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Hans Journal of Wireless Communications 无线通信, 2011, 1, 29-33
http://dx.doi.org/10.12677/hjwc.2011.12006 Published Online November 2011 (http://www.hanspub.org/journal/hjwc/)
Copyright © 2011 Hanspub HJWC
Analysis of Technology and Operation Strategy of
TD-LTE Development in China
Xiaoming Li, Bin Zhang, Jian Dong
China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Hebei Branch, Shijiazhuang
Email: {lixiaoming; zhangbin2; dongjian}@cmdi.chinamobile.com
Received: Sep. 9th, 2011; revised: Sep. 29th, 2011; accepted: Oct. 24th, 2011.
Abstract: This paper investigated how to develop TD-LTE under the current circumstance in China. We
analysed the difficulties faced in TD-LTE development from seven aspects and proposed concrete sugges-
tions from the point view of technology and operation strategy.
Keywords: TD-LTE; Operation Strategy; International Roaming; USIM Card
我国发展 TD-LTE 的技术与运营发展策略分析
李晓明,张 彬,董 健
中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司,石家庄
Email: {lixiaoming; zhangbin2; dongjian}@cmdi.chinamobile.com
收稿日期:2011 年9月9日;修回日期:2011 年9月29 日;录用日期:2011 年10 月24 日
摘 要:文章对在当前环境下我国如何发展 TD-LTE 的问题进行了探讨,重点从七个方面阐述了发展
TD-LTE 所面临的问题和困难,并在技术和运营角度给出了具体的建议。
关键词:TD-LTE;发展策略;国际漫游;USIM卡
1. 引言
2010 年12 月份,工信部批复同意 TD-LTE 规模
试验总体方案,将在上海、杭州、南京、广州、深圳、
厦门等六个城市组织开展 TD-LTE 规模技术试验。这
是继 2010 年10 月TD-LTE 增强型成功被国际电信联
盟确定为4G 国际标准后,中国布局4G 的又一关键性
举措。由于 TD-LTE 起步较晚,发展中必然会遇到诸
多困难。本文从技术层面和经营角度,对我国发展
TD-LTE 过重中需要注意的问题进行了分析。
2. 中国移动要发展 TD-LTE,重点要实现
TDD/FDD 的融合与兼容
要把实现 TD-LTE 与LTE FDD的融合作为当前
TD-LTE 发展至关重要的战略目标。既要确保中国移
动的 TD-LTE 客户能够走出去,实现国际漫游,也要
确保国外运营商的LTE 客户能够进的来,使其能漫游
到中国移动的 TD-LTE 网络。下面我们分析一下
TD-LTE 与LTE FDD融合的可行性与必要性。
从3GPP 标准进展来看,预计今年 3月将完成包
括FDD 和TDD 在内的 LTE又一个新版本 Release 10
即LTE-Advanced(LTE-A),3GPP TD-LTE和LTE FDD
标准进度一致。从技术层面讲,TD-LTE 和LTE FDD
存在非常大的共通性,技术差异不超过 15%。LTE
FDD 和TDD 的媒体介入控制层(MAC 层)以及网络层
的结构都是相同的,其他关键技术也基本一致,其差
异主要体现在物理层帧结构上[1],如图1所示。此外,
LTE从一开始就同时对 FDD和TDD进行了优化设计,
两种模式下可以获得相近的频谱利用率。这些都为
LTE TDD和FDD 的融合奠定了基础。
尽管两者在标准方面保持了同步,但由于
TD-LTE 是由中国提出的 3G 技术 TD-SCDMA 演进而
来,而LTE FDD则经由欧洲3G 标准 WCDMA 演进,
李晓明 等 我国发展的技术与运营发展策略分析
30 | TD-LTE
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Figure 1. Comparison of frame structure betw een TD-LTE and
LTE FDD
图1. TD-LTE与LTE FDD帧结构对比
从目前的全球 3G网络部署情况看,WCDMA市场规
模远超过了TD-SCDMA。因此,无论从技术成熟度还
是产业规模化来看,FDD LTE的商用部署都领先于
TD-LTE。中国移动要发展TD-LTE,就必须要借助融
合来促进快速发展,大力推进两者的融合,推动
TDD/FDD 共模,争取产业界的支持,避免再次陷入
TD-SCDMA 一样“曲高和寡”的局面。这样才能使今
后TD-LTE 的发展充分享受到规模效应,从而把
TD-LTE 做成真正的国际标准。
3. TD-LTE网络使用的频段和终端要考虑
国际通用性
要推进 TD-LTE 的快速发展,使 TD-LTE 成为国
际标准,必须要考虑网络使用频段和终端的国际通用
性,从而实现不换卡、不换手机就可以国际漫游的目
标。
在LTE 频段划分方面,在2007 年世界无线电通
信大会(WRC07)上,将 IMT-2000 和IMT-Advanced 统
一为 IMT,在频谱使用上不再区分。LTE 是一种
IMT-2000 技术,理论上已分配给 IMT-2000 的频段(即
2G 与3G频段)和WRC07 大会上新划分的频段均可由
LTE 使用。目前3GPP LTE标准中定义了如下工作频
段:LTE FDD定义的频段,除 450 MHz、3400~3600
GHz 频段外的所有IMT 频段,即 WRC-07 大会上明
确的 698~806/862 MHz(我国为 698~806 MHz),
2500~2690 MHz频段共298 MHz频率,以及己规划的
用于 2G 和3G中FDD业务的频段;TD-LTE 定义的
频段有 1850~1920 MHz、2010~2025 MHz、2300~2400
MHz 和2570~2620 MHz,共 195 MHz。国内对无线
频段的划分情况为:我国己在800 MHz、900 MHz、
1800 MHz和2000 MHz等频段为 2G 和3G 系统中
FDD 业务规划了 350 MHz频率。我国在上述规划频
段中已分配的FDD 频率共190 MHz,尚未分配的FDD
频率为 160 MHz。在 700 MHz 频段(我国为 698~806
MHz)共108 MHz,广电部门承诺在 2015 年完成电视
模/数转换后可释放供宽带移动使用。除了明确将
2570~2620 MHz分配给TDD 技术以外,工信部表示,
2500~2690 内其他频段的后续频率规划,将视IMT 技
术(TDD,FDD)发展及市场情况 确定。此外, 中国移
动的 TD 现网还拥有 1880~1920 MHz和2010~2025
MHz,以 及2300~2400 MHz频段,如图2所示。这些
频段为 TD-LTE 的应用创造了条件。
在频段使用上,我们要积极倡导“国际频段加国
内频段”模式,在国际上推动国际通用的 TD-LTE 频
率,确保实现 TD-LTE 的全球漫游。一方面,建议支
持日本软银(2545~2575 MHz)、美国Clearwire (2496~
2690 MHz)等TD-LTE 国际漫游频段;另一方面,考
虑到 LTE FDD国际漫 游需求,建议支持欧洲 、日本、
美国的主流频段。
TD-LTE 终端产品工作也要围绕TD-LTE 与LTE
FDD 融合与兼容的目标,推动TDD/FDD 共模,争取
产业界的支持,聚合更多的产业资源为后续顺利引入
国际主流产品创造条件。与此同时,TD-LTE 多模终
端还应与现有的2G 和3G 制式兼容,工信部要求必须
兼容国内 3G 技术TD-SCDMA。然而,TD-SCDMA
相关产业链还比较薄弱,只有中国需要TD-SCDMA
的情况下,产业推动较为困难。如果从芯片与终端推
进工作初期就强制执行,必将影响TD-LTE 整体商用
进度。因此,建议在 TD-LTE 发展初期,特别是在规
模试验阶段,争取将 TD-SCDMA 作为推荐选项,不
作强制要求,待商用阶段后续决策。
4. TD-LTE时期的用户卡策略推荐使用
USIM 卡
USIM 卡就是第三代手机卡-Universal Subscriber
Identity Module(全球用户身份模块),也叫做升级 SIM
卡。跟普通 SIM卡相比,USIM 卡除了在安全性 方面
对算法进行了升级并增加了卡对网络 的认证功能之外,
还逐步向移动商务平台、乃至多应用平台过渡,支持在
手机上实现电子钱包、电子信用卡、 电子票据等应用。
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李晓明 等 | 我国发展TD-LTE 的技术与运营发展策略分析
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FDDFDDFDDFDDFDD TDDTDDTDDTDDFDD FDD
Figure 2. TDD spectrum allocated in China and FDD spectrum for common-mode
图2. 我国已分配的TDD 频段和共模需要支持的 FDD频段
5.1. 向下兼容,长期共存,推动
GSM/TD/WLAN/TD-LTE 四网协调发展
中国移动在引入 TD-SCDMA 时期没有采用
USIM 卡,这是根据当时的网络特点和经营策略做出
的正确选择。具体来说,HLR 无需改造即可实现 2G
用户“三不”方式下使用 TD基本业务;对于 TD视
频电话业务或超过2 Mbps 的数据业务需求,HLR 仅
需较小的软件升级即可支持,且当时 USIM 卡成本较
高,因此中国移动联合其他运营商在3GPP 组织中成
功推出了 3G标准兼容SIM 卡,而是实行了不换号、
不换卡、不登记的“三不”原则。
规划初期,四网协调发展。GSM、TD 承载话音
和低速数据业务。两网执行互操作,发挥 2G 覆盖优
势和 TD 高速率优势;网络与设备融合,充分利用现
有网络资源。WLAN、LTE 承载高速数据(>500 kpbs ) 。
推动 LTE尽快商用,高速数据业务的承载逐步向 LTE
过渡;TD + WLAN实现优势互补,提升宽带接入 能力。
规划后期,网络进一步融合与演进。2G、3G 实
现共 RNC/BSC、共NodeB/BTS 深度网络融合。以TD、
LTE 网络作为移动宽带数据业务的主要承载,以
WLAN 作为高速数据业务的补充,多种无线接入方式
实现数据业务的无缝覆盖。
与TD-SCDMA 的引入不同,TD-LTE 在用户数据
的接口协议、签约数据、信令流程、鉴权加密等方面
都有很大变化,因此 3GPP 定义了新的功能实体HSS
用于 LTE用户的数据管理,HSS功能与 HLR 存在很
大差别,HLR 需改造成为 HLR/HSS。考虑引入 LTE
时两种 HLR/HSS 建设方式:“新建HLR/HSS 设备”
或 “全网HLR改造为 HLR/HSS”,两种建设方式对
HLR 都有较大的工程实施要求,与用户卡的选择无
关。此外,LTE 标准从长远安全性角度考虑,仅支持
USIM 卡,尽管中国移动也进行了努力,但产业认为
不能长期支持多种模式,影响LTE 的安全性。最后,
即便可以继续使用SIM 卡,考虑到支持国际漫入的需
求,LTE 网络也应支持标准USIM 卡功能,这样需满
足SIM 卡和 USIM卡两套功能要求。同时,还有可能
面临国际漫游出有被拒的风险,且目前 USIM 卡与
SIM 卡的成本已基本相当。因此,在 TD-LTE时期的
用户卡策略问题上,建议采用USIM卡。
在业务承载方面,四网的定位为:
2G 网络:是移动公司赖以生存的盈利基础,主要
承载话音、低速数据、短信业务等基础业务;
TD-SCDMA 网络:是向TD-LTE 平滑演进的网络
基础,主要承载手机终端的移动数据业务,并承载部
分话音业务;
WLAN 网络:WLAN 网络是移动蜂窝网的重要补
充,也是中国移动进入宽带市场的有效手段,主要承
载PC、手机及第三方 WiFi终端的互联网数据业务;
TD-LTE 网络:是移动公司的未来,主要承载高
速数据业务,并具备承载话音业务功能。
在覆盖区域方面,如图 3所示,四网的定位为,
GSM 是广域网络,提供全面的覆盖;TD 覆盖到县城
以上;未来的 LTE主要覆盖主要城区;WLAN 提供
热点覆盖。
5. TD-LTE还要与现有制式网络实现兼容
对于电信运营商来说,无论是出于业务互补,还
是为了保护已有投资、充分利用现有资源的目的,通
常会同时经营多张网络[2]。对于中国移动来说,目前
就经营着 GSM、TD-SCDMA 和WLAN 三张网络。
TD-LTE 网络的建设需要一个长期的过程,LTE 系统
将与其他标准在很长一段时间内共存。因此,要想发
展好 TD-LTE,就必须要处理好它与现有网络的关系。
Figure 3. Coverage areas of the networks
图3. 四网的覆盖区域
李晓明 等 我国发展的技术与运营发展策略分析
32 | TD-LTE
5.2. LTE语音实现方案面临多种选择
TD-LTE 发展初期,由于不能达到连续覆盖,语
音业务仍需由2/3G 网络承载,因此要求 LTE 网络必
须具备到 2/3G 的语音切换能力。目前有两种 LTE 初
期话音解决方案:一种为电路域回落(CS Fallback,
CSFB)方案,另一种为双待机方案。其中,CSFB 是
3GPP 标准方案,其原理是终端驻留在 LTE,呼叫建
立前先重选/切换至 2G/3G,由2G/3G 电路域提供语音
业务。3GPP 标准中定义CSFB 可将终端回落至 GSM、
WCDMA、TD-SCDMA、CDMA1X 网络 。在标准 CSFB
的基础上,3GPP 标准中还提供了CSFB增强型方案,
可以根据网络控制和终端设置决定来决定驻留网络,
可以是 LTE网络,也可以是 2/3G 网络。双待机方案
对网络无特殊要求,关键在于终端实现,其原理为:
终端支持双待,同时在LTE和2/3G 网络驻留,语音
业务通过 2/3G 承载;数据业务优先LTE承载,无覆
盖是通过 2G 承载。多模双待机方案用户卡有多模双
待单卡,多模双待双卡和多模双待双卡可见一卡三种
形式。
目前,全球拥有GSM/WCDMA 网络的3GPP 阵
营运营商都选择标准的单待CS Fallback方式,并且有
望在 2011 年底推出采用此方式的国际标准终端
(HTC 等国际大厂已有提案)。不过国际主流运行商都
选择优先回落到 WCDMA 为主,兼顾 2G,选择回落
到TD-SCDMA 的支持力度较弱。另一方面,从国内
来看,政府已明确 TD-LTE 初期话音解决方案为多模
双待方案,且必须包含 TD-SCDMA 模式。综合考虑
各方面因素,建议TD-LTE 初期解决方案如下:
1) 建议将 CS Fallback 和多模双待机方案均作为
备选方案,推动主流产品尽快实现(优先回落到 GSM),
并根据规模技术试验中实际效果及整体进展再行决策
后续主推方向。
2) 从用户及安全性角度考率,双待机方案中应首
选单卡形式,考虑到政府对TD 模式的要求,推动产
业及早攻关解决,支持 LTE/TDS + GSM单芯片方案。
6. 在TD-LTE 推进过程中要关注芯片、
终端厂商的开发进度
TD-LTE 的发展需要芯片、终端厂商的大力支持,
这是促进 TD-LTE尽快实现商用的重要基础[3]。
TDD/FDD共模和多模需支持 TD-SCDMA制式对芯
片、终端厂商提出了新的挑战,在制定 TD-LTE 发展
策略时,要充分考虑到这些因素,保证协调发展。
TD-LTE 用户国际漫游需要 TDD/FDD 融合.也就
是要求终端 TDD/FDD共模。各芯片厂商支持共模技
术亦需要一个过程,国际主要芯片厂商高通,STE,
英飞凌在首批芯片产品中即实现硬件的TDD/FDD 共
模。后续会在2011 年实现软件的共模。原WiMax 厂
商Altair,Sequans 会在 2011 年的后续芯片中支持
FDD/TDD 共模。国内芯片厂商华为海思,中兴,联
芯会在 2012 年前支持 FDD/TDD 共模。作为运营商,
中国移动要争取产业界的支持,聚合更多的产业资源
为后续顺利引入国际主流产品创造条件,同时要继续
推动引导国内新兴厂商支持 FDD 共模。目前,LTE
芯片有 3种多模方案:1) 全制式方案,即LTE/TDS/
GSM/(WCDMA);2) TDS芯片厂商方案,即 LTE/TDS/
GSM;3) 国际标准方案,即 LTE/GSM/(WCDMA)。
虽然多模终端加 TDS 模具有一些优势,比如在 LTE
展开初期,回落到 TDS 的用户体验要好于 GSM,且符
合工信部要求多模终端的 TDS必选的现阶段外部政
策环境。但是,多模终端加 TDS模依然存在很大的实
现难度,具体体现在TDS 相关产业链还较为薄弱,只
有中国需要TDS 的情况下,产业推动较为困难,此外
国际主流芯片厂商高通等公司在TDS 积累较弱,影响
LTE 整体商用进度。
从3G 与Wi-Fi 的发展来看,手机终端无疑已经
成为推动其产业链发展的重要工具。LTE市场发展很
大程度取决于终端的普及程度,尤其是 LTE 手机的普
及。目前,LTE 语音标准和方案并未统一,同时也缺
乏手机终端支持,这意味着 LTE网络在未来一段时间
内终端形式仍以数据卡业务为主,LTE 用户规模的发
展在初期将受到制约。
因此,对作为 TD-LTE 主要推动者的中国移动来
说,要明确对 TD-LTE 终端的产品规划,规模试验终
端需求量、时间表,推动产业加速研发;同厂家建立
密切的合作伙伴关系,加强开发进程管理;建立
TD-LTE 终端测试、故障分析、问题解决、质量提升
的测试体系,促进终端芯片成熟、保障终端质量,先
解决稳定性问题,再推动终端多样化。
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7. 协调好技术研发与经营研发的关系
LTE 技术名为演进(Evolution),实为革命(Revo-
lution),这些先进的技术可以为我们提供更快的传输
速率、更高的服务质量,支持更多新的业务。然而,
技术上的研发很大程度上基于理论研究、仿真和以前
技术的经验,在实际工程应用中还存在非常多的问题
需要解决和进一步细化。因此,从经营的角度出发,
需要根据产业链成熟度、现网升级、建设的难度来决
定引入哪些先进技术,不要一味求新,以期稳步发展。
以本文前面提到的CS Fallback增强技术为例,它可以
根据网络控制和用户设置结果来决定待机策略。用户
可根据个人业务的偏好设置终端类型(话音优先还是
数据优先);运营商可根据自身策略需要,在网络发展
不同阶段调整终端待机策略,优点是十分明显的。然
而,在具体部署时将会面临一系列问题:
1) 现网改造大,在 CS Fallback 方案改造要求基
础上,额外要求LTE 覆盖区下的 2/3G无线网增加支
持数据业务推送到 LTE 的流程,要求网络支持
OMA-DM(OMA 终端管理);
2) 与CS Fallback相比,终端要求支持OMA-DM
及较为复杂的参数和流程,实现难度大;
3) 商用时对网络参数配置和优化有一定要求。
由于这些问题的存在,运营商应保持谨慎态度,
待产业链成熟之后再择机引入此种技术。总之,从网
络运营角度看,必须要协调好技术的先进性和成熟性
之间的关系,有步骤有计划的引入较成熟的设备和技
术,这样才能减小投资风险,推动TD-LTE 的稳步发
展。
8. 充分借鉴 TD-SCDMA 建设经验,
保证 TD-LTE 的快速发展
目前 TD-SCDMA 的建设已经进入到五期,在
D-LTE 的引入上要借鉴TD-SCDMA 的相关经验。在
LTE 网络的引入期,待借鉴的问题包括市场和网络两
大方面,需要两方结合,协调发展。
T
市场方面需要借鉴的有:用户发展在初期较缓慢,
建设网络容量要适度谨慎,避免建设初期网络利用率
低,投资效益不明显。LTE终端形态和款式需要重点
关注,依据 TD 经验,终端对用户发展起到重要影响。
TD 因终端问题带来的指标异常比例较高等。
网络方面需要借鉴的有:多厂商参数的匹配问题;
TD 网络在网络发展初期未能起到有效分流GSM网络
业务量的目的,如何合理的设置 TD-LTE 的业务承载
和业务迁移策略至关重要,TD-LTE 网优和运营经验
也需提前进行摸索和储备。同时,市区站址选址较困
难,应提前储备站址和合理规划基站机房空间,以便
供TD-LTE 所需 。
9. 结束语
综上所述,大力发展 TD-LTE 对中国电信业的崛
起和腾飞具有重要的战略意义,TD-LTE 肩负着构筑
中国自主知识产权的重任。尽管在发展过程中还会面
临诸多困难和压力,但是相信在我国政府的大力扶持
和中国移动的积极推动下,把 TD-LTE 打造成国际主
流技术标准,进而在 4G 时代实现与国际同步发展的
目标一定能够实现。
10. 致谢
感谢设计院的同事,感谢我所引用的文章的作者,
感谢审稿的每一位老师,感谢!
参考文献 (References)
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