文｜王宇雯

700M LTE無線接入技術(shù)在下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用探討

文｜王宇雯

一、研究背景

在當(dāng)前的移動互聯(lián)網(wǎng)時代，互聯(lián)網(wǎng)寬帶的無線化和無線帶寬的寬帶化，極大地促進(jìn)了對無線頻譜和無線技術(shù)的飛速發(fā)展，無線頻譜的價值已經(jīng)充分體現(xiàn)。作為無線通信的黃金頻段——700MHz頻段成為炙手可熱的資源。

在施行頻譜拍賣制度的美國，Verizon曾經(jīng)在2008年花費100億美元巨資從美國政府手中拍得700MHz頻譜。其后，Verizon憑借700MHz優(yōu)異的無線傳播特性，以較小的基站規(guī)模，實現(xiàn)較大的區(qū)域覆蓋，并且是以較低廉的成本實現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)的快速部署，奠定了4G的領(lǐng)先。2007年，國際電信聯(lián)盟ITU在歷經(jīng)漫長的討論之后重新規(guī)劃700M，規(guī)劃釋放出一部分頻率資源用于未來的移動通信，故700M也被稱為“數(shù)字紅利”。根據(jù)GSMA在2012年的研究數(shù)據(jù)，如果亞太各國政府將“數(shù)字紅利”頻譜用于移動寬帶通信，到2020年亞太地區(qū)的GDP將增加近7300億美元，稅收將增加1300多億美元。

我國一直通過無線電管理委員會對頻譜實施行政分配制度。上世紀(jì)，700M被分配給各省市縣的廣播電臺，用于承載模擬廣播電視信號。隨著技術(shù)進(jìn)步，模擬電視逐漸數(shù)字化，大部分700M頻譜資源逐漸閑置。當(dāng)前700MHz頻段是廣電使用的頻段，如何利用700M黃金頻段發(fā)展無線技術(shù)，把握無線移動互聯(lián)網(wǎng)時代中的機會，是當(dāng)前廣電人亟需考慮的問題。

二、廣電融合網(wǎng)與700M頻段

隨著新技術(shù)快速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)環(huán)境不斷變化，以雙向、互動、高清為標(biāo)志的廣播電視網(wǎng)，正在向?qū)拵?、多屏、智慧化升級，我國廣播電視網(wǎng)絡(luò)發(fā)展已進(jìn)入一個 全新階段，未來的下一代廣播電視網(wǎng)絡(luò)（NGB-W，Next Generation Broadcasting Network-Wireless）將發(fā)展為電視有線、無線、衛(wèi)星多通道無縫連接的融合覆蓋網(wǎng)絡(luò)。融合網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是在構(gòu)建無線雙向網(wǎng)基礎(chǔ)上，將有線電視網(wǎng)、地面數(shù)字電視網(wǎng)、衛(wèi)星廣播網(wǎng)、廣電自適應(yīng)WiFi無線網(wǎng)、無線雙向網(wǎng)進(jìn)行有機結(jié)合，打通相互間的傳輸通道，形成廣電特色的有線無線衛(wèi)星融合網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

廣電無線700M雙向化技術(shù)是“智慧廣電”發(fā)展的保障，實現(xiàn)廣播頻段無線信道模型建立、動態(tài)頻譜感知、無線雙向系統(tǒng)組網(wǎng)、信道編碼、下行和上行信道傳輸、無線載波聚合等技術(shù)難點,建立廣電無線雙向網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，可形成廣電地面數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的有益補充，其中基于700M頻段的雙向LTE將成為無線雙向系統(tǒng)的重要支撐。

三、 700MHz LTE方案淺析

（一）LTE發(fā)展現(xiàn)狀

LTE作為目前移動通信的領(lǐng)軍技術(shù)，在全球運營商中已獲得大規(guī)模商用的驗證。根據(jù)GSA全球移動供應(yīng)商協(xié)會的統(tǒng)計，2014年底共有611家運營商在174個國家和地區(qū)投資LTE網(wǎng)絡(luò)。全球商業(yè)運營的LTE網(wǎng)絡(luò)超過360張，LTE基站已經(jīng)部署200萬個，LTE用戶數(shù)接近3億。當(dāng)前LTE主流的頻段采用1.8GHz（45%以上）和2.6GHz（28%以上），中國移動主流也是采用2.6GHz頻段。1GHz以下700/800MHz低頻頻段，也有33個國家55張商用網(wǎng)絡(luò)采用此頻段，例如日本DoCom采用800MHz頻段，美國Verizon采用700MHz頻段（超過2600萬用戶）。

由于700MHz頻段穿透性能好，穿透衰減小，覆蓋范圍廣，射頻信號傳輸質(zhì)量高等特點，越來越多國家和地區(qū)開放700MHz作為LTE通信的低頻頻段，以便運營商能夠以較低的成本，完成較快速的覆蓋。LTE技術(shù)目前已經(jīng)非常成熟，700M LTE雖然用戶基數(shù)少于1.8GHz和2.6GHz主流頻段，但700M LTE技術(shù)也經(jīng)過了規(guī)模商用的驗證，也是成熟、穩(wěn)定的技術(shù)。

（二） 700M LTE無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及規(guī)劃原則

1.LTE基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2 LTE基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

LTE的無線接入網(wǎng)命名為演進(jìn)型UMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)（E-UTRAN），核心網(wǎng)則為演進(jìn)型分組核心網(wǎng)（EPC）。組網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示，LTE時代的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的變化主要體現(xiàn)在下述三點：

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)全I(xiàn)P化。在LTE組網(wǎng)方案中，核心網(wǎng)取消了CS(電路域)，全I(xiàn)P的EPC支持3GPP、非3GPP各類技術(shù)統(tǒng)一接入，實現(xiàn)固網(wǎng)和移動融合（FMC），靈活支持VoIP及基于IMS多媒體業(yè)務(wù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化。取消了之前定義的RNC，eNB直接接入EPC,從而降低用戶可感知的時延，大幅提升用戶的移動通信體驗。eNB除了具有原來NodeB功能外，還承擔(dān)了RNC的大部分功能，如無線資源控制、調(diào)度、無線準(zhǔn)入、無線承載控制、移動性管理和小區(qū)間無線資源管理等。eNB之間可采用網(wǎng)格（Mesh）方式直接互連并引入X2接口，這是相對原有3GPP接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重大變化之一。

（3）引入了X2和S1兩個接口。X2是相鄰eNB間的分布式接口，主要用于用戶移動性管理；支持S1接口的靈活組網(wǎng)方式 ，S1-Flex是從eNB到EPC的動態(tài)接口，主要用于提高網(wǎng)絡(luò)冗余性以及實現(xiàn)負(fù)載均衡。

LTE網(wǎng)絡(luò)的無線網(wǎng)元包括基站、天饋、無線網(wǎng)關(guān)、IP承載網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)終端。其中，基站采用分布式基站，基帶單元（BBU）和射頻單元（RRU）分離；天饋采用700M雙極化定向天線，通過射頻饋線和RRU連接；無線網(wǎng)管用于基站管理，包括配置、告警、性能監(jiān)控等，部署在核心網(wǎng)機房；IP承載網(wǎng)用于核心網(wǎng)網(wǎng)元和無線側(cè)BBU的互聯(lián)，應(yīng)考慮充分利用廣電現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)來承載LTE業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)終端可用CPE和MiFi兩種形式的終端。

2.LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則

移動通信無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，首先基于無線網(wǎng)的精心規(guī)劃。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃要以市場需求為導(dǎo)向，根據(jù)市場營銷和數(shù)據(jù)流量分流策略，加強網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)與市場發(fā)展的協(xié)同聯(lián)動，分區(qū)域、有步驟、分階段的持續(xù)推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，不斷提升客戶感知，滿足市場競爭和業(yè)務(wù)發(fā)展需求。規(guī)劃前需搜集并明確網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的區(qū)域、區(qū)域內(nèi)相關(guān)頻段的無線傳播模型校正、區(qū)域內(nèi)的業(yè)務(wù)需求及業(yè)務(wù)模式等。無線網(wǎng)絡(luò)基本規(guī)劃包括了：覆蓋規(guī)劃、容量規(guī)劃、站址規(guī)劃等環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期的關(guān)鍵是覆蓋規(guī)劃，需依據(jù)服務(wù)區(qū)的功能、地形地貌、建筑特征、人口密度、業(yè)務(wù)量等特征進(jìn)行區(qū)域劃分和歸類，確定不同區(qū)域類型采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、服務(wù)等級和設(shè)備設(shè)置原則，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和建設(shè)成本的平衡，獲得最優(yōu)的資源配置。

同時，應(yīng)根據(jù)廣電頻譜和業(yè)務(wù)新特性進(jìn)行差異化融合網(wǎng)站址規(guī)劃，注重用戶體驗，從試點開始就采用“邊建設(shè)、邊網(wǎng)優(yōu)、閉環(huán)發(fā)展”的建網(wǎng)方法。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化同步，深挖網(wǎng)絡(luò)潛力，以最少的投資打造最優(yōu)的覆蓋；科學(xué)定位網(wǎng)絡(luò)問題，精準(zhǔn)指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，提升網(wǎng)絡(luò)整體質(zhì)量，保障業(yè)務(wù)正常運營。

（三） 700MHz LTE無線雙向網(wǎng)的業(yè)務(wù)規(guī)劃

下一代廣播電視融合網(wǎng)應(yīng)保持固有的公益屬性，并以此為抓手開展差異化商業(yè)服務(wù)，把有線電視網(wǎng)和廣播電視無線網(wǎng)進(jìn)行能力融合，實現(xiàn)用戶在任何地點、任何時間對視聽享受和便捷生活服務(wù)的“一手掌控”。首先，促進(jìn)廣播電視向無線領(lǐng)域延伸，實現(xiàn)有線電視業(yè)務(wù)無線化。其次，在業(yè)務(wù)開發(fā)上盡量避開與市場主導(dǎo)者直面競爭，應(yīng)在品牌定位、技術(shù)應(yīng)用、市場營銷、推廣渠道等方面進(jìn)行差別開發(fā)，確保業(yè)務(wù)開展的有效性；再者，應(yīng)聚焦重點垂直行業(yè)與關(guān)鍵應(yīng)用，促進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)融合發(fā)展，提供定制化、差異化服務(wù)；最后，應(yīng)充分利用新技術(shù)為現(xiàn)有的集團(tuán)客戶創(chuàng)造新價值，從而以較少的客戶獲取成本，帶來更大的客戶價值。

業(yè)務(wù)重點發(fā)展方向包括政府、行業(yè)及個人。政府方面，主要是智慧城市，包括無線城市、智慧社區(qū)、應(yīng)急指揮調(diào)度等；行業(yè)方面包括交通行業(yè)、林業(yè)(森林防火)、電力行業(yè)(智能抄表、自動化監(jiān)測、應(yīng)急搶險通信)、水利水位監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)運用；個人方面，提供家庭安防、無線寬帶、移動廣播電視和智慧停車等業(yè)務(wù)。以下就三種典型應(yīng)用案例作簡要介紹。

1. 單向HFC開通雙向高清電視業(yè)務(wù)

開展互動業(yè)務(wù)需要將原有的單項HFC網(wǎng)絡(luò)改造為雙向網(wǎng)絡(luò)，但采用傳統(tǒng)的改造方式存在很多現(xiàn)實問題。在保證原有的單向HFC網(wǎng)絡(luò)不變的基礎(chǔ)上，將廣電Cable網(wǎng)絡(luò)與700M雙向無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，是一個方便的雙向網(wǎng)絡(luò)改造方案。即通過700M無線基站以及核心網(wǎng)傳送上行信令，核心網(wǎng)通過網(wǎng)線與NAT路由器連接，來接通廣電的業(yè)務(wù)平臺。通過增加CPE終端，使其與機頂盒進(jìn)行連接，CPE可將機頂盒的上行信令通過無線信道傳送給基站。改造后形成了以CPE、無線基站，核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺、IPQAM、機頂盒組成的雙向數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)。該方案適合沒有雙向改造的農(nóng)村等地區(qū)，同時偏遠(yuǎn)地區(qū)也可利用廣播電視無線雙向網(wǎng)快速部署，搶占市場。

圖3 單向HFC開通雙向高清電視業(yè)務(wù)示意圖

2.WiFi運營業(yè)務(wù)

WiFi運營的目的在于讓用戶可以隨時的使用終端上網(wǎng)，在不同的應(yīng)用場景布設(shè)CPE、MiFi產(chǎn)品，通過無線信道和LTE基站進(jìn)行通訊，即利用廣播電視無線雙向網(wǎng)做回傳，可實現(xiàn)在公共區(qū)域、公共交通等提供WiFi覆蓋等增值業(yè)務(wù)。同時，可通過打造WiFi 接入廣告平臺，開展廣告投放、商場導(dǎo)購、微信公眾服務(wù)、社會信息服務(wù)，并為有線寬帶用戶和非有線寬帶用戶給予不同的QoS，并結(jié)合智慧新農(nóng)村的戰(zhàn)略，為偏遠(yuǎn)農(nóng)村、鎮(zhèn)區(qū)提供低價WiFi寬帶接入服務(wù)。遠(yuǎn)期可實現(xiàn)機頂盒WiFi、廣播電視無線雙向網(wǎng)、廣播電視自適應(yīng)WiFi網(wǎng)的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運營、統(tǒng)一維護(hù) 。

3. 自動抄表業(yè)務(wù)

采用700M無線雙向網(wǎng)承載自動抄表這一物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，可以使得廣電運營商業(yè)務(wù)形式多元化，盈利模式靈活化，網(wǎng)絡(luò)價值立體化。用戶只要點擊電視上的菜單界面，就可以通過電視機隨時獲取水、電、天然氣和暖氣等智能表具的數(shù)據(jù)信息；同時通過與相關(guān)服務(wù)商數(shù)據(jù)中心、營業(yè)網(wǎng)點實時連接，實現(xiàn)定量限制、故障示警、自動繳費等功能。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)路由器對經(jīng)過有線或無線傳輸過來的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行接收處理，與ONU或無線路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，再通過廣電雙向網(wǎng)把信息終端與第三方運營商信息中心建立雙向通信，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)信息、相關(guān)服務(wù)控制信息的發(fā)送和接收。

四、結(jié)語

700M作為廣電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)無線寬帶、完善廣播電視公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的必備資源，如何發(fā)揮其無線電視頻譜的資源優(yōu)勢，滿足城鄉(xiāng)家庭特別是低收入群體對信息獲取的需求，將成為廣電網(wǎng)絡(luò)公司發(fā)展700M的首要解決問題。無線雙向網(wǎng)的發(fā)展無法再走通信運營商流量經(jīng)營的老路，必須深挖廣播電視業(yè)務(wù)的潛力，走技術(shù)創(chuàng)新、業(yè)務(wù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新。通過700MHz LTE無線雙向網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提升我國廣播電視網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施業(yè)務(wù)承載能力，從而進(jìn)一步研究廣播電視網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展方向和發(fā)展模式，探索業(yè)務(wù)開展方式與商務(wù)模式，具有重大意義。

作者單位：廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司