智能聯(lián)網(wǎng)體驗正大幅度提高人們和設備之間移動(dòng)數據的流量。在全球范圍內，移動(dòng)數據流量每年都會(huì )翻一番。隨著(zhù)移動(dòng)設備的使用量不斷上升，移動(dòng)數據流量在未來(lái)10年內可望提高1,000倍(圖1)。2013年，無(wú)線(xiàn)數據流量較上一年提高了93.6%。專(zhuān)家預測，全球每個(gè)月的移動(dòng)數據流量都將持續增長(cháng)，到2016年將超過(guò)10艾(260)字節，其中亞洲將占總量的40%。
圖1：移動(dòng)數據流量在未來(lái)10年內可望提高1,000倍。 中國人口總數超過(guò)13.5億，許多移動(dòng)用戶(hù)生活在人口稠密的城市高層建筑環(huán)境中。當前及可預測的未來(lái)用戶(hù)的需求正在給目前的基礎設施帶來(lái)挑戰。在中國這個(gè)人口眾多的國家中，怎樣才能確保移動(dòng)連接和覆蓋呢？ 這種量級的挑戰不僅需要新的資源，還需要采用完全不同的方式來(lái)獲得、部署和管理這些資源。同樣重要的是，必須找到能夠以非常低的成本實(shí)現這一全新數據容量的解決方案。 移動(dòng)數據的挑戰既要求在任何地方使用小型基站來(lái)增加網(wǎng)絡(luò )密度，又需要更多的頻譜和新技術(shù)，以便更高效地使用現有頻譜。 隨處可用的小型基站 為有效迎接1,000倍流量的挑戰，需要在任何地方密集部署低功耗小型基站，包括在室內和室外、大型和小型環(huán)境中。小型基站重復使用無(wú)線(xiàn)頻譜，在距離用戶(hù)更近(且是最需要)的地方提供更多的容量，增強移動(dòng)覆蓋范圍，并提供最好的體驗。 目前絕大部分的移動(dòng)流量都在室內，比如在家、辦公室、比賽場(chǎng)館、購物中心等�；谶@個(gè)原因，需要以新的方式在室內部署更多的小型基站。初期研究表明，僅9%的家庭普及率就可能使容量提高500倍， 20% 的家庭普及率就可能使容量提高1,000倍，同時(shí)，如果單純采取宏網(wǎng)絡(luò )部署模式，那么需要增加10倍的頻譜。作為美國高通公司旗下全資子公司，美國高通技術(shù)公司在其研究中使用了一個(gè)密集住宅區域，該區域有多棟多層建筑，小型基站網(wǎng)絡(luò )采用專(zhuān)用頻譜(不同于宏網(wǎng)絡(luò )使用的頻譜)，但該公司也在重點(diǎn)研究使臨時(shí)小型基站部署模型能夠有效地用于共享頻譜，即宏基站和小型基站使用相同的頻譜。 小型基站通常從無(wú)線(xiàn)電規劃的角度以傳統計劃方式部署。傳統上，運營(yíng)商會(huì )聘用技術(shù)專(zhuān)家審慎地評估建筑物或區域的布局，執行無(wú)線(xiàn)電測量，審慎地選擇部署小型基站的位置，調諧發(fā)送功率，準備小型基站，以及執行驅動(dòng)測試。如果要部署大量的小型基站，這可能要耗費很長(cháng)時(shí)間，而且成本很高�；谶@個(gè)原因，需要發(fā)展以使運營(yíng)商或合作伙伴能夠在燈桿和墻壁等地方(實(shí)際上基本是可以提供回傳和電力的任何地方)臨時(shí)或“計劃外”部署更多的小型基站。另外，終端用戶(hù)或運營(yíng)商的合作伙伴還應能夠在家庭、辦公室、企業(yè)、購物中心內安裝小型基站。運營(yíng)商不必維護優(yōu)化的無(wú)線(xiàn)電規劃位置，小型基站可以針對無(wú)線(xiàn)電條件變化做出調節，這使得與部署相關(guān)的成本得到降低，促進(jìn)了小型基站高度密集網(wǎng)絡(luò )的迅猛增長(cháng)。最終，可實(shí)現持續推動(dòng)小型基站的部署和維護成本降低的目標。 擴大小型企業(yè)和鄰區環(huán)境中的容量 隨著(zhù)數據需求急劇提高，運營(yíng)商正努力提升容量和覆蓋范圍，增強為家庭和中小企業(yè)(SMB)無(wú)線(xiàn)用戶(hù)提供的服務(wù)，這是絕大部分數據被消費的地方。中小企業(yè)、大型企業(yè)和家庭都可以簡(jiǎn)便地獲得電力和回傳，這降低了小型基站安裝的相關(guān)成本。中小企業(yè)、住宅和鄰區小型基站解決方案旨在降低服務(wù)提供的成本，通過(guò)更快的移動(dòng)寬帶服務(wù)和質(zhì)量更好的語(yǔ)音連接改善終端用戶(hù)的體驗。它們還可以實(shí)現全新的先進(jìn)服務(wù)，包括在多臺辦公設備之間共享內容、與用戶(hù)級交換機(PBX)整合以及其他基于精確室內定位的服務(wù)。 用戶(hù)還可以利用室內部署，在 家庭、中小企業(yè)和大型企業(yè)以外的地方提供覆蓋。這是一種全新的從內到外的部署方式，即“開(kāi)放的鄰區小型基站”，其中，用戶(hù)部署室內小型基站，以利用可用的寬帶連接。有些覆蓋提供給家庭或建筑物以外的用戶(hù)。在這種方式下，網(wǎng)絡(luò )建設本質(zhì)上是隨意性的，因為從運營(yíng)商角度看，它是沒(méi)有規劃的。除終端用戶(hù)外，運營(yíng)商同樣可能會(huì )以沒(méi)有規劃的方式部署小型基站，也會(huì )從這種更快速、更簡(jiǎn)單的部署模式中受益。 高通技術(shù)公司最新推出的小型基站系統級芯片(SoC)FSM90xx系列，旨在為鄰區和小型企業(yè)客戶(hù)精確提供所需的性能，以全面利用多元融合Wi-Fi和蜂窩接入點(diǎn)及無(wú)線(xiàn)路由器，并實(shí)現行業(yè)領(lǐng)先的總擁有成本。 FSM90xx系列利用高通技術(shù)公司在蜂窩、Wi-Fi和家庭網(wǎng)絡(luò )中的領(lǐng)先地位，創(chuàng )建可支持先進(jìn)802.11ac/n Wi-Fi技術(shù)的集成4G小型基站系統級芯片(SoC)。FSM90xx系統級芯片旨在滿(mǎn)足住宅、鄰區和中小企業(yè)市場(chǎng)的成本目標和性能需求，可以簡(jiǎn)便地與現有產(chǎn)品(如機頂盒、家庭網(wǎng)關(guān)、寬帶路由器等)集成，使得軟件應用能夠同時(shí)利用蜂窩和Wi-Fi，提供更好的整體終端用戶(hù)體驗。 擴大企業(yè)、城市和微微小區環(huán)境中的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò )容量 運營(yíng)商和企業(yè)正在部署更高容量的企業(yè)、城市和微微小區基站，提高建筑物內、園區中和室外的網(wǎng)絡(luò )容量。 在企業(yè)中，小型基站旨在為增強室內覆蓋和網(wǎng)絡(luò )容量提供簡(jiǎn)單的低成本方案。隨著(zhù)越來(lái)越多的員工自帶設備上班(BYOD)，這變得極為重要。由于每臺新設備都會(huì )提高數據流量，IT經(jīng)理必須保證企業(yè)用戶(hù)能夠在辦公室中獲得優(yōu)質(zhì)移動(dòng)服務(wù)及最高的數據速率，同時(shí)還要盡可能降低設備的購置成本。能耗是企業(yè)小型基站的重要考慮因素之一。在企業(yè)中，這些小型基站產(chǎn)品一般采用以太網(wǎng)供電(PoE)，以降低對額外電力線(xiàn)的需求，并降低相關(guān)成本。為了符合PoE限制，小型基站必須使功耗降到最小，保持在PoE的功率范圍內。 在城市熱點(diǎn)地區中，由于成本低、部署簡(jiǎn)單，運營(yíng)商可以使用小型基站改善本地覆蓋和網(wǎng)絡(luò )容量，分流宏網(wǎng)絡(luò )流量。小型基站還提供了經(jīng)濟可行的方式，在網(wǎng)絡(luò )基礎設施最少的邊遠農村地區提供覆蓋能力和網(wǎng)絡(luò )容量。 高通技術(shù)公司高集成度FSM99xx芯片組提供了業(yè)內最完善的一套功能，在最需要的地方(包括繁忙的城市熱點(diǎn)地區、大型購物中心、體育場(chǎng)館等)增加了3G和4G容量，并在一個(gè)可擴展的高效節能的封裝中，提供了并發(fā)3G和4G操作，以及802.11ac Wi-Fi的選項。FSM99xx系列提供了高集成度，從而減少了電路板空間，實(shí)現了緊湊的低成本產(chǎn)品，并降低了功耗。如前所述，低功耗是企業(yè)PoE小型基站的關(guān)鍵，對推動(dòng)降低小型基站的運營(yíng)成本至關(guān)重要。FSM99xx系列高度可擴充的設計使其既適合容量相對較小的小型基站，也適合大容量城市和微微小區環(huán)境，包括路燈桿上的熱點(diǎn)，以及介于其間的任何場(chǎng)景。 加快超密集小型基站部署 超密集網(wǎng)絡(luò )是下一個(gè)大事件。從本質(zhì)上看，超密集小型基站部署拉近了網(wǎng)絡(luò )與用戶(hù)的距離，可以在用戶(hù)需要的地方提供網(wǎng)絡(luò )容量。高通技術(shù)公司把這些網(wǎng)絡(luò )稱(chēng)為超密集異構網(wǎng)絡(luò )(HetNet)，它們將要求成本更低的即插即用小型基站，這些小型基站自行組網(wǎng)，并獨立適應新增加的小型基站或其他網(wǎng)絡(luò )變化。從本質(zhì)上看，3G/4G小型基站希望更像Wi-Fi接入點(diǎn)那樣部署。使用有授權的3G/4G頻譜，將能夠保證服務(wù)質(zhì)量和性能，同時(shí)根據質(zhì)量和服務(wù)盡可能使用Wi-Fi。 UltraSON是高通技術(shù)公司設計的一套自組織網(wǎng)絡(luò )(SON)功能，可以大規模部署規劃外的小型基站，同時(shí)提供電信級性能和運營(yíng)商控制(圖2)。UltraSON解決了多個(gè)超密集挑戰，如“規劃外的”小型基站、強健的移動(dòng)性和可靠的用戶(hù)體驗。它實(shí)現了3GPP定義的功能，如ANR(自動(dòng)鄰區關(guān)系)、MLB(移動(dòng)性負載均衡)、MRO(移動(dòng)性強健優(yōu)化)。3GPP標準沒(méi)有規定實(shí)際算法，標準允許在實(shí)現時(shí)進(jìn)行創(chuàng )新。
圖2：UltraSON技術(shù)使簡(jiǎn)單、超密集的小型基站部署成為可能。 此外，UltraSON提供了減少頻繁切換、識別回傳的負載管理和負載均衡等功能。它設計用于許多部署場(chǎng)景，包括住宅、小區小型基站、企業(yè)、城市和微微小區，既可以使用專(zhuān)用頻譜，也可以與宏網(wǎng)絡(luò )共享頻譜。為確保強健的移動(dòng)性和可靠的用戶(hù)體驗，減少干擾，必須協(xié)調小型基站之間以及協(xié)調小型基站和宏網(wǎng)絡(luò )之間的關(guān)系。 2014年3月，高通技術(shù)公司完成第二階段試用，在可想到的最苛刻的運行環(huán)境之一(美國菲尼克斯跑道的全美汽車(chē)比賽協(xié)會(huì )斯普林特杯車(chē)庫)中，驗證了由小型基站組成的UltraSON網(wǎng)絡(luò )，演示了被認為是迄今世界上最密集的LTE室外網(wǎng)絡(luò )。由于該比賽每?jì)赡瓴排e辦一次，比賽物資在賽前才會(huì )到位，所以不可能提前進(jìn)行規劃和優(yōu)化。 在試用中，高通技術(shù)公司與斯普林特(Sprint)及全美汽車(chē)比賽協(xié)會(huì )(NASCAR)合作，使用了Air span的Air Synergy2000 LTE-Advanced微微基站，其中搭載了高通技術(shù)公司的小型基站芯片組和UltraSON。針對每平方公里部署1,000個(gè)基站的目標，使用專(zhuān)用TDD(時(shí)分雙工)頻譜在菲尼克斯國際跑道的整個(gè)車(chē)庫區域部署了31個(gè)小型基站�？紤]到車(chē)庫的實(shí)際尺寸，公司實(shí)現了相當于每平方公里超過(guò)1,100個(gè)基站的密度。與傳統覆蓋解決方案(如在NASCAR一類(lèi)場(chǎng)所部署車(chē)載基站(COW))相比，小型基站部署提供的容量提高了40倍以上。這次部署相當于每平方公里約有1,000個(gè)小型基站，如果這樣“沒(méi)有規劃的”部署在極具挑戰性的NASCAR車(chē)庫都能正常運行，那么它應該能夠在任何地方運行。 高通技術(shù)公司目前正在與小型基站論壇及其他行業(yè)參與者合作，定義SON互操作性標準和測試，以確保運營(yíng)商能夠部署來(lái)自多家廠(chǎng)商的SON解決方案，保證它們能夠共同運行。 發(fā)現和使用新增的頻譜 頻譜是移動(dòng)互連的生命線(xiàn)。簡(jiǎn)而言之，頻譜越多，容量越大，數據速率越高，支持的用戶(hù)數量也越多。良好的頻譜是稀缺資源，為了獲得更多的頻譜，需要找到更高頻譜的頻段。 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )使用不同類(lèi)型的頻譜， 以在不同環(huán)境中提供無(wú)線(xiàn)寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入。因為非授權頻譜并不“屬于”任何一家網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商，所以它必須與多種技術(shù)和應用共享，特別是在高流量區域。另一方面，授權的頻譜亦即清理的頻譜，可提供更嚴格的控制和信道協(xié)調，從而提供可以預測的性能。但頻譜仍然是有限的。為了迎接1,000倍流量挑戰，必須最充分地利用所有類(lèi)型的頻譜，找到新的創(chuàng )新方式獲得更多的頻譜。但怎樣才能針對移動(dòng)寬帶接入和1,000倍流量最充分地利用非授權的頻譜呢？ 2GHz頻段及以下的頻譜為宏網(wǎng)絡(luò )完美的廣域覆蓋及層層密布的小型基站奠定了基礎。2.4GHz周?chē)鞘跈嗟念l譜則相對擁擠。 為了迎接1,000倍流量挑戰，業(yè)內正在探索更高頻譜的頻段—3GHz及以上頻段—這些頻段有望提供多達10倍的可用頻譜。由于這些較高頻段的覆蓋范圍較小，它們特別適合部署小型基站。此外，由于小型基站部署密度越來(lái)越高，較低頻段和較高頻段之間的性能差異正在縮小，從而使得較高頻段更具吸引力。 較高頻段一個(gè)很好的實(shí)例是3.5GHz周?chē)念l譜(視不同市場(chǎng)為3.4GHz～3.8GHz)，這可能是討論部署小型基站的第一個(gè)“更高的”頻段。這些頻譜以前并不是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的主流頻段，主要原因是它們的覆蓋范圍小。也就是說(shuō)，它們非常適合小型基站，因為小型基站在設計上擁有較小的覆蓋范圍。事實(shí)上，較小的覆蓋范圍有助于降低干擾。為此，有些人已經(jīng)把它稱(chēng)為“小型基站頻段”。當然，需要繼續查看更高的頻段，才能在將來(lái)接入更多的頻譜。 因為頻譜仍然有限，所以必須最充分地利用所有類(lèi)型的頻譜，包括使用非授權的頻譜，伺機在常用小型基站中擴大移動(dòng)寬帶；以及尋求新的創(chuàng )新方式，接入更多的頻譜。 帶寬豐富的5GHz非授權頻段是擴大移動(dòng)寬帶的必然之選。鑒于5GHz周?chē)鞘跈嗟念l段非常寬，這些頻段可以在多家運營(yíng)商、多名用戶(hù)和多種技術(shù)之間有效共享。一個(gè)實(shí)例是多種技術(shù)正伺機使用非授權的頻譜，包括Wi-Fi以及高通技術(shù)公司正在開(kāi)發(fā)的把LTE-Advanced的優(yōu)勢擴展到非授權頻譜的一種新技術(shù)。該技術(shù)優(yōu)勢在于同時(shí)為授權頻譜和非授權頻譜提供了一個(gè)一體化的LTE網(wǎng)絡(luò )。 世界上許多國家都在5GHz周?chē)峁┝烁哌_500MHz的頻譜，未來(lái)還會(huì )有更多。例如，美國正在考慮提供近200MHz的新增頻譜，歐盟也考慮在5GHz周?chē)略龃罅康姆鞘跈囝l譜。 在中國，基于LTE-Advanced的小型基站仍處于部署的早期階段，因為中國的運營(yíng)商仍在建設LTE宏覆蓋。事實(shí)上，中國工信部最近向中國三大運營(yíng)商中的兩家運營(yíng)商頒發(fā)了FDD LTE牌照，作為中國下一波4G發(fā)展的一部分。也就是說(shuō)，由于頻譜短缺和費用因素，某些蜂窩系統中正在采用時(shí)分雙工(TDD)技術(shù)，如中國的TD-SCDMA和TD-LTE系統。TDD是一種通過(guò)半雙工通信鏈路仿真全雙工通信的方法。發(fā)射機和接收機都使用相同的頻率，但在時(shí)間上切換發(fā)送和接收業(yè)務(wù)。另一種技術(shù)—頻分雙工(FDD)，是建立全雙工通信鏈路的一種方法，該鏈路對發(fā)射機和接收機操作使用兩個(gè)不同的無(wú)線(xiàn)電頻率。TDD的優(yōu)勢是只需要一條由頻率頻譜組成的信道，而不需要浪費頻譜的保護頻段或信道隔離。也就是說(shuō)，成功實(shí)現TDD要求在發(fā)射機和接收機上都有非常精確的時(shí)序和同步系統，以確保時(shí)隙不會(huì )重疊，否則會(huì )造成相互干擾。高通技術(shù)公司不僅在手機解決方案中，而且在小型基站解決方案中，都是LTE-TDD解決方案的領(lǐng)導者之一。高通技術(shù)公司的小型基站解決方案包括DAN34xx、FSM99xx和FSM90xx，支持LTE-TDD技術(shù)，另外市場(chǎng)上有許多OEM小型基站產(chǎn)品基于高通技術(shù)公司的解決方案。通過(guò)支持包括載波聚合在內的LTE-Advanced解決方案，高通技術(shù)公司小型基站解決方案正持續推動(dòng)LTE-TDD的發(fā)展。 載波聚合：利用所有頻譜資源提高帶寬 高通技術(shù)公司正在不斷創(chuàng )新，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò )帶寬和頻譜效率。憑借其開(kāi)創(chuàng )的技術(shù)(DCHSPA+和LTE-Advanced)，可以通過(guò)載波聚合或多載波和多頻段聚合來(lái)實(shí)現更寬的帶寬。 一般來(lái)說(shuō)，世界上大部分地區提供的頻譜都是孤立的。載波聚合就像膠水一樣把它們結合在一起，提供更寬的帶寬，同時(shí)可以利用提供的所有頻譜，為小區中所有用戶(hù)提高用戶(hù)數據速率。載波聚合可以結合較低和較高頻段—融合前者更好的覆蓋能力與后者更高的可用性。補充下行鏈路(SDL)可以組合配對和未配對的頻譜，提升下行線(xiàn)路容量。類(lèi)似地，通過(guò)載波聚合，HetNet可以更好地利用頻譜，如小型基站使用較高的頻段(3.5GHz)，宏網(wǎng)絡(luò )使用較低的頻段(700MHz)。 從本質(zhì)上看，載波聚合在設備上融合多個(gè)載波，提高了小區覆蓋范圍內的用戶(hù)速率，不管用戶(hù)是靠近小區，還是位于邊緣。載波聚合正在朝著(zhù)各種方向不斷演進(jìn)，包括更多的載波(最多5個(gè)載波及在標準中支持最高100MHz)、跨越FDD和TDD、跨越多個(gè)小區等。載波聚合實(shí)現的更高的數據速率可以進(jìn)行折中，為突發(fā)應用獲得兩倍或兩倍以上的網(wǎng)絡(luò )容量，同時(shí)在典型網(wǎng)絡(luò )負載條件下保持相同的用戶(hù)體驗。 在整個(gè)系統中實(shí)現更高的效率 最后，整個(gè)系統需要實(shí)現更高的效率。雖然增加小型基站和頻譜對迎接數據需求挑戰有很大的幫助，但是如果能夠改善從所有網(wǎng)絡(luò )、設備、應用和服務(wù)中獲得的整體效率，那么效果將更好。LTE Advanced技術(shù)及其他技術(shù)需要不斷演進(jìn)，才能最大限度地利用有限的頻譜資源。 高通技術(shù)公司在LTE-Advanced中的創(chuàng )新方式之一是把LTE-Advanced帶入非授權的頻譜(圖3) ，這既提升了性能，又增強了終端用戶(hù)體驗�；贚TE構建能夠實(shí)現整合的無(wú)縫移動(dòng)性，提供更好的用戶(hù)體驗。在非授權的頻譜中，LTE Advanced利用了LTE生態(tài)系統和常用的LTE基礎設施。它使用授權頻譜作為穩固的控制基礎，伺機聚合非授權的頻譜提升容量，進(jìn)而保證更好的、更可靠的用戶(hù)體驗。擁有穩固的授權頻譜基礎的LTE核心網(wǎng)絡(luò )可以確保無(wú)縫的移動(dòng)性。
圖3：使1,000倍流量成為可能—針對伺機使用，把LTE-Advanced的優(yōu)勢擴展到非授權頻譜。 在非授權的頻譜中使用LTE改善了覆蓋范圍，也可以通過(guò)降低覆蓋范圍來(lái)提高容量，降低部署成本。與運營(yíng)商部署的Wi-Fi相比，Wi-Fi需要有高達5倍或更多的接入節點(diǎn)數量才能提供LTE在非授權的頻譜中提供的容量。換句話(huà)說(shuō)，在非授權頻譜中的LTE與相同接入節點(diǎn)普及率(用戶(hù)普及率)的Wi-Fi相比，提供的容量高達5倍。公共授權的LTE核心網(wǎng)絡(luò )為非授權頻譜提供了許多共同功能，如身份驗證、安全和管理。 LTE在非授權的頻譜中可以與Wi-Fi共存，且比其他Wi-Fi使用影響小。由于高通技術(shù)公司提議的保護功能，在非授權頻譜中把LTE作為Wi-Fi的鄰居對Wi-Fi造成的影響要低于把另一個(gè)Wi-Fi作為鄰居。這意味著(zhù)，在運營(yíng)商把Wi-Fi切換到非授權的LTE-Advanced時(shí)，Wi-Fi用戶(hù)(不管是私人用戶(hù)還是運營(yíng)商用戶(hù))也能從中受益。 改善中國和世界各地的移動(dòng)數據接入能力 總之，移動(dòng)無(wú)線(xiàn)行業(yè)必須能夠保證經(jīng)濟地面對移動(dòng)數據流量迅猛增長(cháng)的挑戰，同時(shí)繼續為用戶(hù)提供最佳的移動(dòng)寬帶體驗。 更先進(jìn)的低成本小型基站網(wǎng)絡(luò )與新增頻譜及更高效地利用現有頻譜相結合，意味著(zhù)可以獲得優(yōu)秀的技術(shù)解決方案，在真實(shí)世界環(huán)境中實(shí)現超高密度，而這對應對1,000倍流量的挑戰是必須的舉措。 |
