华为TDD+：划破移动宽带演进“浓雾”的“闪电”

本刊记者 | 黄海峰

华为TDD+：划破移动宽带演进“浓雾”的“闪电”

本刊记者 | 黄海峰

对移动运营商而言，追求用户最佳体验的道路，犹如马拉松一样漫长，但每个阶段都会有冲刺目标，TDD+就是这样的阶段性目标。

无线技术演进之路如马拉松一样漫长，但又不时冒出让人惊喜的创新。

分析当前局势，一方面4G称霸，无线数据流量剧增，这逼迫运营商寻找新途径提升网络容量，满足现在和未来需求；另一方面，各方公认5G之路愿景美好，但“浓雾密布”，离小规模商用还要5年以上，运营商亟需增强4G能力，迫不及待。

在此背景下，TDD+诞生，其要成为破开5G“浓雾”的闪电——7月14日，华为、中国移动、日本软银、高通携手发布了TDD+方案，该方案可实现移动网络3方面巨大提升：将下行速率提升到xGbit/s、时延降低到10ms并可提供超大规模连接数的提升。

在众多伙伴支持下，TDD+将成为TDD产业演进里程碑。“TDD+是TDD技术的长期演进，是4.5G的核心组成部分。”华为无线产品线总裁汪涛这样解读TDD+，“借此技术的优势，运营商将获得更多商机。”

华为TDD+方案实现引领，但其亮相不久，业界还存在疑惑：TDD+如何诞生？在4G增强方案中，TDD+到底有哪些独到之处？运营商如何利用TDD+获得新商机，并铺设通往5G之路？

两大驱动力:流量爆发 + 5G太远

过去几年4G成功商用，据GSA统计，截至2015年第一季度，全球已有393家运营商在138个国家推出了商用LTE网络。

如此一来，LTE流量呈现爆发式增长，在日韩等发达市场已占MBB（移动宽带）总流量的70%。与此同时，随着无线宽带的连接方式愈发多元化，预计未来数据流量的规模爆发将对运营商网络带来巨大冲击和挑战。

统计显示，全球各地用户对流量需求快速上升，很多区域平均每年流量增长超过60%。我们按照60%增长保守估算，到2020年TD-LTE网络容量需求与当前能提供的容量相比，至少差了7倍（图1）。

而考虑到未来物联网的规模发展，万物互联时期网络流量或是现在的1000倍以上。目前的网络已不堪重负，何况还要支撑未来暴增的流量？分析软银等几家运营商网络，可以看出基于TD-LTE技术以及运营商已有频谱的网络，很难满足未来需求。

为了解决该挑战，领先的运营商选择不断扩大和优化现有4G网络——这是目前最节省成本而且部署快捷的方案。TDD阵营运营商在行动：中国移动已建设90万4G基站，今年年底将建设超过120万；软银TD-LTE基站数量也将在年底达到5万个。

不过，运营商心里都很清楚，仅靠扩充4G网络规模无法满足未来大容量需求，必须采用创新技术——采用更先进的4G增强技术，以保护现有投资的方式平滑演进，捕捉更多频谱并提高频谱效率。

但颠覆性的新技术可能会要求将4G网络推倒重来，这不现实。而且，这些颠覆性技术离成熟尚远。

在近日MWCS2015期间举办的GTI峰会上，中国移动副总裁李正茂就这样表示：4G已经进入全球大规模商用部署阶段，5G的商用和成熟还需要几年时间，但用户对数据流量的需求随着“互联网+”的出现还在持续井喷式增长。

从去年开始，5G渐渐被熟知并被认为是4G演进之路，产业多方预期5G将在2020年商用。但是，新技术从发展到真正大规模部署，再到获得数量庞大的用户选择，需要很长时间。“估计到2023年，5G才能达到一定规模。”汪涛预测。

图1 部分运营商网络现有容量和未来需求容量

图2 TDD+是4.5G的组成部分

TDD+诞生：TDD产业平滑演进路线

因此，虽然4G网络已有容量正在被现实需求的容量快速超越，但4G网完全不可能被很快淘汰，增强型4G技术成为应对挑战的关键。可以预测，到2020年前，4G与5G之间的技术窗口蕴藏巨大商机。

在此背景下，无线领域第一阵营领导者华为率先提出了4.5G概念，而第一阵营另一位领导者爱立信也提出了类似的4.5G概念，即利用并兼容现有4G网络和终端设备，大幅度提升用户体验。

4.5 G成为行业普遍认可的解决之道。而由中国移动、华为等联合提出的TDD+，恰恰是4.5G概念的组成部分，属于TDD产业演进路线（相对FDD产业）。TD-LTE是4G技术，TDD+是4G技术的持续演进。（图2）

汪涛还给出了形象的比喻:“F1赛车拥有涡轮增压装备，可提升赛车速度、效率等性能。而TDD+是在TDD基础上增加了‘涡轮增压’，能够更好满足用户网络高体验需求，保护运营商已有投资，将网络投资效益最大化。”

显然，满足用户需求还能“利旧省钱”的TDD+，切中了TDD运营商现阶段网络演进的痛点，将成为TDD运营商演进路线。

在4G提速升级方面，李正茂表示，中国移动不断提升网络性能和效率，提出TDD+。“TDD+在4G到5G演进中将发挥重要作用，可以将4G速率提升5倍以上。”

既然TDD+是4G的增强技术，以后进入5G时代是否会出现投资浪费？对此，汪涛表示运营商无须担心，TDD+将持续发展，即使在5G商用之后，TDD+仍将会与5G长期共存。

伴随着新频谱的发放和无线基站的大量建设，TDD+可以应对无线网络需求10年内百倍的增长，可用于支撑未来80%的新业务场景。这点可类比3G向4G过渡的HSPA技术，尽管4G规模部署，但HSPA依然保持顽强的生命力。

总体来看，用户体验需求、运营商投资保护和网络持续演进等因素，正驱动TDD技术向TDD+演进。

发掘4G潜力：运营商将获得新商机

从技术层面看，相比TD-LTE技术，TDD+在速度、时延、连接数量这3个主要参数上有显著提升。

具体而言，TDD+可以提供超过1Gbit/s甚至更高速度的业务，进一步把当前4G时延缩短到10毫秒，并可提供超大规模连接数的提升。

因 此 ，TDD+在实现网络升级的同时，将给运营商移动业务带来巨大商机。据分析，TDD+更高的峰值带宽和低时延，就意味着环境信息、指令在终端和云端之间的快速传递，可以简单地认为，智能机器将更加聪明。

首先，TDD+更高的速度可以支持更高清的视频，可以增强虚拟现实和增强现实等应用。比如下载一部6G大小的电影，现有TD-LTE技术大概需7分钟，而采取TDD+甚至可以在约24秒完成——整个下载时间减少了94%，只是原来时间的5%到6%。“速度大幅度提升意味着更好的体验。”汪涛表示。

其次，更低的时延可以支持更多工业通信方面的应用，如让无人机、车联网等业务得以爆发。比如在无人驾驶场景下，汽车根据路况完成刹车动作，需要后台下指令，再通过4G网传送信息，之后汽车完成刹车动作。对车速为60公里/小时的汽车，因为4G网时延大，可能刹车距离要超过1米以上，而4.5G网下就只有约16厘米。这大大提高无人驾驶汽车的安全性能。

最后，更多连接数可以更好地满足IoT（物联网）的连接需求。物联网是一个广义的概念，除了智能机器，更大量的则是可穿戴设备、家用电器、测量仪器、传感器等海量设备的接入需求。其对传统网络的冲击不是带宽，而是连接数量。

为应对接入数量的挑战，业界有窄带LTE、分布式自组网等多种技术。相比而言，TDD+利用eMTC（enhanced machine-type communications）技术不需要增加新频段、在现有设备的基础上连接海量的“窄带”通讯设备。

而且依赖运营商级的网络连接，可靠性高于“非授权频谱”的自组网方案，无疑是物联网的优选方案。因此，TDD+可为无线新业务提供众多可能性。

可以预见，在TDD+支持下，运营商无线业务将不断增加，不仅是基于手机的移动宽带、家庭宽带等业务，更多可穿戴、智能机器（如虚拟现实、增强现实、机器人、无人机、车联网等）业务持续爆发。

“TDD+使用更高更宽频谱和多天线技术，实现相对于4G的5倍频谱效率，使能应用更高频谱，应对流量迅猛增长，支持可预见的大部分未来业务，帮助运营商打破收入天花板。”汪涛表示。

创新的TDD+：针对移动宽带网络演进“浓雾”的一道“闪电”

在分析了TDD+能够带来的“神奇效果”后，很多人疑惑TDD+到底使用哪些创新技术？过去几年，产业界诸多企业对TDD持续投入，形成多个核心技术。如载波聚合、Massive MIMO、高阶的调制编码方式、大量用户的波束赋形技术（Beam Forming）等。

有关TDD+所采用技术，李正茂这样描述：“中国移动将继续发掘TD-LTE的技术优势，通过诸如更多天线的3D MIMO、更多载波的载波聚合、更高阶的调制等技术，使TDD的技术持续演进到TDD+。”

这些创新技术广受认可，也是华为“碗里的菜”。汪涛在无线产业从业多年，他指出TDD+方案是通过一系列基于TDD架构的创新技术实现，充分发挥高频谱价值和继承TD-LTE在多天线方面的优势。汪涛重点介绍了TDD+解决方案七大亮点。

第一，支持平滑演进、后向兼容。TDD+基于现有4T4R，8T8R等4G技术，通过软件升级和云基站技术，形成超大规模分布式多天线阵列，变干扰为信号，实现对所有用户体验的增益。获得技术增益的同时，对现网改造代价也最小。

第二，提供xGbps级别的网络体验。通过多载波聚合、4×4 MIMO/8×8 MIMO、上下行256QAM等技术，提升单用户速率至xGbps级别，大幅提升现有4G用户的速率体验。

第三，持续提升频谱效率。通过高性能大规模基站芯片的设计，将DMIMO、多载波聚合、更高阶调制和MIMO，多用户3D-BF等同时在基站中运用，实现频谱效率和系统容量大幅提升，帮助运营商实现既有资产的增值。

第四，激活sub-6GHz高频段频谱资源。通过协议优化充分发挥TDD多天线的优势，结合3D-BF和3D接收机大幅提升sub-6GHz高频段覆盖能力，激活sub-6GHz频谱金矿。

第五，实现全场景超高密度组网下的统一用户体验。将多维度协同调度通过云调度平台，扩展到全场景超高密度组网场景，保障超高密度组网场景下的干扰协同，保证统一的用户体验，让每个用户享受近乎峰值的体验。

第六，灵活子帧配比，轻松应对大事件等突发上行流量增加场景。自动灵活调整上下行子帧配比，最大化系统整体容量。

第七，提供10ms低时延体验，使能更多的创新业务。通过提供xGbit/s高峰值和10ms级别低时延的网络能力，使得环境信息、指令在终端和云端之间的快速传递；同时，通过eMTC技术，在不增加新频段、不增加新硬件的情况下，可实现海量无线设备接入，为大数据、物联网产业提供更强大的网络支持。

产业链高度认同：2016年将启动规模商用

TDD+一经提出就得到运营商、芯片、应用等众多产业企业认可。TDD+解决方案是由华为与中国移动、软银、高通等行业领导企业共同研究产生的。同时该方案提出之后，很快也得到GTI联盟运营商们的群力支持。

GTI运营商日本软银WCP高级总监北原秀文表示，到2020年左右，软银一半以上的流量都运行在TDD网络上，所以软银希望TDD技术一直走下去。而TDD+属于4.5G方案，可帮软银应对未来增长千倍的流量压力，“我们今年底将携手华为在东京开展技术试点。”

TDD+发展，也离不开芯片、终端的支撑。高通一位人士表示，TD-LTE与LTE FDD已经走向融合，One LTE成为趋势。这种情况下，TDD变得更加重要。未来TDD可以通过引入Masive MIMO以及波束成形等技术，升级为TDD+，让4G向5G平滑过渡。

TDD+产业得到运营商、系统厂商、芯片厂商的支持，那有什么杀手级应用驱动TDD+发展？奥迪联合实验室相关负责人介绍，TDD+对于垂直行业如汽车行业意义重大。奥迪希望将更多不同的电子设备融合到汽车中，让汽车更加智能，并提升汽车的价值。

车联网发展前景广阔，但需要产业更多力量的支持，也需要更先进的高速、低时延无线技术。该奥迪联合实验室负责人表示，几年前奥迪与华为成为战略合作伙伴，未来双方将继续合作，实现汽车的连接路线图，“这个路线图如果涵盖TDD+这样先进的技术，我认为我们就走对了。”

产业广泛的认同加速了TDD+的商用进程——2016年TDD+将商用。“TDD+不是5年后才实现，而是明年就可商用。”汪涛表示，华为与高通、软银两大合作伙伴都进行了相关测试工作，希望在2016年商用部署。

这个时间节点得到中国移动李正茂的认可。据悉，中国移动已在上海开展TDD+相关实验。此外，华为还刚刚与软银签署TDD+合作备忘录，将在东京试点。可以预见，2016年上海、东京等诸多城市将商用TDD+方案。

一位行业人士分析，TDD+比LTE-A技术更有优势，如果可以在2016年启动商用，比5G可早商用4年，未来必将成为TDD运营商保持竞争优势的关键。

那么，面临众多技术，GTI运营商应该如何选择部署路径，全力升级到LTE-A还是向TDD+倾斜？

华为方面介绍，每个运营商所处的市场以及自身情况都不同，具体情况要具体分析。以软银为例，其主要将在人口密集的城市区域部署TDD+，在农村地区，LTE技术目前就够了。

汪涛还坦言，TDD+方案功能是逐步增强，不可能一蹴而就。中国移动研究院人士则告诉《通信世界》记者，中国移动重视TDD+落地，希望将TDD+产业做大做强，呼吁更多的产业力量加入。

TDD已成主流：华为将持续大力投入并引领产业发展

目前TDD技术已在全球广泛商用，TD-LTE用户数达到2亿。全球已有54张TD-LTE的网络，分布于34个国家。全球已部署4G基站数量中，TDD技术占据了50%；TD-LTE用户数占了全球所有4G用户的33%。与此同时，支持TD-LTE的商用终端已经超过了1000多种。

上述数据证明TDD已成业界主流，其能够通过TDD+实现持续演进意义重大。“TDD已经不是一个分支的技术，而是一个主流的技术。”汪涛表示。

作为最早推出TDD+的首批成员，华为在TDD阵营中到底扮演了什么角色？据悉，华为在TDD产业做出杰出贡献：在TD-LTE发展之初，华为就推出TD-SCDMA向LTE的平滑演进方案；在国际上，华为提出了很多创新方案和解决技术，并部署了多个TD-LTE网络。

数据显示，在全球已经商用发布的54张TD-LTE网络中，华为参与了34张网络部署。华为提供了已部署TD-LTE基站数量的50%。

这些努力和成绩使华为成TDD产业重要参与方。过去几年，在TD-LTE建网思路和发展模式方面，华为均有重大建树，而且这些贡献极具前瞻性。比如在2013年，华为第一次提出TD-LTE和LTE FDD的One LTE融合思路，最终无线产业确实朝该方向发展。

今年，华为与产业合作伙伴共同提出TDD+这样的里程碑式方案，源于华为公司过去多年在TDD产业中持续不断的研发和投入。

据悉，在专利技术方面，华为占据了30%核心专利的份额，华为在TD-LTE的努力也获得很多行业的认可，2012年华为获得了GTB的创新大奖，2013年在GTI获得了最突出贡献奖。

此次能够与中国移动等企业携手推出TDD+，再次显示华为在TDD技术方面的领导力。Strategy Analytics无线运营商战略高级分析师杨光认为，TDD+方案满足了软银等运营商的需求，离正式商用还有待产业继续努力，华为在产业研发和市场推广方面占据优势。

“TDD+能最大化TDD产业价值，最大化运营商投资，使得用户获得最佳体验，同时也是4G向5G演进的重要里程碑。”最后，汪涛总结表示。

三问 华为TDD产品线总裁熊伟

Q TDD+相对于LTE-A来说有什么明显的提升？

A从技术上看LTE-A是不区分TDD/FDD共性的提升，例如CA、4×4 MIMO/8×8 MIMO、CoMP等，其中CA已经开始商用，4×4 MIMO和CoMP也将很快规模商用。

而TDD+是由华为和TDD产业领袖中国移动、日本软银一同对TDD未来发展的一次极致革新，目的在于将TDD的技术优势充分发挥出来，从系统容量和频谱效率的角度做出了更多超越当前LTE-A的突破性创新。LTE-A和TDD+不是对立的，从另一个意义上来说，LTE-A与TDD+是TDD平滑演进的不同阶段。目前运营商已经在大量采用LTE-A技术，中国移动就在全国多地部署双载波技术。

面向未来演进，TDD+（4.5G）在速率、容量以及频谱效率等3个方面有更明显的提升。

TDD+并非将所有创新技术都开发完，其演进也是一个长期过程，华为会结合各个运营商的业务挑战和商业计划，以及消费者对网络体验的需求，逐步商用TDD+的特性。

随着业务发展和客户需求进一步的衍生，业界还会面临更多挑战。华为将进一步与合作伙伴共同研究，持续推出网络平滑演进的技术，保护运营商现有投资，并将运营商投资等价值最大化。

Q运营商进行网络演进，该选择TDD+还是LTE-A？

A同上，LTE-A和TDD+不是对立的，而是互补融合的关系。LTE-A实现了网络下行百兆速率级别的网络，可满足一定阶段用户速率和容量需求。TDD+实现了Gbit/s速率级别的网络，包括时延等特性得到很大提升，满足未来十年大部分用户需求。

华为已与中国移动、软银建立了战略合作，TDD+明年会商用。中东、欧洲等区域多个运营商已经制定部署TDD+的计划。

当然，电信运营商会基于目前所面临网络挑战和未来业务规划，提出自己的网络发展路径，华为会根据运营商需求，提供LTE-A以及TDD+技术的支持。

Q TDD+方案可以兼容现有终端吗？而支持TDD+的新终端会有什么提升？

A华为与产业伙伴设计TDD+时，重点考虑终端的平滑演进和后向兼容，因为现在全球有约2亿的TDD用户。

不过众所周知，目前用户手机通常一年到一年半就会进行更新，华为与高通等企业合作将新的特性加入到新终端中，估计明年就可以推出新终端。这些新终端将实现50%以上的增益，未来实现超过1~2倍的增益。