移動業務提速降費的長遠之計：推進技術創新、加大頻譜供給

中國電信股份有限公司北京研究院 | 趙冬 孫震強

移動業務提速降費的長遠之計：推進技術創新、加大頻譜供給

中國電信股份有限公司北京研究院 | 趙冬 孫震強

在信息技術與傳統行業融合的“互聯網+”新形態下，運營商為了應對用戶數量激增和保障高質量用戶體驗的雙重挑戰，歸根到底還是要不斷地進行技術創新，促進網絡技術演進，提升頻譜使用效率。同時相關主管部門也需要配套實施頻譜資源的有效規劃與分配措施，消除制約移動通信網絡發展的頻譜資源硬瓶頸，為運營商的網絡發展創造有利環境。

自今年全國“兩會”以來，國務院總理李克強三次督促寬帶提速、降費的問題。總理頻繁關注網費、網速，在一定程度上說明了通信產業，特別移動通信產業，在信息社會的發展中正在扮演著十分重要的角色。

目前市場普遍認為運營商的通信資費過高，其原因是多方面的。為響應總理號召，近日三大運營商紛紛推出了提速降費方案，從資費方案的合理性以及商業運營角度出發，引起了市場的廣泛關注和熱議。

但是從技術角度而言，移動通信系統本身的頻譜效率和頻譜資源直接決定了系統的容量和網速。因此，我國大力發展新一代通信技術提升頻譜效率，實現對資源的合理供給和調配是移動寬帶提速最為直接的源動力，也是真正實現網速持續提升的長遠之計。

表1 不同技術宏小區頻譜效率

技術創新是推動網絡發展的核心力量

技術創新一直以來是推動通信產業持續發展的核心力量，通信技術體制的演進經歷了2G、3G，發展到目前的4G，未來將走向正在被學術界廣泛關注的、面向2020年應用的5G系統。

在中國，從2008年3G牌照發放到2014年4G的正式商用，我國僅用了5～6年的時間就實現了移動通信網絡的快速演進。與此同時，技術革新也極大地帶動了市場需求，業務增長形成了迅猛的發展態勢。

可以看到，移動通信網絡已經由最初的解決人們基本語音通話需求，發展到滿足人物通信、物物通信的萬物互聯需求。

具體而言，新一代信息技術與傳統農業、工業、制造業、服務業等行業的融合與創新形成了“互聯網+”的新形態，將進一步解決生產和消費之間信息溝通效率的矛盾，不斷改變人們的生產、工作、生活方式，成為推動當今中國信息社會發展的重要支柱，同時也是拉動經濟增長的有效手段。

因此，移動通信技術的演進脈絡逐漸趨于成熟，由最初的技術驅動向市場驅動轉變。在技術創新的推動下，移動通信網絡的頻譜效率在系統演進過程中被持續拉升。

載波聚合成LTE-A技術創新關鍵

相對于LTE系統，LTE-A的技術創新主要體現在MIMO增強和載波聚合兩個關鍵技術的應用上。MIMO增強提高了單位頻譜資源上的傳輸速率，是對整個系統頻譜效率的直接提升。而作為LTE-A標志性技術的載波聚合，則更側重于頻譜資源的有效利用，提升用戶級體驗速率。

2007年世界無線電大會確定了IMT-A的可用頻譜之后，2008 年初ITU-R向全球發出征集IMTAdvanced技術的通函。ITU IMT-A 要求系統的最大帶寬不小于40MHz，考慮到現有的頻譜分配方式和規劃，無線頻譜已經被2G、3G以及衛星等通信系統所大量占用，很難找到足以承載IMT-A系統最大帶寬的整段頻帶。同時，如何提高現有無線頻帶中零散頻譜的利用率是解決頻譜效率提升的關鍵問題。

基于這樣的現實情況，3GPP提出載波聚合技術作為LTE-A系統的關鍵技術之一，并在Rel10版本規范中完成了標準化。全球多個運營商從2013年開始陸續進行了載波聚合的商用化部署，如北美的Verizon、Sprint以及韓國的SKT、KT等，隨著終端等產業鏈的不斷完善，載波聚合全球部署的規模逐漸增大。

3GPP Rel10標準規定，一個UE支持最多可同時使用5個載波，每個載波的帶寬范圍和LTE相同，即單個載波最大帶寬為20MHz，以達到最高100MHz的帶寬。

從載波組合方式上，載波聚合可以分為頻帶內連續載波聚合（Intra-Band，Contiguous）、頻帶內非連續載波聚合（Intra-Band，Non-contiguous）和頻帶間非連續載波聚合（Inter-Band， Non-contiguous）3類。這樣的設計滿足了LTE-A系統在聚合帶寬上的需求，同時也大大提升用戶的體驗速率。

之后，3GPP在Rel12階段實現對載波聚合技術的增強，引入了TDD-FDD載波聚合。根據GSA統計，截至2015年3月底，全球已有64張頻譜聚合的LTE商用部署網絡。隨著低頻頻譜使用逐漸趨于飽和，未來的頻譜資源將主要來自高頻，FDD和TDD在高頻的技術特性趨同，加之TDD頻譜使用的靈活性，越來越多的國家對高頻TDD頻譜進行了規劃和拍賣，FDD和TDD混合組網需求呈明顯的上升趨勢。

在LTE混合組網建設中，運營商通過TDD-FDD載波聚合技術將TDD高頻大帶寬頻譜聚合使用，優化配置資源，可為熱點地區用戶提供優質的網絡速率體驗。在近期3GPP Rel13階段啟動了載波聚合載波擴展的標準化工作，將UE可同時支持的聚合載波數量進一步擴展至32個載波，以應對未來超高速網絡需求。

我國自2013年12月向三大運營商頒發TD-LTE牌照以來，4G系統在我國實現了飛躍式發展。特別是2014年底中國電信、中國聯通獲得LTE FDD牌照之后，LTE FDD系統和TDLTE系統的混合4G商用網絡也正式投入運營。

繼中國移動商用載波聚合技術之后，中國電信近期也積極開展載波聚合的技術試驗。載波聚合作為混合組網的關鍵技術之一，在未來4G發展中將發揮重要的作用。

小基站推進技術創新但仍存挑戰

滿足容量快速增長需求的另外一種主流方案是部署小基站。小基站可以解決網絡負載問題，但小基站的部署也帶來很多新問題，比如存在同頻干擾、切換掉話率高、切換頻率和網絡信令負荷增加等問題。

為了減輕上述問題對異構組網的影響，實現用戶體驗和網絡性能的提升，3GPP在Rel12標準中提出了雙連接的方案，即一個終端同時連接到一個宏基站和一個小基站的載波聚合方案。

相對于傳統LTE網絡和終端，雙連接技術面臨著諸多挑戰，比如無線資源管理更加復雜，由于宏微基站有兩套獨立的RRM，對于一些共享資源在兩個節點之間分配與傳統的載波聚合相比實現復雜度更高；此外，終端設計實現復雜度高，從協議棧架構上來看，支持雙連接的終端上行發射至少需要兩套獨立的RF和LTE協議棧。這些特性極大地增加了終端制造的成本以及功耗。

因此，目前雙連接方案還主要停留在標準化階段，應用前景與未來小基站產業的整體發展趨勢緊密相關。

加大頻譜資源供給是網絡持續發展的根本保證

為應對用戶數量激增和保障高質量用戶體驗的雙重挑戰，在持續采用新技術提升頻譜利用率以及用戶體驗速率的同時，還需加大頻譜資源供給。這是因為可用頻譜資源受限已成為移動通信網絡發展的重要客觀問題（表1）。

當前我國已規劃IMT頻率總計687MHz，其中457MHz頻譜分配給移動運營商提供2G/3G/LTE服務。其中，中國移動擁有235MHz（含室內50MHz）、中國聯通擁有122MHz、中國電信擁有100MHz。

此外，仍有230MHz未分配的頻譜資源大多涉及與衛星、北斗、雷達以及射電天文等系統的干擾保護問題，致使我國目前的IMT可用頻譜資源中存在大量已規劃未分配的頻譜空洞，造成寶貴頻譜資源的閑置和浪費。

2007年世界無線電大會（WRC07）上為IMT新規劃了450～470 MHz、698/790～806/862MHz、2300～2400 MHz、3400～3600 MHz 幾個新頻段，在之后的幾年中，世界各國陸續完成了相關頻率的規劃和使用，但這些頻段在我國的規劃使用情況并不理想。

其中3400～3600MHz（3.5GHz）頻段在WRC07我國通過腳注的形式標識給了IMT，但由于存在與C波段固定衛星業務的干擾協調問題，目前尚未完成國內頻率規劃。700M頻段為全球公認的IMT數字紅利頻段，WRC07之后世界各國掀起了釋放數字紅利的熱潮，而我國698～806MHz頻段為原模擬廣播電視工作頻段，涉及廣播系統與IMT系統間的干擾協調問題，該頻段規劃的時間表被一拖再拖。450～470MHz頻段由于現網業務較為復雜，涉及與鐵路專網業務的共用，相關的規劃研究工作也在艱難進行中。

未來人們在各種應用場景下的多樣化業務需求將進一步推動流量的巨大增長。根據IMT-2020(5G)推進組發布的《5G愿景與需求白皮書》，2020年以后，5G移動通信的應用場景將極大地擴展到人類社會的各個方面，為用戶提供更好的體驗。

同時，各種應用也對移動通信網絡的性能提出極高要求：超高清、3D和浸入式視頻，增強現實、云桌面、在線游戲，以及視頻監控和移動醫療等業務，都將對傳輸速率提出了很大挑戰；物聯網業務，如智能家居、智能電網、環境監測、智能農業、智能抄表等，需要網絡支持海量設備連接和大量小數據包頻發；未來大量的個人和辦公數據存儲在云端，海量實時的高速數據交互將對移動通信網絡造成流量壓力。

根據ITU頻譜需求預測及目前已規劃頻譜計算，我國到2020年將存在約800-1100MHz的頻譜資源缺口。全球范圍內的絕大多數國家和地區也需要再為IMT規劃至少500MHz頻譜以滿足2020年最低預測需求。頻譜資源是推動移動通信與信息產業發展的核心資源。我國期望在第五代移動通信實現引領的目標，快速發掘并確立未來IMT可用頻譜資源成為關鍵因素。

總結

提網速、降網費是市場充分競爭的必然趨勢，同時也是技術創新發展、資源優化配置帶來的信息社會紅利。

在信息技術與傳統行業融合的“互聯網+”新形態下，運營商為了應對用戶數量激增和保障高質量用戶體驗的雙重挑戰，為社會帶來持續的信息紅利，歸根到底還是要不斷地進行技術創新，促進網絡技術演進，提升頻譜使用效率。

同時相關主管部門也需要配套實施頻譜資源的有效規劃與分配措施，消除制約移動通信網絡發展的頻譜資源硬瓶頸，為運營商的網絡發展創造有利環境。

趙冬，女，碩士，中國電信北京研究院網絡技術研究部，主要研究方向為蜂窩無線技術，LTE網絡技術，頻率與干擾。

孫震強 男，博士，教授級高級工程師，中國電信北京研究院網絡技術部主任，主要研究方向為LTE技術和頻譜工程研究。