淺談移動通信發(fā)展歷程和TD-LTE演進(jìn)

馬會琳 劉超 楊海龍

摘要：“你們是科學(xué)的千里眼順風(fēng)耳”，強調(diào)了通信事業(yè)在革命戰(zhàn)斗和科學(xué)發(fā)展中的重要地位與作用。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，寬帶接入需求與日劇增，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為運營商發(fā)展的主要業(yè)務(wù)。為保證用戶的的良好感知度，無線通信技術(shù)不斷向前演進(jìn)，本文將簡單介紹其發(fā)展歷程，主要以移動使用的TD-LTE網(wǎng)路為例。

關(guān)鍵詞：TD-LTE;網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);核心網(wǎng);基站

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0031-021移動通信的發(fā)展歷程

1G：百花齊放?，F(xiàn)代移動通信的發(fā)展史可追溯到上世紀(jì)70年代，貝爾實驗室突破性的提出了蜂窩網(wǎng)絡(luò)概念。所謂蜂窩網(wǎng)，就是將網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個相鄰的小區(qū)，整體形狀酷似蜂窩，以實現(xiàn)頻率復(fù)用，提升系統(tǒng)容量。世界各地移動通信網(wǎng)絡(luò)層出不窮。以AMPS和TACS為代表的模擬移動通信系統(tǒng)取得巨大成功。

2G：GSM與CDMA之爭。2G主要采用數(shù)字時分多址和碼分多址兩種技術(shù)，分別對應(yīng)GsM和CDMA系統(tǒng)。CDMA通過不同的擴(kuò)頻碼來實現(xiàn)多用戶在同一時間同一頻率上共享。技術(shù)上講，CDMA比TDMA更具優(yōu)勢，早期CDMA并不成熟，95年高通將CDMA技術(shù)催熟，GSM早已在歐洲規(guī)模投資，且建立了國際漫游標(biāo)準(zhǔn)，歐洲GSM標(biāo)準(zhǔn)迅速蔓延全球，遠(yuǎn)把CDMA拋在身后。

3G：三分天下。3G主要有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三種標(biāo)準(zhǔn)。歐洲與日本等原推行GSM標(biāo)準(zhǔn)的國家聯(lián)合成立3GPP組織，開發(fā)出原理類似的WCDMA。高通與韓國聯(lián)合組成3GPP2，推出了CDMA2000。中國也不甘落后，研究出TD-SCDMA。

4G：一統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。LTE（Long Term Evolution），考慮與網(wǎng)絡(luò)的前后兼容性，利用了WiMax的OFDM+MIMO的等關(guān)鍵技術(shù)，解決了多徑干擾，提升了頻譜效率，大幅地增加系統(tǒng)吞吐量及傳送距離，最終，LTE終將標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

5G：中國的挑戰(zhàn)和機遇。蘋果推出了IOS，Google推出了安卓，然而，朗訊、摩托羅拉、北電等美系設(shè)備商已覆滅，美國已無法領(lǐng)導(dǎo)5G。華為的LTE市場份額早已全球第一，中國企業(yè)早已加力研發(fā)5G。美國在逐漸掉隊，以各種安全理由為借口阻止中國5G，而中國正在引領(lǐng)5G。

2通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)演進(jìn)

2.1LTE通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.1.1用戶數(shù)據(jù)設(shè)備

HSS：主要提供移動性管理、鑒權(quán)、用戶簽約等功能。實際部署時，由于HSS與HLR功能類似，存儲數(shù)據(jù)較多重復(fù)，故合設(shè)，對外呈現(xiàn)為HSS與HLR融合設(shè)備，分別連接2G/3G與4G網(wǎng)絡(luò)，提供Hss和HLR的邏輯功能。

2.1.2核心網(wǎng)EPC設(shè)備

MME：LTE接人下的控制面網(wǎng)元，主要負(fù)責(zé)移動性管理、會話管理、P GW/S GW選擇等功能，相當(dāng)于傳統(tǒng)sGSN控制面功能;

SAE GW：s GW提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能，相當(dāng)于傳統(tǒng)SGSN用戶面功能;P-GW提供承載控制、計費、地址分配和非3GPP接入等功能，相當(dāng)于傳統(tǒng)的GGSN，PGW和SGW物理上是一體的。

2.1.3資源策略控制設(shè)備

PCRF：策略控制服務(wù)器，提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)Qos保障和資源管控;

AF：業(yè)務(wù)策略提供點。

2.1.4無線接入設(shè)備

eNodeB：負(fù)責(zé)無線資源管理，集成了類似2G/TD基站和基站控制器的功能;

在3G到4G的過程中，IMS出現(xiàn)了，取代傳統(tǒng)CS，提供更強大的多媒體服務(wù)（語音、圖片短信、視頻電話等）。

2.2 5G簡要介紹

5G核心網(wǎng)，采用的是SBA架構(gòu)（service Based Architecture，即基于服務(wù)的架構(gòu)）。硬件都是在虛擬化平臺里面虛擬出來的，簡而言之，5G核心網(wǎng)就是模塊化、軟件化。

3TD-LTE升級要點

3.1核心網(wǎng)的升級

總體思路：新建融合設(shè)備，或現(xiàn)網(wǎng)GPRs設(shè)備升級為楊心網(wǎng)全融合設(shè)備，有效保護(hù)已有投資。

具體方案：

（1）HSS與HLR融合，新增HSS，提供HSS～flHLR的邏輯功能。

（2）MME與SGSN融合的以下兩種方案：

方案一：現(xiàn)網(wǎng)改造，即直接改造現(xiàn)網(wǎng)SGSN為MME/SGSN，接XLTE無線網(wǎng)。該方案是目標(biāo)方案，改造現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，影響較大，建設(shè)進(jìn)度相對較慢。

方案二：新建MME/SGSN融合設(shè)備，接入LTE和2G/TD無線網(wǎng)。影響略小，相對較快。

（3）sAE GW與GGSN融合有以下兩種方案：

方案一：現(xiàn)網(wǎng)改造，即直接改造現(xiàn)網(wǎng)GGSN為SAE GW/GGSN，負(fù)責(zé)LTE和2G/TD用戶的業(yè)務(wù)。當(dāng)融合設(shè)～rJ2LTE用戶較多時，可能影響2G/TD用戶體驗，建設(shè)進(jìn)度相對較慢。

方案二：新建SAE GW/GGSN融合設(shè)備，負(fù)責(zé)2G、TD及LTE用戶業(yè)務(wù)。對現(xiàn)網(wǎng)影響較小，建設(shè)相對較快。

3.2接入網(wǎng)基站的升級

存同：4G的宏站和3G的宏站在形態(tài)上沒有太大差異，都采用BBU+RRU方式。在這里舉個例子，如果是同廠家，BBU插板升級，RRU、天線有3G/4G共用;在實際工程中，遵循以下流程：

（1）檢查BBU電源板，前期如果否只有一快PM9板，跟根據(jù)功率計算原則，如前期板件較多，需要新增一塊PM10板。

（2）檢查控制與時鐘CC板，如果板件型號為CC3，替換為新型板件CCl6或CCEI板。

（3）新增基帶處理單元BPL板件，原有3G板件為UPBM板，每塊基帶板支持6個2天線20M小區(qū)，或者3個8天線20M小區(qū)。同時新增野戰(zhàn)光纜至RRU，每小區(qū)兩條。

（4）驗證從高頻開關(guān)電源引接空開或熔絲是否滿足要求。直流配電單元DCPD，該設(shè)備也有保護(hù)作用，從電源柜引接多為63A空開或100A熔絲。

（5）檢查RRu型號，如果不支持F+A頻段，替換原有RRUK替換原有天線為共用天線，軟件升級即可。

如果3G和4G異廠家，那么基站的BBU和RRU、天線需要全部重新部署，所以，運營商在選擇4G廠家時招投標(biāo)時，盡量沿用前期TD設(shè)備廠家。

5G設(shè)備支持全制式大容量BBU產(chǎn)品方案，但原有RRu和天線的功能集成到AAU，所以天面需要重新部署，如果條件限制，可考慮2/3/4G合為一套天線，構(gòu)成1+1極簡天面。

求異：LTE網(wǎng)絡(luò)對干擾更加敏感，過近、過遠(yuǎn)、過高的站址在2G/3G網(wǎng)絡(luò)中可以勉強使用，但LTE網(wǎng)絡(luò)中將會帶來嚴(yán)重的問題。且TD LTE頻段更高，由于采用平滑升級，基站位置和下傾角采用一致，LTE頻段高、衰耗大、穿透弱、覆蓋距離短，考慮深度覆蓋和容量需求，需增更多的宏站或微站來補充，所以，4G的基站比例會增高，當(dāng)然5G數(shù)量會更多，且主要以微站為主。

4結(jié)語

本文主要借鑒中國移動3G升級4G工程，給初學(xué)者一個簡要介紹。今年5G新基建將、貫穿全年，要加快網(wǎng)絡(luò)傳送速率，大幅提升基站處理器的能力，利用基站的多核處理器、MIMO技術(shù)、基站數(shù)字信號處理以及Fabnc網(wǎng)絡(luò)等創(chuàng)新技術(shù)是一方面，加強對現(xiàn)有基站資源的管控，對原有資源升級的規(guī)劃管控與精準(zhǔn)設(shè)計也是不可或缺的一方面。