TD-LTE:移动宽带的驱动力

编者按：在2013年世界移动通信大会（Mobile World Congress）的LTE论坛上，中国移动研究院院长黄晓庆和大家分享了中国移动对TD-LTE网络部署的观点。本文根据黄晓庆先生的英文演讲整理、翻译。

    今天，我和大家分享一下中国移动在TD-LTE网络部署、实验局、测试方面的经验。中国移动在过去的两年内，一直在测试TD-LTE网络，并且我们也在推动今年的大规模试验网络部署。

TD-LTE网络部署进展

    我们都知道，如今LTE已成为一种现象。LTE可能是在移动通信史上引入时间最短、发展最快的技术。如今，全球共有150多个LTE网络，其中35个是TD-LTE网络。中国移动从2009年开始在中国的12个城市进行TD-LTE网络试验，并在2011年超过7个城市投入使用。到2012年底，我们有2万个基站覆盖中国的13个城市。

    可以说，如今TD-LTE的网络基础架构技术和FDD-LTE网络的基本等同。不仅如此，由于WiMAX的遗留影响，现在可能比以前有更多的设备商在提供TD设备。目前TD-LTE网络和FDD LTE网络有很高的集成度。他们之间唯一的区别在无线前端。两者的基带和骨干网是一样的，某些情况下，天线也可以共用。

为移动宽带而设计的性能

    我们应用3GPP方法论、NGMN指引、GCF测试方法，在和日常生活非常接近的各种应用场景中测试网络。在诸多规格参数中，我想重点谈一下TD-LTE网络中非对称的上行和下行配置问题。

互联网主要性能参数对比：吞吐量

    我们可以通过配置3个下行时隙和1个上行时隙来验证TD-LTE网络的性能。在频谱使用率方面，TD-LTE网络是FDD的1.5倍。换句话说，在分配给LTE的频谱与FDD相同的条件下，在TD-LTE网络上产生的收益是FDD的1.5倍。这对于那些以数据为中心的运营商是非常重要的，因为LTE不是设计用来提供语音通信的，而是用来提供互联网连接。如果分配20MHz来提供LTE业务，对于FDD-LTE网络来说，峰值速率仅为75Mbps。而在实际应用中，这个数值可能仅为20Mbps左右。在测试中，我们发现使用非对称分配带宽可获得更高的速度。在这种情况下，运营商带宽对于TDD来说是20MHz，从理论上讲，可以获得超过110Mbps的速率，但是在测试中，我们获得了平均值为41Mbps的网速。把TDD技术应用到LTE网络上，大有潜力可挖。

互联网主要性能参数对比：时延

    第二点，FDD和TDD的时延有一些理论上的差异，由于在空中的帧交换时间的差异，二者的时延有2~7ms的差距。但是在实际测试中，我们发现这两个无线系统的平均时延是一样的。这是因为在系统中使用各种优化方法，把这2~7ms的理论时延差给消除了。更重要的是，我们在TDD和FDD网络中都获得了少于30ms的时延，这至关重要，因为大多数互联网的交互应用（如游戏）都要求时延少于100ms。LTE网络设计的指导方针要求时延低于50ms。LTE的性能可以媲美固定宽带。

TD-LTE网络的需求

    在3G网络中，基本满足了视频和游戏业务的需求（虽然还不是彻底满足需求）。此外，还有视频会议的需求，3G网络由于时延问题很难支持这一业务。

LTE支持多样化的移动互联网业务

    我们不仅尝试过在LTE网络上开真正的会议，我们还尝试用高清视频广播来直播现场。我们在体育场或一条马拉松跑道上放置一个摄像机，并用LTE作为唯一的上行通道进行现场直播。在上述场景中，LTE表现极为出色。实际上，通过网络优化，我们在体育场的一侧或在马拉松跑道上实现了真正的网络覆盖。用这样的技术，你为一项体育盛事提供有广播品质的网络覆盖就成为可能。而这进一步证明了LTE即将跨入成熟阶段。

    我们不仅在尝试用LTE网络提供互联网接入，我们还在探索如何使用LTE来提供专用IP业务。对于提供未来的运营商级公共IP业务，我们对有端到端服务质量保证的LTE充满信心。我们应该可以在LTE网络架构上，为未来的用户提供具有租赁线路质量的业务。这对于产生LTE网络附加收益非常重要。

光回传需求

    LTE网络部署需要合理的回传网络。对于那些考虑用网络迁移来解决这个问题的运营商来说，PTN技术是非常重要的。我们正在对我们的传输网络进行大规模的彻底革新：从SDH迁移到PTN。我们也在大规模部署PON网络，特别是高速率网络（10G领域），作为C-RAN的回传网络。回传网络是部署高质量LTE网络的基石。认识到这一点非常重要：投资LTE网络不仅仅是投资无线设备，还包括光回传网络的投资。

    在LTE网络中越来越多的CAPEX投在光回传网上。当今的回传网络和传统回传网的带宽差别很大，GSM的回传带宽非常小，而3G的回传带宽比较大（不是超大）。而LTE的回传带宽，尤其是向C-RAN演进时，将会更大。当然，从长期来看，在LTE网络上使用C-RAN技术，对CAPEX和OPEX的节省是相当大的。所以，在这方面的投资还是很有吸引力的。

融合LTE和WiFi的最理想技术：Nanocell

    Nanocell是另一项我们要进军的新技术。我们对流量模型的研究结果表明，超过50%的流量是由1%被网络覆盖的区域产生的。这就是为什么WiFi成为一种重要的分流方式的原因。在LTE领域，这一新技术不仅可以为室内和热点区域提供LTE覆盖，还可以提供与WiFi的融合。这一技术被称为Nanocell。Nanocell不是picocell或femtocell，而是介于二者之间，由运营商部署。Nanocell进一步使网络架构扁平化，并允许运营商将LTE小区和WiFi AP集成到同一个回传网，从而与企业或者固定宽带服务提供商开展协作。本地疏导（LBO）和集中化EPC路由可以在同一时间一起工作。这种Nanocell技术在未来的3~5年将会有重大意义。

如何组建端到端IPv6 LTE网络？

    我知道运营商都在考虑部署IPv6，但由于IPv4和IPv6应用无法兼容，运营商要么使用可以同时运行IPv4和IPv6的双协议栈网络，要么就仅使用IPv4网络。很少有运营商会真正尝试部署端到端的IPv6网络。然而随着LTE的部署，移动终端设备需要越来越多的IP地址。怎么办？现在有新技术来解决这些问题了。BIH (Bump in the Host)可能是其中之一，或新兴的双翻译技术（dual translation）。这些技术可以为IPv4应用嵌入提供回传兼容的能力。换句话说，使用这些技术，IPv4 IP栈将和端到端的IPv6网络相兼容。这些技术的重要性日渐增加。没有他们，很难部署端到端的IPv6网络。

运营级IP公共业务（CIPS）

    什么是运营级IP公共业务？首先，我们知道互联网是一个公共IP业务，但互联网没有QoS保证，而且你也不可能通过互联网来提供服务等级协议（SLA）给用户。如今，我们部署租赁线路、虚拟专用网，但是这些是为使用VPN或租赁线路的企业提供的，方便企业之间的沟通。这就是运营级IP公共业务可进入的领域。在这个新网络中，我们给客户提供公共IP服务，但是不提供互联网接入。这是一个有QoS保证和SLA的公共IP服务。我们需要其他运营商和我们合作，来为这样的网络提供互联业务。在我们自己的运营级网络中，我们可以自行提供服务，但是如果要跨运营商提供服务，就必须要建立一个新的IP网络来作为公共IP网络的延伸部分，而这就是保持互联网透明度的最好保证。

对终端的建议

    最后，环顾当今的终端技术发展，我们正处于技术爆发的边缘，正如在20世纪80年代，形形色色不同类型的PC最终都变成了IBM PC兼容机。如今，存在着各种类型的频谱和技术，不同的国家有特定的无线要求。移动电话，虽然外表上看起来都差不多，实际上是为不同的国家定制的。我们正处于半导体和统一协议栈技术大发展的时代。我们正在进入一个移动电话在全球被普及的时代。

    在TD-LTE GTI峰会上，我们将介绍8种有全球漫游功能的新设备。我们还将介绍5种制式和10种不同的频段。我们希望用这些新技术促成统一设备市场和低成本的LTE终端大市场，所有运营商都能从中受益。这是我们对未来的期许。我希望所有运营商都提出类似的需求，我们也为终端厂商准备好了白皮书。也许在未来的2~3年内，这些终端设备不仅会被应用于高端市场，还将被普及到中端、甚至是入门级领域中去。