LTE時代的WLAN建設(shè)

陳海虹

（中國移動通信集團福建有限公司，福州 350003）

1 國內(nèi)LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進展

2012年10月14日，工信部決定將2.6GHz頻段(2500～2690MHz)，共計190MHz的頻率采用全TDD方式進行劃分。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60MHz頻率資源，共120MHz用于FDD頻率。

10月，中國移動公布了自8月開始的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的招標結(jié)果，涉及城市為北京、上海、杭州、南京、廣州、深圳、廈門、青島、天津、沈陽、寧波、成都、福州共13個城市，包含LTE基站20000個。本次招標有9家廠家中標，預(yù)計年底前完成本期LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

除中國移動外，中國電信和中國聯(lián)通也紛紛向媒體表態(tài)，將加快推進LTE網(wǎng)絡(luò)的商用進程，并在上海等地進行LTE網(wǎng)絡(luò)規(guī)模測試和各項試商用測試。

2 大規(guī)模部署LTE面臨的挑戰(zhàn)

雖然運營商特別是中國移動已經(jīng)在試點城市有了初步的建網(wǎng)和運營經(jīng)驗，但是在目前階段，LTE的大規(guī)模建設(shè)不可避免的會面臨諸多挑戰(zhàn)，簡單說有如下幾點：

首先，頻譜劃分對于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的挑戰(zhàn)首當(dāng)其沖。無線信號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。同時，現(xiàn)在市區(qū)內(nèi)的站址資源越來越少，新建站點越來越困難，由于頻譜規(guī)劃導(dǎo)致的大量新建站的需求將會對建設(shè)進度造成很大的困難。

其次，在對手機終端的多頻多模支持方面，中國移動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間內(nèi)實現(xiàn)。另外，終端同時支持5種網(wǎng)絡(luò)制式勢必帶來手機功耗的增加，如何保持手機的低功耗和較長的電池壽命也將對LTE手機帶來巨大的挑戰(zhàn)。

由于TD-SCDMA標準在全球只有少數(shù)運營商采用，終端手機廠商對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)致中國移動始終面臨TD-SCDMA終端種類匱乏的情況。這個局面在TDLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期，仍然將無法獲得明顯的改善。

3 WLAN是TD-LTE建網(wǎng)的最佳補充

為了打破移動終端的帶寬瓶頸，一方面運營商在積極地將蜂窩移動通信網(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；另一方面，運營商也在考慮LTE網(wǎng)絡(luò)與WLAN的融合，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同探索與實施也正在掀起新的風(fēng)潮。

目前，WLAN作為無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最重要的承載網(wǎng)絡(luò)，已承載了超過60%的手機用戶上網(wǎng)數(shù)據(jù)。可以預(yù)見，在LTE大規(guī)模部署的時代，作為低成本無線寬帶組網(wǎng)技術(shù)的WLAN，將始終是TD-LTE建網(wǎng)的最佳補充。

（1）據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從2010～2015年，全球移動數(shù)據(jù)流量將增長26倍，其中絕大部分數(shù)據(jù)流量來自手持終端。所以即使TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)起來了，仍會面臨巨大的流量壓力，更需要高帶寬低成本的WLAN進行分流。

（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TD-LTE的分流方式，以滿足用戶對高速數(shù)據(jù)的訪問需求。另外，WLAN也可作為TD-LTE的信號轉(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、提升吞吐量的性價比最好的技術(shù)。無線通信吞吐量每30個月翻一翻，無線通信的吞吐量增加100萬倍；其中1600倍是由小區(qū)覆蓋變小，通過頻譜復(fù)用帶來；25倍是由于更大帶寬帶來；只有5倍是由于物理層技術(shù)進步，提升頻譜效率帶來。而對比幾種縮小小區(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。目前絕大多數(shù)的移動數(shù)據(jù)流量是通過TD-SCDMA+WLAN進行承載的，今后將移動網(wǎng)絡(luò)逐漸從TD-SCDMA升級到TD-LTE。但無論是TDSCDMA還是TD-LTE，考慮到成本等各因素，它們在承載移動數(shù)據(jù)流量能力上明顯不如WLAN。進入LTE時代以后，用戶將擁有更大的帶寬，更快的移動網(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，移動互聯(lián)網(wǎng)流量和用戶數(shù)量的陡增還是會堵塞頻譜，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)達到極致，TDLTE網(wǎng)絡(luò)將像GSM網(wǎng)絡(luò)一樣，是一個可以長期提供服務(wù)的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。而作為仍在持續(xù)演進的無線寬帶技術(shù)，WLAN的建設(shè)一定會持續(xù)并發(fā)展。WLAN將會和LTE網(wǎng)絡(luò)一起，為已經(jīng)到來的大數(shù)據(jù)時代做最好的網(wǎng)絡(luò)承載。以往對于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月起初步開展R12研究項目和標準制定，R12增強了LTE-WLAN的互操作，明確LTE-WLAN互操作的應(yīng)用場景和機制，探討在接入網(wǎng)側(cè)提供可行性方案，進一步優(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)機制、無線資源及信令，提升終端用戶對移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的體驗。

（5）根據(jù)業(yè)務(wù)承載對象不同可以采取WLAN和TD-LTE對不同業(yè)務(wù)進行分流的協(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)卡用戶對無線帶寬的需求是無止境的，這部分用戶的需求將會日益增加，預(yù)計TD-LTE網(wǎng)絡(luò)將無法滿足承載要求，這時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、精確營銷，做好流量經(jīng)營

要加強網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和市場營銷之間的協(xié)同。中國移動對于四網(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)同互動非常重要，將會直接影響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，為精確建網(wǎng)、精確營銷提供指導(dǎo)。通過對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、多因素量化指標體系，形成WLAN精確部署和精確營銷方案。

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。為實現(xiàn)TD-LTE與WLAN室內(nèi)共存可采用增加頻率保護帶、提高濾波精度、限制設(shè)備參數(shù)等方式。四網(wǎng)將長期共存，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TDSCDMA和TD-LTE高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的近距/熱點覆蓋補充。聚焦熱點、熱區(qū)覆蓋。大流量的數(shù)據(jù)應(yīng)用還是會集中在城市的熱點、熱區(qū)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的“二八現(xiàn)象”，城區(qū)內(nèi)的熱點、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TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的沖擊將更加劇烈。WLAN技術(shù)作為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)分流的有力補充將會發(fā)揮巨大作用。所以需要特別加強WLAN在市區(qū)內(nèi)密集人群的熱點、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)”。面對數(shù)百萬的AP數(shù)量，在管理和運營方面如何提升能力是運營商不得不面對的嚴峻考驗。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。通過對核心網(wǎng)絡(luò)持續(xù)不斷的演進，支持AC/AP接口標準化、AC資源池、NAT池、DHCP池等多種虛擬化技術(shù)，并向AC云演進。另外，在管控手段上可考慮增加“WLAN流量分析系統(tǒng)”，通過對WLAN流量深度分析包括對用戶終端型號識別、AP可視、全網(wǎng)流量、用戶行為等信息挖掘，提高對WLAN業(yè)務(wù)故障分析定位和快速解決能力；通過部署“無線業(yè)務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)（探針）”，可捕獲空口信息，加強對WLAN無線覆蓋環(huán)境、用戶關(guān)聯(lián)、信息強度、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。