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为适应信息消费需求要加快推进TD-LTE网络建设

   2003年12月,由国际电联首倡、经联合国决定主办的“信息社会世界峰会”通过的《行动计划》明确到2015年全球要实现如下目标:用信息技术把所有村庄连接起来,在每一个社区都设立信息连接站,实现生产信息交流与电子农业;把大学、中学、小学都连接起来,实现中小学课程联网与远程教育;把科研中心、文化中心、图书馆、博物馆、档案馆和邮局连接起来,实现全民文化享乐与终生教育;把健身中心和医院都连接起来,实现远程医疗;把中央和地方政府机关连接起来,实现电子政务;建立网站和提供电子邮箱地址;保证让所有人都能享受电视和广播;鼓励使用各种语言提供网上信息;努力做到让半数以上的居民能够使用信息技术,享受公平信息社会的一切福利。


    1   我国信息消费规模


    为了更好地实现上述《行动计划》的目标,今年8月8日国务院发布了国发[2013]32号《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》,这在信息通信领域是一份纲领性文件。从经济方面明确到2015年,信息消费规模超过3.2万亿元,年均增长20%以上,带动相关行业新增产出超过1.2万亿元;其中基于互联网的新型信息消费规模达到2.4万亿元,年均增长30%以上,基于电子商务、云计算等信息平台的消费快速增长,电子商务交易额超过18万亿元,网络零售交易额突破3万亿元。这是多么振奋人心的宏伟目标呀!


    2   要实现这样的宏伟目标靠什么


    靠适应经济社会发展需要的宽带、融合、安全、泛在的下一代信息基础设施。到2015年,宽带接入能力方面城市家庭要达到20Mbps,部分城市达到100Mbps,农村家庭达到4Mbps,行政村通宽带比例达到95%。该下一代信息基础设施包含由有线与无线两部分构成的整个全国性信息通信网络,有线为光纤入户的固定网,无线为3G/4G的移动网。因此,需要首先探讨这二者的特点:


    2.1  有线接入与无线接入的比较


    目前,我国已建成长度超过1 500万公里的光缆,不过利用率仅30%;连接各大城市的主干网也已基本完善,瓶颈是向城市社区家庭以及郊区农村末梢延伸的有线本地环路。要想实现我国3.7亿户“家家通”的宽带目标,就像人体毛细血管与主干血管长度之比约为140一样,我国还需铺设有线本地环路的缆线长度达20亿公里。由此,制约电信普遍服务实施的两个主要因素,一是资金,平均每户1万元,估计高达3.7万亿元;二是时间,即使每年铺设入户光纤2 000万公里,也要100年。


    无线接入的主要特性,就是在有线通信的分配/接入网络中采用一种多址无线电系统,替代光纤、铜线等有线线路。采用无线接入具有一系列优点:


    (1)建网成本低:构建一个无线网络的大部分投资成本,都能够表现出其“电子化”的特征,即电子产品按摩尔定律每隔18个月芯片上的元件密度加倍、处理机速度加倍、芯片成本减半。而在一个铜线或光纤网络中,大部分的成本都花在了电缆材料和建筑上,其成本一直无法像“电子化”的成本那样很快地降下来。据测算,在100人的行政村为20户建设一个干线长5公里、配线长5公里的铜线网络,平均需要资金10 000元/户,而无线则在50公里以内,不论远近,都可以做到低于1 000元/户。


    (2)运营成本低:取消铜分配引入线后,由于故障报告、调度及修理活动减少,因此大大降低了运营成本——线路维护的投资每年约为总投资的4%,摊给每户约为400元。我国村通工程的实践表明:无线接入只要维护费50元/户,能够大大减少每户每年的运营开支。


    (3)工程施工易、建网速度快:在城市的原有房屋布设宽带缆线,施工困难;在农村地广人稀、高山深谷,树杆埋线工程量很大,施工期很长;而无线接入就方便简易多了。任何接入系统的快速部署对运营业来说都是至关重要的。如同蜂窝通信所证明的那样,与那些要花费数年之久的有线接入相比,无线系统确实能够在数月之内,甚至在数周之内就安装起来,这样就加快了资金回收,并能再将其投资到扩建网络容量上去。


    (4)可逐步扩容、投资回收快:它对用户需求预测方面的不确定性表现得更为“宽容”,初始投资少,扩容方便,可以紧密地跟踪用户的需求,从而逐步增加投资、逐步扩容,由此减少对过量供给的资金投入,并实现更快的回报。据测算,有线接入网络投资回收期长达50年,而无线接入网络只需2~9年。


    (5)可靠性高:无线接入的基站一般安装在电信运营部门特定的机房和塔顶,终端就设在用户家中或用户随身携带,没有或很少有户外设施,不像有线电话的杆、线易被偷窃,也不怕狂风暴雨刮断线路,可以确保天灾人祸时的通信安全。

因此,无线接入应用被认为是当今和下一代信息基础设施的一个非常重要的革新。


    2.2  无线接入是全球电信运营的发展方向


    综合全球电信情况,可以看出如下发展趋势:


    (1)无线移动用户的增幅远高于有线固定用户。


    (2)落后国家或地区可以直接建设无线通信网,实现跨越式发展。


    (3)发达国家固定电话用户开始呈负增长。


    (4)移动电话用户数从开始超过,到大大超过,以至最终取代固定电话。


    基于上述分析,我国下一代信息基础设施的最佳组成是光纤固定骨干网与无线移动接入网,而无线移动接入网当代就是已在运营的3G网络与即将建设的4G网络。


    3   我国要加快推进TD-LTE网络建设


    国家明确要扩大第三代移动通信的(3G)网络覆盖,优化网络结构,提升网络质量,年内发放第四代移动通信(4G)牌照,加快推进我国主导的TD-LTE网络建设和产业化发展。


    3G虽以满足多媒体数据业务需求为主,但是由于其容量和承载能力所限,还达不到20Mbps的宽带接入能力,对高清电视这样的视频流媒体业务显得力不从心,因此移动互联网业务的发展迫切需要网络向大容量、高带宽演进。


    同时,数据业务流量的激增也为运营商带来建设和运营方面的巨大挑战。由于业务收入不能随着业务量线性增长,承载成本和业务收入之间的差距随着数据业务量的指数增长也将越来越大,因此运营商势必要寻求更为高速率、低成本的技术体制。


    3.1  LTE的特征


    正交频分多址(OFDM)技术适合在多径传播和多普勒频移的无线信道中传输高速数据,因而被无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)采用,后又移植到移动通信领域,促使高速蜂窝移动网加快向3G长期演进技术(LTE)发展,4G也就应运而生了。


    基于OFDM和MIMO(多入多出技术)的LTE标准作为3G技术的长期演进,代表了未来移动通信产业发展的一个重要方向,受到多数传统移动通信运营商的高度重视,发展异常迅速。LTE技术顺应移动通信网络宽带化、IP化、智能化的发展趋势,与3G相比,频谱效率为HSPA的2~4倍;能达到下行100Mbps、上行50Mbps的宽带接入能力,可很好解决业务带宽需求以及承载成本的问题,成为3G网络演进的必然选择。


    LTE按照双工方式可分为基于WCDMA的LTE-FDD和基于TD-SCDMA的TD-LTE两种。TD-LTE是我国主导的新一代移动通信技术时分双工模式移动通信长期演进技术,前文(发表于本刊今年第20期)曾经分析了TD-LTE与LTE FDD两种标准的主要区别在射频的双工模式上,TDD具有频谱利用率高及成本低的优势;因此,国家特别强调要加快推进TD-LTE网络建设。


    3.2  TD-LTE网络建设规划


    为了加强TDD的频谱资源,2012年我国为其划分了D频段2 500~2 690MHz,有190MHz带宽。在年内如果对三大运营商都首先发放TD-LTE牌照并分配TDD频谱,可以设想三家平均分配,每家可分得63.33MHz带宽;不过考虑到要留有一定余量,以备他日增加分配给业务发展迅速的运营商,或分给新增运营商,因此不可能一次分光。不妨设想每家有20~40MHz带宽,可以足够前期部署3张全国网之需。


    TD-LTE网络建设要避免TD-SCDMA早期撒胡椒面的做法,一开始就要朝着精品网络目标努力,在2015年之前重点是做好东部数据业务需求较大的区域和城市的连续覆盖。按此初步考虑中国移动TD-LTE网络建设规划如表1:




    那么到2015年,TD-LTE的网络水平也仅达到今天TD-SCDMA网络的水平,在广阔的中西部和农村依然没有TD-LTE网络覆盖。如果中国电信与中国联通也像中国移动的规模开足马力建设,彼此协调,互为补充,经过2014—2015两年的部署,到2015年全国TD-LTE网络将达180万基站,就可以形成一个覆盖全国城乡的4G精品网,使行政村通宽带比例基本达到95%的要求。


    4   推进TD-LTE网络建设要重视两个协调


    随着TD-LTE牌照的发放,三大运营商必然会加快推进TD-LTE网络建设,视条件的成熟程度,先后在不同城市启动4G商用。如何加快推进?要重视两个协调,一是4G与3G的协调,二是三大运营商之间的协调。


    4.1   4G与3G的协调发展


    虽然从网络和终端来看,我国TD-LTE网初步具备商用的条件,但网络覆盖与终端质量都不够完善。首先是网络建设初期还不可能做到无缝覆盖,必然存在一些信号差的局部地区甚至盲区。国家明确要扩大3G网络覆盖,优化网络结构,提升网络质量,并加快推进TD-LTE网络建设。这就需要初建的4G网与原有的3G网协调发展,使具备三模功能的终端一旦TD-LTE网的覆盖不佳或没有,就可以自动转入GSM/TD-SCDMA网,反之亦然,从而保证TD-LTE终端漫游全国。


    就中国移动来说,由于TD用户数呈爆发式增长,TD-SCDMA网络正由一张轻载网快速发展成为一张重载网,暴露出小区自忙时比全网忙时的利用率高、H载波比R4载波利用率高以及H载波上行利用率高等利用率不均衡的“三高”问题,影响3G用户体验。在用户以每月900多万的速度剧增的趋势下,到2014年底TD-SCDMA用户可能发展到3.5亿用户。由于TD-SCDMA网络扩容不及时,城区拥塞小区正在不断出现,在TD-LTE用户规模上量之前,中国移动全网47%的用户将承载在TD网络上。


    从投资和建设来看,TD-SCDMA和TD-LTE双模基站建设最为有利。一方面,双模建设模式下,实现TD-SCDMA深度覆盖的同时也完成了TD-LTE的深度覆盖,TD-SCDMA和TD-LTE基站基本达到1:1的比例,TD-LTE建设成本实质上很低。目前移动4G一期工程采用TD-SCDMA和TD-LTE双模建设模式,双模基站占到70%,而F频段占到其中的80%,基本以升级方式完成TD-LTE 20万基站部署。


    从LTE业务发展看,TD-SCDMA将为中国移动的LTE网络提供必要的补充覆盖。LTE是移动业务的发展趋势,国内运营商,包括中国移动,已经开始着手LTE运营的准备。3G TD-SCDMA网络是4G LTE的必要补充,在网络覆盖和移动数据业务能力等方面为LTE提供支撑。在LTE发展的很长一段时间,LTE的市场竞争将会是4G LTE+3G的综合竞争。为了保持在移动市场的领导地位,中国移动需要继续发展TD-SCDMA,实现TD-SCDMA与TD-LTE的融合发展。


    4.2  三大运营商的协调发展


    中国电信、中国联通与中国移动是兄弟是竞争对手,也是“打虎亲兄弟”,为了一个共同目的,完全可以齐心合力建设宽带、融合、安全、泛在的下一代信息基础设施以适应经济社会发展需要,具体在移动通信领域就是要各自扩大自己的3G网络覆盖,优化网络结构,提升网络质量,同时共同加快推进TD-LTE网络建设。无疑中国移动较早起步,已经在15个城市建了约2万个基站的网络,今年招标20万个基站建设100个城市。中国电信、中国联通起步较晚,可以充分利用中国移动的经验,避免走弯路,不必立即都建全国网,通过规划协调,各自利用自己的条件,效法软银盘活小灵通资源,按地区分工建设。


    2010年,软银收购了拥有TDD频谱的PHS运营商Willcom,专门负责建设和运营TD-LTE。2011年,软银确定华为与中兴作为两大合作伙伴承建TD-LTE网络。软银的TD-LTE项目一期建设区域主要为福冈、北海道等城市,约2 000个基站,由中兴和华为平分,该期项目早已完成。二期合同超过1万个,主要覆盖日本国内22个重点城市,软银计划在2013年3月前实现全日本100%的人口覆盖。


    软银的高招可以给中国电信、中国联通以启示:换一个思路来看,由于当年监管政策的失误,花了巨额投资,部署了一个近一亿用户的PHS全国网,随着时间的推移和条件的改变,往往坏事会变成好事,PHS就不是鸡肋而成了有待开发利用的宝藏。


    今天可效法软银首先挑选PHS网络条件好的几个大中城市开展规模网络试验,请TD-LTE制造商承建TD-LTE网络。运营商具备建网条件,制造商已有成熟经验,两方面精诚合作,就会创造出多快好省建成4G网络的奇迹。先把PHS网络资源利用起来,不用花大力气去寻找站址,如果与制造商好好研究,说不定可以把天线、电源与传输大部分利用起来,不就可以大大节约投资吗?并且可以使TD-LTE网络互补、优化,很快在全国形成为一张适应4G需求的精品网。



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