LTE時(shí)代的WLAN建設(shè)

陳海虹

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)福建有限公司，福州 350003）

1 國(guó)內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)展

2012年10月14日，工信部決定將2.6GHz頻段(2500～2690MHz)，共計(jì)190MHz的頻率采用全TDD方式進(jìn)行劃分。10月25日，工信部確定了LTE-FDD的頻率資源，將分配在1800和2100MHz頻段中未分配的兩個(gè)60MHz頻率資源，共120MHz用于FDD頻率。

10月，中國(guó)移動(dòng)公布了自8月開(kāi)始的TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的招標(biāo)結(jié)果，涉及城市為北京、上海、杭州、南京、廣州、深圳、廈門(mén)、青島、天津、沈陽(yáng)、寧波、成都、福州共13個(gè)城市，包含LTE基站20000個(gè)。本次招標(biāo)有9家廠家中標(biāo)，預(yù)計(jì)年底前完成本期LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

除中國(guó)移動(dòng)外，中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通也紛紛向媒體表態(tài)，將加快推進(jìn)LTE網(wǎng)絡(luò)的商用進(jìn)程，并在上海等地進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)模測(cè)試和各項(xiàng)試商用測(cè)試。

2 大規(guī)模部署LTE面臨的挑戰(zhàn)

雖然運(yùn)營(yíng)商特別是中國(guó)移動(dòng)已經(jīng)在試點(diǎn)城市有了初步的建網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，但是在目前階段，LTE的大規(guī)模建設(shè)不可避免的會(huì)面臨諸多挑戰(zhàn)，簡(jiǎn)單說(shuō)有如下幾點(diǎn)：

首先，頻譜劃分對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的挑戰(zhàn)首當(dāng)其沖。無(wú)線信號(hào)傳播范圍和頻率密切相關(guān)，頻率越高，傳播路徑損耗越大，繞射能力越弱，傳播的距離也越近。根據(jù)目前公布的頻譜劃分，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)目前獲批的頻段，遠(yuǎn)高于2G/3G網(wǎng)絡(luò)，甚至WLAN。這意味著LTE網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍將進(jìn)一步下降，基站建設(shè)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本將急劇增長(zhǎng)。同時(shí)，現(xiàn)在市區(qū)內(nèi)的站址資源越來(lái)越少，新建站點(diǎn)越來(lái)越困難，由于頻譜規(guī)劃導(dǎo)致的大量新建站的需求將會(huì)對(duì)建設(shè)進(jìn)度造成很大的困難。

其次，在對(duì)手機(jī)終端的多頻多模支持方面，中國(guó)移動(dòng)目前要求多模終端至少支持TD-LTE、TD-SCDMA和GSM 3種模式，如果考慮國(guó)際漫游和產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)，需要支持LTE-FDD甚至WCDMA模式。這樣的話，單個(gè)終端就需要支持5種的網(wǎng)絡(luò)制式，這需要終端芯片必須具有很高的集成度，一般認(rèn)為只有28nm半導(dǎo)體工藝才能滿足要求。目前除高通等少數(shù)公司外，大部分TD-LTE芯片廠商還難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。另外，終端同時(shí)支持5種網(wǎng)絡(luò)制式勢(shì)必帶來(lái)手機(jī)功耗的增加，如何保持手機(jī)的低功耗和較長(zhǎng)的電池壽命也將對(duì)LTE手機(jī)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。

由于TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)在全球只有少數(shù)運(yùn)營(yíng)商采用，終端手機(jī)廠商對(duì)TD-SCDMA終端的研發(fā)力度和產(chǎn)品推新方面都支持不夠，從而導(dǎo)致中國(guó)移動(dòng)始終面臨TD-SCDMA終端種類匱乏的情況。這個(gè)局面在TDLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，仍然將無(wú)法獲得明顯的改善。

3 WLAN是TD-LTE建網(wǎng)的最佳補(bǔ)充

為了打破移動(dòng)終端的帶寬瓶頸，一方面運(yùn)營(yíng)商在積極地將蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向有著更高速率、更高頻譜利用率的LTE網(wǎng)絡(luò)升級(jí)；另一方面，運(yùn)營(yíng)商也在考慮LTE網(wǎng)絡(luò)與WLAN的融合，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同探索與實(shí)施也正在掀起新的風(fēng)潮。

目前，WLAN作為無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最重要的承載網(wǎng)絡(luò)，已承載了超過(guò)60%的手機(jī)用戶上網(wǎng)數(shù)據(jù)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，在LTE大規(guī)模部署的時(shí)代，作為低成本無(wú)線寬帶組網(wǎng)技術(shù)的WLAN，將始終是TD-LTE建網(wǎng)的最佳補(bǔ)充。

（1）據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從2010～2015年，全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量將增長(zhǎng)26倍，其中絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)流量來(lái)自手持終端。所以即使TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起來(lái)了，仍會(huì)面臨巨大的流量壓力，更需要高帶寬低成本的WLAN進(jìn)行分流。

（2）豐富的終端類型使得WLAN可以在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，終端支持較少的情況下作為T(mén)D-LTE的分流方式，以滿足用戶對(duì)高速數(shù)據(jù)的訪問(wèn)需求。另外，WLAN也可作為T(mén)D-LTE的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)，采用類似LTE-Fi的產(chǎn)品，也可以解決初期TD-LTE終端有限的情況。如今WLAN芯片被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)在的智能手機(jī)設(shè)備中，利用WLAN從TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中分流流量仍將是一種極為有效且低成本的方式。

（3）WLAN是現(xiàn)階段縮小覆蓋范圍、提升吞吐量的性價(jià)比最好的技術(shù)。無(wú)線通信吞吐量每30個(gè)月翻一翻，無(wú)線通信的吞吐量增加100萬(wàn)倍；其中1600倍是由小區(qū)覆蓋變小，通過(guò)頻譜復(fù)用帶來(lái)；25倍是由于更大帶寬帶來(lái)；只有5倍是由于物理層技術(shù)進(jìn)步，提升頻譜效率帶來(lái)。而對(duì)比幾種縮小小區(qū)覆蓋范圍的技術(shù)，WLAN在單帶寬成本、終端成本和終端規(guī)模上具有壓倒性優(yōu)勢(shì)。目前絕大多數(shù)的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量是通過(guò)TD-SCDMA+WLAN進(jìn)行承載的，今后將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)逐漸從TD-SCDMA升級(jí)到TD-LTE。但無(wú)論是TDSCDMA還是TD-LTE，考慮到成本等各因素，它們?cè)诔休d移動(dòng)數(shù)據(jù)流量能力上明顯不如WLAN。進(jìn)入LTE時(shí)代以后，用戶將擁有更大的帶寬，更快的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)速率，并具備更高的業(yè)務(wù)承載能力。但即便TD-LTE網(wǎng)絡(luò)可以提供高得多的速度，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量和用戶數(shù)量的陡增還是會(huì)堵塞頻譜，造成類似現(xiàn)在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中存在網(wǎng)絡(luò)中斷等問(wèn)題。

（4）TD-LTE、WLAN的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合方案已逐步完善。由于在頻譜資源利用方面已經(jīng)達(dá)到極致，TDLTE網(wǎng)絡(luò)將像GSM網(wǎng)絡(luò)一樣，是一個(gè)可以長(zhǎng)期提供服務(wù)的移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。而作為仍在持續(xù)演進(jìn)的無(wú)線寬帶技術(shù)，WLAN的建設(shè)一定會(huì)持續(xù)并發(fā)展。WLAN將會(huì)和LTE網(wǎng)絡(luò)一起，為已經(jīng)到來(lái)的大數(shù)據(jù)時(shí)代做最好的網(wǎng)絡(luò)承載。以往對(duì)于LTE-WLAN的互操作主要研究集中在核心網(wǎng)，如3GPP在TS23.234中研究了WLAN等非3GPP接入EPC的互通架構(gòu)。3GPP LTE R12從2012年9月起初步開(kāi)展R12研究項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)制定，R12增強(qiáng)了LTE-WLAN的互操作，明確LTE-WLAN互操作的應(yīng)用場(chǎng)景和機(jī)制，探討在接入網(wǎng)側(cè)提供可行性方案，進(jìn)一步優(yōu)化蜂窩系統(tǒng)業(yè)務(wù)分流的可行性，包括網(wǎng)絡(luò)選擇策略、WLAN的發(fā)現(xiàn)機(jī)制、無(wú)線資源及信令，提升終端用戶對(duì)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的體驗(yàn)。

（5）根據(jù)業(yè)務(wù)承載對(duì)象不同可以采取WLAN和TD-LTE對(duì)不同業(yè)務(wù)進(jìn)行分流的協(xié)同方式。目前現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的巨大流量由手機(jī)產(chǎn)生的比例仍然不大，主要由數(shù)據(jù)卡等產(chǎn)生。今后TD-LTE主要解決手機(jī)數(shù)據(jù)通信，WLAN可以主要解決數(shù)據(jù)卡等數(shù)據(jù)通信。由于數(shù)據(jù)卡用戶對(duì)無(wú)線帶寬的需求是無(wú)止境的，這部分用戶的需求將會(huì)日益增加，預(yù)計(jì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)將無(wú)法滿足承載要求，這時(shí)WLAN仍然是可以滿足更高速率的承載要求。

4 協(xié)同建設(shè)WLAN和TD-LTE網(wǎng)絡(luò)

4.1 要精確規(guī)劃、精確營(yíng)銷，做好流量經(jīng)營(yíng)

要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和市場(chǎng)營(yíng)銷之間的協(xié)同。中國(guó)移動(dòng)對(duì)于四網(wǎng)的定位是“協(xié)同”，所以協(xié)同服務(wù)是WLAN建設(shè)的關(guān)鍵。移動(dòng)的客戶基礎(chǔ)依然是廣大的2G/3G用戶，WLAN做好與其它網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同互動(dòng)非常重要，將會(huì)直接影響WLAN使用率和數(shù)據(jù)分流的效率。要建立健全多網(wǎng)協(xié)同分析系統(tǒng)，輸出量化分析指標(biāo)，為精確建網(wǎng)、精確營(yíng)銷提供指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)GSM、TD-SCDMA、WLAN的數(shù)據(jù)流量、終端類型、業(yè)務(wù)屬性、用戶習(xí)慣等多維度分析，構(gòu)建覆蓋匹配模型、多因素量化指標(biāo)體系，形成WLAN精確部署和精確營(yíng)銷方案。

4.2 要做好四網(wǎng)協(xié)同建設(shè)工作

圖1 “四網(wǎng)協(xié)同”業(yè)務(wù)承載模型圖

WLAN工作于2400～2483.5MHz，TD-LTE室內(nèi)組網(wǎng)的E頻段可能工作于2320～2370MHz，與WLAN尚有30MHz隔離帶，兩系統(tǒng)間主要是帶外干擾，但干擾較大，共存較為復(fù)雜。為實(shí)現(xiàn)TD-LTE與WLAN室內(nèi)共存可采用增加頻率保護(hù)帶、提高濾波精度、限制設(shè)備參數(shù)等方式。四網(wǎng)將長(zhǎng)期共存，根據(jù)不同用戶、業(yè)務(wù)和覆蓋范圍定位各不同。GSM網(wǎng)絡(luò)將以承載語(yǔ)音+低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)將以承載視頻語(yǔ)音+中高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)將以承載高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，WLAN網(wǎng)絡(luò)將作為T(mén)DSCDMA和TD-LTE高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的近距/熱點(diǎn)覆蓋補(bǔ)充。聚焦熱點(diǎn)、熱區(qū)覆蓋。大流量的數(shù)據(jù)應(yīng)用還是會(huì)集中在城市的熱點(diǎn)、熱區(qū)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的“二八現(xiàn)象”，城區(qū)內(nèi)的熱點(diǎn)、熱區(qū)的數(shù)據(jù)流量將占據(jù)全網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的80%。在這些區(qū)域，TD-LTE網(wǎng)絡(luò)仍然將承受巨大的數(shù)據(jù)流量的壓力，而且數(shù)據(jù)洪峰的潮汐效應(yīng)很明顯，高峰期對(duì)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的沖擊將更加劇烈。WLAN技術(shù)作為T(mén)D-LTE網(wǎng)絡(luò)分流的有力補(bǔ)充將會(huì)發(fā)揮巨大作用。所以需要特別加強(qiáng)WLAN在市區(qū)內(nèi)密集人群的熱點(diǎn)、熱區(qū)覆蓋力度，以緩解這些區(qū)域TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的壓力。

4.3 要打造精品WLAN，提升業(yè)務(wù)質(zhì)量

WLAN目前不管從數(shù)量上還是質(zhì)量上，已真正形成“一張大網(wǎng)”。面對(duì)數(shù)百萬(wàn)的AP數(shù)量，在管理和運(yùn)營(yíng)方面如何提升能力是運(yùn)營(yíng)商不得不面對(duì)的嚴(yán)峻考驗(yàn)。需要在網(wǎng)絡(luò)層面從架構(gòu)上不斷提升WLAN質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)持續(xù)不斷的演進(jìn)，支持AC/AP接口標(biāo)準(zhǔn)化、AC資源池、NAT池、DHCP池等多種虛擬化技術(shù)，并向AC云演進(jìn)。另外，在管控手段上可考慮增加“WLAN流量分析系統(tǒng)”，通過(guò)對(duì)WLAN流量深度分析包括對(duì)用戶終端型號(hào)識(shí)別、AP可視、全網(wǎng)流量、用戶行為等信息挖掘，提高對(duì)WLAN業(yè)務(wù)故障分析定位和快速解決能力；通過(guò)部署“無(wú)線業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)（探針）”，可捕獲空口信息，加強(qiáng)對(duì)WLAN無(wú)線覆蓋環(huán)境、用戶關(guān)聯(lián)、信息強(qiáng)度、丟分組重傳、速率穩(wěn)定性、發(fā)射雜散、信道頻譜等分析，提升業(yè)務(wù)質(zhì)量。