TD-SCDMA网络重要性浅谈
2015-07-30童恩邵建韦庞
童恩,邵建,韦庞
(中国移动通信集团江苏有限公司,江苏 南京 210012)
1 国内4G发展现状
截至2014年12月底,中国移动发展的4G用户已超过9 000万,建设的4G基站数超过60万个。以江苏分公司为例,已发展超过800万的4G用户,并开通了超过5.6万个基站,4G信号城区覆盖率100%。从2013年底4G牌照发放到现在短短一年时间,基于中国移动TD-LTE的4G市场发展喜人,且4G用户量仍在快速增长中。
4G在短时间内取得如此成就,归功于国内用户对移动宽带的强烈需求,同时得益于如下3个方面:
(1)技术/网络制式
据GSA(Global mobile Suppliers Association)数据统计(GSA’s Evolution to LTE report,September 17,2014),全球已有27个国家建设了40个商用的TDLTE网络;其中有13个电信运营商启用TDD+FDD混合组网,如沙特电信(STC)。因此TD-LTE无论是在技术标准方面还是市场商用方面都是成熟的。
TD-LTE网络是开放融合的,与国外WCDMA、LTE FDD网络无缝对接,支持用户国际漫游(注:需使用支持多模网络的手机)。
(2)芯片/终端产业链
商用仅一年时间的TD-LTE网络支持的终端就有数百款,且千元机的占比超过50%,如中国移动自主品牌手机M812。4G终端所用的通讯芯片,不仅有国内优秀的展讯、MTK等品牌,也有TD-SCDMA时代缺席的高通产品,大多支持5模10频,甚至有新品支持更多的制式和频段。由此可见,对比TD-SCDMA发展之初,通讯芯片、移动终端等产业链各方的大力投入,也促进了4G市场的快速发展。
(3)市场发展趋势
近年来,随着低价智能手机的普及和OTT业务的发展,移动用户对高速无线宽带的需求日益增强,只有4G能满足。
受到微信等为代表的移动互联网产品的冲击,电信运营商传统的语音、短信及彩信收入不断下滑;而4G时代,数据流量收入进入了快速增长期,可弥补传统业务收入的下滑;因而对于国内电信运营商,数据流量和数据业务的收入占比不断增长也是未来趋势,大力发展4G是市场驱动。
综上所述,4G的快速发展与普及是必然的,那么问题来了:TD-SCDMA完全过时了吗?
2 TD-SCDMA网络的重要意义
2.1 业界的质疑
从2009商用到现在,TD-SCDMA就不断受到行业内外的质疑。有人认为,TD-SCDMA对比国际主流制式的WCDMA网络,技术不成熟、网速太慢、太封闭而不能与国际接轨等;也有人认为,TD只能在国内使用,不能引导很多国际通信厂商(包括终端、芯片、网络设备等)参与到TD-SCDMA产业链里来,因而所谓的知识产权没有发挥作用;还有人认为,随着4G的发展,TD-SCDMA会被弃用等。诸如此类的批评一直伴随着TD的发展过程。
针对业界的质疑,可以简单分析如下:
◆WCDMA能提供384kbps—2Mbps的传输速率,而TD-SCDMA网络在城区环境下一般也能达到1Mbps,所以相差不大。在全球已商用的WCDMA网络中,很多应用了3.5G、4G的技术如HSDPA(高速下行分组接入)、HSPA+(增强型高速分组接入技术)、MIMO(多进多出)等,所以无线传输速率得到了大幅提升,理论速率可达21Mbps甚至更高;但在实际网络应用中,基站不可能把一个载频的所有信道只分配给一个用户使用;而且CDMA(码分多址)本身就是干扰受限系统,多个用户在一个小区内互相会产生干扰,使得每个用户的实际速率很难达到理论值。
◆随着4G的高速发展,中国移动明确要求厂商提供的芯片、终端(手机等)等必须支持TD-SCDMA网络,而3G时代缺席的很多厂商(如高通等)也纷纷加入了TD-SCDMA的阵营,推出支持TD多模的芯片或终端产品。因此,中国TD-SCDMA的知识产权将继续发挥着重要作用,为国内电信运营商、电信设备商带来一定的话语权。
2.2 TD-SCDMA网络的重要性
表1所示为国内某省的2个城市2014年12月份的移动手机上网用户数的统计情况(其中城市1为经济发达地市;城市2为经济欠发达地市):
表1 手机上网用户统计
分析表1中数据可发现:
◆使用3G网络(TD-SCDMA)的用户数占比高且一般超过40%,3G现网的用户众多,经济越发达城市使用3G的用户越多。
◆使用2G上网的用户数量也非常大,通过分析可以得出原因:移动用户的上网需求强烈、现网支持3G和4G网络的手机偏少,导致很多移动用户仍旧使用GPRS上网(如看新闻、浏览网页等)。
随着众多品牌的芯片、手机等对3G/4G网络的支持,后续使用3G/4G网络的用户数量将会持续增加。
◆4G发牌仅一年时间,目前除了城区外,很多城乡结合地段、郊区、乡镇等区域缺少4G网络的覆盖,因而仍然需要依赖3G网络来提供移动宽带服务。
中国移动的TD-SCDMA用户数超过了2.3亿,国内很多城市仍需要3G网络提供无线宽带服务,因此TD-SCDMA网络发挥着重要作用。
2.3 国内外通信体制的博弈
由欧洲电信标准组织制定并首先在欧洲商用推广的GSM(全球移动通信系统)拥有优异的系统开放性和技术标准化等特性,支持移动手机用户在不同国家之间的漫游,因而在全球商用20多年后仍是目前全球最广泛的2G移动通信标准。基于GSM网络的成功经验和CDMA等技术,从上世纪90年代开始,欧洲和日本主导研究WCDMA技术并推进标准化进程;在1998年底成立的国际标准化组织3GPP(Third Generation Partnership Project)的主要任务是推动2G到3G网络的平滑过渡和3G国际标准的制定,其将WCDMA推广成为第一个3G国际标准。在2001年第一个WCDMA网络开始商用,截至2008年底,全球就有超过200多个WCDMA网络商用。CDMA2000的技术研发和网络商用也同样很早,先发优势导致我国的TD-SCDMA发展过程充满很多困难和阻碍。
在WCDMA/CDMA2000技术已在全球成熟并商用的背景下,本世纪初国内才开展TD-SCDMA网络设备的研发和试验工作,而且当时的TD-SCDMA碰到技术不成熟、缺乏实际的现网部署和商用经验、国外产业链(如通讯芯片厂商、终端制造商、大网设备厂商等)不投入研发等问题,在诸多劣势条件下,有自主知识产权的TD-SCDMA技术在“黑暗”中前进,经过不断地研发、试验和完善,2009年开始商用,经过近几年中国移动的商用建设和运营优化,TD-SCDMA已成为一种成熟的3G技术,服务于国内超过2.3亿的移动用户。面对诸多的不利因素、历经太多的艰辛,中国移动不负众望,成功地开展了TDSCDMA网络的商用运营。
从国际2G、3G、4G的发展过程来看,所有3G制式的网络都是过渡阶段,国外很多运营商3G网络的商用时间较短;我们国家当初坚持了拥有自主知识产权的TD-SCDMA技术,对自主知识产权、人才培养、技术和经验积累等起到了很重要的作用。在TDSCDMA、WCDMA标准的制定、网络设备的研发过程中,国内设备商如华为、中兴等通过自主研发积累了很多技术专利和网络建设维护经验;这为国内厂商参与4G标准的制定、专利的申报提供了基础;未来5G的标准制定未必由国外主导。
3 网络升级是市场发展的必然趋势
3.1 发展4G的必然性
2G网络最初为语音通话设计,随着用户对移动数据通信(如手机上网、收发彩信等)的需求,GSM网络演进升级以支持数据通讯功能(即GPRS,通用分组数据网络),2G网络的无线带宽仅有几十Kbps,手机打开一个网页需要等待的时间很长且不能下载大文件(如视频片段等),用户对无线宽带下载的市场需求催生了3G网络的应用。3G网络技术包括全球广泛规模商用的WCDMA、TD-SCDMA(中国移动)、CDMA2000(北美、中国电信等),3G网络下行速率一般能稳定达到1Mbps,但随着智能手机的处理能力不断增强、移动互联网业务(如各种各样的手机APP应用)的快速发展,用户对OTT(Over The Top)业务的需求日益增加,如手机实时视频通话、网络大文件下载等,3G网络已经不能满足用户的移动宽带需求,此时4G LTE诞生并逐步在全球推广应用。因而无论从用户需求还是从移动通信网络的演进来看,4G的商用推广是必然。
在国内移动用户规模持续增长的势头下,国内电信运营商的短信业务使用量、语音通话分钟总数同比大幅度下滑;而2014年移动网络数据流量是2013年的近乎2倍,流量收入在营收中的占比也越来越大;未来电信运营商的语音、短信、彩信等业务都有可能向数据通道上迁移。因而对电信业而言,大力发展4G是通信行业健康持续发展的基础。
3.2 从3G演进看中国4G的发展规划
我们国家规模商用了所有的3G体制,不管是WCDMA、TD-SCDMA还是CDMA2000都是基于CDMA(码分多址)的技术,对比FDMA(频分多址),CDMA本身是干扰受限的系统,同频系统存在本小区其他用户和相邻小区的干扰,因而系统容量和通信速率受限,且一个小区内多用户共享通信带宽;而4G无线侧的核心技术是OFDM(正交频分复用)而非CDMA,运用OFDM技术可充分利用有限的频谱资源,提高频谱效率和系统容量,同时结合MIMO(多进多出,多天线技术)、载波聚合等技术,将会大幅度提高无线带宽以达到“上百Mbps”的速率。因而从技术上不仅TD-SCDMA要升级到4G TD-LTE(Time Division-Long Term Evolution)网络,WCDMA、CDMA2000也一样要升级到4G。
4G LTE系统同时定义了FDD(频分双工)和TDD(时分双工)这2种制式,LTE FDD由于其技术成熟度较高、应用时间较早、系统复杂性较低等原因,使得在全球的标准化与产业发展均领先于TDLTE;但TDD是基于时分的技术,因上行、下行通信都使用相同的载频,可节约宝贵的频率资源。TDSCDMA也是基于时分的技术,因而可直接升级成TD-LTE,中国移动的TD-LTE无线帧结构主体符合国际标准,同时借鉴了TD-SCDMA;因而是开放的、标准化的,这是一个网络得以推广应用的基础。
在没有任何参考下TD-SCDMA摸索发展这么多年,有很多宝贵的经验值得4G参考。比如当年的TDSCD MA使用了独立组网,大大限制了用户在国外的漫游。如果当时国内电信运营商建设3G时采用混合组网的方式,3G用户的国际漫游、3G网络的国际化也许就没有问题了。在4G网络建设中,应该考虑引入融合组网的相关技术应用,如同时部署TDD和FDD网络,则可与国际主流的FDD运营商无缝对接,实现用户的国际漫游;又可实现与TD-LTE、TD-SCDMA网络的自由切换,方便用户使用移动数据业务。
4 结束语
在4G的网络建设和运营推广中,可以借鉴TDSCDMA的宝贵经验,避免再走很多弯路。通信行业依然要以市场为主导,网络技术要开放和标准化才能广泛应用。
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