控網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)奏，充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源

在TDD/FDD網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，選擇充分共享共站址資源的建設(shè)方案。通過核心網(wǎng)和傳輸接入網(wǎng)的融合組網(wǎng)，提升兩種制式的互操作性能。分析表明，TDD+FDD融合對網(wǎng)絡(luò)部署CAPEX(資本性支出)的影響不大，TDD/FDD天線不共享會增加21%的投資。日本軟銀集團采用TD-LTE與PHS共址建設(shè)方案，解決了TD-LTE征址難的問題。

(2)合理網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略，分階段部署網(wǎng)絡(luò)

圖4 核心網(wǎng)融合方案

基于TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，根據(jù)用戶的流量需求和網(wǎng)絡(luò)資源分布，通信運營商需分階段部署FDD/TDD融合網(wǎng)絡(luò)。FDD/TDD融合組網(wǎng)一般需經(jīng)歷3個階段:快速部署、容量與覆蓋并重、深度優(yōu)化階段。第一階段的TDD/FDD快速部署，實現(xiàn)了室外大而薄的廣度覆蓋，但深度覆蓋存在問題。因此，第二階段要優(yōu)先在密集城區(qū)共址建設(shè)FDD網(wǎng)絡(luò)，解決廣度覆蓋和深度覆蓋問題，同時著重加強市區(qū)/熱點業(yè)務(wù)層的TDD容量層覆蓋。在第三階段利用載波聚合、CoMP、MRO等技術(shù)，將FDD/TDD網(wǎng)絡(luò)進行深度優(yōu)化和融合。

(3)合理搭配高低頻段，打造覆蓋容量雙優(yōu)的LTE精品網(wǎng)絡(luò)

無線頻譜作為運營商的核心資源和核心競爭力，直接影響運營商的網(wǎng)絡(luò)部署和運營效果。要保證LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量，必須合理地搭配高低頻段，人口密集和高流量區(qū)域采用高低頻段組合方式，低頻段保證廣覆蓋和深覆蓋，高頻段解決容量問題;人口稀少和低流量區(qū)域則使用低頻段解決覆蓋問題，并根據(jù)LTE網(wǎng)絡(luò)和市場發(fā)展的不同階段，不斷優(yōu)化調(diào)整頻譜資源結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語

隨著4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，從用戶的業(yè)務(wù)需求和LTE可用頻段來看，單頻段、單制式LTE網(wǎng)絡(luò)難以滿足未來超寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)的需求，網(wǎng)絡(luò)融合是必然趨勢。國內(nèi)運營商需將高頻段TD-LTE與中低頻段TD-LTE或LTE FDD進行混合組網(wǎng)，將兩者的大容量和廣覆蓋結(jié)合起來才能更好地滿足未來萬物互聯(lián)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。因此，將LTE融合組網(wǎng)方式作為通信運營商的重要戰(zhàn)略布局，應(yīng)該提前在LTE總體規(guī)劃中予以考慮。

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TD-LTE and LTE FDD fusion networking strategy

WANG Lunsuo
China Mobile Group Hainan Co.，Ltd.，Haikou 570125，China

With the rapid development of mobile internet，as well as the rapid expansion of the scale of 4G network，the frequency resources worldwide are increasingly scarce.Learning from the successful experience of the development of TD-LTE and LTE FDD fusion，the challenges faced by the development of the integration of networking strategy and TD-LTE international development were analyzed，the development mode and strategy of TDD and FDD were proposed，and the future development targeted recommendations of the communication operator network was put forward.The TD-LTE and LTE FDD convergence has become a big trend.As the strategic layout of the communications operators，4G network using LTE network approach，should be taken into account in the LTE master plan in advance.

TD-LTE，LTE FDD，fusion networking，strategy

TN923

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016030

2015-11-04;

2015-12-02

王倫鎖(1982-)，男，中國移動通信集團海南有限公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師，主要研究方向為無線網(wǎng)優(yōu)化、IT系統(tǒng)建設(shè)等。