大数据时代的挑战和LTE部署策略

图2 现代无线通信技术发展历程

网络架构的演进/智能立体网络

在可用带宽和接入能力接近/达到极限的情况下，获得系统容量增长的主要突破口在于网络架构的演进和技术创新。特别需要强调的是智能立体网络(异构网，Heterogeneous Network)的研究和部署。在未来的智能立体网络中，包括了宏蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝，也包括了传统宏站，拉远单元，AIR(Antenna Integrated Radio)和基带池等多种站型。同时，智能立体网络将会是传统意义上的移动宽带技术和WiFi技术，以及FDD/TDD双工模式融合的网络。

有一种观点认为小蜂窝(Small Cell)就是智能立体网络，其实并不全面。智能立体网络的核心是多种网元之间的协同和管理。如同智能立体网络的建设，首先需要保证底层的宏蜂窝的完善和稳定，在站点密度达到极限时，通过引入小蜂窝和有效的干扰管理算法，获得容量显著提升。因此，缺乏协同的小蜂窝只能作为网络覆盖的补盲辅助手段，而容量的提升必须依靠高级的干扰管理和协调机制。

多样化，多频段，多双工方式的智能立体网络的规划，部署，优化，维护，运营将是极大的挑战。因此，对网络的智能化和简单化提出了前所未有的要求。进而对SON(自组网)的要求十分突出。尽量减少网络的人为干预，将成为运营商和网络设备制造商的重要竞争领域。

在以上3个方面，由于链路级通信技术本身的发展已经接近极限，提升的空间有限，除了传统的增加建站密度，增加带宽外，满足100%年流量增长率的主要技术方向是网络层面的技术革新，也就是智能立体网络的建设。在这一领域，为了实现各网元之间的协同和管理，对回传网络的性能要求(尤其是非视距的微站的回传方案)，也提出新的挑战。

最后，强调一下在智能立体网络中多网协同的问题。应当说，对于任何一个非新兴运营商而言，多网协同都是无法回避的问题。但是，应当清楚地看到多网协同应当是走向全LTE网络建设和运营的过渡阶段，而不是运营商追求的终极目标。原因显而易见，

• 运营和优化一个网络的成本和复杂度远远低于多网多频协同。

• 用户体验随着LTE网络RCS(Rich Communication Service)能力的提升获得大幅提升，同时由于网络间互操作的减少,用户感知会更加流畅。

• 通常终端成本会随着模式的增加而增加。相反，终端支持模式的减少也会使其成本大幅下降。

2012年随着VoLTE的商用，国际上3GPP2的运营商已经向全LTE网络迈出了坚实的步伐。

TD-LTE无线网络分步部署策略

TD-LTE部署分步走

基于LTE-FDD的推广和部署经验, 以及GSM和WCDMA的成功经验，我们建议TD-LTE的商业部署应当本着由简入繁，稳步推进的分步部署原则。如图3所示，在网络覆盖层面，首先实现热点和城区的连续覆盖，技术上优先采用成熟技术，并确保系统的稳定和良好的用户体验。在网络部署中期，逐步扩大覆盖范围和完善室内深度覆盖，并通过新功能和多载波引入提高系统容量。最后在中长期实现智能立体网络，并适时启动全LTE网络演进和建设。

图3 TD-LTE部署分步部署

频谱利用的考量

如前所述，为了满足大数据时代的挑战，运营商将会采取FDD/TDD融合发展的策略来获得足够的频率资源。对于运营商而言，在部署LTE系统时，应当充分考虑系统演进和扩容的能力， 例如美国某领先运营商在单一市场的平均LTE频谱储备达到88MHz。前瞻性的频谱规划和部署策略可以借力全球强壮产业链的优势，获得先天的竞争优势，反之则可能事倍功半。合理的网络部署规划，可以为智能立体网络的建设打下良好基础，降低网络总体部署成本，并保证在未来的竞争中保持优势。反之，基础网络和频率战略不当可能引起不必要的重复建设和成本上升。最终导致用户体验下降和产业链成熟的滞后，从而错失发展良机。

在频谱储备上，由于TD-LTE的有效带宽(例如，20MHz)仅相当于LTE-FDD的一半(10MHz)。如表1所示，TD-LTE系统设备需要部署较宽的带宽才可以获得和FDD系统可比的性能。因此，TD-LTE的频谱策略需要充分考虑未来市场竞争的需要，否则在网络部署的中早期就会在市场竞争中处于劣势，进而不得不重新规划，重复建设，增加网络的部署成本和周期。

表1 运营商4G部署中期竞争态势

同时，从长远发展的角度，适时考虑在较低频段部署TD-LTE，或者Refarm较低的FDD频段也是较优选择。例如，目前在全球方兴未艾的1800MHz的Refram进程。截至2012年10月，全球有30%的LTE网络部署在这一频段。主要原因是这一频率资源较为丰富(2x75MHz),且产业链成熟，例如苹果IPhone 5和IPad 3/4/Mini均支持这一频段。在政府层面，欧盟已经与2011年明确了将1800MHz Refarm给LTE FDD使用。

智能立体网络建设

虽然TD-LTE网络的部署还处在早期的阶段，但是良好的规划，可以为网络的演进，容量可持续增长提供坚实的基础。在实际的操作层面，第一步是实现良好的宏蜂窝连续覆盖，通过网络优化，深入挖潜，获得容量的最大化。统计结果表明，典型的移动宽带网络通过优化，其中值速率可以提高3倍，小区边缘速率可以提高10倍。

第二步是考虑增加基站密度，通过增加宏站密度，获得容量提升。这一手段简单有效。但是当密度增加到一定门限时，由于网络由功率(覆盖)受限变成干扰受限，网络的总体容量不再会随着站点密度的增加而增长。

突破这一瓶颈的主要手段也就是第三步，引入智能立体网络。例如，小基站(微蜂窝/微微蜂窝)。如何有效部署小基站，如何有效实现宏蜂窝和微蜂窝的协同以及合理的协同等级和规模是网络规划阶段的重要考虑因素。