大數(shù)據(jù)時代移動接入網(wǎng)絡(luò)的基本特征

　　2009年12月全球數(shù)據(jù)流量首次超過語音流量以來，移動寬帶的數(shù)據(jù)流量以每年100%的速度持續(xù)增長。大數(shù)據(jù)時代帶給移動通信產(chǎn)業(yè)前所未有的挑戰(zhàn)和機遇。國際經(jīng)驗表明，新興運營商試圖利用這一機遇實現(xiàn)彎道超車，而領(lǐng)先運營商則利用這一時機擴大優(yōu)勢。本文通過對大數(shù)據(jù)時代，移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的分析，指出了智能立體網(wǎng)絡(luò)這一主要技術(shù)發(fā)展的趨勢。同時對國內(nèi)LTE建設(shè)的定位，規(guī)劃和部署提出了建議。

　　大數(shù)據(jù)時代移動接入網(wǎng)絡(luò)的基本特征主要包括數(shù)據(jù)流量指數(shù)增長，海量用戶實時在線，和大量的差異化的用戶和業(yè)務(wù)需求。

　　海量數(shù)據(jù)：移動數(shù)據(jù)流量增長是大數(shù)據(jù)時代最基本的特征之一。其動力除了越來越多的智能終端的面市和普及，還包括了用戶行為，移動和存儲方式的變革等帶來的流量增長。

　　500億連接：愛立信于2010年提出了全球2020年500億連接的宏偉藍(lán)圖。人們將實實在在生活在一個無處不在的網(wǎng)絡(luò)社會之中。

　　大量差異化需求：由于無線連接的多樣化，帶來了對業(yè)務(wù)需求和服務(wù)等級的多樣化。

　　 如何應(yīng)對千倍數(shù)字洪流

　　在大數(shù)據(jù)時代，移動接入網(wǎng)絡(luò)的首要挑戰(zhàn)是來自無線網(wǎng)絡(luò)容量的挑戰(zhàn)。面對千倍的容量增長，需要政府管制機構(gòu)，產(chǎn)業(yè)界和運營商的共同努力來提供一個綜合的解決方案。這里簡單介紹三個主要手段。

　　充足的頻率儲備

　　“頻譜是王”對于移動運營商而言毫不為過。如何獲得更多的廉價而優(yōu)質(zhì)的頻率資源尤為重要。此外，頻率資源的全球化協(xié)調(diào)程度（Harmonization），也直接導(dǎo)致了全球產(chǎn)業(yè)鏈在特定頻段的健壯程度和國際漫游能力，從而導(dǎo)致移動寬帶數(shù)據(jù)流量在不同頻段的不均衡分布。簡單地說，全球化協(xié)調(diào)頻段由于規(guī)模經(jīng)濟效益，自然會得到全球產(chǎn)業(yè)鏈（尤其是高端終端）的優(yōu)先支持，從而獲得數(shù)據(jù)流量的優(yōu)先增長。一個直接的結(jié)果就是，獲得該頻段的運營商將會獲得先天的競爭優(yōu)勢。

　　另外一個大的趨勢是FDD/TDD融合的趨勢，這里不僅是在終端和系統(tǒng)設(shè)備的融合，也是運營層面的頻譜融合和組網(wǎng)融合。由于頻率資源的稀缺，隨著TD-LTE產(chǎn)業(yè)鏈的逐步成熟，全球TDD頻譜的拍賣價格也日漸走高。從這個角度講，同時運營FDD和TDD制式的融合的網(wǎng)絡(luò)，將會成為未來國際運營商的主流。

　　新技術(shù)引入
　　
　　新技術(shù)是獲得容量提升的重要手段之一。2G/3G/4G的發(fā)展歷程充分的體現(xiàn)了這一規(guī)律。在3G商用之前，無線通信技術(shù)的主要研究和產(chǎn)業(yè)化方向，集中在如何提升單鏈路的容量方面，也就是說在給定帶寬的條件下如何實現(xiàn)香農(nóng)公式提出的容量極限。而這一任務(wù)隨著3G商用宣告完成。之后，愛立信從2002年開始4G（LTE-A）研究，重點放在靈活有效的大帶寬接入技術(shù)方面（例如，OFDM/OFDMA），并于2007年開始實質(zhì)性的推進3GPP　LTE和LTE-A的標(biāo)準(zhǔn)化工作，截至2011年LTE-A被國際電聯(lián)接納為4G標(biāo)準(zhǔn)而告一段落。至此，無線通信技術(shù)獲得了前所未有的從180KHz到100MHz的靈活的帶寬接入能力。 從而為大幅提高未來系統(tǒng)的容量奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。靈活的帶寬接入技術(shù)，也為未來差異化的業(yè)務(wù)需求提供了必要技術(shù)支撐。

　　在此基礎(chǔ)上，其他技術(shù)（例如，多天線技術(shù)和多點協(xié)同技術(shù)等）還可以使系統(tǒng)容量獲得一定的提升。但是，總體來看如同其名（即長期演進），LTE/LTE-A技術(shù)應(yīng)當(dāng)在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定。

 
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/智能立體網(wǎng)絡(luò)

　　在可用帶寬和接入能力接近/達到極限的情況下，獲得系統(tǒng)容量增長的主要突破口在于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進和技術(shù)創(chuàng)新。特別需要強調(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，智能立體網(wǎng)絡(luò)將會是傳統(tǒng)意義上的移動寬帶技術(shù)和WiFi技術(shù)，以及FDD/TDD雙工模式融合的網(wǎng)絡(luò)。
 

　　有一種觀點認(rèn)為小蜂窩（Small Cell）就是智能立體網(wǎng)絡(luò)，其實并不全面。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(xié)同的小蜂窩只能作為網(wǎng)絡(luò)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(xié)調(diào)機制。

　　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，運營將是極大的挑戰(zhàn)。因此，對網(wǎng)絡(luò)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(wǎng))的要求十分突出。盡量減少網(wǎng)絡(luò)的人為干預(yù)，將成為運營商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商的重要競爭領(lǐng)域。
 

　　最后，強調(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，對于任何一個非新興運營商而言，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)和運營的過渡階段，而不是運營商追求的終極目標(biāo)。2012年隨著VoLTE的商用，國際上3GPP2的運營商已經(jīng)向全LTE網(wǎng)絡(luò)邁出了堅實的步伐。

　　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, 以及GSM和WCDMA的成功經(jīng)驗，我們建議TD-LTE的商業(yè)部署應(yīng)當(dāng)本著由簡入繁，穩(wěn)步推進的分步部署原則。如圖３所示，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋層面，首先實現(xiàn)熱點和城區(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。在網(wǎng)絡(luò)部署中期，逐步擴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。最后在中長期實現(xiàn)智能立體網(wǎng)絡(luò)，并適時啟動全LTE網(wǎng)絡(luò)演進和建設(shè)。

 圖3 TD-LTE部署分步部署
 

　　頻譜利用的考量

　　對于運營商而言，在部署LTE系統(tǒng)時，應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)演進和擴容的能力， 例如美國某領(lǐng)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(guī)劃和部署策略可以借力全球強壯產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢，獲得先天的競爭優(yōu)勢，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，并保證在未來的競爭中保持優(yōu)勢。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)致用戶體驗下降和產(chǎn)業(yè)鏈成熟的滯后，從而錯失發(fā)展良機。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(wǎng)絡(luò)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(guī)劃，重復(fù)建設(shè)，增加網(wǎng)絡(luò)的部署成本和周期。

 

　　結(jié)束語

　　大數(shù)據(jù)時代豐富的頻率儲備和擴容能力對于LTE的部署至關(guān)重要。在頻譜資源以外，智能立體網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是解決系統(tǒng)容量中長期增長的主要手段。由于移動寬帶數(shù)據(jù)流量的在全球協(xié)同頻段優(yōu)先增長，運營商應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇國際協(xié)同頻段部署LTE系統(tǒng)（例如，2.6GHz的TD-LTE部署），從而分享強壯產(chǎn)業(yè)鏈帶來的規(guī)模經(jīng)濟效益和商業(yè)紅利。LTE的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，應(yīng)當(dāng)注重系統(tǒng)性能和穩(wěn)定性，確保優(yōu)異的用戶體驗。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)當(dāng)綜合考慮無線功能要求的逐步引入，為未來智能立體網(wǎng)絡(luò)的部署打好基礎(chǔ)，并為全LTE網(wǎng)絡(luò)的推進做好準(zhǔn)備。