大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)和LTE部署策略

圖2 現(xiàn)代無線通信技術(shù)發(fā)展歷程

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)/智能立體網(wǎng)絡(luò)

在可用帶寬和接入能力接近/達(dá)到極限的情況下，獲得系統(tǒng)容量增長(zhǎng)的主要突破口在于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新。特別需要強(qiáng)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(yuǎn)單元，AIR(Antenna Integrated Radio)和基帶池等多種站型。同時(shí)，智能立體網(wǎng)絡(luò)將會(huì)是傳統(tǒng)意義上的移動(dòng)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(diǎn)認(rèn)為小蜂窩(Small Cell)就是智能立體網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)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(diǎn)密度達(dá)到極限時(shí)，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(bǔ)盲輔助手段，而容量的提升必須依靠高級(jí)的干擾管理和協(xié)調(diào)機(jī)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(hù)，運(yùn)營(yíng)將是極大的挑戰(zhàn)。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的智能化和簡(jiǎn)單化提出了前所未有的要求。進(jìn)而對(duì)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(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的重要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。

在以上3個(gè)方面，由于鏈路級(jí)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)各網(wǎng)元之間的協(xié)同和管理，對(duì)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)。

最后，強(qiáng)調(diào)一下在智能立體網(wǎng)絡(luò)中多網(wǎng)協(xié)同的問題。應(yīng)當(dāng)說，對(duì)于任何一個(gè)非新興運(yùn)營(yíng)商而言，多網(wǎng)協(xié)同都是無法回避的問題。但是，應(yīng)當(dāng)清楚地看到多網(wǎng)協(xié)同應(yīng)當(dāng)是走向全LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的過渡階段，而不是運(yùn)營(yíng)商追求的終極目標(biāo)。原因顯而易見，

• 運(yùn)營(yíng)和優(yōu)化一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的成本和復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于多網(wǎng)多頻協(xié)同。

• 用戶體驗(yàn)隨著LTE網(wǎng)絡(luò)RCS(Rich Communication Service)能力的提升獲得大幅提升，同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)間互操作的減少,用戶感知會(huì)更加流暢。

• 通常終端成本會(huì)隨著模式的增加而增加。相反，終端支持模式的減少也會(huì)使其成本大幅下降。

2012年隨著VoLTE的商用，國(guó)際上3GPP2的運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)向全LTE網(wǎng)絡(luò)邁出了堅(jiān)實(shí)的步伐。

TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)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(yàn), 以及GSM和WCDMA的成功經(jīng)驗(yàn)，我們建議TD-LTE的商業(yè)部署應(yīng)當(dāng)本著由簡(jiǎn)入繁，穩(wěn)步推進(jìn)的分步部署原則。如圖3所示，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋層面，首先實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)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(yàn)。在網(wǎng)絡(luò)部署中期，逐步擴(kuò)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(zhǎng)期實(shí)現(xiàn)智能立體網(wǎng)絡(luò)，并適時(shí)啟動(dòng)全LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)和建設(shè)。

圖3 TD-LTE部署分步部署

頻譜利用的考量

如前所述，為了滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)，運(yùn)營(yíng)商將會(huì)采取FDD/TDD融合發(fā)展的策略來獲得足夠的頻率資源。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，在部署LTE系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)演進(jìn)和擴(kuò)容的能力， 例如美國(guó)某領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商在單一市場(chǎng)的平均LTE頻譜儲(chǔ)備達(dá)到88MHz。前瞻性的頻譜規(guī)劃和部署策略可以借力全球強(qiáng)壯產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì)，獲得先天的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，反之則可能事倍功半。合理的網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃，可以為智能立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)打下良好基礎(chǔ)，降低網(wǎng)絡(luò)總體部署成本，并保證在未來的競(jìng)爭(zhēng)中保持優(yōu)勢(shì)。反之，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和頻率戰(zhàn)略不當(dāng)可能引起不必要的重復(fù)建設(shè)和成本上升。最終導(dǎo)致用戶體驗(yàn)下降和產(chǎn)業(yè)鏈成熟的滯后，從而錯(cuò)失發(fā)展良機(jī)。

在頻譜儲(chǔ)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)。如表1所示，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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，否則在網(wǎng)絡(luò)部署的中早期就會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，進(jìn)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。

表1 運(yùn)營(yíng)商4G部署中期競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)

同時(shí)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度，適時(shí)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(jìn)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IPhone 5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(jìn)，容量可持續(xù)增長(zhǎng)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在實(shí)際的操作層面，第一步是實(shí)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(jì)結(jié)果表明，典型的移動(dòng)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(jiǎn)單有效。但是當(dāng)密度增加到一定門限時(shí)，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(huì)隨著站點(diǎn)密度的增加而增長(zhǎng)。

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(shí)現(xiàn)宏蜂窩和微蜂窩的協(xié)同以及合理的協(xié)同等級(jí)和規(guī)模是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段的重要考慮因素。