大數據時代的挑戰和LTE部署策略

圖2 現代無線通信技術發展歷程

網絡架構的演進/智能立體網絡

在可用帶寬和接入能力接近/達到極限的情況下，獲得系統容量增長的主要突破口在于網絡架構的演進和技術創新。特別需要強調的是智能立體網絡(異構網，Heterogeneous Network)的研究和部署。在未來的智能立體網絡中，包括了宏蜂窩，微蜂窩，微微蜂窩，也包括了傳統宏站，拉遠單元，AIR(Antenna Integrated Radio)和基帶池等多種站型。同時，智能立體網絡將會是傳統意義上的移動寬帶技術和WiFi技術，以及FDD/TDD雙工模式融合的網絡。

有一種觀點認為小蜂窩(Small Cell)就是智能立體網絡，其實并不全面。智能立體網絡的核心是多種網元之間的協同和管理。如同智能立體網絡的建設，首先需要保證底層的宏蜂窩的完善和穩定，在站點密度達到極限時，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，缺乏協同的小蜂窩只能作為網絡覆蓋的補盲輔助手段，而容量的提升必須依靠高級的干擾管理和協調機制。

多樣化，多頻段，多雙工方式的智能立體網絡的規劃，部署，優化，維護，運營將是極大的挑戰。因此，對網絡的智能化和簡單化提出了前所未有的要求。進而對SON(自組網)的要求十分突出。盡量減少網絡的人為干預，將成為運營商和網絡設備制造商的重要競爭領域。

在以上3個方面，由于鏈路級通信技術本身的發展已經接近極限，提升的空間有限，除了傳統的增加建站密度，增加帶寬外，滿足100%年流量增長率的主要技術方向是網絡層面的技術革新，也就是智能立體網絡的建設。在這一領域，為了實現各網元之間的協同和管理，對回傳網絡的性能要求(尤其是非視距的微站的回傳方案)，也提出新的挑戰。

最后，強調一下在智能立體網絡中多網協同的問題。應當說，對于任何一個非新興運營商而言，多網協同都是無法回避的問題。但是，應當清楚地看到多網協同應當是走向全LTE網絡建設和運營的過渡階段，而不是運營商追求的終極目標。原因顯而易見，

• 運營和優化一個網絡的成本和復雜度遠遠低于多網多頻協同。

• 用戶體驗隨著LTE網絡RCS(Rich Communication Service)能力的提升獲得大幅提升，同時由于網絡間互操作的減少,用戶感知會更加流暢。

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

2012年隨著VoLTE的商用，國際上3GPP2的運營商已經向全LTE網絡邁出了堅實的步伐。

TD-LTE無線網絡分步部署策略

TD-LTE部署分步走

基于LTE-FDD的推廣和部署經驗, 以及GSM和WCDMA的成功經驗，我們建議TD-LTE的商業部署應當本著由簡入繁，穩步推進的分步部署原則。如圖3所示，在網絡覆蓋層面，首先實現熱點和城區的連續覆蓋，技術上優先采用成熟技術，并確保系統的穩定和良好的用戶體驗。在網絡部署中期，逐步擴大覆蓋范圍和完善室內深度覆蓋，并通過新功能和多載波引入提高系統容量。最后在中長期實現智能立體網絡，并適時啟動全LTE網絡演進和建設。

圖3 TD-LTE部署分步部署

頻譜利用的考量

如前所述，為了滿足大數據時代的挑戰，運營商將會采取FDD/TDD融合發展的策略來獲得足夠的頻率資源。對于運營商而言，在部署LTE系統時，應當充分考慮系統演進和擴容的能力， 例如美國某領先運營商在單一市場的平均LTE頻譜儲備達到88MHz。前瞻性的頻譜規劃和部署策略可以借力全球強壯產業鏈的優勢，獲得先天的競爭優勢，反之則可能事倍功半。合理的網絡部署規劃，可以為智能立體網絡的建設打下良好基礎，降低網絡總體部署成本，并保證在未來的競爭中保持優勢。反之，基礎網絡和頻率戰略不當可能引起不必要的重復建設和成本上升。最終導致用戶體驗下降和產業鏈成熟的滯后，從而錯失發展良機。

在頻譜儲備上，由于TD-LTE的有效帶寬(例如，20MHz)僅相當于LTE-FDD的一半(10MHz)。如表1所示，TD-LTE系統設備需要部署較寬的帶寬才可以獲得和FDD系統可比的性能。因此，TD-LTE的頻譜策略需要充分考慮未來市場競爭的需要，否則在網絡部署的中早期就會在市場競爭中處于劣勢，進而不得不重新規劃，重復建設，增加網絡的部署成本和周期。

表1 運營商4G部署中期競爭態勢

同時，從長遠發展的角度，適時考慮在較低頻段部署TD-LTE，或者Refarm較低的FDD頻段也是較優選擇。例如，目前在全球方興未艾的1800MHz的Refram進程。截至2012年10月，全球有30%的LTE網絡部署在這一頻段。主要原因是這一頻率資源較為豐富(2x75MHz),且產業鏈成熟，例如蘋果IPhone 5和IPad 3/4/Mini均支持這一頻段。在政府層面，歐盟已經與2011年明確了將1800MHz Refarm給LTE FDD使用。

智能立體網絡建設

雖然TD-LTE網絡的部署還處在早期的階段，但是良好的規劃，可以為網絡的演進，容量可持續增長提供堅實的基礎。在實際的操作層面，第一步是實現良好的宏蜂窩連續覆蓋，通過網絡優化，深入挖潛，獲得容量的最大化。統計結果表明，典型的移動寬帶網絡通過優化，其中值速率可以提高3倍，小區邊緣速率可以提高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。這一手段簡單有效。但是當密度增加到一定門限時，由于網絡由功率(覆蓋)受限變成干擾受限，網絡的總體容量不再會隨著站點密度的增加而增長。

突破這一瓶頸的主要手段也就是第三步，引入智能立體網絡。例如，小基站(微蜂窩/微微蜂窩)。如何有效部署小基站，如何有效實現宏蜂窩和微蜂窩的協同以及合理的協同等級和規模是網絡規劃階段的重要考慮因素。