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CDMA運營商EV-DO與LTE共存發展的網絡演進策略
來源: 電信科學
摘要: 隨著移動互聯網的發展,移動通信網絡上數據業務流量迅速增大,目前已經超過語音業務流量成為主流,數據業務收入占比日益增大,數據業務成為運營商進一步發展的關鍵,因此運營商需要不斷地提升網絡性能(容量和速率)以滿足業務需求和應對外部競爭。 3GPP和3GPP2分別推出了LTE和UMB作為WCDMA和cdma2000的OFDM演進標準,它們都采用新一代的無線傳輸技術OFDM和MIMO,能夠在20MHz的帶寬上提供100Mbit/s的下行數據速率和50Mbit/s的上行數據速率。
關鍵詞: 2.5G|3G CDMA EV-DO LTE
Abstract:
Key words :

 1 選擇LTE作為cdma2000的OFDM演進標準
         
      隨著移動互聯網的發展,移動通信網絡上數據業務流量迅速增大,目前已經超過語音業務流量成為主流,數據業務收入占比日益增大,數據業務成為運營商進一步發展的關鍵,因此運營商需要不斷地提升網絡性能(容量和速率)以滿足業務需求和應對外部競爭。
         
      3GPP和3GPP2分別推出了LTE和UMB作為WCDMA和cdma2000的OFDM演進標準,它們都采用新一代的無線傳輸技術OFDM和MIMO,能夠在20MHz的帶寬上提供100Mbit/s的下行數據速率和50Mbit/s的上行數據速率。
         
      按照3GPP2的CDMA網絡演進路標設計,EV-DO之后將采用UMB(以前稱為AIE)演進至OFDM。然而,2007—2008年間產業發展出現了重大的變化,CDMA中堅運營商紛紛宣布選擇LTE而不是UMB作為cdma2000網絡的演進標準,UMB實際上退出了歷史舞臺。究其原因,主要是在未來發展上CDMA與WCDMA之間的差別在縮小,技術趨同,網絡結構甚至標準也都趨同,都選擇了開放的基于IP的核心網,支持多種接入技術。此外,不論是UMB還是LTE,都是新一代的技術,對于原先的3G網絡而言都是新的疊加網,在標準的選擇上所受的限制(如后向兼容性)減弱了,因此cdma2000也可以選擇LTE作為演進標準,而且LTE相對于UMB來說具有更強勁的產業發展動力和發展前景。WCDMA和CDMA經過十幾年的發展,在LTE上實現了標準的統一。當然,雖同為LTE,但仍然是有差別的,主要是分別需要與HSPA和EV-DO進行互操作以協同提供業務。
  2 LTE規模商用化的時間問題
         
      運營商宣布選擇LTE作為網絡的演進標準后,都在積極地開展試驗和測試以及推動標準制定和設備研發,其中CDMA運營商更是積極地參與和推進3GPP2關于EV-DO與LTE互操作規范的制訂工作。
         
      部分運營商啟動了激進的LTE商用化計劃。2009年2月,北歐運營商TeliaSonera宣布在瑞典和挪威正式推出LTE商用化服務。日本NTTDoCoMo和美國Verizon更加激進,均宣布將在2010年(Verizon曾宣布2009年底前)實現LTE正式的商用化。
         
      在2007年前后,業界普遍預測LTE商用化時間為2012年左右。自從NTTDoCoMo和Verizon宣布LTE商用化計劃,媒體和業界便預測LTE商用化時間將提前到2009/2010年。筆者認為,當前LTE存在比較嚴重的炒作,業界普遍過分樂觀。
         
      一種新技術的實際規模商用化時間與業界最初宣稱的商用化時間往往相去甚遠。以WCDMA為例,WCDMA在2001年即由日本NTTDoCoMo宣布推出“Foma”而正式宣告進入商用化,然而之后遇到了產品不成熟、多次召回手機等問題,歐洲隨后的WCDMA商用化也被切換問題、手機問題等困擾,主要問題直到2004年底才基本上得到解決,實現產品成熟,2005年才真正進入普遍的實際商用化,用了整整4年的時間,如圖1所示。除了WCDMA,TD-SCDMA和WiMAX的商用化歷程也概莫能外,都是大家熟知的歷史教訓。

         
      在此,有必要提出“規模商用化”的概念,因為單純的商用化喻意模糊,缺乏實際意義,對市場和產業發展具有實際意義、對制訂戰略具有真正影響的應該是規模商用化。規模商用化,即產品上市經過一段時間以后趨于成熟、穩定,成本降低,網絡改善,使業務獲得大規模應用。在如今炒作盛行的通信行業,我們必須堅持科學的態度,結合技術特點、標準化進程和產品化的發展,同時考察業界主流廠商的產品開發實際進度,才能對LTE商用化時間做出較實際的判斷。
      LTE作為一種以新一代技術OFDM為基礎的革命性的無線技術,其成熟過程將比WCDMA更長。
         
      首先,LTER8標準2009年才剛剛凍結,期望其在次年即實現商用化是不切實際的。同時,作為一個不完善的版本,R8留下了很多問題,如UL干擾管理、切換性能、實時業務質量等,這些問題需在后續版本進行解決。LTE采用了新一代技術OFDM,實現的難度更高,經歷曲折的進程是新一代技術商用化發展的必然規律。即使在LTE開始商用后,其產品價格的下降和產品的豐富也需要相當的時間才能實現。而且,LTE還面臨市場需求尚缺乏迫切性的困難,業界至今尚未為手機上使用LTE提出具體的業務應用和商業模式。實際上,LTE商用化時間提法突然變激進主要是受Wi-Fi和WiMAX的影響,而并非市場的迫切需求。
         
      其次,業界主流廠商的技術和產品開發實際進度也是判斷LTE商用時間的重要依據。芯片是產品化的基礎,但是業界主流廠商基本上最早2009年底才能提供商用樣片。芯片如此,產品的進度可想而知。特別是終端,能夠規模商用的低成本LTE中檔手機需要18~22nm的CMOS技術才能支撐,從目前行業水平來看尚需若干年才能實現。相比之下,系統設備的進度似乎稍好,較激進的廠商聲稱2009年、2010年可以提供LTE商用產品。然而必須指出,不論是芯片、系統還是終端,在這個階段均為“LTEOnly”產品,即單純的LTE、不能與HSPA/EV-DO實現互操作的產品,這種LTE產品其實是缺乏商用化意義的,因為最初引入的LTE必然只是熱點覆蓋,若不能與HSPA/EV-DO結合,是難以為用戶提供實用的商用服務的。
          此外,當前席卷全球的經濟危機進一步影響了LTE產品開發和網絡建設的投資,加劇了LTE規模商用化延遲的趨勢。
          因此,盡管可能有運營商在2010年宣布LTE正式商用,但是真正具有市場意義的LTE規模商用化樂觀地預計將在2014年左右,如圖2所示。

  3 EV-DO與LTE的共存關系
         
      在LTE商用化后,EV-DO(HSPA類同)的地位將會如何,EV-DO是否將被LTE取代?從業務能力和技術特點來看,與LTE比較,EV-DO在很長時間內仍有很強的優勢和存在的意義。
          ·EV-DO特別是下行速率達十幾兆比特的RevB仍能滿足絕大部分業務的需求;
          ·EV-DO在覆蓋能力上的優勢更能滿足多數情況下的部署要求,相比之下,LTE的OFDM技術更適合熱點型應用;
          ·EV-DO在后向兼容性(如終端的使用區域更廣、切換質量更高)、網優和維護等方面的優勢,使得EV-DO較LTE具有更廣的應用范圍;
         
          ·在相當長時期內,EV-DO特別是RevB在多方面的業務性能上超過LTE(R8),如具有QoS更適合實時性業務(如可視電話、VoIP、PTT、BCMBS等),而LTE在相當時期內只適合承載“盡力而為”型的業務。
         
      因此,即使在LTE商用化后,EV-DO也仍將與LTE長期共存,并且繼續擔當高速數據業務承載的主力網絡,而LTE將主要以熱點式的部署為主,與EV-DORevA/RevB互補,在城市業務密集區域提供更高的接入速率。
   4 CDMA運營商仍需大力發展EV-DO
         
      綜上所述,LTE規模商用化尚需等待到2014年后,在此之前CDMA運營商仍需進一步應對市場和業務發展的激烈競爭,而且即使在LTE商用后,EV-DO仍將與LTE長期共存并繼續擔當高速數據業務承載的主力網絡,因此在選擇LTE作為網絡的演進標準、積極準備LTE的引入和部署的同時,CDMA運營商仍需進一步大力發展EV-DO,繼續提升3G網絡的性能。
  5 CDMA運營商的EV-DO Rev B發展策略
      EV-DO于2002年開始規模商用化,時至今日,CDMA運營商均普遍建設了EV-DORevA并投入了規模商用。作為EV-DORev
      A(以下簡稱DoA)的進一步發展,EV-DO Rev B(以下簡稱DoB)采用多載頻捆綁技術大大提升了EV-DO網絡的性能。
         
      DoB采用了多載頻捆綁技術,可以直接獲得N(捆綁的載頻數)倍于DoA的數據速率。在3載頻時,可將下行峰值速率由3.1Mbit/s提高到9.3Mbit/s。不僅如此,對于具有突發性的業務,多載頻分集的Trunk增益能夠提供高于N倍的容量。DoB系統實現分兩個階段,在階段2引入了64QAM調制和干擾抑制技術,最終,在3載頻情況下,下行峰值速率可達到14.7Mbit/s,獲得了數據速率的數倍提升,或者在維持一定速率時提供數倍于DoA的容量。
         
      如上所述,DoB系統實現分為兩個階段。在階段1,基站側信道板所采用的高通CSM6800芯片通過軟件升級可實現兩載頻的捆綁。在階段2,通過更換成基于新的CSM6850芯片的信道板和軟件升級實現兩載頻、三載頻和四載頻的捆綁,同時實現64QAM調制和干擾抑制。終端方面,新推出的DoB終端芯片可一步到位支持DoB階段2的功能,可以同時工作在3個載頻上。
         
      與LTE采用新一代技術不同,DoB只是多載頻情況下DoA的進一步增強,不屬于大的演進分支。目前,DoB階段1的系統設備軟件升級方案可規模商用,階段2系統設備和終端所需的CSM6850芯片和QSD8650芯片均已在2009年上半年宣布商用,系統設備和終端可在2010年年中實現量產。
         
      隨著3G業務的發展,必然要對DoA進行擴容。根據日本和美國的經驗,在大城市的業務密集區域,EV-DO載頻已經擴至4個。既然多個EV-DO載頻的使用已不可避免,采用多載頻捆綁技術進一步提升性能也就理所當然了。因此,在需要多載頻EV-DO的情況下,DoB的引入是很自然的。在LTE沒有商用化之前,采用DoB可以獲得與HSPA/HSPA+基本相同的實際體驗性能,滿足市場競爭的需要;而在LTE引入后,則可以發揮互補協同的優勢,共同滿足業務需求。
          引入DoB的好處不言而喻,但是必須考慮其經濟性和風險。
         
      在投資上,DoB階段1只涉及軟件升級,其投資與DoA的多載頻擴容大致相當,基本不需增加額外的投資。階段2涉及硬件升級,需用新信道板替換舊信道板,從而需要額外的投資。然而,替換下來的舊信道板可用于新開辟數據業務的區域的DoA部署,因此并不會造成浪費?;谶@種策略的各種CDMA技術的分層覆蓋部署如圖3所示。此外,由于DoB在未來LTE商用時仍將繼續存在,并與LTE互補用作數據業務的主力網絡,因此DoB的投資將會得到保護,沒有投資風險。

          在技術上,DoB基于已經完全成熟的EV-DO技術,是在DoA基礎上的一種增強,產品實現難度低,技術風險很小。
         
      綜上所述,在DoA的基礎上引入DoB,可以極小的代價獲得急需的性能提升,投資小,見效快,能夠滿足市場競爭的需要。此外,DoB的部署可以降低LTE部署的壓力,使得CDMA運營商可以從容不迫地在產品及市場成熟時引入LTE,在后續的網絡演進戰略上占據主動。因此,CDMA運營商應該在DoA的基礎上盡快部署和應用DoB。

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