伴随着全球经济复苏的脚步,现有的无线网络日益难以满足迅速增长的移动数据业务需求,因此全球运营商正大力发展HSPA+,有些运营商已开始引入LTE。据GSA的统计,截至2010年底,全球已签订127个HSPA+商用合同,其中73个已正式商用,还有54个正在部署。LTE的商用合同也逐步增加,预计到2012年全球将有55个LTE网络投入商用。
HSPA+和LTE殊途同归
HSPA+与LTE的关系,好比一场运营商间的拉力赛,HSPA+是比赛中决定胜负的关键赛点,而LTE则是一个阶段性的终点。那么,在GSM/WCDMA/LTE“你正唱酣我登场”的长途拉力赛局面下,运营商如何把握整体节奏并获得胜利?
HSPA+本质上还是码分复用系统,不同的用户数据通过同一载波的不同码字来区分;LTE则是频分系统,不同的用户数据通过不同频率的子载波来区分。从技术实现上来说,码分系统更为复杂,频分系统相对简单,因此LTE能提供比HSPA+更大的吞吐量和更高的峰值速率。HSPA+能提供的单用户峰值速率下行是84Mbps,上行是42Mbps,LTE则能达到下行150Mbps,上行50Mbps。
LTE采用OFDM(正交频分复用)技术,对于波形是频域上进行成形,使得频域上载波之间不需要任何隔离带,而使信号能够恢复出来。也就是说,原来用模拟滤波器或者数字滤波器实现的技术,改为用傅立叶变换的方法,使载波之间正交。这样带来的好处是子载波定义很方便,可以很窄;子载波扩展非常容易,便于扩展。HSPA+则受限于WCDMA 5MHz的频宽,载波之间还需要较大的载波间隔。相比较而言,LTE的频谱效率更高。
LTE网络基于全IP,原有RNC/MSC逻辑网元消失,网络架构进一步扁平化。原有RNC的切换功能下移到eNodeB来实现。消除了基站控制器的好处在于加快切换、信令等处理,减少传输和无线接入的时延,满足LTE低时延的要求,同时减少了厂商的开发难度,以及运营商未来的维护麻烦。相对于HSPA+,LTE的信令时延少于100ms,业务环回延迟少于10ms,切换时延进一步降低。
HSPA+阶段引入LTE所采用MIMO技术,再采用DC(Dual Cell, 双小区)方案能够达到与LTE不相上下的下行速率,基本能满足当前移动数据业务的需求。从无线通信技术的发展方向看,LTE将成为GSM、CDMA、TD-SCDMA和WCDMA运营商最终的发展目标。
全球LTE部署模式探讨
部署LTE的驱动力主要有两点:一是业务驱动,随着物联网和移动宽带时代的到来,移动数据业务呈现爆炸式增长,移动连接方式也由点对点变为面对面,现有HSPA、CDMA的网络能力有限,已经无法再支撑业务的进一步发展;二是市场竞争驱动,竞争对手提前部署LTE,大幅提升网络性能和用户体验,为了在市场竞争中保持领先,运营商因此考虑部署LTE。
两种部署模式比较
全球运营商向LTE演进的方式大致分为两大类:一类是激进跨越型,直接跨过HSPA+演进至LTE,运营商大多是因为现网无法向HSPA+平滑演进才采取激进跨越的模式;另一类是稳健演进型,从HSPA到HSPA+再到LTE,逐步演进。
TeliaSonera是全球第一个推出LTE服务的运营商,这是由于TeliaSonera是瑞典唯一没有获得WCDMA牌照的运营商,希望借助LTE来抢占MBB市场。
Verizon作为美国最大的CDMA运营商,则是因为其EV-DO Rev. A技术不如WCDMA运营商AT&T的HSPA+,未来演进技术UMB又被高通所放弃,为改变当前不利地位,于2010年12月5日正式推出LTE商用服务。
NTT DOCOMO于2001年率先在全球第一个推出了WCDMA服务,经过10年的发展,现网的WCDMA设备无法向HSPA+演进,无法满足移动宽带业务的需求,因此选择在2010年12月24日,推出日本首个LTE商用服务。
相比上述激进跨越型的运营商,全球大多数运营商还是属于稳健演进型,Vodafone就是非常典型的例子。Vodafone认为建设LTE需要构建全新的网络,从RAN、承载网到核心网都需要改造,初期建网成本非常高;当前LTE终端产品也不成熟,品种少、价格高。采用WCDMA网络的运营商,通过软件升级到HSPA+,最高传输速度可达84Mbps,与LTE差距不大,出于这些考虑,最终选择了稳健演进的策略,待LTE完全成熟后再建设。
Vodafone这种先HSPA+后LTE的策略,被大多数WCDMA运营商所采用,截至2010年7月,已经有67个HSPA+网络在32个国家商用,此外有54个国家的114个运营商表示将支持HSPA+网络。
LTE的频谱和覆盖区域
当前LTE的建设模式主要有两个关注点:一是频谱的选择,二是覆盖区域的选择。
目前业界主流频谱主要集中在800M、1800M、2600M。2600M是LTE专用规划频段,但由于频段较高,连续覆盖会造成成本上升,因此多用于城市热点容量吸收。1800M可通过GSM/LTE Refarming的方式进行LTE的快速部署,在欧洲和亚太有较大的需求;800M是刚从电视领域推出的“数字红利”,以优异的覆盖性而深受欧美运营商的青睐。日本NTT DOCOMO由于现网2100M频点富余,且覆盖连续,选择在2100M上平滑演进至LTE。
LTE定位于超宽带无线接入业务,覆盖区域的选择考虑以优先热点覆盖为主,后续连续覆盖的策略。在LTE建设的初期,仅考虑进行热点区域覆盖,以缓解热点区域的话务冲击;非热点区域则采用现网升级至HSPA+承载话务;热点话务吸收可考虑采用高频段如2600M来承载,以降低初期建网成本;在LTE成熟期,则考虑在城区进行连续覆盖,郊区和农村用HSPA+补充的方式进行建设。连续覆盖可考虑采用低频段如800M来进行。
随着SDR(Software Defination Radio,软件定义的无线电)技术的日渐成熟, GSM/WCDMA/LTE设备将步入Single化时代。Single化为LTE建设提供了新思路,区别于GSM/WCDMA全新建的模式,LTE可通过现网升级的方式实现低成本快速部署。建设GSM/WCDMA,也是建设LTE,Single化为稳健发展LTE提供了吐故纳新、继往开来的保障。在已部署的LTE网络中,有相当比例的运营商采用了SingleRAN的方式,比如TeliaSonera采用三模(GSM/WCDMA/LTE)五频一机柜的方式,在建设LTE的同时,对现网的GSM/WCDMA设备进行了更新换代。
目前,国内尚未对LTE频谱进行划定,但可以预见2600M是未来可用频点之一,还有部分1800M、2100M和2300M频点存在可用可能。从当前已经建设的GSM/WCDMA/TD-SCDMA/CDMA网络设备来看,大部份设备已经具备从现网升级支持LTE的能力,各运营商可结合自身实际情况,选择最适合的频点来建设LTE。
把握真正赛点,轻松引领LTE
LTE的到来给运营商带来一系列的思考,除了建设模式,各大运营商也在探索LTE的市场定位和商业模式。LTE的定位是纯数据网络,还是要和WCDMA一样定位为高质量的语音和数据业务网络?新建设的LTE网络如何与现网的WCDMA和谐共存?对应的终端何时商用,何时才能做到薄利多销?LTE的盈利在何方?商业模式该如何创新?一切都是未知数,有待进一步探索。
运营商引入LTE必然要考虑其商业价值,从当前LTE建设成本、终端价格以及用户价值看,LTE目前还不能带来很好的投资回报,目前采用LTE的运营商主要考虑其所带来的品牌价值和竞争需要。LTE目前所开展的业务主要是聚焦高速数据的接入业务,以后会向物联网、视频游戏以及企业办公等方面拓展,无线高清视频将随着LTE技术的发展而得到普遍应用。
从市场前景、商业模式、产业链成熟度来看,预计未来两、三年,中国不会发放LTE牌照。在LTE牌照发放之前,国内运营商可未雨绸缪,选择一条稳健的发展之路。稳健不意味着保守,现阶段可大力发展HSPA+,把握LTE赛点,实现从HSPA+到LTE的持续快速发展。
首先,用户是网络发展之本。立足当下,抓住当前3G发展的大好时机,实时部署HSPA+,以优异的网络性能抢夺用户资源,为LTE的到来积累用户,做到HSPA优势延续到LTE,真正实现步步为营。
其次,对现有承载网进行升级,逐步演进至IP RAN。LTE要求承载网需具备三层路由功能,单个eNodeB的带宽超过100M,因此现有承载网将会面临带宽受限。从业务发展角度看,承载网带宽受限的过程是从上至下的,也就是说核心层先遇到瓶颈,再次是汇聚层,最终是接入层,因此可分步骤对承载网进行从上至下的扩容改造,最终向IP RAN演进。
再次,基站建设考虑引入双发和SDR技术。LTE的一大核心技术是MIMO。新采购的载频硬件考虑引入双发技术,可在1个射频模块实现MIMO,后期可极大节省地建设LTE。在引入双发的同时,也可考虑通过SDR技术,仅对基站进行软件升级,就可以支持UL Refarming。一旦设备支持双发和SDR,部署LTE只是一个软件升级的过程,极大节省成本,快速推出LTE业务,抢占市场先机。
最后,站点建设要考虑引入宽频天线,新进室内分布可考虑引入双DAS(Distributed Antenna System,分布式天线系统)。当前中国的LTE频谱还不明确,新采购天线可考虑宽频天线,后期升级LTE无需新增天线。同时,当前室内都是单发单收,但后期LTE要求支持MIMO,因此要求新进室内分布考虑部署双DAS系统。
对于运营商而言,大力发展HSPA+技术,积极做好用户积累和技术储备,把握LTE竞赛的真正赛点,就是把握了LTE拉力赛的胜利之匙。
原文:http://www.huawei.com/cn/about-huawei/publications/communicate/hw-092753-33744-33878-hw_092747-hw_092737.htm