TDD/FDD融合发展组网研究

TDD/FDD融合组网是必然趋势

　　TDD/FDD融合组网是4G网络发展的必然趋势。

　　从业务需求来讲，随着4G用户数量增加、单用户流量的增加、VoLTE的商用、物联网的发展，移动宽带接入的数据需求量未来几年将会爆发式增长，容量受限问题会逐步显现。由于FDD频谱的稀缺，TDD频谱的丰富和便宜，越来越多的运营商会同时选择TDD和FDD双网融合建设的模式来满足日益增加的业务需求。从GSA2015年3月的统计数据来看，目前全球已经有17张TDD/FDD融合网络。

　　从网络性能来讲，TDD频谱资源相对丰富，而且可以通过灵活的时隙配比（如国内通用的3：1的时隙配比）满足非对称业务的需求。

　　但是TDD也存在这一些无法忽视的问题：

　　●   TDD使用频率较高，对于深度覆盖和广覆盖场景存在不足；FDD频率相对TDD较低，除了可以补充TDD的容量以外， 还可以有效弥补TDD的覆盖受限问题；

　　●   TDD上行容量受限问题比较突出，对于对称性业务（如VoLTE、视频电话），以及上传需求量较大的场景和业务（如演唱会、体育场、新闻直播间等），上行受限问题比较明显。

　　因此，优质的LTE网络，必定是一张TDD和FDD相辅相成，优劣互补的网络。

　　从TDD-LTE产业链发展来讲，TDD-LTE是中国自主知识产权的标准，目前已经取得了国际市场的突破，并得到国际终端和设备厂商的支持，但从最新的GSA数据来看，FDD仍占绝对的主导地位。目前全球部署的360张LTE网络中，312张网络是FDD网络，TDD运营商的数量较少，仅31张。因此，基于TDD和FDD融合建网方案被充分验证后，TDD制式才有机会实现国际市场的规模突破，促进TDD产业链的成熟，避免TDD频谱沦为FDD的下行频谱。

　　因此，TDD和FDD网络融合从业务需求、网络性能，以及产业链角度来说，都是未来网络发展的必然趋势。

TDD/FDD网络融合具有先天的可行性

　　从标准、核心网、设备、网管运维、网规网优等各个层面来讲，TDD/FDD先天具有融合的基因。

　　TDD和FDD标准的融合，为TDD/FDD融合建网奠定了基础。TDD和FDD高层协议完全相同，层二和层三基本相同，只是物理层的帧结构、双工方式略有差异，TDD和FDD两种方式协议差异小于10%。

　　核心网侧融合较为彻底，可实现共享核心网、共享用户数据、共享网络数据、共享核心网互操作策略。核心网不区分TDD和FDD制式，TDD USIM卡可以直接支持FDD；TDD和FDD可以共用一条物理和逻辑S1/X2链路，S1/X2协议和流程完全一致，可以共享PTN传输。

　　设备的融合：基站侧，TDD和FDD的RRU由于频段差异太大必须独立部署，但是BBU实现了高度融合。BBU硬件，包括主控板、基带板等所有硬件完全相同，在实现TDD和FDD共BBU的同时，也大大减少了板件类型，降低了维护成本；终端侧，越来越多的终端支持FDD和TDD双模，根据GSA 2015年2月的数据，FDD 1800MHz终端达到1141款，TD-LTE终端969款，FDD+TDD双模终端达494款。

　　网管的融合：TDD和FDD北向接口相同，网管架构平台相同，对硬件管理能力要求相同，因此TDD和FDD可以实现共网管，共网管也是LTE网络高效运维的必要基础。

　　网规网优的融合：TDD和FDD具有相同的网络规划方案，都是基于RSRP、SINR、边缘吞吐率进行规划，使用相同的网络规划和优化工具和软件，采用相同的网络规划和优化流程，TDD和FDD网规网优经验可以共享。

TDD/FDD融合的3个阶段

　　TDD/FDD网络的融合可以分3个阶段。

　　●   低层次的融合

　　这个阶段TDD和FDD是两张独立的4G网络，TDD和FDD之间仅配置切换、重选等互操作参数，可以实现用户在移动过程中基于电平的TDD和FDD之间的切换和重选。随着现网FDD和TDD制式频段越来越多，网络结构越来越复杂，这种低层次的融合会造成用户的切换次数增多、切换成功率下降、两网之间负荷不均衡等问题，导致资源利用率降低，影响用户体验。

　　●   中层次的融合

　　这个阶段TDD和FDD之间通过X2接口可以实现有效的负荷均衡，在这种模式下TDD和FDD可以更好地实现资源的分配，提升无线资源利用率。负荷均衡异厂家之间也可以实现，但是会存在一些风险：第一，负荷的评估方法没有统一；第二，X2接口相关负荷的交互信息没有完全统一；第三，负荷均衡需要TDD和FDD网络协作配置，异厂家存在协调难的风险。另外，负荷均衡无法解决TDD和FDD小区之间频繁切换的问题，尤其是TDD和FDD同覆盖区域切换次数较多，而且异频异制式的切换成功率相对较低，这样会影响用户体验。

　　●   高层次的融合

　　这个阶段TDD和FDD之间采用了跨制式载波聚合，可以显著提升4G网络的峰值速率，提升运营商的网络竞争力。同时更多的频谱资源可以根据用户的测量信息、用户业务特性，以及小区负荷来进行统一灵活调度，显著提升频谱资源的使用效率。此外载波聚合可以把TDD和FDD小区之间的异频异制式切换转换为同一小区下的频谱资源重调度，显著减少了TDD和FDD小区之间的切换次数，提升用户体验。对于载波聚合主辅载波选择的问题，需要综合考虑频谱的使用效率、信令开销，以及终端支持程度。对于T+F载波聚合的频段组合的标准化工作，主要由3GPP RAN4来完成，其中Rel-12主要定义了部分高优先级的两载波组合，在Rel-13中对于两载波聚合进一步扩展，并定义了部分三载波组合。根据最新协议，目前已经完成标准化的TDD和FDD组合如表1所示。

中兴通讯TDD/FDD融合方案

　　中兴通讯的产品研发是基于平台化的架构，TDD和FDD是基于同样的平台研发的，所以TDD和FDD无论是基站还是网管，无论是硬件单板还是软件版本，先天就具有很强的通用性。这为TDD和FDD深度融合奠定了坚实的基础，这是中兴通讯产品的优势。

基站侧的融合方案

　　基站侧融合方案如图1所示，融合建网方案除了可以共站址、共机房、共铁塔外，还可以共BBU、共PTN传输、共GPS时钟等。除了可以降低投资、快速建网外，在BBU中可以实现TDD/FDD共主控板、基带板硬件完全相同，这样就减少了板件种类，降低了运营商的运维成本，且共PTN传输通过传输资源共享还减少了对传输资源的需求。

网管侧融合方案

　　运营商未来最重要的两张网络就是TDD和FDD网络，TDD和FDD相辅相成、优劣互补，因此统一的网管，统一的监控、配置、管理平台，统一的运维人员，是网络高效运维的前提条件，对网络优化有重要的意义，尤其是对于TDD和FDD小区间的切换、重选、优先级等互操作参数，以及负荷均衡等配置参数来讲，共网管平台优势明显。中兴通讯除了可以支持TDD/FDD双模小区共网管以外，还可以灵活支持TDD单模站点、FDD单模站点、 TDD/FDD双模站点，甚至TDD/FDD/TDS三模站点等多种不同配置，即针对不同制式的4G LTE站点共网管具有较强的兼容能力。中兴通讯网管侧融合方案如图2所示。

对跨制式载波聚合的支持

　　跨制式载波聚合是TDD/FDD高层次的融合，2014年12月中兴通讯在广州“中国移动全球合作者大会”上，成功演示全球首家TDD 2.6G 20M+FDD 900M 10M的载波聚合，单小区吞吐率达到183Mbps，获得客户的好评。TDD 2.6G+FDD 1.8G的跨制式载波聚合已经在运营商实验室成功演示，目前正在外场进行测试。