移动网络的演进

移动网络的演进（共9篇）

移动网络的演进 篇1

3 GP

P组织于2004年12月正式成立了LT E (Long Term Evolution) 研究项目。LTE的制定出发点是保证3GPP未来十年的竞争力, 从性能、功能、成本上得到全面提升。相对于3GPP R6, 其下行频谱效率将提高3~4倍, 上行2~3倍;峰值速率下行达到100Mbps, 上行50Mbps;网络结构简化为E-UTRAN (EvolvedUTRAN) 和AGW两级;协议栈大幅度简化。

LTE研究项目工作分为LTE SI (Study Item) 和WI (Work Item) 阶段。LTE SI目标符合移动通信发展趋势并具有较好的可行性, 提出后很快得到了标准参与方的支持, 并成为标准最高优先级的工作, LTE相关提案占据了60%以上的比例, 这为LTE的顺利完成奠定了基础。目前, 3GPP组织的参与方非常广泛, 计划2 0 0 7年9月完成W I (Work Item) 。

L TE采用两层扁平网络结构, 其中MME (Mobility Management Entity) 管理控制面限额协议, 如UE ID的分配、安全性、鉴权和漫游控制等;UPE (User Plane Entity) 管理用户面的协议, 如储存UE上下文、终止L E T_IDL E状态用户面、加密上下文等;3GPP Anchor管理2G/3G接入和LTE接入间的移动;SAE Anchor管理3GPP接入和非3 G P P接入 (如W L A N、W i M A X) 间的移动。M M E和UPE是否分离目前仍然没有确定, 这更多是一个实现上的问题。在E-U T R A N的结构中, N o d e B之间采用X 2接口, 在Node B和接入网关 (a GW) 之间采用S1接口, 目前关于X2、S1接口的传递的详细内容正在制定当中。

由于OFDM (OrthogonalFrequency Division Multiplexing) 具备许多能很好满足E-U T R A N下行需求的优点, 使其成为一个具有压倒性优势的技术, 在E-U T R A N下行中得到采用。受手机电池容量和成本的限制, 上行应尽可能采用PAPR比较低的调制技术, 以提高功放效率。E-U T R A N采用能够灵活实现动态频带分配的S C-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Accessing) , 与传统单载波技术不同的是, 不同用户占用互相正交的子载波, 用户之间不需要保护频带, 具有更高的频谱效率

多天线技术可以用来改善系统的性能, 比如多天线发送分集以及智能天线技术已经在实际系统中获得了广泛的应用, E-U T R A N的上下行都将采用多天线技术来提升系统性能。此外当发射天线超过2个的时候, 可以考虑CSD (PSD) 和正交空时编码相结合的方法来达到优化分集性能的目的。MIMO (Multiple Input Multiple Output) 空间复用的作用, 是把一个原来SINR较高的信道, 分成若干个SINR较低的信道。而在高SINR时, SINR的改善对频谱效率的改善越来越弱。

高性能的O F D M以及S C-F D M A、MIMO、HARQ、调度等数据面算法, 有助于获得高性能接收机灵敏度, 提高系统容量和覆盖能力, 能够自适应移动速度的变化, 在350km/h的移动速度下尽量减小性能损失。E-U T R A N的多业务支持以及简化了的物理信道结构, 要求RRM算法能够识别并满足不同Qo S的需要, 针对实时、流媒体、BE业务采取不同的准入、拥塞、调度方案。端到端时延是一项重要的性能指标, 在整个信令和数据处理通道中尽量减少中转、交互和冗余。T D D双工方式在提高频谱效率、频谱灵活、降低系统和终端成本方面具有明显的优势, 是LTE产品化过程中非常重要的方向。

无线通信市场正面临着越来越激烈的市场竞争, 如何降低CAPEX和OPEX正成为运营商们保持竞争力的关键。

相对于W C D M A, L T E在带宽和频谱效率方面都有了大幅度提高, 并对平台技术提出了新的要求:高处理能力即从信令面和数据面的角度能够处理十倍于WCDMA平台的容量;Multi-RAT Support即多种制式共存;平滑演进即前后向兼容能力;节能能够降低运营成本, 而且可以延长平均无故障时间, 降低散热需求, 从而减小设备尺寸。Site friendliness的含义是平台能够适应不同的站点条件, 包括有无机房、是否与现有系统共天馈、室内覆盖一般无法提供MIMO技术所需要的多天线等。

在将来部署E-UTRAN时, 运营商可能面临着多个网络 (GSM、WCDMA、HSPA和LTE) 同时运营的情况。另外即使是同一种制式, 也可能有多个载波。那么, 用户服务如何在多种制式、多载波之间分布?WCDM A业务分层重点在接入态和连接态, 它的主要问题是对目标网络及频点和本网络有较严格的同覆盖要求。这容易导致呼叫失败、掉话等用户比较敏感的问题;而LTE可以在空闲态业务分层技术方面寻找方案, 网络侧广播采用当前系统可用资源和使用规则, 终端根据其能力和使用规则进行接入网络。网络自组织包括自动配置和自动优化, 在W C D M A、H S D P A网络建设过程中有大量的工程师在进行着简单的参数配置, 网络优化则需要进行大量路测, 不仅提高了技术门槛, 效率比较低, 而且拖延了上市时间。自组织首先从O M C的角度定义新的功能实体, 提供一套自动配置流程, 使得系统启动、重新配置、重要告警恢复、掉电重启时, 能够完成注册、参数获取、配置;其次从传输、RRM、网规角度提出需要配置的参数及配置方式;最后需要更新OMC工具。

LTE项目是近两年来3GPP框架内为了应对Wi MAX等通信技术的挑战于2005年年底紧急启动的规模庞大的新技术研发项目。作为3G向后的演进, LTE得到了各大通信企业、高校和通信研究机构的广泛关注与参与。它采用O F D M和M I M O作为无线网络演进的唯一标准, 大大改进并增强了3G的空中接入技术。数据传输能力方面, 在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率, 同时, 改善了小区边缘用户的性能, 提高小区容量和降低系统延迟。与3G甚至HSPA相比, LTE在高数据速率、分组传送、延迟降低、广域覆盖和向下兼容等方面都更具技术优势。

3 G技术实现了移动通信梦想, 如今人

们已经提出B3G, 即3G之后的移动通信网络, 定位在2020年实用, 当前正处在概念形成和技术评估阶段, 各方力量正积极参与相关研究, 共同塑造移动通信的未来。

摘要：随着智能手机日渐成为消费者的首选, 3G用户持续增长, 传统的384kbit/s的数据传输速率已经不能满足日益增长的数据业务需求, 所以, 向具有更高数据传输速率的下一代移动通信技术演进是发展的必然。WCDMA-HSPA-LTE的发展便是3GPP框架内一个具有渐进性、延续性的发展过程。

关键词：3GPP,LTE,WCDMA

移动平台演进与智能手机之争 篇2

苹果2012全球开发者大会（以下简称“WWDC 2012”）于美国当地时间6月11日上午10:00在旧金山Moscone West会议中心正式举行。此次，苹果推出了iOS 6和OS X Mountain Lion（山狮）操作系统，并推出了配备Retina视网膜屏幕的新一代MacBook Pro。此外，苹果还对MacBook Pro和MacBook Air系列产品进行了更新。

苹果CEO蒂姆·库克在WWDC 2012上的演讲以App Store开场。他说：“App Store约有超过4亿个账户，65万个应用程序，应用下载量达到300亿，开发者获得超50亿美元的收入。”迄今为止，苹果平台无疑是目前最完善的生态系统——开发者在收费和反盗版方面花得心思更少——但是这并不意味着所有开发者都能在这里淘到金，庞大的开发人群和海量的应用，让新晋的应用开发者在这个环境中很难“出头”。此外，一个大型的服务平台自然要考虑到用户的覆盖范围。Android在中国市场的占比超过七成，与Android相比，苹果平台显然处于劣势，而且Android也在逐步“统一”。两个平台在用户群方面的差异也非常明显，对部分精品付费应用而言，iOS是较好的获利平台，对灵活性和可定制程度要求高的应用而言，Android是更好的实现平台。

距离苹果上次更新笔记本电脑和台式电脑产品到现在已有1年的时间。但本次WWDC上发布的MacBook Pro Retina配备了Retina视网膜屏幕，给用户带来了强烈的“视觉”冲击。MacBook Pro Retina最耀眼的部分自然是屏幕，但是与new iPad一样，除了屏幕分辨率大幅提高，Retina能为应用带来什么体验才是关键。

软件方面，此次苹果推出了反响热烈的iOS 6和OS X山狮操作系统。苹果自己开发的3D地图系统和Passbook也为用户所称道，甚至有媒体认为苹果的3D地图将能彻底击败Google，以及一系列从事类似产品开发的公司。也许苹果的目的确实如此，但从实际使用情况来看，苹果的3D地图需要几年的打磨才能赶上Google地图，而Passbook则可能是苹果借助“虚拟卡包”进入移动支付市场的第一炮。

对熬夜观看WWDC 2012发布的中国用户来说，WWDC 2012上宣布Siri支持中文，以及软件中植入了一系列“中国功能”无疑是令人振奋的。支持中文当然是好事，但语言不同对语音识别的效率影响很大，就目前的测试来看，Siri的中文识别能力还有待提高，远未达到实用化阶段。OS X和iOS 6加入了更多中文功能，基本上只能说明之前的本地化工作做得太差，现在苹果发现中国市场贡献的收入和利润越来越大，才开始引起重视。还是那句话，理想很丰满，现实很骨感。

不过，不断吹出新风的WWDC 2012仍然受到了业界和用户的肯定。美国Engadget会后马上发表评论称：“WWDC 2012可能是最能刻入我们记忆的一次WWDC。”

“小三”骂战升级

手机饭好吃吗？

6月上旬，周鸿祎和雷军针对手机展开的“小三”（小米+360）骂战再次升级。周鸿祎在微博上爆料称，小米手机的利润高达七八百元，吸引了无数网民的关注。周鸿祎引用“小米融资文件”的各项机密数据，让雷军有苦难言，只能称周某无耻的编造“融资文件来诋毁抹黑小米”。而小米副总裁黎万强气得在微博上直爆粗口。不过，从舆论效果上看，不少业内人士调侃称，周鸿祎“期中考试成绩不错”，达到了宣传手机的目的。

6月11日，周鸿祎在微博上说：“小米融资后的猜测与判断：原来人为制造缺货假象以饥渴营销保持1999元的高价，多款更高性价比手机的入市竞争压力令小米开始打楼宇广告和放开销售，这说明小米正在开始甩库存为‘米2’让路，甩不完就直降至1499元，如米粉不满就用青春版名义变相降价卖。目前显然不适合购买。‘米2’售价原来想定两千以上已无可能，会定1999元或更低。”

对于周鸿祎的爆料，雷军回应说：“再给某人科普一下：今年第一季度，苹果和三星赚了手机行业利润的99%。其他所有公司，包含HTC、诺基亚和摩托罗拉等高富帅也只有1%。手机行业竞争激烈，想赚钱不是一件容易的事情！不要无耻编造‘融资文件’或融资内幕来诋毁、抹黑小米。”

雷军还在6月26日的微博上晒出手机的成本构成，为大家普及手机成本的相关知识：“周总为了商业目的指责小米暴利，造谣小米每台赚了800元甚至1000元。关于小米的成本，我们签署了供应商的保密协议，没有办法回答具体的细节。但大家可以看看手机成本的构成，就了解了。比如：仅17%的增值税就是290元（进口无抵扣），加海关税、附加税和印花税等，还有高通专利费，合计就已经400元了。”

全球智能手机市场的统计数据显示，2007年这一市场的出货量仅为1.17亿部，而2008年之后，随着iPhone和Android手机的先后推出，整个市场开始迅速扩容。2008年，全球智能手机出货量增长至1.61亿部，2009年为1.76亿部，2010年为2.86亿部，2011年更是大幅增长至4.91亿部。面对潜力如此巨大的市场，传统互联网公司纷纷介入也就不足为奇了。前有阿里巴巴云手机的登场，后有小米手机、360特供机、盛大Bambook S1的逐一亮相。对此，赞同的声音称：“互联网企业进入终端领域，可以达到互通有无，实现应用效果的最大化，而不是盲目进。”反对的声音则认为：“最近听说有很多互联网公司试图进入到手机领域，或者其他的终端领域，可是做硬件和做软件、做互联网完全不一样，不看好互联网企业进军终端。”提出反对的不是别人，正是以硬件立身的联想CEO杨元庆。

值得注意的是，互联网企业做手机并未涉及到手机的研发，大多只是选择在手机中内置自己的软件和应用，目的除了占领移动互联网入口、延伸品牌忠诚度之外，还是想赚取尽可能多的利润。

这一思路可能借鉴于苹果iPhone。苹果手机成功背后与硬件设计精妙和软件系统完善分不开。互联网公司将苹果的成功简单归结于对移动平台入口的占领未免有失偏颇。不难想象，如果有企业只是看到利润丰厚的表面风光而未看到背后的辛苦付出就妄想试水，那结局可想而知。企图毕其功于一役，靠炒作一举成名的时代已经过去了。

移动网络的演进 篇3

近几年,移动通信在高速发展,在升级过程中经历了2G、3G、LTE(长期演进)这3个代表性阶段,载频带宽也从窄带变成宽带,这也是通信网络技术发展的主要方向,网络制式也将从以语音为主导的网络转型为高速数据为主导的网络转型,这也将是移动网络转型的主导方向。LTE作为第4代移动通信网络技术的核心,将提供更为高速的数据业务,以新型技术为主体,加以之前为人所称道的高级技术,以致现有下载速度所能达到峰值将超越之前的很多倍。QoS (服务质量)传输保障是一种安全机制,是一个能利用各种基础技术为指定的网络提供更好的服务能力,也可以用来解决网络延迟和网络阻塞等问题的一种技术。传统的语音业务也能很好地利用这项技术,使其对于安全性和实时性的要求得到保证。

2 LTE通信网络的技术核心

网络通信领域最为重要的往往是核心技术,全光传输网络,移动终端,以及新的空中接口等都是LTE移动通信网络技术的显著特征,干扰协调、自适应多天线技术、空中接口的正交频分复、跨地理间的电路自适应的内容才是主要分析对象。

2.1 正交频分复用技术

通过正交频分复用技术,很多窄带子载波得以实现多载波传输。作为几种高频带利用率数字的技术调制之一,直接相互正交的子载波具有良好的通信功能,能够做到在一个符号内复制上千个的子载波。这项技术的应用在高速数字信号的传输这个领域上。LTE宽带移动通信网络中采用循环前缀,能够使移动网络传输环境中抗衡多径效应,并解调、整改快速傅里叶反变换和快速傅里叶变换,简化复杂的系统以及应用,CP (循环前缀)技术的兴起则是为了解决延时造成的符号键的打乱

2.2 跨地域间的线路自动适应协调干扰

提高通信网络应用效率的最为重要的是频带资源的配给,也是其关键所在。分配频带资源的重要依偎就是用户所在的地域位置,此种分配原则非常合理,而且降低了地域之间的扰乱,提高了线路的稳定性,极大地优化了地域频谱效率,极好地促进了自适应线路,资源管理和干扰协调等方面。对提升网络运营商通信的经济效益有着超凡的意义。

2.2.1 控制静态相邻地域干扰协调和功率

1)地域间的干扰减小地域边缘的频谱效率。

2)功率控制(PC)和地域间干扰协调(ICIC)相合作减小干扰。

3)控制上行功率:终端UE (用户设备)计算到本区域和邻区域的路损(PL) 1和PL2,得出路损差,从而计算补偿因子alpha。

4)部分频率复用:总体将频率资源分为几个复用集,一个频率复用因子为a的频率集,应用于中心用户(CCU)调度;一个频率复用因子大于a的频率集,应用于边缘用户(CEU)调度。

2.2.2 动态邻区域协调干扰

1)任何区域可以借助X2信息发送强干扰指示(HI)给相邻区域,在这之前先控制相邻区域调度资源避开干扰;

2)区域还可以运用X2信息发送过载指令(01)给相邻区域,如果相邻区域收到(0I)报告将会运用自降干扰这种行为降低本区域发射功率;(下转第56页)

3) LTE能运行同频组网下动态的区域间协调干扰。

2.3 自适应多天线技术

特点:

1)将MIMO (多输入输出)技术与OFDM (正交频分复用)技术相融合,将系统的吞吐量提升;

2)由于自适应MIMO技术的信道特性修改传输参数在线路容量与稳定性之间达到最佳平衡。

3 LTE宽带移动通信网络技术的应用

在迅猛发展的社交、支付等移动互联网应用已经展现在国人的眼前,曾经遥不可及的平板电脑、PC (个人计算机)、智能电话等移动互联网终端已经普及到大众的手中,而现在,曾经引领时代潮流发展的网络却开始成为阻碍信息时代的发展,而且已经开始阻挡即将到来移动宽带时代。为了打破这些阻碍,通信产业着手于通过两方面打破这一瓶颈,传统的2G、3G网络正在全球范围内快马加鞭的升级为有着更强频谱利用率、速度更快的LTE网络。在其他方面,对于异构网络的认识和运用,LTE网络和无线路由网络的融合,也在全球范围内开始迅猛发展。为构建互联网生活打好基础,也是更新潮的网络技术发展的意义所在。通过LTE本身的实时性、高速度以及快捷性,高速率的优势,LTE宽带移动通信网络技术使得很多其他领域可以得到推广和应用,如网上询医生、远程网络授课、远程位置共享、虚拟导航、网上交易以及许多其他领域都有更为广阔的前景。相信在不久的将来更为普及的LTE通信网络技术会带给我们更美好的生活。

4 结束语

第4代LTE移动通信网络技术的推行已经初现成效,人们需要这种创新来获得更加快速便捷的互联网生态圈,社会也需要更好的互联网技术来支持更便捷的生活。我们期待在不久的将来完全普及的互联网生活会带给我们美好的生活。

摘要：探讨了LTE(长期演进)宽带移动通信网络的技术类型和发展,分析其中技术成果,最后探讨其技术发展以及发展趋势。

移动网络的演进 篇4

【关键词】全业务；分布式；演进

1.移动网HLR发展需求分析

1.1移动核心网络演进趋势

网络全IP化、融合组网、引入IMS技术已逐步成为移动核心网网络发展的主要方向。IP化是核心网演进的必然趋势，通过引入软交换逐步实现核心网从封闭的、基于电路交换的网络向开放的、基于IP技术的统一承载网络转变；采用2G/3G核心网融合组网可以以GSM网为依托，充分利用GSM网络的覆盖和资源，快速建网，实现GSM网用户向3G网络平滑过渡；对于全业务竞争环境下移动、宽带、固定等多业务接入需求，需要积极引入IMS网络，其业务、控制、承载完全分离的水平架构有利于灵活、快速的提供各种业务应用，因此，以IMS为核心的核心网络是下一代核心网演进的目标架构。

1.2移动网集中式HLR发展存在问题分析

移动核心网络正朝着全业务、全IP网络的方向发展，原有传统集中式HLR的设备性能、网络结构和管理用户数据的方式已经越来越不能适应网络的发展，目前存在以下问题：

1.2.1 HLR单点容量小、数量多，单用户能耗大，网络容灾成本高

现有HLR设备单点容量较小，数量庞大，导致网络结构及用户数据管理复杂，号码资源利用率低；目前网元级实时容灾备份不论采用冷备份方式还是热备份方式需单独配置容灾备份用户容量，使得网络容灾建设成本提高。

1.2.2新业务部署慢，业务逻辑日趋复杂，无法实现向未来网络平滑演进

传统HLR数量多、部署分散，业务处理和数据存储紧耦合，全业务竞争条件下各种新业务层出不穷，业务升级面临较大风险，新业务无法全网统一快速部署；传统HLR基于TDM承载传统架构，不支持IP组网，不能适应未来网络全IP化趋势，无法平滑升级为目标网IMS系统的HSS。

1.2.3缺乏海量数据深度挖掘分析能力，无法实现基于多业务的统一融合用户数据库

传统HLR各厂家各自数据存储网元的对外接口不一，导致数据访问接口复杂，用户数据管理困难，不具备海量数据的挖掘分析能力。

2G/3G核心网融合组网要求2G、3G用户数据统一融合管理，同时IMS技术引入后逐步实现固定、移动用户多种接入的统一控制，需要构建以用户数据为中心的网络架构，传统HLR无法提供统一数据平台实现统一存储多种用户数据的能力。

2.分布式HLR基本原理及优势

2.1 HLR功能及传统集中式HLR网络结构

HLR（归属位置寄存器），是GSM移动通信网中用于管理移动用户的数据库。HLR主要存储两类信息，一类是移动用户签约信息，包括用户号码、业务类别等；一类是移动用户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由。因此HLR设备在GSM网络中的作用是为移动网络提供用户的相关信息，包括用户的基本签约信息、新业务签约信息和用户的位置信息等。

传统集中式HLR设备主要由处理用户数据的大容量的数据库和处理七号信令消息的信令接入及处理模块两部分组成，其中大容量数据库主要用来存储用户的静态和动态数据；信令接入及处理模块则用来处理与其它网元间互通的七号信令消息，HLR与No.7信令网内各网元采用基于TDM承载的MAP信令。另外HLR分别与网管网和业务支撑网BOSS系统建立连接，实现对HLR的维护管理及用户数据的运营管理功能。

2.2分布式HLR基本组成及原理

分布式HLR采用分层设计的理念，将传统HLR中用户数据库模块和信令接入及处理模块分离，基于IP网络互联，采用标准的的开放性接口，与具体应用无关，实现了业务逻辑与用户数据的分离组网架构。

2.2.1分布式HLR基本组成及接口协议

分布式HLR系统由前端（FE）设备和用户数据库（UDR）设备组成，其功能实体通过特定拓扑、接口构成分布式HLR网络结构。

2.2.2分布式HLR的组网方案

分布式HLR BE内部组网方案。

为达到用户数据库满足电信级可用性和可靠性要求，BE采用分布式数据存储架构，BE具备N+K负荷分担容灾能力，BE间内部组网可按照主备或负荷分担方式组网。如一对BE之间可建立相互备份关系并通过Rs接口进行用户数据实时更新同步，其中任意一个BE设备故障对用户业务无影响。BE间可分多物理地点设置以实现物理地理上容灾。

3.移动网集中式HLR向分布式HLR演进的策略

3.1移动网HLR演进总体思路

尽管分布式HLR有着众多优点，在业界已有众多运营商进行商业应用，但目前各厂商设备差异较大，需要进一步推动分布式HLR的技术标准化；从投资保护角度，现有传统HLR网元众多，用户量庞大，现阶段仍可以满足现网2G网络组网条件下用户的数据管理和应用，也不可能在短期内采用分布式HLR替换现有传统集中式HLR。

综合以上两点，移动网HLR向分布式演进的总体思路基于现有的网络条件，以满足全业务竞争环境下的融合业务需求为目标，结合核心网络IP化、融合组网演进及IMS技术引入进程统筹考虑，在确保网络安全的前提下集中式HLR逐步向分布式组网演进。

3.2传统集中式HLR向分布式HLR演进策略

总体看来，移动网由集中式HLR向分布式HLR演进是一个长期渐进的过程。具体来说，移动网HLR向分布式组网主要存在以下几个阶段：

阶段1：积极引入分布式HLR来满足现有HLR容量扩容需求，现有传统集中式HLR停止扩容，以解决传统HLR容量小、网络容灾成本高等问题，提升网络和业务质量，满足移动用户增长需要。

阶段2：根据全业务发展需求核心网络引入IMS技术实现固定用户的接入，并提供移动固定融合业务，分布式HLR FE软件升级为HSS FE，支持分布式与IMS网络互通，分布式HLR BE通过软件升级提供HLR和HSS用户数据融合的功能，实现IMS用户与2G/3G用户共用号码。同时现有传统集中式HLR根据设备老化情况逐步将移动用户数据迁移至分布式HLR内，初步实现CS、PS、IMS、PSTN和业务平台中的用户数据共享。

阶段3：当IMS成为支持移动和固定接入，提供融合业务的目标网络架构，CS和PS成为IMS的接入网时，现有传统集中式HLR用户全部迁移至分布式HLR中，同时对集中式HLR具备改造条件的改造为分布式HLR FE，不具备改造条件的采用分布式HLR进行替换，最终建立成统一融合的用户数据中心，实现用户数据统一管理。

4.结束语

移动网络的演进 篇5

四种EPON承载基站解决方案

1.应用一:PON与MSTP混合组网

利用EPON的多业务承载能力, EPON网络可以作为承载网的接入层, 替代部分传统MSTP承载设备, 单光纤延伸接入基站, 灵活地接入FTTx网络覆盖范围内的移动基站, 有效地节省运营商的光纤资源, 降低运营商的建网及运营成本。

其组网方式可分为两类:EPON承载E1/T1基站和EPON分流基站数据业务。

(1) E1/T1基站的承载

EPON的ONU侧采用PWE3、MEF8等CES电路仿真技术接入E1/T1接口的基站, OLT侧终结CES后, 通过E1/STM-1接口接入到MSTP网络。其中, TDM电路仿真封装有SAToP (RFC4553) 、CESoPSN (RFC5086) 等方式, 以IP、MPLS、L2TP等报文头对PW报文进行封装。ATM业务采用RFC4717协议封装。

在这种部署方式下, 对于GSM、WCDMA网络, 可以由OLT接入BITS时钟, ONU通过E1/T1接口为基站提供稳定、高质量的时钟同步;对于CDMA和TD-SCDMA网络, 由于基站需要进行时间同步, 需要GPS或由EPON网络为其提供时间同步, 可以由ONU以1pps+TOD的形式提供时钟, 也可以通过1588消息发送时钟信息给基站。

(2) EPON分流接入基站的数据业务

随着业务发展, 基站承载的业务由原来的以话音为主变为以宽带数据业务为主, 业务带宽需求量大大增加。此时, 基站可采用FE+E1的混合上联方式, 其中FE传递宽带数据业务, E1传语音业务, EPON的多业务能力更加得到体现。

运营商组网时可采用分路传送方式, 分别 (逻辑通道分开) 传递FE和E1业务。EPON的ONU侧采用PWE3、MEF8等CES电路仿真技术接入E1/T1接口的基站, OLT侧终结CES后, 通过E1/STM-1接口接入到MSTP网络。数据业务直接由ONU的FE接口承载, 经OLT接入到城域网。

在这种组网中, 语音和数据业务互不影响, EPON仅为基站提供数据业务的传输通道, 仅需保障其数据传输的QoS, 无须为基站提供时钟和时间同步, 不仅保持原有网络拓扑不变, 也有利于对原有投资的保护。

2.应用二:纯IP回程业务承载

以现有光纤网络结构为基础, 建设基于分组传送技术的城域传送网是未来的重要发展趋势。IP化基站具有接口带宽高、统计复用带宽资源、可扩展性好等优点, 是基站发展的方向。

在这一阶段, 承载网的汇聚层会逐步演进到全IP化的PTN网络。OLT通过GE/10GE接口汇聚到CE/PTN网络, ONU则通过FE接口为基站提供数据传输通道。

由于IP化基站不再具有E1/T1等带有时钟信息的接口, 承载IP化基站需要解决的主要问题是时钟和时间同步。借助上述EPON网络时钟和时间同步机制, ONU能够通过1pps+TOD接口或1588消息为基站提供时钟和时间同步信息, 满足基站的承载要求。

3.应用三:PICO和Femtocell的承载

PICO和Femtocell为室内覆盖提供了有效的解决方案。PICO和Femtocell家庭基站, 是放置在SOHO或家庭环境中的无线接入设备, 工作于授权频段, 使用家庭固定宽带接入作为其回传网络, 由网络侧的网关汇聚到移动核心网。

PICO和Femtocell的回程必须依赖宽带接入网, PON作为目前主流的宽带接入技术, 是其理想回程手段。PICO/Femtocell因环境条件所限没有GPS接入, 必须依赖EPON系统提供时钟/时间服务。

借助宽带接入网接入PICO和Femtocell, 可以大幅度提升移动网络的室内覆盖效率, 改善用户体验。

4.应用四:承载LTE基站

LTE网络具有高带宽、扁平化、Mesh化结构、全IP化等特点, 其基站覆盖半径小、基站密度高。而这正是以PON为核心的FTTx网络所擅长的覆盖范围, LTE基站覆盖网络与FTTx网络的重合度更为加大, 很适合采用PON网络来承载。EPON承载LTE基站的组网与IP化基站的承载类似, 现有网络目前支持2G/3G回程网络, 未来LTE成熟后, 可直接承载LTE业务。

目前正在进行试商用的10G EPON技术, 带宽大, 满足LTE大带宽BACKHAUL的需求。现有EPON网络可以平滑演进到10G EPON, 为移动网络的持续演进提供了充足的带宽保障。

EPON承载移动网络成功案例

1.江苏移动EPON承载GSM基站

2007年10月, 江苏移动在江苏南京市江宁东南大学校区, 采用EPON接入微基站、动感厅、代理店等, 实际开通7个站点, 成为中国移动第一个利用EPON承载GSM基站并加载业务实际运行的商用实验局。

在该方案中, 由OLT接入BITS时钟, 为基站提供时钟同步。基站通过E1接入ONU, 采用CES电路仿真技术上行至OLT, OLT通过STM-1接入MSTP传输网络, 如图1所示。

该区域的基站开通至今运行稳定、服务质量良好, 为江苏移动开展全业务运营起到了良好的示范效应。目前, 江苏移动全省均采用EPON技术构建FTTx宽带接入网, 部署EPON达35万线, 为全业务运营打下了坚实的基础。

2.上海电信EPON承载CDMA基站

2009年2月, 上海电信与中兴通讯携手合作, 在南汇区成功实现EPON承载cdma1x业务及EV-DO高速数据业务割接, 通过现场长时间连续通话测试, 通话质量良好、语音业务信号稳定, EV-DO数据业务运行稳定, 实测速率达190kbit/s以上, 在线视频播放流畅。

该方案采用中兴通讯EPON SBU设备ZXA10F429作为接入端设备, 为CDMA基站提供E1接口;大容量OLT设备ZXA10 C220作为局端设备对基站业务数据进行汇聚后, 接入上层SDH传输网络设备, 再传输至远端BSC。为保障业务可靠性, C220与上层SDH传输网络之间采用2个STM-1实现上联保护功能。

该方案解决了上海电信机房与CDMA基站机房之间的传输难题, 使上海电信可以迅速、高质量地向用户提供丰富、可靠、便捷的CDMA和固网融合业务, 有效降低了上海电信的综合建网成本。

移动网络的演进 篇6

移动回传市场的快速拓展也促使各主流厂商纷纷跟进移动回传技术的最新演进方向, 而以PTN、IP RAN为主导的分组承载技术更是各家关注的焦点。LTE的上马对于PTN、IP RAN的承载提出了新的诉求, 运营商近期的集采更是明确提出了LTE的承载需求, 在市场需求的推动下, 各主流厂商纷纷发力移动回传技术的发展演进, 推出了系列面向LTE承载需求的移动回传综合解决方案以及性能得到进一步提升的系统设备。

大容量、智能运维应对LTE承载

在LTE时代, 基站的接入带宽相比3G技术初期都提高了10倍以上。以S111站型 (每个基站上下行均采用20MHz无线带宽) 为例, 均值带宽在80M左右, 峰值在240M左右。当移动用户将更畅快地享受空口技术革新带来的带宽大、应用丰富的服务体验的同时, 承载网运营商不得不面对由此带来的传输设备容量、带宽能力和投资效益方面的挑战。现有的移动回传网络在承载2G、3G以及未来的4G业务时, 既有的网络带宽是否能够满足需求也是运营商重点关注的课题。

根据烽火对于部分省会城市的LTE基站发展规模的统计, 预计典型省会城市2017年可发展约5600个基站, 据其统计, 在3~4年内, 在2G/3G/LTE共站的情况下, 1T级别的系统能够支撑典型省会城市的5000~8000个接入节点的应用, 而640G的系统可满足中型城市的应用。这也充分表明了LTE时代, 移动回传设备的大容量需求将日渐迫切。

烽火通信面向核心层IP RAN的Ci TRAN R865设备支持640G/1.44T的接入容量。当前, 640G的Ci TRAN R865已在中国联通和海外运营商得到了大规模部署。由于采用业界领先的业务处理和交换架构, 通过平滑升级即可获得1.44T的接入容量, 未来还可支持将接入容量升级到2T以上。

除此之外, 来自OTT业务的冲击也促使运营商更加注重网络的智能化运维管理, 中国移动已经联合一些系统设备商制定了PTN网络智能运维解决方案, 开发出PTN综合运维工具, 并在现网进行了大范围试用和推广。在这一领域, 烽火通信也在积极跟进开发, 据了解, 烽火通信的综合运维系统在四川、河北、云南、浙江、安徽、辽宁等多个省份进行了大量的推广试用, 效果显著, 明显提升PTN网络运维的效能。

小基站应用扩大促进回传模式多样化

来自Infonetics的研究显示, 到2016年, 宏站处理的网络业务流量占比将由现在的90%以上, 下降至58%, 小基站 (包括室内小基站和室外小基站) 承载流量占比将达到24%。此外, Infonetics预测, 到2016年, 全球小基站出货量将超过300万套。我们可以预见未来3~5年, 小基站在移动网络中的数量将出现井喷式增长, 成为未来移动运营商网络投资建设的重点。

随着小基站的应用, 其最后一公里的回传也成为关键一环。根据应用场景划分, 可以分为有线和无线两种场景, 无线场景可以采用微波技术来实现, 而有线场景则可采用具有多种媒介接入能力的小基站接入网关设备, 也可以直接利用已有的x DSL和FTTx的终端接入设备。

领先的系统设备商已经在快速跟进小基站的回传技术应用, 据了解, 华为在2013年巴塞罗那世界移动通信大会 (MWC) 上, 率先发布了小基站回传的全方位技术和产品系列解决方案。华为小基站回传技术方案包括满足光纤和铜线有线场景下的基于IP/MPLS的ATN905系列解决方案, 以及无线场景下, 基于NLOS微波的SUBLINK解决方案和基于E-Band/V-Band技术的全系列微波解决方案。网络设备运维方面, 华为在统一的可视化网管平台U2000基础上, 新发布了u Traffic端到端网络性能监控维护方案, 旨在进一步提升移动宽带、大数据时代的综合承载网网络质量和运维效率。

向POTN技术演进

对于PTN的后续演进方向, 业界一直保持较高关注, 而中兴通讯也是推动PTN向POTN演进的主力厂商, 近年来在POTN技术的标准规范、演进路线等方面都做了大量投入, 近日更是发布了PTN向POTN平滑演进解决方案, POTN的成熟也为后PTN的发展指明方向。

据了解, 该方案在ZXCTN 6500产品平台上采用统一交换实现了PTN和OTN有机融合, 支持L1/L2/L3业务的统一高效承载和面向SDN的控制架构, 并于2013年12月18日完成了中国移动POTN初步技术验证性测试。ZXCTN 6500产品是业界首款300mm深T级别大容量PTN设备, 从设计之初就考虑了PTN和OTN网络融合的需求, 具备PTN向POTN平滑升级的能力, 这次POTN的升级将有利于减少城域复杂的网络层次, 大幅节省运营商的投资, 提升面向大数据时代的网络组网能力和性能。

随着4G的快速部署, 传统PTN+OTN的多层网络架构在向下层延伸时, 遇到了成本高、机房空间消耗大、业务调度困难等问题, 运营商急需一种低成本、易维护的融合型传送网解决方案来应对未来多种业务并存带来的压力, 因此简化网络层次、发展融合性产品成为新的突破口。

上海贝尔PTN解决方案的突出特征

移动基站回传技术演进 篇7

2008年, 国内六家基础电信运营企业合并为三家全业务运营企业, 全业务运营与网络融合的崭新时代到来。今天, 全业务经营, 已经成为全球化的发展趋势, 全球的主流电信运营商纷纷采取各种策略实现全业务经营的目标。

基站回传 (Backhaul) 指在移动网RAN层, 通过多种物理媒介在基站和基站控制器之间建立一个安全可靠的电路传输手段。由于所有客户终端通过RAN接入移动网络、获得移动业务, 因此基站回传的网络质量直接影响是否能够快速响应业务发展需求。

目前3G/B3G、移动+互联以及全IP趋势的发展都对基站回传的承载和传送网络提出了更高的要求, 业务类型由TDM为主向以IP/以太网分组为主转变, 同时IP化的业务呈现出带宽突发性、很高的峰均值比等特点, 给基站回传带来巨大的挑战。

2 基站回传IP化实现技术[1,2,3]

目前, 3G、移动互联网以及全IP趋势的发展都对基站回传的承载和传送网络提出了更高的要求, 针对基站回传IP化的需求, 主要有以下几种解决方案:

2.1 MSTP

从运营商传送网的现状来看, 2G的基站回传主要解决2M、STM-1等TDM接口的传输需求。3G IP化的发展趋势对传送网提出了多种需求, 在数据业务不多的初期, 可以通过MSTP实现透传和部分汇聚收敛, 满足网络的传送需求。在数据业务量逐步增大的情况下, 将受到一定的限制。

2.2 PTN (分组传送网技术)

PTN是业界作为3G回传的一种热门解决方案, PTN的本质是弹性管道, 有统计复用, 带宽规划可按收敛比、提高带宽利用率。PTN继承MPLS的转发机制和多业务承载能力 (PWE3) , 支持分组交换、Qo S和统计复用能力 (IP化) , 采用面向连接技术, 提高业务端到端性能保证, 继承传送网的OAM和保护能力, PTN关键去除了IP的复杂的路由协议和面向非连接的特性, 更适应城域网环网结构和汇聚型业务需求, 同时去除了SDH的TDM交换和同步。

2.3 IP RAN (IP化无线接入网承载方案)

IP RAN是针对基站回传应用场景进行优化定制的路由器/交换机整体解决方案, 具备电路仿真、同步等能力, 提高了OAM和保护能力。

IP RAN承载方案指在城域内汇聚/核心层采用IP/MPLS技术, 接入层主要采用二层增强以太技术, 或采用二层增强以太与三层IP/MPLS相结合的技术方案。

2.4 增强型以太网

增强型以太网技术在帧结构上没有做任何扩展, 采用了标准的以太网帧头, 并通过IEEE 802.1ad Q in Q的方式来实现扩展, 解决单层VLAN ID空间的局限性。增强型以太网技术基于双层VLAN ID来提供用户的定位和业务分流, 不需要增加额外的控制信令。和普通以太网交换机相比, 增强型以太网主要在可靠性和OAM上有了提高。它可以通过ITU-T X.87MSR、G.8031 (线型保护) 、G.8032 (环型保护) 和IETF RFC3619 EAPS等保护倒换协议提供在环型或线型拓扑下的50ms保护倒换能力, 并通过支持IEEE 802.1ag或Y.1731等OAM标准实现端到端的故障和性能管理功能。

3 MSTP向PTN演进的总体思路[5]

随着数据业务的迅猛发展, 宽带多业务传送、端到端的带宽提供等新模式不断出现, 传统的同步数字体系 (SDH) 技术、IP技术和以太网技术都不能适应下一代网络对传送和承载的全方位需求, 分组传送网 (PTN) 的诞生为解决分组业务的高效传送和电信级质量提供了一个较好的解决方案。

一种方式是自上而下的引入PTN。首先在汇聚层采用PTN带接入层MSTP, 然后逐步在接入层采用PTN替代MSTP。该方式适用于一定时期内仍以TDME1业务为主的地区, 可以保护接入层大量的MSTP设备投资, 并实现网络的平滑演进。

第二种方式是根据基站类型采用不同技术。在新建的IP化基站采用PTN技术实现接入和汇聚;现有基站则仍由MSTP提供接入和汇聚, 部分有条件地区可通过更换板卡方式实现内嵌RPR的MSTP设备, 并逐渐在汇聚层转入PTN承载, 最终在接入层转入PTN, 从而实现网络的平滑演进。

4 结束语

综合来看, 3G无线回传网络的建设受到了运营商和制造商的普遍关注。受到2G/3G共存、3G双栈运行、短期内数据业务量小等因素的影响, 在3G回传网络的建设初期, MSTP是一种成熟稳定的解决方案, 但是需要在组网、汇聚收敛、Qo S和保护等方面进行规范;面临3G IP化的发展, 3G数据业务量将逐步增大, 分组化的3G回传承载方案是未来3G回传的发展方向。

参考文献

[1]《基于移动基站回传技术方案》, 库维开发网, 2009.

[2]《电信级以太网》, 徐荣, 2009.

[3]《面向3G的无线基站回传技术》, 人民邮电报, 2009.

[4]《电信级以太网城域网演进的必经之路》, 通信世界, 2008.

移动网络的演进 篇8

无线技术演进之路如马拉松一样漫长, 但又不时冒出让人惊喜的创新。

分析当前局势, 一方面4G称霸, 无线数据流量剧增, 这逼迫运营商寻找新途径提升网络容量, 满足现在和未来需求;另一方面, 各方公认5G之路愿景美好, 但“浓雾密布”, 离小规模商用还要5年以上, 运营商亟需增强4G能力, 迫不及待。

在此背景下, TDD+诞生, 其要成为破开5G“浓雾”的闪电——7月14日, 华为、中国移动、日本软银、高通携手发布了TDD+方案, 该方案可实现移动网络3方面巨大提升:将下行速率提升到x Gbit/s、时延降低到10ms并可提供超大规模连接数的提升。

在众多伙伴支持下, TDD+将成为TDD产业演进里程碑。“TDD+是TDD技术的长期演进, 是4.5G的核心组成部分。”华为无线产品线总裁汪涛这样解读TDD+, “借此技术的优势, 运营商将获得更多商机。”

华为TDD+方案实现引领, 但其亮相不久, 业界还存在疑惑:TDD+如何诞生?在4G增强方案中, TDD+到底有哪些独到之处?运营商如何利用TDD+获得新商机, 并铺设通往5G之路?

两大驱动力:流量爆发+5G太远

过去几年4G成功商用, 据GSA统计, 截至2015年第一季度, 全球已有393家运营商在138个国家推出了商用LTE网络。

如此一来, LTE流量呈现爆发式增长, 在日韩等发达市场已占MBB (移动宽带) 总流量的70%。与此同时, 随着无线宽带的连接方式愈发多元化, 预计未来数据流量的规模爆发将对运营商网络带来巨大冲击和挑战。

统计显示, 全球各地用户对流量需求快速上升, 很多区域平均每年流量增长超过60%。我们按照60%增长保守估算, 到2020年TD-LTE网络容量需求与当前能提供的容量相比, 至少差了7倍 (图1) 。

而考虑到未来物联网的规模发展, 万物互联时期网络流量或是现在的1000倍以上。目前的网络已不堪重负, 何况还要支撑未来暴增的流量?分析软银等几家运营商网络, 可以看出基于TD-LTE技术以及运营商已有频谱的网络, 很难满足未来需求。

为了解决该挑战, 领先的运营商选择不断扩大和优化现有4G网络——这是目前最节省成本而且部署快捷的方案。TDD阵营运营商在行动:中国移动已建设90万4G基站, 今年年底将建设超过120万;软银TD-LTE基站数量也将在年底达到5万个。

不过, 运营商心里都很清楚, 仅靠扩充4G网络规模无法满足未来大容量需求, 必须采用创新技术——采用更先进的4G增强技术, 以保护现有投资的方式平滑演进, 捕捉更多频谱并提高频谱效率。

但颠覆性的新技术可能会要求将4G网络推倒重来, 这不现实。而且, 这些颠覆性技术离成熟尚远。

在近日MWCS2015期间举办的GTI峰会上, 中国移动副总裁李正茂就这样表示:4G已经进入全球大规模商用部署阶段, 5G的商用和成熟还需要几年时间, 但用户对数据流量的需求随着“互联网+”的出现还在持续井喷式增长。

从去年开始, 5G渐渐被熟知并被认为是4G演进之路, 产业多方预期5G将在2020年商用。但是, 新技术从发展到真正大规模部署, 再到获得数量庞大的用户选择, 需要很长时间。“估计到2023年, 5G才能达到一定规模。”汪涛预测。

TDD+诞生:TDD产业平滑演进路线

因此, 虽然4G网络已有容量正在被现实需求的容量快速超越, 但4G网完全不可能被很快淘汰, 增强型4G技术成为应对挑战的关键。可以预测, 到2020年前, 4G与5G之间的技术窗口蕴藏巨大商机。

在此背景下, 无线领域第一阵营领导者华为率先提出了4.5G概念, 而第一阵营另一位领导者爱立信也提出了类似的4.5G概念, 即利用并兼容现有4G网络和终端设备, 大幅度提升用户体验。

4.5G成为行业普遍认可的解决之道。而由中国移动、华为等联合提出的TDD+, 恰恰是4.5G概念的组成部分, 属于TDD产业演进路线 (相对FDD产业) 。TD-LTE是4G技术, TDD+是4G技术的持续演进。 (图2)

汪涛还给出了形象的比喻:“F1赛车拥有涡轮增压装备, 可提升赛车速度、效率等性能。而TDD+是在TDD基础上增加了‘涡轮增压’, 能够更好满足用户网络高体验需求, 保护运营商已有投资, 将网络投资效益最大化。”

显然, 满足用户需求还能“利旧省钱”的TDD+, 切中了TDD运营商现阶段网络演进的痛点, 将成为TDD运营商演进路线。

在4G提速升级方面, 李正茂表示, 中国移动不断提升网络性能和效率, 提出TDD+。“TDD+在4G到5G演进中将发挥重要作用, 可以将4G速率提升5倍以上。”

既然TDD+是4G的增强技术, 以后进入5G时代是否会出现投资浪费?对此, 汪涛表示运营商无须担心, TDD+将持续发展, 即使在5G商用之后, TDD+仍将会与5G长期共存。

伴随着新频谱的发放和无线基站的大量建设, TDD+可以应对无线网络需求10年内百倍的增长, 可用于支撑未来80%的新业务场景。这点可类比3G向4G过渡的HSPA技术, 尽管4G规模部署, 但HSPA依然保持顽强的生命力。

总体来看, 用户体验需求、运营商投资保护和网络持续演进等因素, 正驱动TDD技术向TDD+演进。

发掘4G潜力:运营商将获得新商机

从技术层面看, 相比TD-LTE技术, TDD+在速度、时延、连接数量这3个主要参数上有显著提升。

具体而言, TDD+可以提供超过1Gbit/s甚至更高速度的业务, 进一步把当前4G时延缩短到10毫秒, 并可提供超大规模连接数的提升。

因此, T D D+在实现网络升级的同时, 将给运营商移动业务带来巨大商机。据分析, TDD+更高的峰值带宽和低时延, 就意味着环境信息、指令在终端和云端之间的快速传递, 可以简单地认为, 智能机器将更加聪明。

首先, TDD+更高的速度可以支持更高清的视频, 可以增强虚拟现实和增强现实等应用。比如下载一部6G大小的电影, 现有TD-LTE技术大概需7分钟, 而采取TDD+甚至可以在约24秒完成——整个下载时间减少了94%, 只是原来时间的5%到6%。“速度大幅度提升意味着更好的体验。”汪涛表示。

其次, 更低的时延可以支持更多工业通信方面的应用, 如让无人机、车联网等业务得以爆发。比如在无人驾驶场景下, 汽车根据路况完成刹车动作, 需要后台下指令, 再通过4G网传送信息, 之后汽车完成刹车动作。对车速为60公里/小时的汽车, 因为4G网时延大, 可能刹车距离要超过1米以上, 而4.5G网下就只有约16厘米。这大大提高无人驾驶汽车的安全性能。

最后, 更多连接数可以更好地满足Io T (物联网) 的连接需求。物联网是一个广义的概念, 除了智能机器, 更大量的则是可穿戴设备、家用电器、测量仪器、传感器等海量设备的接入需求。其对传统网络的冲击不是带宽, 而是连接数量。

为应对接入数量的挑战, 业界有窄带LTE、分布式自组网等多种技术。相比而言, TDD+利用e MTC (enhanced machine-type communications) 技术不需要增加新频段、在现有设备的基础上连接海量的“窄带”通讯设备。

而且依赖运营商级的网络连接, 可靠性高于“非授权频谱”的自组网方案, 无疑是物联网的优选方案。因此, TDD+可为无线新业务提供众多可能性。

可以预见, 在TDD+支持下, 运营商无线业务将不断增加, 不仅是基于手机的移动宽带、家庭宽带等业务, 更多可穿戴、智能机器 (如虚拟现实、增强现实、机器人、无人机、车联网等) 业务持续爆发。

“TDD+使用更高更宽频谱和多天线技术, 实现相对于4G的5倍频谱效率, 使能应用更高频谱, 应对流量迅猛增长, 支持可预见的大部分未来业务, 帮助运营商打破收入天花板。”汪涛表示。

创新的TDD+:针对移动宽带网络演进“浓雾”的一道“闪电”

在分析了TDD+能够带来的“神奇效果”后, 很多人疑惑TDD+到底使用哪些创新技术?过去几年, 产业界诸多企业对TDD持续投入, 形成多个核心技术。如载波聚合、Massive MIMO、高阶的调制编码方式、大量用户的波束赋形技术 (Beam Forming) 等。

有关TDD+所采用技术, 李正茂这样描述:“中国移动将继续发掘TD-LTE的技术优势, 通过诸如更多天线的3D MIMO、更多载波的载波聚合、更高阶的调制等技术, 使TDD的技术持续演进到TDD+。”

这些创新技术广受认可, 也是华为“碗里的菜”。汪涛在无线产业从业多年, 他指出TDD+方案是通过一系列基于TDD架构的创新技术实现, 充分发挥高频谱价值和继承TD-LTE在多天线方面的优势。汪涛重点介绍了TDD+解决方案七大亮点。

第一, 支持平滑演进、后向兼容。TDD+基于现有4T4R, 8T8R等4G技术, 通过软件升级和云基站技术, 形成超大规模分布式多天线阵列, 变干扰为信号, 实现对所有用户体验的增益。获得技术增益的同时, 对现网改造代价也最小。

第二, 提供x Gbps级别的网络体验。通过多载波聚合、4×4 MIMO/8×8 MIMO、上下行256QAM等技术, 提升单用户速率至x Gbps级别, 大幅提升现有4G用户的速率体验。

第三, 持续提升频谱效率。通过高性能大规模基站芯片的设计, 将DMIMO、多载波聚合、更高阶调制和MIMO, 多用户3D-BF等同时在基站中运用, 实现频谱效率和系统容量大幅提升, 帮助运营商实现既有资产的增值。

第四, 激活sub-6GHz高频段频谱资源。通过协议优化充分发挥TDD多天线的优势, 结合3D-BF和3D接收机大幅提升sub-6GHz高频段覆盖能力, 激活sub-6GHz频谱金矿。

第五, 实现全场景超高密度组网下的统一用户体验。将多维度协同调度通过云调度平台, 扩展到全场景超高密度组网场景, 保障超高密度组网场景下的干扰协同, 保证统一的用户体验, 让每个用户享受近乎峰值的体验。

第六, 灵活子帧配比, 轻松应对大事件等突发上行流量增加场景。自动灵活调整上下行子帧配比, 最大化系统整体容量。

第七, 提供10ms低时延体验, 使能更多的创新业务。通过提供x Gbit/s高峰值和10ms级别低时延的网络能力, 使得环境信息、指令在终端和云端之间的快速传递;同时, 通过e MTC技术, 在不增加新频段、不增加新硬件的情况下, 可实现海量无线设备接入, 为大数据、物联网产业提供更强大的网络支持。

产业链高度认同:2016年将启动规模商用

TDD+一经提出就得到运营商、芯片、应用等众多产业企业认可。TDD+解决方案是由华为与中国移动、软银、高通等行业领导企业共同研究产生的。同时该方案提出之后, 很快也得到GTI联盟运营商们的群力支持。

GTI运营商日本软银WCP高级总监北原秀文表示, 到2020年左右, 软银一半以上的流量都运行在TDD网络上, 所以软银希望TDD技术一直走下去。而TDD+属于4.5G方案, 可帮软银应对未来增长千倍的流量压力, “我们今年底将携手华为在东京开展技术试点。”

TDD+发展, 也离不开芯片、终端的支撑。高通一位人士表示, TD-LTE与LTE FDD已经走向融合, One LTE成为趋势。这种情况下, TDD变得更加重要。未来TDD可以通过引入Masive MIMO以及波束成形等技术, 升级为TDD+, 让4G向5G平滑过渡。

TDD+产业得到运营商、系统厂商、芯片厂商的支持, 那有什么杀手级应用驱动TDD+发展?奥迪联合实验室相关负责人介绍, TDD+对于垂直行业如汽车行业意义重大。奥迪希望将更多不同的电子设备融合到汽车中, 让汽车更加智能, 并提升汽车的价值。

车联网发展前景广阔, 但需要产业更多力量的支持, 也需要更先进的高速、低时延无线技术。该奥迪联合实验室负责人表示, 几年前奥迪与华为成为战略合作伙伴, 未来双方将继续合作, 实现汽车的连接路线图, “这个路线图如果涵盖TDD+这样先进的技术, 我认为我们就走对了。”

产业广泛的认同加速了TDD+的商用进程——2016年TDD+将商用。“TDD+不是5年后才实现, 而是明年就可商用。”汪涛表示, 华为与高通、软银两大合作伙伴都进行了相关测试工作, 希望在2016年商用部署。

这个时间节点得到中国移动李正茂的认可。据悉, 中国移动已在上海开展TDD+相关实验。此外, 华为还刚刚与软银签署TDD+合作备忘录, 将在东京试点。可以预见, 2016年上海、东京等诸多城市将商用TDD+方案。

一位行业人士分析, TDD+比LTE-A技术更有优势, 如果可以在2016年启动商用, 比5G可早商用4年, 未来必将成为TDD运营商保持竞争优势的关键。

那么, 面临众多技术, GTI运营商应该如何选择部署路径, 全力升级到LTE-A还是向TDD+倾斜?

华为方面介绍, 每个运营商所处的市场以及自身情况都不同, 具体情况要具体分析。以软银为例, 其主要将在人口密集的城市区域部署TDD+, 在农村地区, LTE技术目前就够了。

汪涛还坦言, TDD+方案功能是逐步增强, 不可能一蹴而就。中国移动研究院人士则告诉《通信世界》记者, 中国移动重视TDD+落地, 希望将TDD+产业做大做强, 呼吁更多的产业力量加入。

TDD已成主流:华为将持续大力投入并引领产业发展

目前TDD技术已在全球广泛商用, TD-LTE用户数达到2亿。全球已有54张TD-LTE的网络, 分布于34个国家。全球已部署4G基站数量中, TDD技术占据了50%;TD-LTE用户数占了全球所有4G用户的33%。与此同时, 支持TD-LTE的商用终端已经超过了1000多种。

上述数据证明TDD已成业界主流, 其能够通过TDD+实现持续演进意义重大。“TDD已经不是一个分支的技术, 而是一个主流的技术。”汪涛表示。

作为最早推出TDD+的首批成员, 华为在TDD阵营中到底扮演了什么角色?据悉, 华为在TDD产业做出杰出贡献:在TD-LTE发展之初, 华为就推出TD-SCDMA向LTE的平滑演进方案;在国际上, 华为提出了很多创新方案和解决技术, 并部署了多个TD-LTE网络。

数据显示, 在全球已经商用发布的54张TD-LTE网络中, 华为参与了34张网络部署。华为提供了已部署TD-LTE基站数量的50%。

这些努力和成绩使华为成TDD产业重要参与方。过去几年, 在TD-LTE建网思路和发展模式方面, 华为均有重大建树, 而且这些贡献极具前瞻性。比如在2013年, 华为第一次提出TD-LTE和LTE FDD的One LTE融合思路, 最终无线产业确实朝该方向发展。

今年, 华为与产业合作伙伴共同提出TDD+这样的里程碑式方案, 源于华为公司过去多年在TDD产业中持续不断的研发和投入。

据悉, 在专利技术方面, 华为占据了30%核心专利的份额, 华为在TD-LTE的努力也获得很多行业的认可, 2012年华为获得了GTB的创新大奖, 2013年在GTI获得了最突出贡献奖。

此次能够与中国移动等企业携手推出TDD+, 再次显示华为在TDD技术方面的领导力。Strategy Analytics无线运营商战略高级分析师杨光认为, TDD+方案满足了软银等运营商的需求, 离正式商用还有待产业继续努力, 华为在产业研发和市场推广方面占据优势。

移动网络的演进 篇9

1 4G的要求

4G是集3G与宽带无线局域网 (WLAN) 于一体, 并能够传输高质量视频图像。它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100 Mbps的速度下载, 比目前的拨号上网快2 000倍, 上传的速度也能达到20 Mbps, 并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面, 4G与固定宽带网络在价格方面不相上下, 而且计费方式更加灵活机动, 用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外, 4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署, 然后再扩展到整个地区。很明显, 4G有着不可比拟的优越性。

作为第四代移动通信技术, 其主要的要求是:

(1) 数据率要超过通用移动通信系统 (UMTS) , 即从2 Mb/s提高到100 Mb/s, 移动速度上要从步行到车速。

(2) 满足第三代移动通信尚不能达到的在覆盖、质量、造价上支持的高速数据和高分辨率多媒体服务的需要。WLAN应能与B-ISDN和ATM兼容, 实现宽带多媒体通信, 并形成综合宽带通信网 (IBCN) 。

(3) 对全速移动用户能提供150 Mb/s的高质量的影像服务。

2 LTE系统

3GPP LTE的目标是成为在21世纪20年代支撑世界电信工业的移动通信系统。为实现这一目标, 从一开始LTE就利用3GPP在定义移动通信系统特别是无线接口方面的优势, 作为其标准化工作的指导思想, 依靠十几年来在3G研究的技术基础上设计出“准4G”系统[2]。

2.1 LTE目标和关键技术

长期演进 (LTE) 项目是在3G与4G技术之间的一个过渡, 由于它具有100 Mbps的数据下载能力, 被视为从3G向4G演进的主流技术。长期演进的主要目标包括:降低时延, 提高用户数据速率, 改善系统容量以及覆盖, 降低运营商的成本。为了达到这个目标, 需要同时考虑无线接口以及无线网络架构的演进。LTE系统设计主要研究新的物理层传输方案、先进的天线技术和灵活的带宽以及无线接口的高层协议等内容[3]。

3GPP从系统性能要求、网络的部署场景、网络架构、业务支持能力等方面对LTE进行了详细的描述。与3G相比, LTE具有如下技术特征:

(1) 提高了通信速率结合频谱效率;

(2) 以分组域业务为主要目标, 系统在整体架构上将给予分组交换;

(3) 服务质量 (QoS) 保证, 通过系统设计和严格的QoS机制, 保证实时业务的服务质量;

(4) 系统部署灵活, 可以支持1.25 MHz～20 MHz之间的多种系统带宽;

(5) 减低无线网络时延, 解决了向下兼容的问题, 并降低了网络时延;

(6) 增加了小区边界比特速率, 在保持目前基站位置不变的情况下增加小区边界比特速率;

(7) 强调向下兼容, 支持已有的3G系统和非3GPP规范系统的协同运作。

此外, LTE支持各种多媒体业务, 并通过系统设计和严格的QoS机制, 保证实时业务 (如VoIP) 的服务质量。

标准化的LTE是以MIMO和OFDM两大关键技术为支撑的, 采用MIMO技术可以使空间中产生多个独立而且同行的信道系统, 可以使信道容量和信道的可靠性得到提高, 使误码率得到降低。OFDM使各子载波信号频谱互相重叠, 子载波正交复用技术大大减少了保护带宽, 提高了频带利用率。通过两者结合, 充分利用两种技术的优点, 使分集增益和系统容量有所提高, 频率选择性衰落有所减弱, 通过现在的发展来看, 将MIMO和OFDM进行结合已成为新一代移动通信的重要技术。图1为MIMO-OFDM模型框图[4]。

2.2 网络结构

图2为3GPP R6版本的网络架构, 从图中可以看出3G网络有基站 (Node B) 、无线网络控制器 (RNC) 、服务通用分组无线业务支持节点 (SGSN) 和网关通用分组无线业务支持节点 (GGSN) 四种网络节点组成。

为了达到系统时延要求, LTE对原有的网络架构进行了较大的改进, 使其仅由演进UMTS陆地无线接入网 (E-UTRAN) 基站 (E-Node B) 和接入网关 (aGW) 组成。图3给出了LTE的网络架构, 与图2给出的网络结构相比较, 有两点突出的变化。一是没有了RNC, 空中接口的用户平面和控制平面的功能由E-Node B进行管理和控制, 由于少了一层节点, 用户面的数据传送和无线资源的控制变得更加快速;二是aGW承担了接入网用户数据的分组数据汇聚子层的功能, 也承担了部分核心网的功能, 从整体网络结构的角度看, 接入网和核心网 (CN) 的界限开始变得模糊。这样的网络结构设计, 主要用于支持用户设备 (UE) 在整个网络内的移动性, 保证用户的无缝切换。每个E-Node B均是通过网络连接形式与接入网关 (aGW) 连接, 一个E-Node B可以和多个aGW互联, 反之亦然。

3 EPS系统

EPS的目标是制定一个具有高数据率、低延迟、数据分组化、支持多种无线接入技术为特征的具有可移植性的3GPP系统框架结构。3GPP的EPS项目是基于未来移动通信的全IP网络而发起的, EPS网络可以支持端到端的QoS保证, 支持全面分组化和多接入技术, 可以与现有3GPP系统的互通, 也可以支持非3GPP网络 (WLAN、WiMAX) 的接入, 支持用户在3GPP网络和非3GPP网络之间的漫游和切换。

3.1 EPS网络结构

EPS的工作目标与LTE一致, 可提高性能, 减少时延, 提高系统容量和覆盖率, 减少运营成本, 可实现一个基于IP网络的现有或者新的接入技术移动性的灵活配置和实施, 是优化IP传输网络。但不同于LTE, EPS更多的是从系统整体角度考虑未来移动通信的发展趋势和特征, 从网络架构方面确定将来移动通信的发展方向。图4给出了EPS网络结构。

LTE/EPS体系结构的主要改进包括以下几点[5]:

(1) 一个通用锚点和一个支持所有接入技术的网关节点;

(2) 一个经过优化的用户平面体系结构, 将节点类型从以前的四种缩减到只有两种 (基站和网关) ;

(3) 所有接口均支持基于IP的协议;

(4) 无线接入网 (RAN) 与CN之间的功能分离, 类似于宽带码分多址 (WCDMA) 与高速分组接入 (HSPA) 之间的功能分离;

(5) 移动性管理实体 (MME) 与网关之间的控制平面/用户平面分离;

(6) 集成采用基于客户端和网络的移动IP的非3GPP接入技术。

LTE/SAE体系结构包括分组数据网 (PDN) 和服务网关。PDN网关是所有接入技术的通用锚点, 为所有用户提供一个稳定的IP接入点。目前移动通信网络从2G、3G到LTE无线网络演进后, 核心网需要同时接入2G、3G和LTE无线网络。

3.2 EPS系统架构

目前, 一些发起并参与LTE/EPS标准制定和技术研究工作的3GPP成员已超过30多家, 正在积极研究和开发符合3G LTE/EPS技术标准的系统和设备, 目标是在保证技术和系统性能领先的同时, 最大程度地利用并兼容现有的系统平台, 保持系统的平滑演进, 以提供最优的无线通信解决方案, 3GPP给出了Packet Core简化的EPS架构[6], 如图5所示。

MME功能主要处理移动性管理, 包括:存储UE控制面上下文, 包括用户设备ID, 状态, 跟踪区等;移动性管理;鉴权和密钥管理;信令的加密、完成性保护;管理和分配用户临时ID。

用户平面实体 (UPE) 功能体负责用户面处理, 包括数据的路由和转发、用户面加密终结点、头压缩、存储UE用户面上下文包括基本IP承载信息、路由信息等、E-Node B间切换 (3GPP AS间切换) 用户面支持。

内部接入系统锚点 (IASA) 功能体处理系统间用户面支持;处理不同接入系统间的用户面切换;数据的路由与转发;计费数据收集;到PDN网关功能;部分功能可以和UPE合作。

网络架构涉及端到端的系统方面、核心网和不同的接入系统。网络架构的演进应该考虑到空口的演进, 包括是否需要修改网络结构, 在网络节点之间不同功能的划分;如何为整个网络提供较低的时延, 如何有效地支持各种业务 (如VoIP等) 。EPS需要考虑对全IP网络的影响, 支持不同接入系统, 基于运营商策略、用户喜好和接入网条件组合的接入选择, 考虑实现基本系统性能的改善, 维持整个系统协商的QoS, 特别是域间和不同网络之间, 从网络链路到基站的QoS等。EPS支持不同的接入系统之间的移动性, 包括业务连续性, I-WLAN和3GPP PS域的业务连续性, 支持多种接入技术和终端在不同接入基础的移动性等[7]。

4 总结

在4G进程中, LTE/EPS架构起着引导作用, LTE/EPS解决方案可实现高于100 Mbps的下行峰值速率和低于10 ms的往返时间, 并能极大简化网络操作和维护工作, 还可与GSM、WCDMA/HSPA和cdma2000系统高效集成, 将能为全球各地的用户实现移动宽带业务。LTE/EPS将受益于GSM和WCDMA/HSPA网络强劲的发展势头和庞大的生态系统, 将规模经济延伸到各类终端、设备和网络设备中。LTE/EPS以其强大性能和灵活的系统架构, 确保了在未来能够拥有光明的前景。

参考文献

[1]3GPP System Architecture Evolution:Report on TechnicalOptions and Conclusions (Release 7) .3GPP, 3GPP TR23.882.

[2]Stefania Sesia, Issan Toufik, Matthew Baker.LTE, The UMTS Long Term Evolution[J].Theory to Practice, 2009.12.

[3]张志林.3GPP LTE物理层和空中接口技术[M].北京:电子工业出版社, 2011.

[4]倪宏斌.4G移动通信系统中MIMO-OFDM技术的应用[J].科技传播, 2011, 1:163-164.

[5]杨琴英.更快更优的LTE技术[J].信息与电脑, 2010, 8:93-94.

[6]孙天伟.3GPP LTE/SAE网络体系结构和标准化进展[J].广东通信技术, 2007, 27 (2) :33-39.