多網協同及ＴＤ－ＳＣＤＭＡ的產業化機會

摘要：多網協同是4G的基本特征和思想精髓，與多網融合的差異在于注重網絡演進的多樣性。多網協同追求的目標是系統論所述的“涌現”效果——產生網絡獨立存在時不具有的能力。多網協同具有多種形態，涉及多項核心技術。TD-SCDMA是ITU接納的3個3G方案之一，如果沿襲WCDMA或CDMA2000的演進路線，它將逐步喪失自身的系統特點并在性能上處于劣勢，因此把它與手機電視系統、有線電視系統等進行協同設計，構造出和現有系統兼容的多網協同TD-SCDMA系統——TD-SCDMA_Co系統。此系統使用相對成熟的技術，有產業鏈支撐，建網成本低，可以經濟地提供業務；另外，TD-SCDMA_Co系統便于實現室內室外的良好覆蓋，可以進入移動通信、地面電視廣播、家庭IPTV、移動IPTV等多個市場。

關鍵詞：第4代移動通信；時分-同步碼分多址；演進；多網協同

基金項目：國家“863”計劃項目(2005AA123940)

Abstract: Cooperative networking is the basic characteristic and kernel concept of 4G， and it emphasizes the diversity in wireless evolution rather than the network convergence. The goal what the cooperative networking is seeking for is the \"emergence effect\" addressed by the System Theory，that is to say giving birth to the ability that systems can never have without cooperation among them. The cooperative networking may be of various forms and involve multiple key technologies. TD-SCDMA is one of the three 3G standards accepted by ITU. If it follows the evolution road map of WCDMA or CDMA2000， it will gradually lose its system characteristics and retain an inferior position. A solution to TD-SCDMA evolution is to build a TD-SCDMA _Co system that is compatible with such existing systems as the handset TV system and cable TV system over the cooperative design of the TD-SCDMA system with these existing systems.With the relatively mature technologies and supported by the existing industry chain， the TD-SCDMA _Co system may not only have the low cost of network construction， but also economically offer services. Besides， it may expediently implement indoor and outdoor coverage. The TD-SCDMA _Co system may enter into the mobile communication， terrestrial TV broadcasting， family and mobile IPTV， and other markets.

Key words:4G; TD-SCDMA; evolution; cooperative networking

1 多網協同在網絡演進中的作用

4C源于IT領域，強調的是計算機、通信、電子消費與內容4個領域的融合與協同，4C的提出表明信息領域進入了相互融合、互相協同的發展時期。第四代移動通信(4G)源于移動通信領域，但是4G的目標已經遠遠超出了傳統移動通信的范疇，是以信息化社會技術為目標。這也說明，4G的范疇比4C更加全面。實現4C的目標需要協同，要實現4G的目標，需要更為廣泛的協同。

在信息系統中，融合是在技術創新和概念創新的基礎上對不同系統間共性的整合；協同是在技術創新和概念創新的基礎上對不同系統間個性的整合。不同元素的融合是基于元素之間存在形式上的某些共性，融合是為了更好地協同。融合的結果是不同元素在更高層次上的協同，例如，多媒體中的語音、圖像、數據之間的融合，單片系統(SOC)中的模數融合，“三網合一”中的廣播、電信、互聯網業務平臺的融合，都是為了更好地協同。不同系統的融合，可以使它們更加經濟、方便、靈活地實現原有的功能，也為更高層次的協同創造了條件。

隨著信息社會的發展，人們對信息量和信息服務種類的需求不斷增加，任何一種單一的網絡或單一的終端都無法滿足這種不斷增長的需要，要解決這個問題，其出路只有一個——協同。

實現4C的目標，離不開終端之間的協同(或者叫做Ad hoc網絡之間的協同)，要實現4G的目標，必須依靠更為廣泛的協同——多網協同。從這個意義上講，協同在信息領域的發展中將比融合更為重要，協同意味著新功能的出現，也意味著更多的技術創新機會。

2 多網協同的基本形式

圖1是4G/B3G研究領域給出的多網協同示意圖，這個圖也濃縮了B3G的基本理念和B3G追求的系統目標。這里把網絡分為基礎網絡和Ad hoc兩大類，見圖中標出的兩個虛線橢圓，上面的一個橢圓標注了基礎網絡范疇，下面的一個標注了Ad hoc范疇。

基礎網絡和Ad hoc之間存在3種基本協同形式：

·不同基礎網絡之間的協同

·不同Ad hoc網絡之間的協同(或者稱之為終端之間的協同)

·基礎網絡和Ad hoc網絡之間的協同

多終端協同源于IT和家電領域。在中國進行多終端協同研究的代表機構是“閃聯”，在歐洲信息社會技術(IST)項目中直接和多終端協同相關的有MAGNET、WSI。其中最具代表性的還是MAGNET。

3 多網協同的基礎網絡模式

簡要地說，多網協同的目的就是為了產生單一網絡所不具有的能力，解決依靠單一網絡解決不了的問題。根據系統理論，系統的功能應大于其每個組成部分的功能之和。多網協同追求的是系統理論中所述的“涌現”效應。

目前的多網協同主要集中在IST WSI和WWRF CONET組織里面進行。在3G里面也涉及到多網協同的內容，主要是WLAN與WCDMA的協同，以及蜂窩移動通信網與GPS的協同——AGPS。

多網協同處于發展中，文獻[1]中的介紹只是現階段人們對多網協同的認識，這種認識是要不斷深化的；文獻^[1]給出的方法、模型需要和實際系統結合起來，并在此基礎上進行創造性的思考，才可以解決實際問題。

多網協同不是多網拼湊，涉及到從頻譜協同到空中接口協同、業務協同、網絡安全協同，以及協同機制和協同的網絡架構等問題，只有對這些問題有了全面的考慮和理解，才能給出合理的協同方案。

多網協同涉及到的部分核心技術如下：

·開放系統協同(OSC)模型

·開放系統業務協同模型

·開放系統安全協同模型

·終端移動協同管理技術

·網絡移動協同管理技術

·多點接入的IP QoS協同保障技術

·網絡自組織和互組織技術

·環境認知技術

·無線資源綜合管理技術

4 多網協同的產業化機會

——TD-SCDMA演進

4.1 TD-SCDMA演進面臨的問題

目前，TD-SCDMA面臨來自其他3G系統(如WCDMA系統、CDMA2000系統)和WiMAX系統的競爭壓力。3GPP的WCDMA經歷了從R99到R6的演進之后，已經具備了提供較高速率的能力，如高速數據分組接入(HSDPA)每5 MHz約10 Mb/s，并在協議層面完成了對廣播組播(MBMS)的支持。目前3GPP也在快速向長期演進(LTE)目標推進，為了提高下行速率，3GPP LTE正討論在下行鏈路引入正交頻分復用(OFDM)技術的方案，多入多出(MIMO)技術也在考慮之中。

從目前的技術成熟度和系統業務能力看，在ITU接納的3個第三代移動通信技術方案中，TD-SCDMA是處于劣勢的，如果沿襲WCDMA的演進路線或者沿襲CDMA2000的演進路線，TD-SCDMA難免陷入跟隨的被動局面。TD-SCDMA不可以糾纏在某項技術和某項功能的優劣，而是要以系統思想取勝，以系統的綜合能力和整體性價比取勝。

4.2 從多網協同的角度對TD-SCDMA重新定位

TD-SCDMA是作為一種移動通信系統標準而提出的，但是，隨著社會對信息服務需求的逐步增加，目前蜂窩移動通信網必須向無線綜合業務網轉型。從提供信息化服務的角度看，TD-SCDMA既面臨業務能力的挑戰，也面臨眾多的資源整合帶來的機遇。

在信息和通信領域，目前正在興起的產業包括：

·地面、衛星數字電視廣播

·面向家庭的IPTV(有線網)

·面向個人的電視廣播頻段手機電視

·寬帶蜂窩移動通信(如3G)

·寬帶無線接入局域網(如WLAN//WIMAX)

如果對上述5個方面的產業需求綜合分析，把TD-SCDMA從單獨的蜂窩移動通信網的局限中解放出來，定位為基于多網協同提供綜合業務的網絡平臺的一個有機組成部分，那么，上述5個領域中的前3個領域中的資源(業務、技術、網絡平臺)，將會給TD-SCDMA帶來跨越式發展的機會，進而，TD-SCDMA系統可以參與寬帶蜂窩移動通信系統和寬帶無線通信系統的市場競爭。

4.3 TD-SCDMA多網協同演進方法

為了構建具有多網協同能力的TD-SCDMA系統，一種現實的技術路線是把TD-SCDMA系統、工作在電視廣播頻段的手機電視系統(DTV-H)(如中國清華的DMB-H，或者歐洲的DVB-H)、有線電視系統(HFc)進行協同設計。

TD-SCDMA與工作在電視廣播頻段的手機電視系統的協同——(TD-SCDMA+DTV-H)，可以實現如下系統目標：

·使(TD-SCDMA+DTV-H)系統的下行速率達到10 Mb/s(以8 MHz帶寬的調協器速率計算)；

·使(TD-SCDMA+DTV-H)系統具有時分雙工/頻分復用(TDD/FDD)混合雙工的能力；

TD-SCDMA與有線電視系統的協同——[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]，可以實現如下系統目標：

·使[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]具有良好的室內外覆蓋和熱點覆蓋能力；

·使[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]具有低的建網成本；

·使[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]具有豐富的內容。

在[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]的基礎上，可以進一步實現[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]與地面數字廣播網(DTV-T)的協同，使地面數字廣播網DTV-T的室外覆蓋均勻且保持高階調制所需要的信號強度，從而提高節目播出套數。

4.4 多網協同為TD-SCDMA帶來跨越式發展

在完成了上述{[(TD-SCDMA+DTV-H)+HFc]+DTV-T}協同演進之后(簡稱為TD-SCDMA_Co)，TD-SCDMA_Co已經具備了4G的基本特征。TD-SCDMA必然得到比其他獨立發展的寬帶無線系統、寬帶無線局域網更為豐厚的業務、技術、網絡平臺資源，這就使得TD-SCDMA系統在市場占有上具有顯著優勢，也為TD-SCDMA系統進一步與寬帶無線系統、寬帶無線局域網爭奪市場創造了有利條件。

采用多網協同后的TD-SCDMA系統，與寬帶蜂窩移動通信和寬帶無線局域網相比較，具有如下優勢：

·建網成本低，終端便宜，可更經濟地提供業務。

·技術成熟度高，有產業鏈支撐。

·單位面積上的碼流速率高。

·具有室內室外的良好覆蓋能力。

·可以進入固定電視廣播和移動電視廣播兩個市場。

4.5 TD-SCDMA多網協同演進面臨的問題

(1)頻譜問題

TD-SCDMA_Co并不涉及新的頻譜需求，只是對已有頻譜資源的綜合使用。但是，電視廣播的頻譜資源(如VHF：174 MHz～230 MHz，UHF：470 MHz～838 MHz)屬于廣電部門擁有，為TD-SCDMA分配的頻譜屬于電信(TD-SCDMA使用的頻譜為1 880 MHz～1 900 MHz；1 900 MHz～1 920 MHz；

2 010 MHz～2 025 MHz；2 300 MHz～2 400 MHz)。一種可能的頻譜使用方案是：給廣電行業一個運營TD-SCDMA_Co牌照，這也是廣電網從單向廣播網向雙向互動網演進所需要的，并從電信的2 300 MHz～2 400 MHz頻譜中分一部分給廣電行業使用；另一種可能的頻譜使用方案是：電信行業從2 300 MHz～2 400 MHz頻譜中分一部分給廣電運營商，用于運營TD-SCDMA_Co，作為交換，廣電行業從其擁有的頻譜中分一部分給電信運營商，用于運營手機電視業務。

(2)標準制訂問題

TD-SCDMA_Co系統需要制訂一個標準，這個標準需要廣電行業和電信行業共同參與，把TD-SCDMA系統的演進和數字電視廣播系統的演進(如DNM-T到DMB-H的演進)統盤考慮，充分發揮中國在TD-SCDMA系統和數字電視廣播系統兩個領域內的知識產權積累。

5 結束語

多網協同是一個蘊藏著巨大技術創新機會和產業化機會的領域，也是一個企業演繹后來者居上的舞臺。對于TD-SCDMA的演進，需要從多網協同和4G的角度著眼，對于TD-SCDMA的產業化，需要從整個4C的高度著眼，這樣，TD-SCDMA的產業化機會就不僅僅局限在移動通信領域。

6 參考文獻

[1] POLITIS C， ODA T， DIXIT S， et al. Cooperative networks for the future wireless world[J]. IEEE Communications Magazine， 2004，42(9):70-79.

收稿日期：2006-03-12

作 者 簡 介

刁心璽，上海交通大學畢業，博士。中興通訊移動事業部工程師，主要從事移動通信系統演進與多網協同機制研究。

宋榮方，中興通訊企業博士后工作站博士后，主要從事未來寬帶移動通信關鍵技術研究。

寧錄游，哈爾濱工業大學畢業，博士。中興通訊中心研究院研發工程師，主要從事未來移動通信系統的研究。