大数据时代移动接入网络的基本特征

    2009年12月全球数据流量首次超过语音流量以来，移动宽带的数据流量以每年100%的速度持续增长。大数据时代带给移动通信产业前所未有的挑战和机遇。国际经验表明，新兴运营商试图利用这一机遇实现弯道超车，而领先运营商则利用这一时机扩大优势。本文通过对大数据时代，移动通信网络发展的分析，指出了智能立体网络这一主要技术发展的趋势。同时对国内LTE建设的定位，规划和部署提出了建议。

    大数据时代移动接入网络的基本特征主要包括数据流量指数增长，海量用户实时在线，和大量的差异化的用户和业务需求。

    ·海量数据：移动数据流量增长是大数据时代最基本的特征之一。其动力除了越来越多的智能终端的面市和普及，还包括了用户行为，移动和存储方式的变革等带来的流量增长。

    ·500亿连接：爱立信于2010年提出了全球2020年500亿连接的宏伟蓝图。人们将实实在在生活在一个无处不在的网络社会之中。

    ·大量差异化需求：由于无线连接的多样化，带来了对业务需求和服务等级的多样化。

如何应对千倍数字洪流

    在大数据时代，移动接入网络的首要挑战是来自无线网络容量的挑战。面对千倍的容量增长，需要政府管制机构，产业界和运营商的共同努力来提供一个综合的解决方案。这里简单介绍三个主要手段。

充足的频率储备

    “频谱是王”对于移动运营商而言毫不为过。如何获得更多的廉价而优质的频率资源尤为重要。此外，频率资源的全球化协调程度（Harmonization），也直接导致了全球产业链在特定频段的健壮程度和国际漫游能力，从而导致移动宽带数据流量在不同频段的不均衡分布。简单地说，全球化协调频段由于规模经济效益，自然会得到全球产业链（尤其是高端终端）的优先支持，从而获得数据流量的优先增长。一个直接的结果就是，获得该频段的运营商将会获得先天的竞争优势。

    另外一个大的趋势是FDD/TDD融合的趋势，这里不仅是在终端和系统设备的融合，也是运营层面的频谱融合和组网融合。由于频率资源的稀缺，随着TD-LTE产业链的逐步成熟，全球TDD频谱的拍卖价格也日渐走高。从这个角度讲，同时运营FDD和TDD制式的融合的网络，将会成为未来国际运营商的主流。

新技术引入

    新技术是获得容量提升的重要手段之一。2G/3G/4G的发展历程充分的体现了这一规律。在3G商用之前，无线通信技术的主要研究和产业化方向，集中在如何提升单链路的容量方面，也就是说在给定带宽的条件下如何实现香农公式提出的容量极限。而这一任务随着3G商用宣告完成。之后，爱立信从2002年开始4G（LTE-A）研究，重点放在灵活有效的大带宽接入技术方面（例如，OFDM/OFDMA），并于2007年开始实质性的推进3GPP　LTE和LTE-A的标准化工作，截至2011年LTE-A被国际电联接纳为4G标准而告一段落。至此，无线通信技术获得了前所未有的从180KHz到100MHz的灵活的带宽接入能力。 从而为大幅提高未来系统的容量奠定了技术基础。灵活的带宽接入技术，也为未来差异化的业务需求提供了必要技术支撑。

    在此基础上，其他技术（例如，多天线技术和多点协同技术等）还可以使系统容量获得一定的提升。但是，总体来看如同其名（即长期演进），LTE/LTE-A技术应当在相当长的一段时间内保持稳定。

图2　现代无线通信技术发展历程

网络架构的演进/智能立体网络

    在可用带宽和接入能力接近/达到极限的情况下，获得系统容量增长的主要突破口在于网络架构的演进和技术创新。特别需要强调的是智能立体网络（异构网，Heterogeneous Network）的研究和部署。在未来的智能立体网络中，包括了宏蜂窝，微蜂窝，微微蜂窝，也包括了传统宏站，拉远单元，AIR（Antenna Integrated Radio）和基带池等多种站型。同时，智能立体网络将会是传统意义上的移动宽带技术和WiFi技术，以及FDD/TDD双工模式融合的网络。

    有一种观点认为小蜂窝（Small Cell）就是智能立体网络，其实并不全面。智能立体网络的核心是多种网元之间的协同和管理。如同智能立体网络的建设，首先需要保证底层的宏蜂窝的完善和稳定，在站点密度达到极限时，通过引入小蜂窝和有效的干扰管理算法，获得容量显著提升。因此，缺乏协同的小蜂窝只能作为网络覆盖的补盲辅助手段，而容量的提升必须依靠高级的干扰管理和协调机制。

    多样化，多频段，多双工方式的智能立体网络的规划，部署，优化，维护，运营将是极大的挑战。因此，对网络的智能化和简单化提出了前所未有的要求。进而对SON(自组网)的要求十分突出。尽量减少网络的人为干预，将成为运营商和网络设备制造商的重要竞争领域。

    最后，强调一下在智能立体网络中多网协同的问题。应当说，对于任何一个非新兴运营商而言，多网协同都是无法回避的问题。但是，应当清楚地看到多网协同应当是走向全LTE网络建设和运营的过渡阶段，而不是运营商追求的终极目标。2012年随着VoLTE的商用，国际上3GPP2的运营商已经向全LTE网络迈出了坚实的步伐。

TD-LTE无线网络分步部署策略

TD-LTE部署分步走

    基于LTE-FDD的推广和部署经验, 以及GSM和WCDMA的成功经验，我们建议TD-LTE的商业部署应当本着由简入繁，稳步推进的分步部署原则。如图３所示，在网络覆盖层面，首先实现热点和城区的连续覆盖，技术上优先采用成熟技术，并确保系统的稳定和良好的用户体验。在网络部署中期，逐步扩大覆盖范围和完善室内深度覆盖，并通过新功能和多载波引入提高系统容量。最后在中长期实现智能立体网络，并适时启动全LTE网络演进和建设。

图3 TD-LTE部署分步部署

频谱利用的考量

    对于运营商而言，在部署LTE系统时，应当充分考虑系统演进和扩容的能力， 例如美国某领先运营商在单一市场的平均LTE频谱储备达到88MHz。前瞻性的频谱规划和部署策略可以借力全球强壮产业链的优势，获得先天的竞争优势，反之则可能事倍功半。合理的网络部署规划，可以为智能立体网络的建设打下良好基础，降低网络总体部署成本，并保证在未来的竞争中保持优势。反之，基础网络和频率战略不当可能引起不必要的重复建设和成本上升。最终导致用户体验下降和产业链成熟的滞后，从而错失发展良机。TD-LTE的频谱策略需要充分考虑未来市场竞争的需要，否则在网络部署的中早期就会在市场竞争中处于劣势，进而不得不重新规划，重复建设，增加网络的部署成本和周期。

结束语

    大数据时代丰富的频率储备和扩容能力对于LTE的部署至关重要。在频谱资源以外，智能立体网络的建设是解决系统容量中长期增长的主要手段。由于移动宽带数据流量的在全球协同频段优先增长，运营商应当优先选择国际协同频段部署LTE系统（例如，2.6GHz的TD-LTE部署），从而分享强壮产业链带来的规模经济效益和商业红利。LTE的网络建设，应当注重系统性能和稳定性，确保优异的用户体验。网络的规划和建设应当综合考虑无线功能要求的逐步引入，为未来智能立体网络的部署打好基础，并为全LTE网络的推进做好准备。