華為TDD+：劃破移動寬帶演進“濃霧”的“閃電”

本刊記者 | 黃海峰

華為TDD+：劃破移動寬帶演進“濃霧”的“閃電”

本刊記者 | 黃海峰

對移動運營商而言，追求用戶最佳體驗的道路，猶如馬拉松一樣漫長，但每個階段都會有沖刺目標，TDD+就是這樣的階段性目標。

無線技術演進之路如馬拉松一樣漫長，但又不時冒出讓人驚喜的創新。

分析當前局勢，一方面4G稱霸，無線數據流量劇增，這逼迫運營商尋找新途徑提升網絡容量，滿足現在和未來需求；另一方面，各方公認5G之路愿景美好，但“濃霧密布”，離小規模商用還要5年以上，運營商亟需增強4G能力，迫不及待。

在此背景下，TDD+誕生，其要成為破開5G“濃霧”的閃電——7月14日，華為、中國移動、日本軟銀、高通攜手發布了TDD+方案，該方案可實現移動網絡3方面巨大提升：將下行速率提升到xGbit/s、時延降低到10ms并可提供超大規模連接數的提升。

在眾多伙伴支持下，TDD+將成為TDD產業演進里程碑。“TDD+是TDD技術的長期演進，是4.5G的核心組成部分。”華為無線產品線總裁汪濤這樣解讀TDD+，“借此技術的優勢，運營商將獲得更多商機。”

華為TDD+方案實現引領，但其亮相不久，業界還存在疑惑：TDD+如何誕生？在4G增強方案中，TDD+到底有哪些獨到之處？運營商如何利用TDD+獲得新商機，并鋪設通往5G之路？

兩大驅動力:流量爆發 + 5G太遠

過去幾年4G成功商用，據GSA統計，截至2015年第一季度，全球已有393家運營商在138個國家推出了商用LTE網絡。

如此一來，LTE流量呈現爆發式增長，在日韓等發達市場已占MBB（移動寬帶）總流量的70%。與此同時，隨著無線寬帶的連接方式愈發多元化，預計未來數據流量的規模爆發將對運營商網絡帶來巨大沖擊和挑戰。

統計顯示，全球各地用戶對流量需求快速上升，很多區域平均每年流量增長超過60%。我們按照60%增長保守估算，到2020年TD-LTE網絡容量需求與當前能提供的容量相比，至少差了7倍（圖1）。

而考慮到未來物聯網的規模發展，萬物互聯時期網絡流量或是現在的1000倍以上。目前的網絡已不堪重負，何況還要支撐未來暴增的流量？分析軟銀等幾家運營商網絡，可以看出基于TD-LTE技術以及運營商已有頻譜的網絡，很難滿足未來需求。

為了解決該挑戰，領先的運營商選擇不斷擴大和優化現有4G網絡——這是目前最節省成本而且部署快捷的方案。TDD陣營運營商在行動：中國移動已建設90萬4G基站，今年年底將建設超過120萬；軟銀TD-LTE基站數量也將在年底達到5萬個。

不過，運營商心里都很清楚，僅靠擴充4G網絡規模無法滿足未來大容量需求，必須采用創新技術——采用更先進的4G增強技術，以保護現有投資的方式平滑演進，捕捉更多頻譜并提高頻譜效率。

但顛覆性的新技術可能會要求將4G網絡推倒重來，這不現實。而且，這些顛覆性技術離成熟尚遠。

在近日MWCS2015期間舉辦的GTI峰會上，中國移動副總裁李正茂就這樣表示：4G已經進入全球大規模商用部署階段，5G的商用和成熟還需要幾年時間，但用戶對數據流量的需求隨著“互聯網+”的出現還在持續井噴式增長。

從去年開始，5G漸漸被熟知并被認為是4G演進之路，產業多方預期5G將在2020年商用。但是，新技術從發展到真正大規模部署，再到獲得數量龐大的用戶選擇，需要很長時間。“估計到2023年，5G才能達到一定規模。”汪濤預測。

圖1 部分運營商網絡現有容量和未來需求容量

圖2 TDD+是4.5G的組成部分

TDD+誕生：TDD產業平滑演進路線

因此，雖然4G網絡已有容量正在被現實需求的容量快速超越，但4G網完全不可能被很快淘汰，增強型4G技術成為應對挑戰的關鍵。可以預測，到2020年前，4G與5G之間的技術窗口蘊藏巨大商機。

在此背景下，無線領域第一陣營領導者華為率先提出了4.5G概念，而第一陣營另一位領導者愛立信也提出了類似的4.5G概念，即利用并兼容現有4G網絡和終端設備，大幅度提升用戶體驗。

4.5 G成為行業普遍認可的解決之道。而由中國移動、華為等聯合提出的TDD+，恰恰是4.5G概念的組成部分，屬于TDD產業演進路線（相對FDD產業）。TD-LTE是4G技術，TDD+是4G技術的持續演進。（圖2）

汪濤還給出了形象的比喻:“F1賽車擁有渦輪增壓裝備，可提升賽車速度、效率等性能。而TDD+是在TDD基礎上增加了‘渦輪增壓’，能夠更好滿足用戶網絡高體驗需求，保護運營商已有投資，將網絡投資效益最大化。”

顯然，滿足用戶需求還能“利舊省錢”的TDD+，切中了TDD運營商現階段網絡演進的痛點，將成為TDD運營商演進路線。

在4G提速升級方面，李正茂表示，中國移動不斷提升網絡性能和效率，提出TDD+。“TDD+在4G到5G演進中將發揮重要作用，可以將4G速率提升5倍以上。”

既然TDD+是4G的增強技術，以后進入5G時代是否會出現投資浪費？對此，汪濤表示運營商無須擔心，TDD+將持續發展，即使在5G商用之后，TDD+仍將會與5G長期共存。

伴隨著新頻譜的發放和無線基站的大量建設，TDD+可以應對無線網絡需求10年內百倍的增長，可用于支撐未來80%的新業務場景。這點可類比3G向4G過渡的HSPA技術，盡管4G規模部署，但HSPA依然保持頑強的生命力。

總體來看，用戶體驗需求、運營商投資保護和網絡持續演進等因素，正驅動TDD技術向TDD+演進。

發掘4G潛力：運營商將獲得新商機

從技術層面看，相比TD-LTE技術，TDD+在速度、時延、連接數量這3個主要參數上有顯著提升。

具體而言，TDD+可以提供超過1Gbit/s甚至更高速度的業務，進一步把當前4G時延縮短到10毫秒，并可提供超大規模連接數的提升。

因 此 ，TDD+在實現網絡升級的同時，將給運營商移動業務帶來巨大商機。據分析，TDD+更高的峰值帶寬和低時延，就意味著環境信息、指令在終端和云端之間的快速傳遞，可以簡單地認為，智能機器將更加聰明。

首先，TDD+更高的速度可以支持更高清的視頻，可以增強虛擬現實和增強現實等應用。比如下載一部6G大小的電影，現有TD-LTE技術大概需7分鐘，而采取TDD+甚至可以在約24秒完成——整個下載時間減少了94%，只是原來時間的5%到6%。“速度大幅度提升意味著更好的體驗。”汪濤表示。

其次，更低的時延可以支持更多工業通信方面的應用，如讓無人機、車聯網等業務得以爆發。比如在無人駕駛場景下，汽車根據路況完成剎車動作，需要后臺下指令，再通過4G網傳送信息，之后汽車完成剎車動作。對車速為60公里/小時的汽車，因為4G網時延大，可能剎車距離要超過1米以上，而4.5G網下就只有約16厘米。這大大提高無人駕駛汽車的安全性能。

最后，更多連接數可以更好地滿足IoT（物聯網）的連接需求。物聯網是一個廣義的概念，除了智能機器，更大量的則是可穿戴設備、家用電器、測量儀器、傳感器等海量設備的接入需求。其對傳統網絡的沖擊不是帶寬，而是連接數量。

為應對接入數量的挑戰，業界有窄帶LTE、分布式自組網等多種技術。相比而言，TDD+利用eMTC（enhanced machine-type communications）技術不需要增加新頻段、在現有設備的基礎上連接海量的“窄帶”通訊設備。

而且依賴運營商級的網絡連接，可靠性高于“非授權頻譜”的自組網方案，無疑是物聯網的優選方案。因此，TDD+可為無線新業務提供眾多可能性。

可以預見，在TDD+支持下，運營商無線業務將不斷增加，不僅是基于手機的移動寬帶、家庭寬帶等業務，更多可穿戴、智能機器（如虛擬現實、增強現實、機器人、無人機、車聯網等）業務持續爆發。

“TDD+使用更高更寬頻譜和多天線技術，實現相對于4G的5倍頻譜效率，使能應用更高頻譜，應對流量迅猛增長，支持可預見的大部分未來業務，幫助運營商打破收入天花板。”汪濤表示。

創新的TDD+：針對移動寬帶網絡演進“濃霧”的一道“閃電”

在分析了TDD+能夠帶來的“神奇效果”后，很多人疑惑TDD+到底使用哪些創新技術？過去幾年，產業界諸多企業對TDD持續投入，形成多個核心技術。如載波聚合、Massive MIMO、高階的調制編碼方式、大量用戶的波束賦形技術（Beam Forming）等。

有關TDD+所采用技術，李正茂這樣描述：“中國移動將繼續發掘TD-LTE的技術優勢，通過諸如更多天線的3D MIMO、更多載波的載波聚合、更高階的調制等技術，使TDD的技術持續演進到TDD+。”

這些創新技術廣受認可，也是華為“碗里的菜”。汪濤在無線產業從業多年，他指出TDD+方案是通過一系列基于TDD架構的創新技術實現，充分發揮高頻譜價值和繼承TD-LTE在多天線方面的優勢。汪濤重點介紹了TDD+解決方案七大亮點。

第一，支持平滑演進、后向兼容。TDD+基于現有4T4R，8T8R等4G技術，通過軟件升級和云基站技術，形成超大規模分布式多天線陣列，變干擾為信號，實現對所有用戶體驗的增益。獲得技術增益的同時，對現網改造代價也最小。

第二，提供xGbps級別的網絡體驗。通過多載波聚合、4×4 MIMO/8×8 MIMO、上下行256QAM等技術，提升單用戶速率至xGbps級別，大幅提升現有4G用戶的速率體驗。

第三，持續提升頻譜效率。通過高性能大規模基站芯片的設計，將DMIMO、多載波聚合、更高階調制和MIMO，多用戶3D-BF等同時在基站中運用，實現頻譜效率和系統容量大幅提升，幫助運營商實現既有資產的增值。

第四，激活sub-6GHz高頻段頻譜資源。通過協議優化充分發揮TDD多天線的優勢，結合3D-BF和3D接收機大幅提升sub-6GHz高頻段覆蓋能力，激活sub-6GHz頻譜金礦。

第五，實現全場景超高密度組網下的統一用戶體驗。將多維度協同調度通過云調度平臺，擴展到全場景超高密度組網場景，保障超高密度組網場景下的干擾協同，保證統一的用戶體驗，讓每個用戶享受近乎峰值的體驗。

第六，靈活子幀配比，輕松應對大事件等突發上行流量增加場景。自動靈活調整上下行子幀配比，最大化系統整體容量。

第七，提供10ms低時延體驗，使能更多的創新業務。通過提供xGbit/s高峰值和10ms級別低時延的網絡能力，使得環境信息、指令在終端和云端之間的快速傳遞；同時，通過eMTC技術，在不增加新頻段、不增加新硬件的情況下，可實現海量無線設備接入，為大數據、物聯網產業提供更強大的網絡支持。

產業鏈高度認同：2016年將啟動規模商用

TDD+一經提出就得到運營商、芯片、應用等眾多產業企業認可。TDD+解決方案是由華為與中國移動、軟銀、高通等行業領導企業共同研究產生的。同時該方案提出之后，很快也得到GTI聯盟運營商們的群力支持。

GTI運營商日本軟銀WCP高級總監北原秀文表示，到2020年左右，軟銀一半以上的流量都運行在TDD網絡上，所以軟銀希望TDD技術一直走下去。而TDD+屬于4.5G方案，可幫軟銀應對未來增長千倍的流量壓力，“我們今年底將攜手華為在東京開展技術試點。”

TDD+發展，也離不開芯片、終端的支撐。高通一位人士表示，TD-LTE與LTE FDD已經走向融合，One LTE成為趨勢。這種情況下，TDD變得更加重要。未來TDD可以通過引入Masive MIMO以及波束成形等技術，升級為TDD+，讓4G向5G平滑過渡。

TDD+產業得到運營商、系統廠商、芯片廠商的支持，那有什么殺手級應用驅動TDD+發展？奧迪聯合實驗室相關負責人介紹，TDD+對于垂直行業如汽車行業意義重大。奧迪希望將更多不同的電子設備融合到汽車中，讓汽車更加智能，并提升汽車的價值。

車聯網發展前景廣闊，但需要產業更多力量的支持，也需要更先進的高速、低時延無線技術。該奧迪聯合實驗室負責人表示，幾年前奧迪與華為成為戰略合作伙伴，未來雙方將繼續合作，實現汽車的連接路線圖，“這個路線圖如果涵蓋TDD+這樣先進的技術，我認為我們就走對了。”

產業廣泛的認同加速了TDD+的商用進程——2016年TDD+將商用。“TDD+不是5年后才實現，而是明年就可商用。”汪濤表示，華為與高通、軟銀兩大合作伙伴都進行了相關測試工作，希望在2016年商用部署。

這個時間節點得到中國移動李正茂的認可。據悉，中國移動已在上海開展TDD+相關實驗。此外，華為還剛剛與軟銀簽署TDD+合作備忘錄，將在東京試點。可以預見，2016年上海、東京等諸多城市將商用TDD+方案。

一位行業人士分析，TDD+比LTE-A技術更有優勢，如果可以在2016年啟動商用，比5G可早商用4年，未來必將成為TDD運營商保持競爭優勢的關鍵。

那么，面臨眾多技術，GTI運營商應該如何選擇部署路徑，全力升級到LTE-A還是向TDD+傾斜？

華為方面介紹，每個運營商所處的市場以及自身情況都不同，具體情況要具體分析。以軟銀為例，其主要將在人口密集的城市區域部署TDD+，在農村地區，LTE技術目前就夠了。

汪濤還坦言，TDD+方案功能是逐步增強，不可能一蹴而就。中國移動研究院人士則告訴《通信世界》記者，中國移動重視TDD+落地，希望將TDD+產業做大做強，呼吁更多的產業力量加入。

TDD已成主流：華為將持續大力投入并引領產業發展

目前TDD技術已在全球廣泛商用，TD-LTE用戶數達到2億。全球已有54張TD-LTE的網絡，分布于34個國家。全球已部署4G基站數量中，TDD技術占據了50%；TD-LTE用戶數占了全球所有4G用戶的33%。與此同時，支持TD-LTE的商用終端已經超過了1000多種。

上述數據證明TDD已成業界主流，其能夠通過TDD+實現持續演進意義重大。“TDD已經不是一個分支的技術，而是一個主流的技術。”汪濤表示。

作為最早推出TDD+的首批成員，華為在TDD陣營中到底扮演了什么角色？據悉，華為在TDD產業做出杰出貢獻：在TD-LTE發展之初，華為就推出TD-SCDMA向LTE的平滑演進方案；在國際上，華為提出了很多創新方案和解決技術，并部署了多個TD-LTE網絡。

數據顯示，在全球已經商用發布的54張TD-LTE網絡中，華為參與了34張網絡部署。華為提供了已部署TD-LTE基站數量的50%。

這些努力和成績使華為成TDD產業重要參與方。過去幾年，在TD-LTE建網思路和發展模式方面，華為均有重大建樹，而且這些貢獻極具前瞻性。比如在2013年，華為第一次提出TD-LTE和LTE FDD的One LTE融合思路，最終無線產業確實朝該方向發展。

今年，華為與產業合作伙伴共同提出TDD+這樣的里程碑式方案，源于華為公司過去多年在TDD產業中持續不斷的研發和投入。

據悉，在專利技術方面，華為占據了30%核心專利的份額，華為在TD-LTE的努力也獲得很多行業的認可，2012年華為獲得了GTB的創新大獎，2013年在GTI獲得了最突出貢獻獎。

此次能夠與中國移動等企業攜手推出TDD+，再次顯示華為在TDD技術方面的領導力。Strategy Analytics無線運營商戰略高級分析師楊光認為，TDD+方案滿足了軟銀等運營商的需求，離正式商用還有待產業繼續努力，華為在產業研發和市場推廣方面占據優勢。

“TDD+能最大化TDD產業價值，最大化運營商投資，使得用戶獲得最佳體驗，同時也是4G向5G演進的重要里程碑。”最后，汪濤總結表示。

三問 華為TDD產品線總裁熊偉

Q TDD+相對于LTE-A來說有什么明顯的提升？

A從技術上看LTE-A是不區分TDD/FDD共性的提升，例如CA、4×4 MIMO/8×8 MIMO、CoMP等，其中CA已經開始商用，4×4 MIMO和CoMP也將很快規模商用。

而TDD+是由華為和TDD產業領袖中國移動、日本軟銀一同對TDD未來發展的一次極致革新，目的在于將TDD的技術優勢充分發揮出來，從系統容量和頻譜效率的角度做出了更多超越當前LTE-A的突破性創新。LTE-A和TDD+不是對立的，從另一個意義上來說，LTE-A與TDD+是TDD平滑演進的不同階段。目前運營商已經在大量采用LTE-A技術，中國移動就在全國多地部署雙載波技術。

面向未來演進，TDD+（4.5G）在速率、容量以及頻譜效率等3個方面有更明顯的提升。

TDD+并非將所有創新技術都開發完，其演進也是一個長期過程，華為會結合各個運營商的業務挑戰和商業計劃，以及消費者對網絡體驗的需求，逐步商用TDD+的特性。

隨著業務發展和客戶需求進一步的衍生，業界還會面臨更多挑戰。華為將進一步與合作伙伴共同研究，持續推出網絡平滑演進的技術，保護運營商現有投資，并將運營商投資等價值最大化。

Q運營商進行網絡演進，該選擇TDD+還是LTE-A？

A同上，LTE-A和TDD+不是對立的，而是互補融合的關系。LTE-A實現了網絡下行百兆速率級別的網絡，可滿足一定階段用戶速率和容量需求。TDD+實現了Gbit/s速率級別的網絡，包括時延等特性得到很大提升，滿足未來十年大部分用戶需求。

華為已與中國移動、軟銀建立了戰略合作，TDD+明年會商用。中東、歐洲等區域多個運營商已經制定部署TDD+的計劃。

當然，電信運營商會基于目前所面臨網絡挑戰和未來業務規劃，提出自己的網絡發展路徑，華為會根據運營商需求，提供LTE-A以及TDD+技術的支持。

Q TDD+方案可以兼容現有終端嗎？而支持TDD+的新終端會有什么提升？

A華為與產業伙伴設計TDD+時，重點考慮終端的平滑演進和后向兼容，因為現在全球有約2億的TDD用戶。

不過眾所周知，目前用戶手機通常一年到一年半就會進行更新，華為與高通等企業合作將新的特性加入到新終端中，估計明年就可以推出新終端。這些新終端將實現50%以上的增益，未來實現超過1~2倍的增益。