中国移动LTE发展面临的挑战与应对之策

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编 者 按

本期“中国移动网络建设与运营”专题，是本刊今年三大运营商年度专题的最后一个。将中国移动放在最后，最初是考虑到我国的4G牌照极可能在2013年第四季度发放，彼时TD-lte无疑是极热话题。时至今日，4G牌照年内发放已是板上钉钉，而TD-LTE早在年初中国移动“双百”计划时即已炙手可热，并且其火热程度与日俱增——这从包括“2013 LTE网络创新研讨会”在内的各种行业活动业内人士的参与度即可见一斑。

对中国移动而言，在当下以及未来较长一段时间内，其网络建设与运营都会是4G、3G和2G相互交融。本期专题收录的文章就体现了这一点，其中有多位来自中国移动地市分公司的同仁分享的一线运营成果，为日后TD-LTE的建设与发展积累了宝贵的经验，敬请关注。

【摘 要】移动互联网的高速发展为LTE的飞跃提供了良好的契机，但同时也对LTE提出了诸如大带宽、低时延等要求。从频谱离散性、终端设备产品实现、站址敏感、互操作、3G技术竞争等方面介绍了LTE发展所面临的挑战，并基于此提出了快速升级部署、业务精确定位、站址储备、多网协同与负载均衡等建议，以此来应对越来越激烈的4G竞争。

【关键词】

TD-LTE 业务精确定位 站址储备 多网协同

中图分类号：TN929.53 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2013）-19-0005-03

收稿日期：2013-07-19

1 概述

在LTE等新一代无线技术的推动下，移动互联网的发展发生了巨大的变化，LTE为移动互联网的发展提供了良好的承载平台，为互联网向移动终端的迁移开拓了通道。同时移动互联网的快速发展也极大地促进了LTE业务的多样性，移动互联网业务对通信网络的需求正朝着高带宽、低时延等特点前进，这给LTE的网络承载带来了更高的要求。

2 LTE规模发展面临的挑战

由于发展时间短、起步晚，LTE在具备多项技术优势的同时，也存在着诸如频谱资源缺乏、终端产业链不成熟、多网协同运营以及技术体制竞争等诸多挑战。

（1）频率问题

尽管全球业界为“频谱的和谐”已经努力了15年之久，然而客观现实是，已经没有一个可用于LTE的足够大的全球统一频谱了，LTE不得不面临碎片化频谱运营的问题，这将极大提高建网的成本。

国家无线电频谱管理研究所高级顾问何廷润认为，TD-LTE频谱分配面临的首要问题是在所有的标准制定中没有明确给出LTE频谱需求的预测。按照中国移动的预测，到2015年，发展TDD可能面临390MHz的频谱需求。而在很多专家看来，TDD的频谱需求可能会超过这个数字，根据国际电联推荐的公式计算，我国未来移动通信的频段大概需要1 000MHz。

根据世界各地频谱资源的情况，LTE不得不在各个不同的频率上实施。与2G/3G时比较集中和统一的频谱安排不同，LTE如此分散多样的频谱安排可以说已经成为LTE的头号麻烦，给LTE的设备实现、国际漫游等造成很大的困难。

WRC-07世界无线电大会上新分配给陆地移动通信业务四段频率，分别是450～470MHz、698～862MHz、2 300～2 400MHz、3.4～3.6GHz。其中，700MHz频段是模拟电视转换成数字电视后在UHF频段空出的频率，能够被广播电视之外的系统使用，因此也被成为“数字红利频谱”。由于UHF频段可实现更大的覆盖，并具有穿透性，用于移动通信系统相对2～3GHz频段覆盖同样范围所需站点少，成本大幅降低，因此UHF频段被全球移动运营商视为宝贵的频谱资源。在我国，广电已经基本同意2015年释放出700MHz频谱资源，但仍存在诸多的博弈。

目前LTE运营已进入关键阶段，700MHz的频谱暂时还无法投入使用；同时，低端频谱的匮乏使得LTE网络的建设成本居高不下，国内TD-LTE的室外频谱主要集中在1.9G/2.6G频段，与3G网络相比，需要更多的站址支撑。TD-LTE频谱仿真对比如表1所示：

表1 TD-LTE频谱仿真对比对比项 700MHz 1 900MHz 2 600MHz

仿真区域面积/km2 63

规划站点数 62 230 302

站点比例

（以700MHz为基准） 1 3.7 4.9

小区半径/m 722 375 327

平均站距/m 1 083 562 491

RSRP>-110dBm的比例/% 99.80 94.70 94.60

通过仿真分析可以看出，同一片覆盖区域，1 900MHz

频段需要230个站点才能达到95%的覆盖率水平， 2 600MHz频段则需要302个站点，而700MHz频段只需要62个站点就可以达到99.8%的覆盖率，在站点需求方面远少于其他两个频段，且覆盖水平更高。低端频谱的投入使用将极大改善城区室内覆盖，在郊区等低密度业务区大大降低网络建设的成本。

（2）手机的产品实现问题

LTE的频段分散性导致了终端设备产品实现上的严重困难。对于2G和3G，多模多频手机实现全球漫游虽说不是轻而易举，但也不是十分困难；然而加入LTE制式以后，多模手机的实现就成为一个巨大挑战，是前所未有的手机产品化难题。射频、天线、芯片的设计复杂度大大上升，由此引发的成本和耗电问题将制约手机产品的大规模商用。

（3）站址敏感度提高带来的难题

TD-LTE网络和2G/3G相比对信号质量更为敏感，对提升SINR的需求很迫切。规划应从传统注重场强的思路向更注重信号质量转变。TD-LTE在信道环境好时，用户可以使用双流传输模式提升用户吞吐量；因此在规划阶段，应通过合理选址，将站点设置在业务密度高的位置，使更多的用户分布在小区中心区域，尽量以双流传输模式提高用户感知。

在站址匮乏程度日益加剧的今天，如何为TD-LTE基站获取更为精确的站址几乎成为摆在工程人员面前的“不可能完成的任务”。

（4）与3G网络的互操作问题

由于LTE与3G网络互补共存，其与现有的3G网络之间实现良好的互操作是十分重要的。为了实现LTE网络与现有3G网络之间的互操作，需要在网络层面制定完备的互操作规范并在产品上进行实施。对于现有3G网络可能还得新增系统接口、信令流程和相应的网元设备，甚至必须进行全面的升级改造。同时，还必须全面细致地进行两个网络之间的互操作性测试。

（5）3G增强技术的竞争问题

在LTE发展的同时，3G的CDMA增强技术（例如HSPA/HSPA+）也在大力发展并取得重大突破。实际上，在采用了MIMO、64QAM、多载波等技术后，HSPA+的性能指标（速率和容量）与LTE已经十分接近，而与LTE相比，由于HSPA/HSPA+是在WCDMA上的升级，其投资以及风险都要比部署LTE小得多，可以说确实对LTE形成了有力的竞争。

3 LTE规模发展应对策略

美日韩等发达国家为我国LTE网络的部署运营提供了宝贵的经验，我们可以从中取长补短；但同时我国也面临着低端频谱匮乏等新问题，必须充分考虑业务发展、频谱规划、站址获取、行业应用等一系列问题，走出适合中国移动自身情况的LTE发展之路。

笔者基于以上的分析和工程实施的经验，在此给出几点建议：

（1）快速部署LTE，抢先开展LTE运营

中国移动2G网络在网络质量、覆盖、容量等方面均处于行业领先地位，但近年来数据业务承载压力巨大，数据业务大量侵占语音资源，业务质量下滑明显。与此同时，3G业务发展不温不火，由于技术体制、终端发展等因素的制约，3G业务体验与竞争对手相比存在一定的差距，亟需LTE业务的快速推广，在4G网络的运营中先发制人，占得先机。在这一点上，中国移动与Verizon的处境极为相似。因此，中国移动可以凭借TD-SCDMA站址储备的优势，快速在F频段进行升级演进，实现较广范围的LTE覆盖，重点覆盖城区热点、口岸、机场、地铁、商场、CBD等高端用户密集区域，针对高端用户抢先开展大规模商用，用LTE的高带宽、低时延赢得客户认可。

（2）精确定位业务热点，做深做厚LTE网络

LTE网络的最大优势在于其高带宽，而在LTE网络运营的初期，用户规模增长极为迅速，为网络建设预留的窗口时间不多。F频段仅有20MHz频谱可用，对于远期的运营极为不利，且存在无法漫游的问题。目前中国已将D频段的190M分配给TD-LTE，D频段的大规模运营将是LTE的大势所趋，因此，应当在城区数据业务热点区域快速部署D频段基站。同时，要加大热点区域室内覆盖，并结合WLAN和专线的建设，加强重点热点区域的双流分布系统覆盖，构建面向数据业务运营的立体覆盖移动数据网络。

（3）面向业务开展精细化频谱与时隙优化

TD-LTE具有灵活的资源配置算法，其上下行不对称的特性使得LTE具有更高的频谱效率、更好的移动互联网适应性。但随着业务的发展，尤其是视频电话、高清视频监控、多用户视频会议等新型业务将对业务的上下行配比产生很大的影响。面向公安、交通、金融等行业用户拓展的高清视频监控业务，与传统的即时通信、流媒体等业务在上下行资源需求上有明显不同，它们需要更高的上行速率，这与LTE的技术体制不匹配，将带来上下行时隙对齐的困扰。因此，在网络运营中应密切关注各类型业务的发展状况，尤其关注上行资源消耗较多的视频监控业务和物联网等小流量高频次业务对资源的消耗，开展精细的频率与时隙配置优化，必要时可以考虑结合资源调度优化算法，将该类型的业务分配到专用频谱中，规避业务间的冲突。在上行业务需求大的区域，可以考虑划出专用频谱用于该类型的业务发展。

（4）积极探索异构网覆盖模式

TD-LTE与传统的3G网络相比，具有更多的频谱和衰减，而且其主要的业务发生在室内，大容量高带宽的需求和有限的频率资源之间的冲突不可避免，大容量小区域的覆盖模式成为解决这一冲突的有效方法。也就是说，TD-LTE的室内覆盖面积将有可能更小，Pico、Femto等异构网网元的应用将更为广泛。

因此，有必要广泛开展各种异构网元的应用试验，开展覆盖效果评估，积累工程实施经验，为TD-LTE更为精细的部署和运营奠定良好基础。

（5）开展业务迁移评估和频谱再规划

TD-LTE在发展之初面临着低端频谱匮乏的问题，但随着电视模数转换的推进以及2G业务向LTE业务的迁移，700M和900M成为LTE频谱的可能性将逐步显现。

欧盟委员已通信技术新规范，要求欧盟各成员国开放900MHz和1 800MHz两个GSM专用频段供4G数据通信网络使用，可运行的网络类别包括LTE和WiMAX两种标准；日本已经开始把900M的频率拿出来给3G，并且表示在2G用户减少的时候，可以把一部分用户迁移出来，腾出频谱给LTE。国内主流设备商表示，采用900M进行LTE运营不存在问题。

考虑到2G用户向LTE迁移需要漫长的过程，可以考虑在低密度郊区率先开展900M频段的LTE应用试验，充分发挥900M频谱的穿透能力，实现LTE更大范围的覆盖。

4 总结

LTE与移动互联网的发展彼此促进，发展机遇空前；但从网络运营的角度来说，LTE的发展面临着频谱、终端、站址、多网协同、技术竞争等多种挑战。本文结合国外运营商的经验，分析了中国移动现有条件下LTE发展需要重点关注的若干问题并给出发展建议，供网络建设决策者参考。

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[5] 马玉松. 国外运营商LTE发展经验与启示[J]. 邮电设计技术， 2012（1）.

作者简介

王尊义：高级工程师，工学硕士，现任职于中国移动通信集团广东有限公司深圳分公司，主要从事无线网络工程的规划、设计和建设工作，具有丰富的工程建设经验，对TD-SCDMA/TD-LTE网络规划、无线网络系统设计有较深研究。

殷涛：工程师，工学硕士，现任职于广东省电信规划设计院有限公司，长期从事无线网规划、设计及优化工作，具有丰富的无线网工程设计、网络规划与优化经验，曾率队完成多个大型网络规划、设计与优化项目，对无线网络频率规划、系统评估、网络结构优化等有较深研究。