LTE的基本原理和業(yè)務(wù)發(fā)展前景

張劍　蘆海波

【摘要】 隨著LTE的迅速發(fā)展，其低時延、高帶寬等特性使用戶的移動業(yè)務(wù)體驗有效提升，從而使移動互聯(lián)網(wǎng)時代的業(yè)務(wù)需求得到了更好的滿足，進一步促進了移動通信市場的發(fā)展。本文筆者在介紹LTE基本原理的其礎(chǔ)上， 對LTE當(dāng)前的業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，并結(jié)合LTE的技術(shù)優(yōu)勢分析了其發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】 LET 基本原理 業(yè)務(wù)發(fā)展

LTE技術(shù)主要采用了MIMO和OFDM作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時使用了64QAM這種高階調(diào)制編碼技術(shù)，可以說是新一代無線通信的演進技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率得到有效提高。同時，LTE主要采用了扁平化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延大幅度降低。

一、LTE的基本原理

1.1 LTE 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在3GPP的LTE項目中，對系統(tǒng)的時延需求更加嚴(yán)格，由LTE空閑模式將控制面時延轉(zhuǎn)移到激活模式，但并要求時延不能超過100ms，而當(dāng)休眠模式轉(zhuǎn)移動激活模式的情況下時延不能超過5a0ms。在空載和小IP分組的條件下用戶面時延不能超過5ms，為達到上述要求，對于無線幀長度、空中接口TTI等變化，3GPP以縮短空中接口的時延，并優(yōu)化和嚴(yán)謹了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使通信路徑上的節(jié)點跳數(shù)盡量減少，從而使網(wǎng)絡(luò)中的傳輸時延盡量減少。從整體上來說，LTE系統(tǒng)與3GPP系統(tǒng)相似，無線接入網(wǎng)與核心網(wǎng)依然存在邏輯關(guān)系，其接口也依舊清楚，空中接口在無線接入網(wǎng)終止。將其系統(tǒng)架構(gòu)主要分為了兩部分，即一是演進后的核心網(wǎng)EPC，二是演進后的接入網(wǎng)E-UTRAN，演進后的系統(tǒng)主要存在于分組交換域[1]。由于E-UTRAN的網(wǎng)元設(shè)備僅由eNB構(gòu)成，以此形成了更扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。LTE網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了全IP路由，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間與Internet區(qū)別不大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨近于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其最大優(yōu)勢在于低時延、低成本及高帶寬等。

1.2 LTE 幀結(jié)構(gòu)

LTE系統(tǒng)同時定義了兩種方式，即一是頻分雙工FDD，二是時分雙工TDD，LTE系統(tǒng)主要采用TDD模式，在同一頻率行上下行工作，所有幀結(jié)構(gòu)對于上下行所占用資源的位置和時間等信息都要同時給出。LTE系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)中，無線幀長度為10ms，將其分為兩個5ms的半幀，一個半幀主要由長度為1ms的5個子幀組成。長度為0.5ms的2個常規(guī)時隙會組成常規(guī)子幀，由DwPTS 、UpPTS及GP這3個長度共1ms的特殊時隙組成特殊子幀。

二、LTE的業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 運營商力挺

目前，LTE技術(shù)已經(jīng)得到了全球移動通信（GSM）協(xié)會的大力支持，同時很多運營商也紛紛選擇了LTE。最先采用LTE技術(shù)的是美國AT&T，對于AT&T來說，符合邏輯選擇的必然是LTE技術(shù)，投入LTE網(wǎng)路建設(shè)視情況就在未來幾年時間。英國沃達豐于2007年9月宣布LTE計劃。將會在之后的3～4年后部署LTE。2007年11月，LTE標(biāo)準(zhǔn)在GSM得到應(yīng)用，并聲稱這一標(biāo)準(zhǔn)在全球?qū)⒂兄T多GSM運營商作為首選。2008年2月，在巴塞羅舉行的3GSM大會上，中國移動總裁王建宙表示，對于LTE的測試，中國移動將與美國Verizon、英國沃達豐共同加入。

2013年，中國移動于6月份啟動LTE網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備招標(biāo)工作，LTE組網(wǎng)采購規(guī)模約有20.7萬個基站，載扇共計55萬，投資紙頭為500億元，在全國100多個城市覆蓋。2014年計劃建成50萬LTE基站，中國聯(lián)通計劃每年投資100億元建設(shè)3.1萬個4G基站。LTE商用網(wǎng)絡(luò)截止2013年全球共11個，主要商用頻段包括2.6G、2.3G。對于LTE頻段，國內(nèi)中國電信考慮使用1.9G、2.3G和2.6G。

當(dāng)前，對于LTE的測試DoCoMo已經(jīng)正式啟動，并對LTE的合作伙伴進行了選擇。LTE得到了諸多運營商的大力支持，目前LTE服務(wù)用戶達到了2400萬，在移動寬帶技術(shù)中LTE將成為長期的繼任者，可以預(yù)想到LTE美好的未來。

2.2 設(shè)備商跟進

LTE由于得到諸多運營商的普遍選擇，這為全球移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展指明了方向，在LTE領(lǐng)域中，設(shè)備制造商也紛紛投入，促進了LTE的不斷發(fā)展，與其他競爭技術(shù)相比，LTE的商用更讓人期待。

在商用產(chǎn)品的推出上，LTE根據(jù)3GPP所制定的計劃，商用產(chǎn)品于2008～2009年推出，與此對應(yīng)，商用LTE產(chǎn)品計劃也有設(shè)備制造商紛紛推出。其中，多制式基站的LTE商用產(chǎn)品為華為在2009年推出，并將LTE商用網(wǎng)絡(luò)在全球進行了部署；LTE的相關(guān)產(chǎn)品由北電在2008年推出，這樣以來滿足了2010年后對LTE網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模商業(yè)部署；在2009～2010年NEC推出了LTE的有關(guān)服務(wù)，因而對相關(guān)網(wǎng)絡(luò)及終端產(chǎn)品有了積極的準(zhǔn)備。愛立信與大唐在LTE領(lǐng)域展開了合作，重點研究了LTE/TDD技術(shù)，并在2010～2012年期間推出了TD-LTE，從而實現(xiàn)了熱點地區(qū)覆蓋[2]。

在LTE的應(yīng)用測式上，因為有設(shè)備制造商的大力推動，早在2008年部署了試商用網(wǎng)絡(luò)，并且順利對LTE的應(yīng)用進行了測試，對于LTE的呼叫測試已成功完成。這是LTE商業(yè)化進程中是一個非常重要的里程碑。之后，對諾基亞對于LTE的多用戶野外試驗在德國柏林首次完成，這也是世界上首例，證實對于LTE的性能要求3GPP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)能夠滿足，這表明從實驗室到商用LTE又進了一步。

三、LTE的發(fā)展前景

3.1 運營商決定技術(shù)路線發(fā)展方向

長期以來，在3G向4G的演進過程中，基于4大3G標(biāo)準(zhǔn)，即WiMAX、WCDMA、CDMA2000及TD-SCDMA，演進過程中分別形成了WiMAX、UMB及LTE這三條路徑。全球的移動通信產(chǎn)業(yè)在這三條演進路徑清晰之后開始從3G邁向4G，未多種移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中移動運營商的選擇決定著LTE未來的發(fā)展前景。

從設(shè)備商到運營商決定的變化，是移動通信技術(shù)路線選擇的必經(jīng)之路。2G時代，發(fā)展為2G標(biāo)準(zhǔn)的PDC、GSM、IS-95及IS-136，在很大程度上都取決于設(shè)備商。設(shè)備商在技術(shù)路線選擇上因其強大的研發(fā)實力使其具備了絕對的話語權(quán)，由很多設(shè)備商形成了一個聯(lián)盟陣營，他們共同一個通信標(biāo)準(zhǔn)。而運營商在雙方的博弈中由于研發(fā)實力不強，不得不聽從由其他設(shè)備商所提出一建議，并且對于其他設(shè)備商諸多的解決方案都必須接受。當(dāng)前，對于3G時代的情況依然改觀不大，以GSM系統(tǒng)為主的歐洲國家是WCDMA的主要支持者，美國高通北美公司主導(dǎo)提出了CDMA2000，美國廠商提出了WiMAX，我國大唐提出了TD-SCDMA。設(shè)備商聯(lián)盟的研發(fā)實力較強，在所提供的幾種標(biāo)準(zhǔn)中運營商只能進行選擇，主要由政治方面的博弈或設(shè)備商聯(lián)盟依靠技術(shù)實力來決定各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展態(tài)勢，各種標(biāo)準(zhǔn)在最后會達到一種均衡狀態(tài)，并共同存在[3]。對此，可以看出，設(shè)備制造商在2G和3G時代成為技術(shù)路線選擇和技術(shù)發(fā)展走勢的主要推動力量。endprint

當(dāng)前，在全球移動通信業(yè)的快速發(fā)展的環(huán)境下，運營商的用戶規(guī)模不斷增加，同時也大大增強了資金實力，從而促使了國際交往合作的不斷加深，有了更多基于自身利益的現(xiàn)實問題可以在未來技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇中進行考慮。首先是互聯(lián)互通，在實現(xiàn)國際漫游與互聯(lián)互通上不同的技術(shù)制式會存在著很多障礙。目前，CDMA主導(dǎo)著Verizon的網(wǎng)絡(luò)，UMB是未來平滑過渡的方向。但是，其所選擇的是LTE，與沃達豐網(wǎng)絡(luò)的兼容漫游是其選擇中主要考慮的因素。其次是規(guī)模經(jīng)濟的影響，諸多運營商共同選擇了一項標(biāo)準(zhǔn)，對該主流標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)鏈集中力量做大，這在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)設(shè)資、業(yè)務(wù)終端種類等方面都有極大的好處。

3.2 4G時代的主流標(biāo)準(zhǔn)

雖然，UMB數(shù)據(jù)傳輸率最高可達280Mbps，但目前對于該技術(shù)還沒有任何一位運營商家表示愿意進行測試，在市場中幾乎是沒有需求量。而美國Verizon公司宣布支持的LTE，對于UMB及高通公司來說是一個重大的打擊，Verizon作為北美最大的CDMA網(wǎng)絡(luò)運營商，其所支持的LTE，對全球其他地區(qū)CDMA運營商的選擇將會產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致在UMB的研發(fā)投入中設(shè)備商不斷縮減，進而促使UMB出現(xiàn)衰退。而中國電信LTE的商用化以R9為起點，4G是LTE，LTE不一定是4G。

由于WiMAX是一個全新的技術(shù)，其產(chǎn)品、標(biāo)準(zhǔn)化及終端等方面還有待進一步提升，而已經(jīng)開始領(lǐng)跑4G的其他兩大標(biāo)準(zhǔn)先入先發(fā)有明顯的優(yōu)勢，WiMAX與之前比已明顯滯后。另外，由于WiMAX與TD-SCDMA之間的競爭激烈，除了面臨用戶市場的競爭外，在頻譜資源上還存在著較大的競爭，WiMAX是TD-SCDMA走出國門的主要對手，得到中國政府的支持很難。對于LTE演進方向的態(tài)度中國移動有明確宣布，這為兩者建設(shè)持續(xù)合作關(guān)系增加了難度。目前，根據(jù)中國的形勢，未來3G市場將會采用CDMA2000、WCDMA等技術(shù)，WCDMA網(wǎng)絡(luò)運營商在其中最為成熟，必然會經(jīng)LTE演進至4G；而對于C網(wǎng)的運營商來說，由于對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)支撐CDMA網(wǎng)絡(luò)較強，使其難以與WiMAX建立合作關(guān)系，未來將在LTE和UMB中選擇其演進的路徑?？傊?，WiMAX在全球最大的移動通信市場上將很難再有發(fā)展市場。

總之，面對未來移動通信技術(shù)的發(fā)展方向，需要我國政府引起高度重視，在發(fā)展過程中做出科學(xué)規(guī)劃。同時，組織相關(guān)科研機構(gòu)在研發(fā)是加大投入，在涉及國家利益博弈是做出對策，在戰(zhàn)略策略上及早做出規(guī)劃，確保在4G時代我國贏得更多的話語權(quán)。而對于我國移動運營商來說，應(yīng)注重與價值鏈相關(guān)方的合作，雙方聯(lián)合研發(fā)才能實現(xiàn)合作共贏，這樣一來，我國在將來才能爭取得更大的知識產(chǎn)權(quán)比例，從而進一步提高了國際競爭力。

參 考 文 獻

[1] 楊光. 國際領(lǐng)先運營商LTE業(yè)務(wù)發(fā)展策略綜述與展望[J]. 移動通信. 2013，15（12）

[2] 王建明，于翔. 從DOCOMO的成功看LTE業(yè)務(wù)發(fā)展策略[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2012，21（7）

[3] 段群麗. TD-LTE宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究[J]. 華南理工大學(xué). 2012，11（1）

作者簡介：

張劍，出生年月：1975年11月 性別： 女 民族：漢 籍貫：湖北襄陽 學(xué)歷：本科 職稱：通信工程師 研究方向：光纖通信。

蘆海波，（1978.2—），男，湖北襄陽人，中共黨員，通信工程師，本科，研究方向：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。endprint