LTE TDD在全球移動(dòng)寬帶市場(chǎng)獲重要發(fā)展

摘要

近來(lái)Sprint Spark計(jì)劃的啟動(dòng)，是LTE競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)由網(wǎng)絡(luò)覆蓋轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)速率和容量的最新標(biāo)志。Sprint和軟銀在其LTE FDD和TDD混合網(wǎng)絡(luò)中，利用LTE TDD提升網(wǎng)絡(luò)容量和性能。LTE TDD（即TD-LTE）將在運(yùn)營(yíng)商利用TDD頻譜資源，提升網(wǎng)絡(luò)性能的過(guò)程中，扮演重要角色。

自標(biāo)準(zhǔn)化工作開(kāi)始之初，LTE就被設(shè)計(jì)為能夠同時(shí)支持FDD和TDD模式的單一空中接口技術(shù)。該原則為L(zhǎng)TE TDD在全球范圍內(nèi)的成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并使構(gòu)建融合統(tǒng)一的FDD和TDD產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)成為可能，而融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)將是LTE TDD在全球范圍內(nèi)獲得市場(chǎng)成功的關(guān)鍵。

分析

融合的LTE TDD和FDD正在成為數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量的助推器。

美國(guó)運(yùn)營(yíng)商Sprint于2013年10月30日啟動(dòng)了其“Spark”計(jì)劃，將網(wǎng)絡(luò)峰值數(shù)據(jù)速率提升至50-60Mbps.這是LTE的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)覆蓋轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)速率和容量的最新標(biāo)志。全球市場(chǎng)上的LTE領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商，如Verizon Wireless、AT

在啟動(dòng)Spark計(jì)劃之前，Sprint在這場(chǎng)速度和容量的競(jìng)爭(zhēng)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。Sprint擁有的FDD頻率資源有限，1900MHz是其LTE網(wǎng)絡(luò)的核心頻段，也僅具有2x10MHz的頻率資源，而在800MHz頻段上的資源更為稀少。這一局限從根本上限制了Sprint在網(wǎng)絡(luò)覆蓋、數(shù)據(jù)速率和容量等方面的競(jìng)爭(zhēng)能力。Root Metrics在一些美國(guó)四大運(yùn)營(yíng)商都部署了LTE的城市（如芝加哥）進(jìn)行了現(xiàn)網(wǎng)性能測(cè)試，其結(jié)果顯示Sprint與領(lǐng)先LTE運(yùn)營(yíng)商之間的性能差距在不斷拉大。

在這一情況下，Clearwire（于2013年7月被Sprint完全收購(gòu)）擁有的2.5GHz頻段的TDD頻譜就成為了Sprint用來(lái)追趕競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的重要支點(diǎn)。Sprint可以利用這一頻段豐富的頻譜資源（共有160MHz可用）來(lái)提供超高速率的數(shù)據(jù)連接服務(wù)（Sprint Spark計(jì)劃示意圖如下）

Exhibit 1，數(shù)據(jù)速率和用戶體驗(yàn)的比較來(lái)源： Sprint

Strategy Analytics相信，這些TDD頻譜使Sprint有機(jī)會(huì)成為美國(guó)市場(chǎng)上的“數(shù)據(jù)速率之王”。Sprint已經(jīng)利用載波聚合和8x8 MIMO技術(shù)，成功演示了高達(dá)1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。通過(guò)聚合更多的載波，這一速率有望進(jìn)一步提升至2.5Gbps.這應(yīng)可幫助Sprint在未來(lái)的LTE-Advanced競(jìng)爭(zhēng)中獲取先發(fā)有利位置。

同時(shí)，LTE TDD和FDD之間固有的、緊密的互通設(shè)計(jì)，也使Sprint能夠?qū)崿F(xiàn)FDD和TDD網(wǎng)絡(luò)的緊密融合，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)覆蓋和系統(tǒng)容量的平衡。位于較低頻段的LTE FDD系統(tǒng)可用來(lái)實(shí)現(xiàn)全國(guó)性的LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而位于較高頻段的LTE TDD系統(tǒng)則可用來(lái)提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。作為3GPP LTE家族的原生成員，LTE TDD具有與LTE FDD無(wú)縫融合的能力。Sprint的Spark系統(tǒng)將支持800MHz、1900MHz和2.5GHz三個(gè)頻段和LTE FDD、TDD兩個(gè)制式之間的激活切換與會(huì)話連續(xù)性?；谶@一能力，可以開(kāi)發(fā)出更多的先進(jìn)功能，如實(shí)時(shí)的負(fù)載平衡和流量控制。這將有效提高Sprint LTE系統(tǒng)的全網(wǎng)容量，并能提升用戶在FDD和TDD兩個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際體驗(yàn)。

Strategy Analytics認(rèn)為，作為日本軟銀控制的運(yùn)營(yíng)商，Sprint還能從其母公司獲得更多的關(guān)于LTE FDD和TDD融合組網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)。自2011年11月部署LTE TDD以來(lái)，軟銀已經(jīng)在2.5GHz頻段部署了超過(guò)4萬(wàn)3千個(gè)LTE TDD基站，作為其LTE FDD網(wǎng)絡(luò)（部署于900MHz和2.1GHz頻段）的補(bǔ)充，為用戶提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力。目前軟銀的LTE TDD網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋了超過(guò)92%的日本人口，并使軟銀在日本的Android智能機(jī)市場(chǎng)上，居于數(shù)據(jù)速率排名的首位。

Exhibit 2，軟銀–為Android終端提供最快的數(shù)據(jù)速率

軟銀和Sprint的經(jīng)驗(yàn)表明，LTE TDD能有效增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商在LTE速率和容量方面的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。LTE TDD和FDD之間的固有的緊密互通能力能夠?qū)崿F(xiàn)高度融合的高效率的LTE網(wǎng)絡(luò)。

LTE TDD幫助運(yùn)營(yíng)商開(kāi)拓新的頻率資源

軟銀不但在2.5GHz頻段部署了LTE TDD網(wǎng)絡(luò)，還對(duì)3.5GHz頻段上的TDD應(yīng)用給予了極大的關(guān)注。日本監(jiān)管機(jī)構(gòu)計(jì)劃在2015年對(duì)3.5GHz頻段進(jìn)行重新分配，允許在該頻段上提供移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)將為L(zhǎng)TE TDD在該頻段分配大塊頻譜。

所有日本運(yùn)營(yíng)商都在這一頻譜的refarming做準(zhǔn)備，而軟銀由于具有LTE TDD系統(tǒng)的實(shí)際商用經(jīng)驗(yàn)，在這一過(guò)程中始終居于領(lǐng)先和有利位置。在2013年9月，軟銀聯(lián)合華為在3.5GHz頻段進(jìn)行了基于LTE TDD技術(shù)的Small Cell業(yè)務(wù)分流實(shí)驗(yàn)。通過(guò)聚合5個(gè)LTE TDD載波，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)770Mbps的峰值數(shù)據(jù)速率。該實(shí)驗(yàn)證明，工作于3.5GHz頻段的LTE TDD系統(tǒng)能夠有效的分流宏網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量，能夠作為未來(lái)異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。

3GPP作為制定LTE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的全球標(biāo)準(zhǔn)化組織，已經(jīng)為3.4-3.8GHz的TDD頻段制定了相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。全球主要移動(dòng)通信市場(chǎng)也已經(jīng)或正在將這一頻段的全部或部分頻譜資源用于LTE TDD網(wǎng)絡(luò)部署。

Exhibit 3, 3GPPBand 42和Band 43示意

下圖顯示了全球部分主要市場(chǎng)3.5GHz頻段的牌照發(fā)放情況。

Exhibit 4, 部分市場(chǎng)Bands 42和Band43可用頻譜資源情況

固定無(wú)線本地環(huán)市場(chǎng)

除了在城區(qū)熱點(diǎn)的small cell部署模式，3.5GHz還是固定無(wú)線寬帶接入業(yè)務(wù)很好的候選頻段。許多WiMAX運(yùn)營(yíng)商都曾在該頻段部署WiMAX網(wǎng)絡(luò)，提供固定或游牧式的無(wú)線寬帶業(yè)務(wù)，全球總用戶數(shù)達(dá)400萬(wàn)。而LTE TDD具有比WiMAX大得多的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，技術(shù)演進(jìn)路線也更為清晰明確。所以，大量WiMAX運(yùn)營(yíng)商都已考慮從WiMAX過(guò)渡到LTE TDD.這將進(jìn)一步擴(kuò)大LTE TDD的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，促進(jìn)其全球發(fā)展。

一些運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始利用LTE TDD提供固定寬帶接入業(yè)務(wù)。如英國(guó)的UK Broadband就在2012年2月開(kāi)始，利用在3.5GHz頻段（3GPP Band 42/43）的LTE TDD系統(tǒng)提供“下一代接入”（NGA）業(yè)務(wù)。根據(jù)英國(guó)電信監(jiān)管機(jī)構(gòu)OFCOM的定義，下一代接入業(yè)務(wù)的下行數(shù)據(jù)速率應(yīng)超過(guò)24Mbps.UK Broadband利用LTE TDD技術(shù)，并引入固定CPE終端和更大尺寸的天線，保證了距離基站7-9公里的用戶，能夠獲得高于OFCOM要求的數(shù)據(jù)速率（如下圖）。這也充分證明了LTE TDD技術(shù)在固定無(wú)線寬帶接入市場(chǎng)上擁有廣闊的應(yīng)用前景。

Exhibit 5， LTE TDD提供“下一代接入”（NGA）業(yè)務(wù)

部署于高頻段的LTE TDD系統(tǒng)能有效滿足移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)的需求

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)需要的頻譜資源不斷增加、帶寬不斷加大。3GHz以上的高頻段資源能夠支持更寬的系統(tǒng)帶寬，從而實(shí)現(xiàn)更高的峰值數(shù)據(jù)速率和更大的系統(tǒng)容量。全球移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)正在為移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)尋找新的可用頻譜資源，而很多候選頻段都是位于3GHz以上的高頻段資源。在如此高的頻段上，LTE TDD的時(shí)分雙工特性具有天然的成本和復(fù)雜度優(yōu)勢(shì)，而且能夠高效靈活的支持非對(duì)稱數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。Strategy Analytics預(yù)計(jì)，2015年召開(kāi)的世界無(wú)線電大會(huì)將為移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)正式分配新的頻譜資源，在那之后，LTE TDD在全球移動(dòng)寬帶市場(chǎng)上的市場(chǎng)價(jià)值可能會(huì)得到進(jìn)一步的提升。

統(tǒng)一的LTE標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)TE TDD的全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的歷史就是一個(gè)向著全球融合標(biāo)準(zhǔn)前進(jìn)的歷史。在第一代、第二代和第三代移動(dòng)通信技術(shù)中，都存在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)割裂全球市場(chǎng)的情況。直至第四代移動(dòng)通信，LTE才成為事實(shí)上的全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。下圖即顯示了移動(dòng)通信技術(shù)通向全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷程。

Exhibit 6，通向全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)之路

在LTE設(shè)計(jì)之初，3GPP就將實(shí)現(xiàn)同時(shí)支持FDD和TDD的單一空中接口技術(shù)做為L(zhǎng)TE的一個(gè)非常明確的系統(tǒng)需求，希望為兩種雙工制式都提供更大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。

所以，LTE TDD和FDD兩種制式實(shí)現(xiàn)了共享相同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議棧，其物理層關(guān)鍵技術(shù)與核心處理過(guò)程也完全相同，都是基于下行OFDM、上行SC-FDMA和MIMO多天線技術(shù)等核心技術(shù)元素，兩種制式的差別僅存在于幀結(jié)構(gòu)中的特殊子幀設(shè)計(jì)上（LTE TDD的特殊子幀設(shè)計(jì)用來(lái)支持與TD-SCDMA的共存，如下圖）。相同的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、協(xié)議棧和物理層設(shè)計(jì)使產(chǎn)業(yè)界能夠以較低成本實(shí)現(xiàn)同時(shí)支持FDD和TDD兩種工作模式的終端設(shè)備，這對(duì)促進(jìn)LTE TDD和FDD的融合發(fā)展，共享LTE全球產(chǎn)業(yè)鏈至關(guān)重要。

Exhibit 7, LTE幀結(jié)構(gòu)

雖然幀結(jié)構(gòu)的差異還使LTE TDD與FDD系統(tǒng)在隨機(jī)接入、調(diào)度、HARQ定時(shí)關(guān)系等方面存在一些微小不同，但總的來(lái)說(shuō)，LTE TDD和FDD是同一種技術(shù)的兩個(gè)變體。他們都由3GPP進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，擁有同樣的標(biāo)準(zhǔn)版本規(guī)劃和同樣的技術(shù)功能特性。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，全球技術(shù)產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)在同時(shí)推動(dòng)LTE FDD和TDD兩種制式的發(fā)展，為他們的標(biāo)準(zhǔn)化做出技術(shù)貢獻(xiàn)。

由于LTE TDD和FDD共享同樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議棧，他們之間的互通與融合具有天然優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)緊密無(wú)縫的融合互通。目前，3GPP已經(jīng)開(kāi)始討論更為緊密的TDD/FDD協(xié)同機(jī)制，如在同一基站內(nèi)部或不同基站節(jié)點(diǎn)間，進(jìn)行FDD和TDD兩種模式混合的載波聚合。該技術(shù)將能夠更為有效的提升LTE TDD和FDD融合組網(wǎng)的工作效率和用戶體驗(yàn)。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的高度共通性也使LTE TDD和FDD能共享大部分軟件和硬件組件。Strategy Analytics的研究顯示，在對(duì)產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展至關(guān)重要的終端芯片領(lǐng)域，也有許多廠商（如高通、Marvell、華為海思等等）開(kāi)始提供LTE TDD和FDD的多模式芯片。隨著LTE TDD和FDD的融合網(wǎng)絡(luò)的部署和發(fā)展，LTE TDD的全球市場(chǎng)規(guī)模將不斷擴(kuò)大。

融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是推動(dòng)LTE TDD未來(lái)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵

目前，領(lǐng)先的系統(tǒng)設(shè)備廠商都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了LTE TDD和FDD產(chǎn)品的共平臺(tái)開(kāi)發(fā)。大部分LTE系統(tǒng)的軟件功能都可以在FDD和TDD系統(tǒng)間通用。而領(lǐng)先的芯片廠商，如高通，也已經(jīng)開(kāi)發(fā)了同時(shí)支持多種技術(shù)制式的LTE芯片平臺(tái)。這些融合的產(chǎn)品和解決方案將能夠支持LTE FDD和LTE TDD的端到端的融合互通，使LTE TDD具備更多的、更為靈活和具有市場(chǎng)吸引力的部署場(chǎng)景。

Strategy Analytics相信，全球范圍內(nèi)，有利于LTE TDD發(fā)展的機(jī)會(huì)窗口正在開(kāi)啟。發(fā)達(dá)市場(chǎng)的領(lǐng)先運(yùn)營(yíng)商正在面對(duì)更高數(shù)據(jù)速率和更大網(wǎng)絡(luò)容量的市場(chǎng)需求，迫切需要更充分的利用頻譜資源，而LTE TDD可幫助運(yùn)營(yíng)商充分利用FDD系統(tǒng)無(wú)法使用的非對(duì)稱頻譜資源。長(zhǎng)期來(lái)看，LTE TDD優(yōu)秀的非對(duì)稱特性將成為滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需求的有效工具。

但是，我們也必須看到，LTE TDD的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)整體仍弱于產(chǎn)業(yè)化啟動(dòng)更早的LTE FDD.根據(jù)GSA數(shù)據(jù)，至2013年11月，支持LTE TDD的終端數(shù)量為274款，而支持LTE FDD的終端數(shù)量已超過(guò)1200款。

不同部署場(chǎng)景和發(fā)展路徑的影響

目前中國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)已經(jīng)向三大運(yùn)營(yíng)商發(fā)放了LTE TDD運(yùn)營(yíng)牌照，中國(guó)移動(dòng)更是已經(jīng)開(kāi)始在若干城市提供基于LTE TDD的4G業(yè)務(wù)。依托龐大的用戶規(guī)模，中國(guó)移動(dòng)的4G商用部署將極大的促進(jìn)LTE TDD產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展。但是我們必須看到，中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路徑在全球移動(dòng)通信市場(chǎng)上具有非常明顯的獨(dú)特性。

在3G時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)是全球主流運(yùn)營(yíng)商中唯一采用TDD技術(shù)（TD-SCDMA）的運(yùn)營(yíng)商，而在4G時(shí)代，中國(guó)移動(dòng)也很可能在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)僅僅運(yùn)營(yíng)LTE TDD網(wǎng)絡(luò)。但是，全球絕大部分主流運(yùn)營(yíng)商都同時(shí)擁有FDD和TDD頻譜，這就決定了，即使引入了LTE TDD系統(tǒng)，這些運(yùn)營(yíng)商也將是把LTE TDD用于與LTE FDD的融合組網(wǎng)。

從這一點(diǎn)上看，Sprint的Spark計(jì)劃和日本軟銀的混合LTE組網(wǎng)都將對(duì)LTE TDD的全球應(yīng)用具有更大的參考價(jià)值，能更好的幫助運(yùn)營(yíng)商理解和認(rèn)識(shí)LTE TDD系統(tǒng)在提升網(wǎng)絡(luò)性能和用戶體驗(yàn)方面的重要價(jià)值。

目前中國(guó)監(jiān)管機(jī)構(gòu)也已經(jīng)允許中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通就LTE FDD與TDD的融合組網(wǎng)開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)，這將為L(zhǎng)TE FDD和TDD的融合發(fā)展提供更多的經(jīng)驗(yàn)和借鑒。作為L(zhǎng)TE TDD全球發(fā)展最重要的推動(dòng)力量，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商和產(chǎn)業(yè)界有責(zé)任也有能力為L(zhǎng)TE TDD和FDD的融合發(fā)展提供更多的創(chuàng)新支持和市場(chǎng)樣板。

總結(jié)與啟示

為推動(dòng)LTE TDD的全球發(fā)展，TDD產(chǎn)業(yè)界應(yīng)充分利用LTE統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)LTE TDD和FDD產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的融合發(fā)展。融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)將為L(zhǎng)TE TDD和FDD的共同發(fā)展提供強(qiáng)大的支持，TDD和FDD的產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)最終都將從其中受惠。中國(guó)移動(dòng)對(duì)多模多頻LTE終端的強(qiáng)力推動(dòng)就順應(yīng)和代表了這一前進(jìn)方向，將有力的推動(dòng)LTE TDD和FDD的全球融合。

如Strategy Analytics最近的研究報(bào)告（Sprint‘s Spark integrates LTE FDD and TDD to compete with Verizon， AT and T-Mobile US）所分析的，LTE TDD將在LTE TDD/FDD混合組網(wǎng)中扮演非常重要的角色。隨著數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長(zhǎng)和更多高頻段頻譜資源的應(yīng)用，LTE TDD的全球發(fā)展正在迎來(lái)不斷擴(kuò)大的機(jī)會(huì)窗口。

統(tǒng)一的LTE標(biāo)準(zhǔn)為加速LTE TDD和FDD產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)融合、創(chuàng)造全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模，提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而融合的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)將支持LTE TDD和FDD的融合運(yùn)營(yíng)，并使所有產(chǎn)業(yè)鏈成員從中受益。這將是LTE TDD全球成功的關(guān)鍵。