LTE的基本原理和业务发展前景

张剑　芦海波

【摘要】 随着LTE的迅速发展，其低时延、高带宽等特性使用户的移动业务体验有效提升，从而使移动互联网时代的业务需求得到了更好的满足，进一步促进了移动通信市场的发展。本文笔者在介绍LTE基本原理的其础上， 对LTE当前的业务发展现状进行了分析，并结合LTE的技术优势分析了其发展前景。

【关键词】 LET 基本原理 业务发展

LTE技术主要采用了MIMO和OFDM作为技术标准，同时使用了64QAM这种高阶调制编码技术，可以说是新一代无线通信的演进技术，使数据传输速率得到有效提高。同时，LTE主要采用了扁平化的系统结构，使数据传输的时延大幅度降低。

一、LTE的基本原理

1.1 LTE 网络结构

在3GPP的LTE项目中，对系统的时延需求更加严格，由LTE空闲模式将控制面时延转移到激活模式，但并要求时延不能超过100ms，而当休眠模式转移动激活模式的情况下时延不能超过5a0ms。在空载和小IP分组的条件下用户面时延不能超过5ms，为达到上述要求，对于无线帧长度、空中接口TTI等变化，3GPP以缩短空中接口的时延，并优化和严谨了网络结构，使通信路径上的节点跳数尽量减少，从而使网络中的传输时延尽量减少。从整体上来说，LTE系统与3GPP系统相似，无线接入网与核心网依然存在逻辑关系，其接口也依旧清楚，空中接口在无线接入网终止。将其系统架构主要分为了两部分，即一是演进后的核心网EPC，二是演进后的接入网E-UTRAN，演进后的系统主要存在于分组交换域[1]。由于E-UTRAN的网元设备仅由eNB构成，以此形成了更扁平化的网络结构。LTE网络实现了全IP路由，各个网络节点之间与Internet区别不大，网络结构趋近于IP宽带网络结构，其最大优势在于低时延、低成本及高带宽等。

1.2 LTE 帧结构

LTE系统同时定义了两种方式，即一是频分双工FDD，二是时分双工TDD，LTE系统主要采用TDD模式，在同一频率行上下行工作，所有帧结构对于上下行所占用资源的位置和时间等信息都要同时给出。LTE系统帧结构中，无线帧长度为10ms，将其分为两个5ms的半帧，一个半帧主要由长度为1ms的5个子帧组成。长度为0.5ms的2个常规时隙会组成常规子帧，由DwPTS 、UpPTS及GP这3个长度共1ms的特殊时隙组成特殊子帧。

二、LTE的业务发展现状

2.1 运营商力挺

目前，LTE技术已经得到了全球移动通信（GSM）协会的大力支持，同时很多运营商也纷纷选择了LTE。最先采用LTE技术的是美国AT&T，对于AT&T来说，符合逻辑选择的必然是LTE技术，投入LTE网路建设视情况就在未来几年时间。英国沃达丰于2007年9月宣布LTE计划。将会在之后的3～4年后部署LTE。2007年11月，LTE标准在GSM得到应用，并声称这一标准在全球将有诸多GSM运营商作为首选。2008年2月，在巴塞罗举行的3GSM大会上，中国移动总裁王建宙表示，对于LTE的测试，中国移动将与美国Verizon、英国沃达丰共同加入。

2013年，中国移动于6月份启动LTE网络主设备招标工作，LTE组网采购规模约有20.7万个基站，载扇共计55万，投资纸头为500亿元，在全国100多个城市覆盖。2014年计划建成50万LTE基站，中国联通计划每年投资100亿元建设3.1万个4G基站。LTE商用网络截止2013年全球共11个，主要商用频段包括2.6G、2.3G。对于LTE频段，国内中国电信考虑使用1.9G、2.3G和2.6G。

当前，对于LTE的测试DoCoMo已经正式启动，并对LTE的合作伙伴进行了选择。LTE得到了诸多运营商的大力支持，目前LTE服务用户达到了2400万，在移动宽带技术中LTE将成为长期的继任者，可以预想到LTE美好的未来。

2.2 设备商跟进

LTE由于得到诸多运营商的普遍选择，这为全球移动通信产业的发展指明了方向，在LTE领域中，设备制造商也纷纷投入，促进了LTE的不断发展，与其他竞争技术相比，LTE的商用更让人期待。

在商用产品的推出上，LTE根据3GPP所制定的计划，商用产品于2008～2009年推出，与此对应，商用LTE产品计划也有设备制造商纷纷推出。其中，多制式基站的LTE商用产品为华为在2009年推出，并将LTE商用网络在全球进行了部署；LTE的相关产品由北电在2008年推出，这样以来满足了2010年后对LTE网络的大规模商业部署；在2009～2010年NEC推出了LTE的有关服务，因而对相关网络及终端产品有了积极的准备。爱立信与大唐在LTE领域展开了合作，重点研究了LTE/TDD技术，并在2010～2012年期间推出了TD-LTE，从而实现了热点地区覆盖[2]。

在LTE的应用测式上，因为有设备制造商的大力推动，早在2008年部署了试商用网络，并且顺利对LTE的应用进行了测试，对于LTE的呼叫测试已成功完成。这是LTE商业化进程中是一个非常重要的里程碑。之后，对诺基亚对于LTE的多用户野外试验在德国柏林首次完成，这也是世界上首例，证实对于LTE的性能要求3GPP标准技术能够满足，这表明从实验室到商用LTE又进了一步。

三、LTE的发展前景

3.1 运营商决定技术路线发展方向

长期以来，在3G向4G的演进过程中，基于4大3G标准，即WiMAX、WCDMA、CDMA2000及TD-SCDMA，演进过程中分别形成了WiMAX、UMB及LTE这三条路径。全球的移动通信产业在这三条演进路径清晰之后开始从3G迈向4G，未多种移动通信技术标准中移动运营商的选择决定着LTE未来的发展前景。

从设备商到运营商决定的变化，是移动通信技术路线选择的必经之路。2G时代，发展为2G标准的PDC、GSM、IS-95及IS-136，在很大程度上都取决于设备商。设备商在技术路线选择上因其强大的研发实力使其具备了绝对的话语权，由很多设备商形成了一个联盟阵营，他们共同一个通信标准。而运营商在双方的博弈中由于研发实力不强，不得不听从由其他设备商所提出一建议，并且对于其他设备商诸多的解决方案都必须接受。当前，对于3G时代的情况依然改观不大，以GSM系统为主的欧洲国家是WCDMA的主要支持者，美国高通北美公司主导提出了CDMA2000，美国厂商提出了WiMAX，我国大唐提出了TD-SCDMA。设备商联盟的研发实力较强，在所提供的几种标准中运营商只能进行选择，主要由政治方面的博弈或设备商联盟依靠技术实力来决定各种技术标准的发展态势，各种标准在最后会达到一种均衡状态，并共同存在[3]。对此，可以看出，设备制造商在2G和3G时代成为技术路线选择和技术发展走势的主要推动力量。endprint

当前，在全球移动通信业的快速发展的环境下，运营商的用户规模不断增加，同时也大大增强了资金实力，从而促使了国际交往合作的不断加深，有了更多基于自身利益的现实问题可以在未来技术标准的选择中进行考虑。首先是互联互通，在实现国际漫游与互联互通上不同的技术制式会存在着很多障碍。目前，CDMA主导着Verizon的网络，UMB是未来平滑过渡的方向。但是，其所选择的是LTE，与沃达丰网络的兼容漫游是其选择中主要考虑的因素。其次是规模经济的影响，诸多运营商共同选择了一项标准，对该主流标准的产业链集中力量做大，这在网络建设设资、业务终端种类等方面都有极大的好处。

3.2 4G时代的主流标准

虽然，UMB数据传输率最高可达280Mbps，但目前对于该技术还没有任何一位运营商家表示愿意进行测试，在市场中几乎是没有需求量。而美国Verizon公司宣布支持的LTE，对于UMB及高通公司来说是一个重大的打击，Verizon作为北美最大的CDMA网络运营商，其所支持的LTE，对全球其他地区CDMA运营商的选择将会产生一定的影响，导致在UMB的研发投入中设备商不断缩减，进而促使UMB出现衰退。而中国电信LTE的商用化以R9为起点，4G是LTE，LTE不一定是4G。

由于WiMAX是一个全新的技术，其产品、标准化及终端等方面还有待进一步提升，而已经开始领跑4G的其他两大标准先入先发有明显的优势，WiMAX与之前比已明显滞后。另外，由于WiMAX与TD-SCDMA之间的竞争激烈，除了面临用户市场的竞争外，在频谱资源上还存在着较大的竞争，WiMAX是TD-SCDMA走出国门的主要对手，得到中国政府的支持很难。对于LTE演进方向的态度中国移动有明确宣布，这为两者建设持续合作关系增加了难度。目前，根据中国的形势，未来3G市场将会采用CDMA2000、WCDMA等技术，WCDMA网络运营商在其中最为成熟，必然会经LTE演进至4G；而对于C网的运营商来说，由于对数据业务支撑CDMA网络较强，使其难以与WiMAX建立合作关系，未来将在LTE和UMB中选择其演进的路径。总之，WiMAX在全球最大的移动通信市场上将很难再有发展市场。

总之，面对未来移动通信技术的发展方向，需要我国政府引起高度重视，在发展过程中做出科学规划。同时，组织相关科研机构在研发是加大投入，在涉及国家利益博弈是做出对策，在战略策略上及早做出规划，确保在4G时代我国赢得更多的话语权。而对于我国移动运营商来说，应注重与价值链相关方的合作，双方联合研发才能实现合作共赢，这样一来，我国在将来才能争取得更大的知识产权比例，从而进一步提高了国际竞争力。

参 考 文 献

[1] 杨光. 国际领先运营商LTE业务发展策略综述与展望[J]. 移动通信. 2013，15（12）

[2] 王建明，于翔. 从DOCOMO的成功看LTE业务发展策略[J]. 科技创新导报. 2012，21（7）

[3] 段群丽. TD-LTE宏蜂窝网络规划研究[J]. 华南理工大学. 2012，11（1）

作者简介：

张剑，出生年月：1975年11月 性别： 女 民族：汉 籍贯：湖北襄阳 学历：本科 职称：通信工程师 研究方向：光纤通信。

芦海波，（1978.2—），男，湖北襄阳人，中共党员，通信工程师，本科，研究方向：互联网技术。endprint