淺談移動通信發展歷程和TD-LTE演進

馬會琳 劉超 楊海龍

摘要：“你們是科學的千里眼順風耳”，強調了通信事業在革命戰斗和科學發展中的重要地位與作用。隨著數據業務的高速發展，寬帶接入需求與日劇增，數據業務已成為運營商發展的主要業務。為保證用戶的的良好感知度，無線通信技術不斷向前演進，本文將簡單介紹其發展歷程，主要以移動使用的TD-LTE網路為例。

關鍵詞：TD-LTE;網絡架構;核心網;基站

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

1G：百花齊放。現代移動通信的發展史可追溯到上世紀70年代，貝爾實驗室突破性的提出了蜂窩網絡概念。所謂蜂窩網，就是將網絡劃分為若干個相鄰的小區，整體形狀酷似蜂窩，以實現頻率復用，提升系統容量。世界各地移動通信網絡層出不窮。以AMPS和TACS為代表的模擬移動通信系統取得巨大成功。

2G：GSM與CDMA之爭。2G主要采用數字時分多址和碼分多址兩種技術，分別對應GsM和CDMA系統。CDMA通過不同的擴頻碼來實現多用戶在同一時間同一頻率上共享。技術上講，CDMA比TDMA更具優勢，早期CDMA并不成熟，95年高通將CDMA技術催熟，GSM早已在歐洲規模投資，且建立了國際漫游標準，歐洲GSM標準迅速蔓延全球，遠把CDMA拋在身后。

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

4G：一統標準。LTE（Long Term Evolution），考慮與網絡的前后兼容性，利用了WiMax的OFDM+MIMO的等關鍵技術，解決了多徑干擾，提升了頻譜效率，大幅地增加系統吞吐量及傳送距離，最終，LTE終將標準統一。

5G：中國的挑戰和機遇。蘋果推出了IOS，Google推出了安卓，然而，朗訊、摩托羅拉、北電等美系設備商已覆滅，美國已無法領導5G。華為的LTE市場份額早已全球第一，中國企業早已加力研發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5G。

2通信系統網絡架構演進

2.1LTE通信系統網絡架構

2.1.1用戶數據設備

HSS：主要提供移動性管理、鑒權、用戶簽約等功能。實際部署時，由于HSS與HLR功能類似，存儲數據較多重復，故合設，對外呈現為HSS與HLR融合設備，分別連接2G/3G與4G網絡，提供Hss和HLR的邏輯功能。

2.1.2核心網EPC設備

MME：LTE接人下的控制面網元，主要負責移動性管理、會話管理、P GW/S GW選擇等功能，相當于傳統sGSN控制面功能;

SAE GW：s GW提供分組路由和轉發功能，相當于傳統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，相當于傳統的GGSN，PGW和SGW物理上是一體的。

2.1.3資源策略控制設備

PCRF：策略控制服務器，提供數據業務Qos保障和資源管控;

AF：業務策略提供點。

2.1.4無線接入設備

eNodeB：負責無線資源管理，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出現了，取代傳統CS，提供更強大的多媒體服務（語音、圖片短信、視頻電話等）。

2.2 5G簡要介紹

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

3TD-LTE升級要點

3.1核心網的升級

總體思路：新建融合設備，或現網GPRs設備升級為楊心網全融合設備，有效保護已有投資。

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：現網改造，即直接改造現網SGSN為MME/SGSN，接XLTE無線網。該方案是目標方案，改造現網設備，影響較大，建設進度相對較慢。

方案二：新建MME/SGSN融合設備，接入LTE和2G/TD無線網。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：現網改造，即直接改造現網GGSN為SAE GW/GGSN，負責LTE和2G/TD用戶的業務。當融合設～rJ2LTE用戶較多時，可能影響2G/TD用戶體驗，建設進度相對較慢。

方案二：新建SAE GW/GGSN融合設備，負責2G、TD及LTE用戶業務。對現網影響較小，建設相對較快。

3.2接入網基站的升級

存同：4G的宏站和3G的宏站在形態上沒有太大差異，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，或者3個8天線20M小區。同時新增野戰光纜至RRU，每小區兩條。

（4）驗證從高頻開關電源引接空開或熔絲是否滿足要求。直流配電單元DCPD，該設備也有保護作用，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廠家時招投標時，盡量沿用前期TD設備廠家。

5G設備支持全制式大容量BBU產品方案，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，構成1+1極簡天面。

求異：LTE網絡對干擾更加敏感，過近、過遠、過高的站址在2G/3G網絡中可以勉強使用，但LTE網絡中將會帶來嚴重的問題。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，當然5G數量會更多，且主要以微站為主。

4結語

本文主要借鑒中國移動3G升級4G工程，給初學者一個簡要介紹。今年5G新基建將、貫穿全年，要加快網絡傳送速率，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、基站數字信號處理以及Fabnc網絡等創新技術是一方面，加強對現有基站資源的管控，對原有資源升級的規劃管控與精準設計也是不可或缺的一方面。