中国移动4G基础性网络部署策略研究

高翔，张建国，黄正彬，王旭

（1.中国移动通信集团广西有限公司防城港分公司，广西 防城港 538000；2.华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014；3.中国移动通信集团广西有限公司南宁分公司，广西 南宁 530022）

1 引言

2013年12月4日，工信部正式向中国移动、中国电信、中国联通发放TD-LTE牌照，2015年2月27日，工信部正式向中国电信和中国联通发放LTE FDD牌照，中国无线通信网络全面进入4G时代。

在4 G 时代，用户不仅需要更高速率的数据服务，而且还需要更高质量、更自然的音视频通话，即VoLTE（Voice over LTE）业务。因此本文接下来分析建立一张基础性网络的重要性，然后分析LTE FDD和TD-LTE哪项技术更适合承载VoLTE业务，最后给出中国移动的LTE FDD/TDD融合组网策略。

2 建立一张基础性网络的重要性

为了承载基础性业务，需要建立一张基础性网络，基础性网络具有2个特征：1）覆盖良好，无论是室外还是室内都能提供良好的覆盖，保证用户任何地点的接入；2）网络稳定，无论是低负荷还是高负荷都能提供良好的鲁棒性，保证用户任何时刻的接入。

在无线网络发展的不同阶段，基础性业务的定义也不相同。在2G时代，用户的主要需求是能在任何地点任何时刻进行无线通话，基础性业务是语音业务。GSM900频率低、覆盖广，深度覆盖能力强，能提供良好的覆盖。同时，GSM采用电路交换、时分复用技术，语音质量基本不受网络负荷影响，鲁棒性好。因此，GSM900网络非常适合承载语音业务，已成为中国移动在2G时代的基础性网络。中国移动凭借丰富的GSM900频率资源和资金优势，建立了绝对的领先优势，其2G移动用户数占全国2G用户数比重达到68%[1]。

在3G时代，除了语音需求外，用户对数据业务的需求日益强烈，因此基础性业务增加了数据业务。但TD-SCDMA产业链不成熟，缺乏明星终端和用户认可度；TD-SCDMA的频段较高，深度覆盖差，以及TDD系统固有的上下行带宽不能灵活调整、上下行时隙需要精确对准等劣势，导致了TD-SCDMA网络的不稳定。在3G时代，中国移动的TD-SCDMA网络没有成为基础性的数据业务网络，导致中国移动在竞争中处于劣势，3G用户数只占全国3G用户数的48%[1]，同时，中国移动的2G网络依然承载了68%的手机数据流量，导致2G网络不堪重负。

在4 G 时代，除了数据业务需求外，客户对语音通话质量提出了更高的要求，VoLTE通过引入高清语音和视频编码技术，能够带来更佳的用户体验，因此，VoLTE业务成为4G时代的基础性业务。VoLTE业务对网络的基本要求是实现全覆盖，以减少到其他网络的切换，同时语音业务的固有特性要求网络能提供上下行对称的速率。

4G有TD-LTE和LTE FDD两种制式，下面分析哪种制式适合作为4G的基础性网络。

3 TD-LTE的劣势

目前，与TD-LTE技术存在竞争关系的有WCDMA HSPA和LTE FDD两种技术。

3GPP在Release 5版本中对WCDMA HSPA的移动带宽接入制定了基准要求，在Release7、8、9、10、11版本中，通过采用高阶调制、载波聚合和MIMO等一系列新技术，进一步提升了HSPA的能力[2]。中国联通已经广泛部署HSPA Release 7版本，在城区已经开始部署HSPA Release 8版本。

3GPP在LTE Release 8版本定型后，又开展了Release 9、Release 10、Release11版本的标准化工作，在提高峰值速率的同时更加侧重用户体验。目前，三家运营商部署的LTE网络是Release 8版本，商用终端以Cat3为主[3]。

运营商宣传网络优势的一个重要指标是峰值速率，WCDMA HSPA和TD-LTE、LTE FDD的峰值速率对比如图1所示[4-6]。

通过图1可以发现TD-LTE技术有以下3个劣势：

图1 TD-LTE与HSPA、LTE FDD峰值速率对比

（1）TD-LTE的第1个劣势是峰值速率相对较低，在市场竞争中处于劣势。

相同版本中，TD-LTE上下行峰值速率均明显低于LTE FDD，尤其是上行，TD-LTE上行峰值速率只有LTE FDD上行峰值速率的1/5。

通过中国移动已经部署的TD-LTE Release 8和中国联通已经部署HSPA Release 8对比可以发现，TD-LTE下行峰值速率是HSPA下行峰值速率的2倍，但是TD-LTE上行峰值速率只有HSPA上行峰值速率的69.7%。

TD-LTE Release 8版本带宽是20MHz，HSPA Release 9版本上下行带宽之和也是20MHz，通过这两个版本的峰值速率对比可以发现，TD-LTE的下行峰值速率与WCDMA的下行峰值速率相当，但是TD-LTE的上行峰值速率只有WCDMA的上行峰值速率的34.9%。

（2）TD-LTE的第2个劣势是上下行速率严重不对称，不适合承载VoLTE业务。

Release 8版本中，TD-LTE上下行峰值速率比是1:10，LTE FDD上下行峰值速率比是1:3.5，WCDMA HSPA上下行峰值速率比也是1:3.5。现网统计数据表明，上行数据流量和下行数据流量的比例是1:4，因此TDLTE承载数据业务会面临上行速率严重受限的问题。

（3）TD-LTE的第3个劣势是频段较高，深度覆盖较差。

TD-LTE只能部署在高频段，3GPP分配给TDLTE的1900频段（1 800—1 915MHz）、2600频段（2 500—2 690MHz）都是在1.8GHz以上，而LTE FDD和WCDMA除了可以部署在高频段外，还可以部署在低频段（890—915MHz/935—960MHz，825—835MHz/870—880MHz），低频段相对于高频段路径损耗小10dB以上[7-8]。

综上所述，TD-LTE存在峰值速率低、上下行速率严重不对称以及深度覆盖能力差3个劣势，不适合承载VoLTE业务，因此也不适合作为4G的基础性网络。

4 中国移动LTE FDD/TDD融合组网策略

LTE FDD相比TD-LTE具有以下优势：

（1）LTE FDD较TD-LTE具有更高的峰值速率，可以提供更好的用户体验，同时在宣传上具有竞争优势；

（2）LTE FDD系统不需要保证上下帧准确接收，因此同步要求比TD-LTE低；

（3）因帧结构的不同，在同样带宽条件下，传送同样的数据，LTE FDD比TD-LTE需要更小的功率；

（4）LTE FDD的上下行峰值速率比为1:3.5，因此较TD-LTE更适合传输对时延敏感且具有对称性的VoLTE业务；

（5）LTE FDD可以部署在低频段，低频段覆盖距离是高频段距离的2.6倍以上[9]，同时深度覆盖能力更强；

（6）LTE FDD在产业链支持程度、网络性能、技术成熟度以及设备完成度等方面具有一定的优势。

综上所述，LTE FDD相比TD-LTE，更适合承载VoLTE业务，因此中国移动需要积极部署LTE FDD网络，用LTE FDD作为4G时代的基础性网络。

因为TD-LTE资源利用率较高以及TD-LTE上下行比例可灵活配置，有利于实现上下行不对称的互联网业务，因此TD-LTE可以作为高数据流量区域的连续覆盖，承载对时延要求不高的大流量下载类业务，如高清视频和文件下载等业务。

建议中国移动LTE FDD/TDD融合组网分3个阶段进行，具体策略如下[10]：

第1阶段：LTE FDD牌照未发放前，需要继续加快TD-LTE建设，TD-LTE实现城区、郊县、乡镇连续覆盖以及数据流量热点区域的农村覆盖；利用GSM900频段的覆盖优势，在偏远的农村山区部署GSM-Hi 900站点，以实现农村区域的广覆盖。

第2阶段：LTE FDD牌照发放后，城区引入LTE FDD 1800，可吸收国际漫游用户，或城区引入LTE FDD 900，以提升4G深度覆盖；在终端普及以及LTE FDD 900可用带宽增加后，在有广覆盖和深覆盖需求的农村区域，有针对性部署LTE FDD 900。同时逐步实现TD-LTE 1900频段在农村区域的连续覆盖。

第3阶段：随着2G用户数的减少和GSM利用率的降低，LTE FDD 900可用的带宽资源进一步增加，利用GSM900频段的深度覆盖优势，承载VoLTE业务；1800频段不再承载GSM业务，而是完全承载LTE FDD业务，以便提供更大容量。而TD-LTE作为LTE FDD的补充，应优化已建设的TD-LTE网络。

中国移动LTE FDD/TDD融合组网分阶段建设策略如图2所示。

图2 中国移动LTE FDD/TDD融合组网建设策略

5 结束语

无论从竞争角度考虑，还是为了满足承载VoLTE业务的要求，中国移动为了建设4G基础性网络，必然要走LTE FDD/TDD融合发展之路，通过LTE FDD/TDD优势互补，更好地发展4G业务。

建议中国移动结合LTE FDD频段、带宽、终端及其它网络建设情况等多方面因素，积极开展LTE FDD/TDD融合组网试验，为未来LTE FDD/TDD融合组网提供充足的技术储备。

[1] 华强北指数网. 中国三大电信运营商2014年3G、4G用户发展情况汇总[EB/OL]. [2015-01-20]. http://www.hcsindex.org/news/view_225359.html.

[2] Harri Holma, Antti Toskala. 技术与系统设计[M]. 陈泽强,译. 北京: 机械工业出版社, 2015.

[3] 3GPP TS 36.306. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);User Equipment (UE) radio access capabilities[S/OL]. [2014-11-21]. http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/36_series/36.306/.

[4] 4G Americas. 2011 4G Americas The Evolution of HSPA[Z]. 2014.

[5] 3GPP TS 36.213. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures[S/OL]. [2014-11-21]. http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/36_series/36.213/.

[6] 3GPP TS 36.211. 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical Channels and Modulation[S/OL]. [2014-11-21]. http://www.3gpp.org/ftp/specs/archive/36_series/36.211/.

[7] 吴志忠. 移动通信无线电波传播[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2002: 154-154.

[8] 徐恩,张建国. 某运营商农村数据业务承载方案建议[J]. 移动通信, 2013(22): 62-65.

[9] 严乐. WCDMA与GSM900/DCS1800覆盖能力计算比较[J]. 河南机电高等专科学校学报, 2011(4): 13-16.

[10] 周广琪,段红梅,王加义. 中国移动LTE-TDD/FDD融合发展路径探讨[J]. 移动通信, 2014(15): 19-23.★