TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)策略

王倫鎖

(中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)海南有限公司，海南 ?？?570125)

TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)策略

王倫鎖

(中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)海南有限公司，海南 海口 570125)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展以及4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的急劇擴(kuò)大，全球范圍內(nèi)的頻率資源日益稀缺。借鑒TD-LTE與LTE FDD融合發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)融合組網(wǎng)策略和TD-LTE國(guó)際化發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析，提出了TDD與FDD共平臺(tái)融合組網(wǎng)的發(fā)展模式和策略，并對(duì)通信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)發(fā)展提出了針對(duì)性的建議。TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)已成為大趨勢(shì)，LTE融合組網(wǎng)的方式作為通信運(yùn)營(yíng)商的重要戰(zhàn)略布局，應(yīng)該提前在LTE總體規(guī)劃中予以考慮。

TD-LTE;LTE FDD;融合組網(wǎng);策略

1 LTE的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

在當(dāng)前新型城鎮(zhèn)化、“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略以及“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)施進(jìn)程中，采用單一頻段制式的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足超寬帶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展需求。2013年12月，三大運(yùn)營(yíng)商各領(lǐng)一張TDD牌照。2014年6月，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通在16個(gè)城市開(kāi)展融合組網(wǎng)試驗(yàn)，第二、三批試驗(yàn)范圍擴(kuò)展到277個(gè)城市。2015年2月，中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通正式獲得FDD牌照。2015年兩會(huì)期間，中國(guó)移動(dòng)原董事長(zhǎng)奚國(guó)華多次和媒體表示，中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)向工業(yè)和信息化部申請(qǐng)F(tuán)DD牌照。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商積極推動(dòng)融合組網(wǎng)試點(diǎn)工作，促進(jìn)了TDD/FDD融合技術(shù)的發(fā)展，更好地滿足了移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，拉動(dòng)了4G領(lǐng)域的投資增長(zhǎng)，讓用戶更好地分享4G發(fā)展的成果。

TD-LTE技術(shù)與產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟，為融合組網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。LTE FDD和TDD在標(biāo)準(zhǔn)上是統(tǒng)一的，只是LTE系統(tǒng)有兩種工作模式。全球化的TDD頻譜規(guī)劃為融合組網(wǎng)提供了基礎(chǔ)資源。FDD頻譜資源的瓶頸日益凸顯，LTE TDD/FDD混合組網(wǎng)將成為通信運(yùn)營(yíng)商的重要選擇。根據(jù)GSA(全球移動(dòng)供應(yīng)商協(xié)會(huì))統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前采用最廣泛的TDD頻譜是 Band40、Band38和Band41。TDD頻譜運(yùn)營(yíng)商(WiMAX和TD-SCDMA等)在向4G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)時(shí)一般首選TD-LTE。

1.1 LTE頻譜資源分析

1.2 TD-LTE和LTE FDD網(wǎng)絡(luò)覆蓋和容量能力對(duì)比

(1)覆蓋能力對(duì)比

從TD-LTE與LTE FDD頻段分配情況來(lái)看，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)采用的頻段多數(shù)高于LTE FDD。根據(jù)研究成果來(lái)看，在相同環(huán)境下，頻譜每提高10%，網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑下降約為7%。因此LTE FDD網(wǎng)絡(luò)具有頻段的優(yōu)勢(shì)，覆蓋性能優(yōu)于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。

圖1 國(guó)內(nèi)無(wú)線頻譜現(xiàn)狀

1.8 GHz LTE FDD(F頻段)和 2.6 GHz TD-LTE(D頻段)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋有較大差異。從實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)試結(jié)果看，TD-LTE覆蓋相對(duì)較弱。針對(duì)典型居民小區(qū)覆蓋場(chǎng)景，TD-LTE和LTE FDD共址建設(shè)，基站高約30 m(比宿舍樓高10 m左右)。測(cè)試結(jié)果表明，在3∶1上下行時(shí)隙配置和2天線部署情況下，1.8 GHz LTE FDD的平均RSRP比2.6 GHz TD-LTE的RSRP高4.5 dBm。2.6 GHz TD-LTE的覆蓋能力較弱，同時(shí)因?yàn)槠淅@射能力更差，室外覆蓋室內(nèi)存在較大困難。如圖2所示，D頻段比F頻段覆蓋能力至少弱了4 dBm。

圖2 F與D頻段RSRP概率分布

(2)容量對(duì)比分析

LTE FDD與TD-LTE系統(tǒng)容量的差異主要是以下兩個(gè)方面。

·在LTE FDD網(wǎng)絡(luò)中，上行控制信道占用的資源要多于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，而下行控制信道占用的資源要少于TD-LTE。根據(jù)用戶業(yè)務(wù)類型的不同，TD-LTE和LTE FDD網(wǎng)絡(luò)互有優(yōu)勢(shì)。

· 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)在線用戶數(shù)、同時(shí)調(diào)度用戶數(shù)等容量指標(biāo)主要是由設(shè)備處理能力決定的。目前各廠商對(duì)TDD與FDD兩種制式有相同的支持能力，容量指標(biāo)性能相近。

甲狀腺占位性病變分為良性病變和惡習(xí)病變，在病變?cè)缙诨颊呔鶡o(wú)明顯癥狀產(chǎn)生，隨著甲狀腺占位性病變程度的不斷加深，病變體積加大，患者會(huì)出現(xiàn)不同程度的吞咽困難、呼吸困難等癥。如果甲狀腺占位性病變繼續(xù)惡化為惡性程度，就會(huì)給患者生命安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。臨床實(shí)踐中，應(yīng)用超聲診斷甲狀腺占位性病變，可以通過(guò)患者甲狀腺占位性病變的具體位置、病變范圍、體積大小、邊緣組織血流狀況等分析其良惡性程度。經(jīng)臨床實(shí)踐證明，超聲診斷甲狀腺占位性病變的準(zhǔn)確率較高，且在實(shí)際操作中簡(jiǎn)單方便，不會(huì)對(duì)患者造成輻射損害和創(chuàng)傷影響，可重復(fù)性操作使用[5]。

1.3 TD-LTE與LTE FDD的技術(shù)差異

LTE是由3GPP制定的開(kāi)放式移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)是利用FDD與TDD系統(tǒng)的協(xié)同機(jī)制，獲得最好的網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果。以美國(guó)Sprint公司為例，該公司利用FDD實(shí)現(xiàn)廣域覆蓋，利用TDD為高業(yè)務(wù)量區(qū)域提供大容量和高速的用戶體驗(yàn)。從標(biāo)準(zhǔn)角度看，TD-LTE和LTE FDD是統(tǒng)一的，兩者擁有相同的層2和層3結(jié)構(gòu)，僅物理層幀結(jié)構(gòu)有10%的差異，90%以上的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)可以通用，并且兩者核心網(wǎng)完全相同。從產(chǎn)品角度看，兩者可以共用一個(gè)BBU。因此LTE融合組網(wǎng)可以發(fā)揮出LTE FDD與TD-LTE各自的優(yōu)勢(shì)，形成合力。

1.4 融合組網(wǎng)是大勢(shì)所趨

目前，全球644家運(yùn)營(yíng)商正投資建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)，422張LTE網(wǎng)絡(luò)已商用。網(wǎng)絡(luò)制式方面，全球多數(shù)運(yùn)營(yíng)商采用FDD模式。TDD模式也得到持續(xù)發(fā)展，尤其是在中國(guó)。59家運(yùn)營(yíng)商在34個(gè)國(guó)家部署了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，占比在1/8以上，17家運(yùn)營(yíng)商同時(shí)部署了TDD/FDD網(wǎng)絡(luò)。

GSA認(rèn)為，運(yùn)營(yíng)商TDD與FDD共同部署的需求會(huì)日益強(qiáng)烈。TDD模式被視為一種有效補(bǔ)充，是在非成對(duì)的無(wú)線頻譜上提供高速移動(dòng)寬帶接入服務(wù)的重要選擇。融合組網(wǎng)能有效緩解FDD頻譜緊張問(wèn)題，還能使LTE全球漫游成為可能。

因此說(shuō)TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)，是未來(lái)LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的大趨勢(shì)。

2 融合組網(wǎng)的發(fā)展模式

在VoLTE前階段，國(guó)際上主要有TD-LTE、LTE FDD、2G/3G 3種融合組網(wǎng)模式，如圖3所示。模式1是LTE FDD和2G/3G緊耦合、TD-LTE作為數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，是TDD網(wǎng)絡(luò)部署WiMAX的運(yùn)營(yíng)商(如美國(guó)Sprint公司、KDDI等)通常采用的模式。模式2是LTE FDD和TD-LTE分別與2G/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行緊耦合(如日本軟銀集團(tuán)等)，實(shí)現(xiàn)TD-LTE、LTE FDD分別和 2G/3G的 CSFB、TD-LTE和 LTE FDD相互獨(dú)立，并不共享核心網(wǎng)，也暫時(shí)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)互操作。模式3是 TD-LTE、LTE FDD、2G/3G全部緊密融合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)TD-LTE、LTE FDD與 2G/3G的互操作及 TD-LTE與 LTE FDD之間的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)切換，并共享核心網(wǎng)，甚至共享部分基站設(shè)備。

在實(shí)現(xiàn)VoLTE后，僅保留兩種組網(wǎng)模式:模式1是在LTE FDD實(shí)現(xiàn)VoLTE，并實(shí)現(xiàn)和2G/3G網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音連續(xù)性，而TD-LTE僅作為純數(shù)據(jù)網(wǎng);模式2是FDD LTE和TD-LTE均實(shí)現(xiàn)VoLTE及與2G/3G的語(yǔ)音連續(xù)性，且實(shí)現(xiàn)TD-LTE與LTE FDD之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)切換。

圖3 TD-LTE/LTE FDD雙模組網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的混合組網(wǎng)策略

運(yùn)營(yíng)商要科學(xué)規(guī)劃非對(duì)稱頻譜的定位和使用方式，以滿足業(yè)務(wù)需求的不斷變化。即使是以LTE FDD為主的運(yùn)營(yíng)商，TD-LTE也要保留其獨(dú)立組網(wǎng)的能力。

3 融合組網(wǎng)面臨的挑戰(zhàn)和建設(shè)策略

在融合組網(wǎng)的過(guò)程中，通信運(yùn)營(yíng)商將會(huì)面臨多網(wǎng)互操作、多模多頻終端技術(shù)門(mén)檻高等多方面挑戰(zhàn)。

3.1 融合組網(wǎng)定位策略

對(duì)于TD-LTE與LTE FDD融合組網(wǎng)建設(shè)，首先要解決TDD和FDD兩種制式網(wǎng)絡(luò)的定位，以最小的投資，滿足用戶和業(yè)務(wù)發(fā)展需求，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)價(jià)值的最大化。

由于LTE FDD具有覆蓋半徑明顯大于TD-LTE、終端高速移動(dòng)性適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此較適宜作為底層網(wǎng)絡(luò)的廣度和深度覆蓋層。TD-LTE有靈活的上下行配置、豐富的頻率等特點(diǎn)，可作為容量層。融合組網(wǎng)能充分發(fā)揮FDD/TDD各自的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，從覆蓋和容量?jī)蓚€(gè)維度打造LTE精品網(wǎng)絡(luò)。

3.2 核心網(wǎng)融合策略

TD-LTE與LTE FDD共用核心網(wǎng)，如圖4所示。通過(guò)對(duì)接S1和X2接口數(shù)據(jù)，優(yōu)化核心網(wǎng)配置，在同一套MME、HSS上規(guī)模接入FDD和TDD兩種基站，并通過(guò)同一條傳輸接入核心網(wǎng)。通過(guò)核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)的融合組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共用，提升兩種制式的互操作性能。

3.3 無(wú)線網(wǎng)融合策略

由于物理層網(wǎng)絡(luò)采用相同的OFDM及MIMO關(guān)鍵技術(shù)，整體系統(tǒng)架構(gòu)具有一致性。TD-LTE與LTE FDD采用共BBU、共天饋等融合方案。中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)在香港建立了TD-LTE與LTE FDD的融合網(wǎng)絡(luò)。從系統(tǒng)的角度看，香港的TDD與FDD之間的切換，就像是一個(gè)系統(tǒng)中兩個(gè)頻段間的切換一樣簡(jiǎn)捷。

在TD-LTE和LTE FDD建設(shè)初期，主要采用平滑升級(jí)為主。一是可利用天面、機(jī)房、電源等大量可復(fù)用的資源，二是在施工的過(guò)程中更加簡(jiǎn)單高效，三是能夠有效保護(hù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的投資。

3.4 終端融合策略

TDD與FDD網(wǎng)絡(luò)融合帶來(lái)的終端上的融合是一大技術(shù)難題。3GPP定義的FDD頻段有26個(gè)，TDD頻段有12個(gè)。LTE頻段離散、頻率間跨距大，且沒(méi)有集中的全球漫游頻段，終端支持多模多頻段是必然選擇。載波聚合技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于TD-LTE與LTE FDD融合網(wǎng)絡(luò)終端的多頻段支持能力要求將更高。通信運(yùn)營(yíng)商要切實(shí)推動(dòng)多模多頻終端產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，整合國(guó)內(nèi)外成熟廠商的芯片能力，提升終端的研發(fā)與參與度。針對(duì)LTE終端，中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)電信分別提出“五模十三頻”和“六模九頻”的要求，目前已有多款主流廠商產(chǎn)品上市。

4 對(duì)通信運(yùn)營(yíng)商未來(lái)發(fā)展建議

(1)把控網(wǎng)絡(luò)部署節(jié)奏，充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源

在TDD/FDD網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，選擇充分共享共站址資源的建設(shè)方案。通過(guò)核心網(wǎng)和傳輸接入網(wǎng)的融合組網(wǎng)，提升兩種制式的互操作性能。分析表明，TDD+FDD融合對(duì)網(wǎng)絡(luò)部署CAPEX(資本性支出)的影響不大，TDD/FDD天線不共享會(huì)增加21%的投資。日本軟銀集團(tuán)采用TD-LTE與PHS共址建設(shè)方案，解決了TD-LTE征址難的問(wèn)題。

(2)合理網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略，分階段部署網(wǎng)絡(luò)

圖4 核心網(wǎng)融合方案

基于TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)用戶的流量需求和網(wǎng)絡(luò)資源分布，通信運(yùn)營(yíng)商需分階段部署FDD/TDD融合網(wǎng)絡(luò)。FDD/TDD融合組網(wǎng)一般需經(jīng)歷3個(gè)階段:快速部署、容量與覆蓋并重、深度優(yōu)化階段。第一階段的TDD/FDD快速部署，實(shí)現(xiàn)了室外大而薄的廣度覆蓋，但深度覆蓋存在問(wèn)題。因此，第二階段要優(yōu)先在密集城區(qū)共址建設(shè)FDD網(wǎng)絡(luò)，解決廣度覆蓋和深度覆蓋問(wèn)題，同時(shí)著重加強(qiáng)市區(qū)/熱點(diǎn)業(yè)務(wù)層的TDD容量層覆蓋。在第三階段利用載波聚合、CoMP、MRO等技術(shù)，將FDD/TDD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度優(yōu)化和融合。

(3)合理搭配高低頻段，打造覆蓋容量雙優(yōu)的LTE精品網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線頻譜作為運(yùn)營(yíng)商的核心資源和核心競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)營(yíng)效果。要保證LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋和容量，必須合理地搭配高低頻段，人口密集和高流量區(qū)域采用高低頻段組合方式，低頻段保證廣覆蓋和深覆蓋，高頻段解決容量問(wèn)題;人口稀少和低流量區(qū)域則使用低頻段解決覆蓋問(wèn)題，并根據(jù)LTE網(wǎng)絡(luò)和市場(chǎng)發(fā)展的不同階段，不斷優(yōu)化調(diào)整頻譜資源結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，從用戶的業(yè)務(wù)需求和LTE可用頻段來(lái)看，單頻段、單制式LTE網(wǎng)絡(luò)難以滿足未來(lái)超寬帶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的需求，網(wǎng)絡(luò)融合是必然趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商需將高頻段TD-LTE與中低頻段TD-LTE或LTE FDD進(jìn)行混合組網(wǎng)，將兩者的大容量和廣覆蓋結(jié)合起來(lái)才能更好地滿足未來(lái)萬(wàn)物互聯(lián)的業(yè)務(wù)發(fā)展需求。因此，將LTE融合組網(wǎng)方式作為通信運(yùn)營(yíng)商的重要戰(zhàn)略布局，應(yīng)該提前在LTE總體規(guī)劃中予以考慮。

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TD-LTE and LTE FDD fusion networking strategy

WANG Lunsuo
China Mobile Group Hainan Co.，Ltd.，Haikou 570125，China

With the rapid development of mobile internet，as well as the rapid expansion of the scale of 4G network，the frequency resources worldwide are increasingly scarce.Learning from the successful experience of the development of TD-LTE and LTE FDD fusion，the challenges faced by the development of the integration of networking strategy and TD-LTE international development were analyzed，the development mode and strategy of TDD and FDD were proposed，and the future development targeted recommendations of the communication operator network was put forward.The TD-LTE and LTE FDD convergence has become a big trend.As the strategic layout of the communications operators，4G network using LTE network approach，should be taken into account in the LTE master plan in advance.

TD-LTE，LTE FDD，fusion networking，strategy

TN923

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016030

2015-11-04;

2015-12-02

王倫鎖(1982-)，男，中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)海南有限公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)優(yōu)化、IT系統(tǒng)建設(shè)等。