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 未来TD及WiMAX发展战略思考(上)  发表于 2008-08-10 12:02:08 [您是本帖的第4196位阅读者]     [1楼] 
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摘要

重点论述了TD-SCDMA及WiMAX的发展新动向、优势、作用与面临的挑战, 及互补、融合发展战略思考。

关键词:GII NGN NGBWM 3G/3G演进 TD-SCDMA WiMAX TD-LTE 智能天线/SDMA LDPC/PEPC MINO-STFC CR/DF(S)M开放、创新与融合

0 引言

在研究未来TD-SCDMA及WiMAX发展战略之前,中国乃至全球的一些新情况值得关注:
(1) 电信网互联网彼此渗透、融合已成不争的事实,“创新”、“融合”与“转型”已成为人们谈论信息通信业发展的热点话题。

(2) 2007年初,在政府部门的大力协调支持下,新一轮十城市TD-SCDMA扩大规模网络技术应用试验取得长足进展,同年10月逐步开展的网络优化、手机终端招标、网络升级优化与2G/3G互通、批量集采手机入网互联互通测试,及随后开展的网络进一步优化和试验收测试等工作,为TD-SCDMA进一步商用及提供2008年奥运会3G业务新体验奠定了坚实基础。

(3) 2007年10月19日,ITU-R在日内瓦举行的无线通信全体会议上,WiMAX以“OFDMA TDD WMAN”名义成为IMT-2000(3G)家族的正式成员之一,与WCDMAcdma2000及TD-SCDMA并列成为全球3G标准,可在未来全球3G业务应用、频谱使用及市场扩展方面参与竞争。

(4) 2007年11月7日,3GPP RAN1的51次会议上,基于中国TD-SCDMA帧结构的3GPP LTE TDD融合帧结构建议获得通过,开创了中国积极参与国际标准制订、融合国际主流标准、 参与合作竞争的新的里程碑。

(5) 2007年11月17日落下帷幕的世界无线电通信大会上,在我国代表团的率先努力推进下,2300~2400MHz频段成为最先通过大会审议的全球划分的IMT业务频段,为TD-SCDMA全球化应用扫清了频率资源的规则障碍。

(6) 2007年12月26日,中华人民共和国国务院通过了新一代宽带无线移动通信网这一国家中长期科技专项实施方案,目标是经过15年左右努力,使我国成为以自主技术支撑为主的无线移动通信强国。

(7) 2008年2月11日在西班牙巴塞罗那开幕的移动世界大会(MWC)上,出现了一些以GSM为后向基础的融合演进发展新思路。

(8) 2008年4月1日起,中国移动在北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门和秦皇岛八城市正式激活TD-SCDMA社会化业务测试和试商用。

本文即针对这一背景,以3G全球运作六年的经验教训为借鉴,遵循目标NGN及NGBWM的演进轨迹,就TD-SCDMA 及WiMAX 的发展新动向、优势、作用与面临的挑战及互补、融合发展战略思考谈一些个人看法,供读者分析参考。

1 TD-SCDMA及WiMAX发展新动向

1.1 TD-SCDMA发展新动向

1.1.1 十城市扩大规模网络试验

2007年初开始,在政府部门的大力协调支持下,新一轮TD-SCDMA规模网络技术应用试验扩展为10城市、计划投资增至267亿,为TD-SCDMA的2008年奥运应用及正式商用奠定坚实基础。中国移动在北京、上海、天津、沈阳、秦皇岛、厦门、广州、深圳建网,中国电信、中国网通继续分别在保定与青岛完善网络,以确保2008年奥运的TD-SCDMA应用,并有效缩短其与FDD 3G的实际差距,使TD-SCDMA成为名副其实的3G应用的TDD制式。

当前,TD-SCDMA产业联盟已有成员企业50家,遍及系统设备开发,芯片, 终端,智能天线等产业链环节各方。10城市已完成15000个左右的基站部署,其容量能力可供几千万用户通话需求,比原先5城市试验网基站增加30倍左右。

在技术应用及测试层面, 已涉及PoC、视频会议多媒体彩铃可视电话彩信WAP、多媒体广播、K-JAVA、飞信、手机定位、Blackberry、视频流媒体、TD-MBMS手机电视、单频HSDPA及HSUPA等各类典型3G新技术、新业务应用。

在建设速度与质量方面,市政当局高度重视并协调支持,运营商、制造商、设计单位、施工部门通力合作,从招标到供货,由中兴大唐鼎桥普天4家仅用了3个月时间。在一年多的时间内,中国移动在8城市建设了相当于同区域内GSM网络十年基站总和的TD-SCDMA试验网。

自主创新方面,也出现了智能天线小型化、射频馈线光纤化、室内分布设备小型化、BBU+RRU高效率基站架构、灯塔型及藏族风情型基站外型景观化等新产品。至2008年2月下旬,已有中兴、联想、海信、新通邮、LG三星等厂家十多部TD-SCDMA手机通过了入网测试。

2008年4月中旬,试验网开始进入逐步验收阶段。由中兴通讯和中国普天承建的秦皇岛网最早完成基站部署及进入网络优化,质量良好,已率先通过初验;广州试验网如上所述覆盖较大面积与各类环境,网络建设与优化较好,目前亦已通过初验。

1.1.2 3GPP LTE TDD融合帧结构

3GPP LTE TDD无线帧结构未融合前支持两种基本方式,即类型1(Type1,FS1)及类型2(Type 2,FS2,对应TD-SCDMA),帧长均为10ms。RAN1首先在2007年10月的RAN1 #50bis会议上确定单一TDD帧结构的优化领域,包括与现有UTRA TDD系统共存、FDD/TDD双模设备的简化等。

2007年11月,3GPP RAN1的51次会议上,27家公司提出了基于FS2的优化的融合LTE TDD单一帧结构,并获得通过。此融合帧在结构上充分考虑了FDD与TDD融合的需要。此外,3GPP RAN1 #51会议上由12个公司联署的LTD TDD进一步工作领域(Further working area for LTE TDD)也获得通过。

经过对此融合帧结构的分析,我们可看出:

(1) 此融合帧结构从贯彻NGN发展的创新、融合基本理念,从3GPP组织自身FDD/TDD一体化发展利益,从基本帧架构以TD-SCDMA对应的Type2为基础、同时尽可能向兼容FDD帧结构要求靠拢等方面看,是一个明智合理的共赢选择,有利于共享FDD/TDD优势平台技术,控制共存时的干扰协调,取得FDD/TDD组合运营包括终端在内的性/价比增强,促成大唐与爱立信实现共赢合作,并在一定意义上消除TD-SCDMA被“边缘化”的危险。

(2) 这是我国成功推进以自主创新实力为基础,融入国际主流标准, 积极进行创新合作的一个里程碑。3GPP 以TD-SCDMA对应Type2帧结构为基础进行融合帧结构研究的抉择及融合帧结构建议顺利通过,其根本原因不仅由于中国一贯是3GPP及ITU-R的3G-TDD前向演进文稿的最重要贡献者,更重要的是因为我国近年来TD-SCDMA大规模试验网的成功实践, 有效解决了TD-SCDMA帧结构性能分析验证,中国在TD-SCDMA相关先进技术的开发与工程应用上的务实推进,已为国际同行所认可。

1.1.3 最先通过WRC-07大会审议的全球划分IMT业务频段

随着全球宽带移动化、移动宽带化、传输IP化及应用个性/个体泛在化的发展,宽带无线移动通信的频谱资源需求及争夺愈演愈烈。面对3G演进及4G的来临,作为全球无线电通信最权威的WRC大会面临严峻的考验。2007年10月22日在瑞士日内瓦开幕的WRC-07大会,就28个议题进行了1100多次会议激烈辩论及艰巨的谈判和妥协,纔最终取得较满意的结果。大会的一个突出特点是对无线电频率资源争夺异常激烈,尤其是对包括决定我国自主知识产权支持的TD-SCDMA所需使用频率在内的IMT划分全球频率的1.4议题。

为满足不断发展的宽带无线移动通信需求,WRC-07的预备研究中首先完成了相关频谱需求计算方法和需求预测结果。按照该预测结果,ITU-R研究组就未来IMT-Advanced系统发展提供了7个地面候选频段和1个卫星候选频段。

但由于各国发展的不平衡,不同无线电频率资源的使用状况及时间表对各国往往互不相同,主次业务划分也不尽相同,兼之国家、区域综合利益左右及面对4G的宽带无线移动通信频率资源愈来愈热,IMT全球业务频率划分难度愈来愈大。

大会首先审议排除了410~430MHz和2700~2900MHz地面候选频段,同时解决了3G频可自然演进至4G共享的问题,即已划分给IMT-2000(3G)系统的频率和新增的IMT频率可普遍适用于IMT-2000与IMT-Advanced系统,这对2300~2400MHz频段的TD-SCDMA演进应用是合理与有利的,剩余的五段地面候选频段成为IMT频率的争夺集点。最终结果特别是对我国TD-SCDMA系统最关心的2300~2400MHz频段的处理过程与结果值得回味的:

(1) 直至闭幕式前的最后一刻纔决定将450~470MHz和2300~2400NHz两频段作为全球划分频段用于IMT系统;而698~862MHz和3400~3600MHz两频段则以国家脚注方式注明在部分国家用于IMT。

(2) 对2300~2400MHz频段,在提交提案阶段,我国曾遭到欧盟国家和世界上主要发达国家如美国、日本等几十个国家反对,但经我国代表团的努力,在470~806/860MHz与3400~4200MHz频段讨论尚处于僵局阶段,对2300~2400MHz频段率先成立了起草小组,并由我国代表团任起草小组主席,会下积极沟通和会上坚决抵制,从而使2300~2400MHz频段最先通过大会审议,并成为IMT全球业务划分频段。

(3) 根据WRC-07结果,我国共获得428MHz带宽地面业务频率(450~470MHz、698~806MHz、2300~2400MHz及3400~3600MHz频段)和14MHz带宽卫星业务频率(1518~1525/1668~1675MHz频段);同时我国亦取得了既保护S频段现有卫星广播业务不受地面业务有害影响又能使地面移动业务不受周边国家卫星移动业务有害影响的双重保护目标,从而对我国具自主知识产权的TD-SCDMA的发展应用及其国际化与未来宽带多媒体业务与IMT发展均达到了参会预案的既定目标,取得了较满意的结果。

1.1.4 中国移动八城市正式激活TD-SCDMA社会化业务测试和试商用

TD-SCDMA核心网已经能够支持800万左右用户,欲在已近饱和的城市获得成功必须找到快速吸引用户的方法。2008年4月1日起,中国移动在北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门和秦皇岛正式激活TD-SCDMA社会化业务测试和试商用。为了在短时间内以最快速度实现TD规模化运营,中国移动将在终端、渠道、资费等方面给予倾斜,启用157号段,由集团公司在各地成立独立核算TD分公司运营。在前向演进的TD-LTE方面,中国移动在巴塞罗那世界移动通信大会上亦已与世界移动通信巨头Vodafone及Verizon达成协议,共同进行TD-LTE试验。

1.2 WiMAX发展新动向

1.2.1 WiMAX的兴起背景

我国地面固定(宽带)无线接入,从频率资源规划开始即充分贯彻了多频段、多业务、多制式互补竞争发展并积极鼓励新技术、新业务、新商业模式探索的基本思想。已规划使用或试商用的TDD/FDD频段有400MHz、450MHz、1.8GHz、2.4GHz等多种频段。在3.5GHz频段上还成功地进行了3次频率分配的招标(评选)工作。但总体来看,地面固定宽带无线接入存在诸如标准化、规模量产、改进性价比及促进固定与移动运作的集成与融合等重要问题。在国际上相比3G不尽如人意的发展现状,WiMAX是一大尝试。

WiMAX的标准要求基于IEEE802.16x。WiMAX论坛的基本初衷和市场定位在于宽带无线接入城域网(BWA MAN)技术,即IEEE Wireless MAN,目标是提供一种城域网领域点对多点的多厂商环境下可有效地互操作的宽带无线接入手段,根据IEEE802.16x及ETSI HiperMAN 标准建立一个可互操作的全球统一标准,论证认为可有效量产、降低价位及大规模推广应用,其性能堪与xDSL等传统线缆宽带接入手段相媲美;OFDM/SOFDMA技术的引入,可有效对抗微波宽带传输的多径效应,提供非直视(N-Los)传输及一定速度移动状态下的宽带移动通信运行能力, 为适应市场需求,在802.16d 标准基础上增强改进为另一新标准802.16e, 以解决用户宽带移动业务需求。

1.2.2 快速推进中的WiMAX

为推进WiMAX的发展并确保多厂商环境下WiMAX产品与系统解决方案的兼容性,2003年4月以后,随着标准化工作及产品论证的进展,在包括英特尔在内的主要公司推动下,WiMAX加速推进。至2008年3月,WiMAX成员已达600家左右,论证产品达700余种,在全球70多个国家部署350多个试验及商用网络。移动WiMAX的产品可望于2008年第二季度获得论证,进而可促进全球110个国家部署WiMAX服务。WiMAX论坛估计,至2011年全球将有1000多种移动WiMAX的认证产品,2012年WiMAX用户可达1.33亿。

从标准化角度看,MMDS型宽带无线接入始终未形成一种统一的先进合理、扩展有效的标准,以WMAN为实质目标的WiMAX可期望填补这一空白,这既可有利网络、系统及多厂商环境下的互联互通,亦有利于批量生产、提高性/价比,以及在NGN及NGBWM概念上的前后向兼容扩展演进,创造更大的市场价值。在美国、印度、韩国、日本等国家均在有计划推进WiMAX应用,但初期很多为Pre-WiMAX及WiMAX-16d型产品,有些针对稀路由广域覆盖及普遍服务要求,这些产品将逐步过渡到802.16e。

1.2.3 WiMAX成为 IMT-2000与IMT-Advanced 家族成员

WiMAX没有全球统一频谱资源是其发展的最大障碍,由此WiMAX论坛处心积虑欲攻克此障碍,拟借申请成为IMT-2000(3G)成员而取得突破。2007年,WiMAX论坛在ITU-R相应会议上着力推进,并在美国政府的全力支持下,最终于2007年10月19日的无线通信全体会议上,在有反对意见情况下投票通过了WiMAX以“OFDMA TDD WMAN”名义成为IMT-2000家族的正式成员之一,与WCDMAcdma2000及TD-SCDMA并列成为全球3G标准,可在未来全球3G业务应用、频谱使用及市场扩展方面参与竞争,也可成为IMT-Advanced 家族成员。

1.2.4 WiMAX在中国的进展

WiMAX以固定为主体的业务应用仍在3.5GHz、5.8GHz频段原有宽带无线接入意义上推进,鉴于其与3G TD-SCDMA的明显竞争关系,因此包括其频率与业务应用尚无政府明确规则政策定义。赛迪顾问预计2010年中国WiMAX用户可能发展到900万、业务规模达120亿元。WiMAX发展驱动力主要源自下述几个方面:

(1) 2008年8月的奥运会需求,将3.5GHz频段 WiMAX 16d配合2.4GHz频段WLAN Mesh作为移动通信高速数据业务的补充。

(2) 中国移动在青岛以奥帆赛为目标建设试验性移动WiMAX网络,仅覆盖奥帆赛区域,为奥帆赛服务,基站数不超过10个,使用的2.5GHz频率由当地政府划出,仅限比赛期间使用。

(3) 数字城市/无线城市的提出,加速了WiMAX的专网业务推广应用。北京、上海、天津、武汉、杭州、深圳等城市已确立无线城市规划,网络建设正在铺开。上海已在嘉定区利用WiMAX 802.16d作无线传输,提供单路512kbit/s-3Mbit/s的图像传输,多个视频监控终端接入处于街道的节点。此方案相比光纤接入具备成本低、施工简便等优势。艾维通信集团公司以WiMAX/WLAN专网通信为目标, 借助长江航运、视频监控等业务, 已建立了务实发展的商业模式与融资渠道,亦为武汉市数字城市/无线城市工作积极贡献力量。

(4) 各电信运营商结合自身需求特征按计划推进3.5GHz频段P-MP宽带无线接入工程建设。其中,中国联通在山西、黑龙江, 中国网通在湖南、广东、贵州,中国电信在北方九省一市分别推进。中国移动则欲在北京建设一个WiMAX-WLAN网,为奥运提供支持、补充服务。


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