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TD-SCDMA独立组网和混合组网

 

    TD-SCDMA独立组网和混合组网优劣势分析

    李俭伟

    独立组网要比混合组网更符合TD-SCDMA的自身发展利益,但商用进程的落后及产业规模上的劣势已经使TD-SCDMA与其它两种3G制式的较量中不占优势,而混合组网很大程度上正是这种现实下各制式阵营暂时妥协的产物。只有加快技术成熟、扩大产业链规模并为走向全球市场积极做准备,TD-SCDMA才能在自身商用方式的问题上获得更主动的选择权。   

  一、TD-SCDMA技术发展及商用进程概况   

  TD-SCDMA于1998年提出技术提案并于当年被ITU认可,于2001年被3GPP接纳为国际主流3G技术制式之一,这比WCDMA与CDMA2000的技术发展起点都要晚一些。以WCDMA为例,早在1991年DoCoMo就以自身研发中心为核心启动了WCDMA的研发工作,这是DoCoMo能于2001年在全球率先提供3G服务的重要条件。目前,WCDMA的R5版本已经冻结,作为WCDMA增强技术的HSDPA也有望在今年底或明年初在日本开始商用,而在CDMA2000技术阵营中,目前速率最高的CDMA2000 1X EV-DV也有望在2006年初率先被韩国第三大移动运营商LGT商用。因此,在技术发展与可演进能力方面,WCDMA与CDMA2000要领先于TD-SCDMA。   

  与技术发展起点较晚相比,TD-SCDMA在商用进展上的劣势显得更为严峻。从全球范围看,以WCDMA与CDMA2000为主导的3G市场从去年就进入了准备启动阶段,而且今年以来一直保持加速启动的态势。截至今年9月底,全球已经有超过40个WCDMA网络开通,其中有23个提供了手机服务,手机用户超过1000万户;开通的CDMA2000 1X EV-DO网络超过20个,其中有3个提供了手机服务,手机用户超过900万户。作为国有3G制式,TD-SCDMA的商用需要在国内市场率先实现,而国内3G牌照发放的一推再推,已经使TD-SCDMA在商用进程上被另外两种3G制式进一步拉大了差距。电信技术演进历史表明,商用进程的落后会反过来影响到技术的演进步伐,因此,目前的形势对TD-SCDMA实现商用继而走向全球市场是非常不利的。   

  总的来看,无论从技术演进步伐还是从目前所处的商用进程看,与WCDMA、CDMA2000相比TD-SCDMA都处于劣势。目前国内业界对TD-SCDMA各种组网方式前景的分歧较大,除了TD-SCDMA阵营重点争取的独立组网方案外,基于TD-SCDMA能够与WCDMA(R99与R4版本)共享核心网的技术前提,业界也提出了TD-SCDMA与WCDMA进行混合组网的方案。针对这些观点,文章将根据TD-SCDMA的发展现状,结合全球3G商用实践,对在国内TD-SCDMA各种组网方式的特点做出探讨。   

  二、独立组网方案   

  利用TD-SCDMA进行独立组网,就是指获得3G牌照的运营商只把TD-SCDMA作为唯一的3G制式进行运营。由于已有运营商与新运营商的组网规模及运营特点有所差异,TD-SCDMA独立组网方案实际上可以分为以下两种。   

  (一)针对新运营商的独立组网方案   

  国内3G牌照发放后,如果缺乏新运营商共享已有运营商2G网络的政策或新运营商不接纳这一政策,新的TD-SCDMA运营商就需要建设全覆盖的TD-SCDMA网络,并利用这张唯一的网络在提供3G高速数据业务的同时争夺2G/2.5G的存量与增量市场。

  

  图1为新运营商的TD-SCDMA独立组网方案图。这种方案能够全面展示TD-SCDMA的商用能力并充分体现TD-SCDMA在国内的发展地位,但也面临组网能力、终端等多方面的现实挑战,主要体现在以下几个方面。   

  1.TD-SCDMA大规模独立组网的能力及经济性   

  与日本、韩国等中小国家相比,在国内建设一个全覆盖移动电话网络的规模要远大得多,例如在日本,DoCoMo利用近14000个基站(包括室内分布系统)就实现了WCDMA的全覆盖,这个数字只相当于目前中国移动GSM基站数的1/10左右。正是这个具体国情决定了如果利用新制式建设全覆盖的移动电话网络,无论是政府还是运营商都必须采取非常慎重的态度(上世纪90年代中期在引入数字移动电话制式的问题上政府就进行了慎之又慎的反复论证)。在今年已经结束的3G外场测试中,终端的缺乏就使得TD-SCDMA参与测试的项目比较有限,客观上说TD-SCDMA在国内进行全覆盖性的独立组网能力仍没得到完全验证,这与WCDMA、CDMA2000已经得到较普遍商用形成了一定差距。   

  对于新运营商来说,大规模独立组网的经济性是另一个重要的考虑因素。网通集团实现上市后,国内四大基础运营商都将成为上市公司,而中国移动则已经率先成为全部资产整体上市的公司。3G制式的经济性将在未来相当长的时期内影响到上市公司的经营效益,这是上市公司必须向投资者解答的问题。由于产业规模较小,TD-SCDMA往往容易在产业经济性上处于劣势,这是障碍TD-SCDMA实现大规模独立组网的另一个不利因素。   

  2.低成本的TD-SCDMA手机终端   

  对于从2G运营商转化而来的3G运营商,3G网络需要重点满足的是对高速移动数据的需求,而只有2G需求的用户可以继续用原有的2G网络来满足。而运营TD-SCDMA的新移动运营商虽然也需要提供3G高速数据服务,但在进入市场初期更重要的是参与2G/2.5G存量与增量市场的争夺,由于在3G到来后国内2G/2.5G市场普遍由中低端用户组成,低成本的手机终端将成为决定TD-SCDMA在这部分市场中竞争力的重要因素。对于CDMA2000,由于只要支持CDMA2000 1X的终端就可以在3G网络中正常使用,低成本终端市场已经非常现实。而对于WCDMA,随着全球商用的加速,使得它的基本研发成本与IPR正出现加速分摊的情况,通过合理裁剪高端手机的功能及规格,低成本终端产品也已经具备一定可行性。对于TD-SCDMA,由于其手机核心套片刚开发成功,终端成本曲线与2001年的WCDMA相关产品处于同一阶段,考虑到产业规模及商用趋势等因素,未来两年内在整体成本上TD-SCDMA终端产品较难与其它3G制式终端处于同一水平,因此低成本TD-SCDMA终端的可行性仍不明朗。   

  3.国际漫游能力   

  虽然大部分发放了WCDMA牌照的国家同时发放了TDD牌照或预留了相关频段,但由于WCDMA已经进入加速启动阶段,这实际上给TD-SCDMA进入这些市场设置了一定的发展门槛。按照市场发展规律分析,TD-SCDMA即使能够进入这些市场,也将需要在这些市场的WCDMA业务充分启动后作为WCDMA的补充进入,这样,近年内TD-SCDMA在国外市场的有限发展规模将严重影响其国际漫游能力。因此,虽然在国内TD-SCDMA单模方案就可以满足要求,但TD-SCDMA全球漫游能力的有限将使运营商一开始就需要大力发展双模/多模手机,而这也是TD-SCDMA不同发展方案所面临的共同问题。   

  4.组网难度及技术可演进能力   

  由于TD-SCDMA的商用要在国内市场率先实现,运营商在TD-SCDMA大规模独立组网等方面经验的缺乏肯定影响其业务提供的进度,这将对新移动运营商构成较严重的打击。另外,技术的可持续发展能力往往成为运营商(尤其是新运营商)进行制式选择的重要考虑因素。WCDMA与CDMA2000都分别具备了HSDPA与CDMA2000 Rev. D的增强制式,而目前TD-SCDMA仍缺乏可演进能力将在一定程度上降低它对运营商的吸引力。   

  概括起来,从电信管制与市场竞争架构设计的角度看,如果仅依靠商用进程落后而且产业规模处于劣势的TD-SCDMA,新运营商难以与处于强势产业链的现有运营商形成平等竞争,至少在近20年的电信竞争史上仍鲜有这种先例。新TD-SCDMA运营商竞争力的不足最终也将影响到TD-SCDMA的发展成效。新运营商利用TD-SCDMA进行大规模独立组网的方案要在市场上取得成功,其难度与风险都是比较大的,而2G运营商利用TD-SCDMA进行独立组网的方案,很大程度上可以认为正是基于这种认识而提出的。   

  (二)针对2G运营商的独立组网方案   

  与新运营商利用TD-SCDMA进行大规模独立组网的方案相比,这种方案是指现有2G运营商利用TD-SCDMA在城区的热点地区与部分城区的非热点地区提供3G服务,并利用现有的2G/2.5G/2.75G网络提供补充性的全覆盖服务(见图2)。在三种3G制式中,CDMA2000从2G/2.5G升级到3G是最平滑的,而TD-SCDMA无法大规模共享现有的CDMA2000网络设备,因此目前业界所提出的这类方案仍仅针对GSM运营商。   



  这种方案的优点是:(1)由于不需要实现全覆盖,TD-SCDMA发展初期的网络规模将比全覆盖方案小得多,这对TD-SCDMA大规模独立组网能力及经济性的要求也将明显降低;(2)TD-SCDMA网络主要针对中高端用户群,重点考虑满足对高速移动数据业务的需求,因此对低成本TD-SCDMA终端没有发展需求,成本压力降低将有助于厂商集中资源提升终端产品的性能,加速产品的成熟速度;(3)GSM/TD-SCDMA双模手机核心套片已经开发成功,基于这一平台的手机产品有望于2005年底前上市,因此支持这种方案的手机终端是比较现实的。   

  总的来看,这种方案不仅能够有效保证TD-SCDMA的商用规模,而且比新运营商独立组网方案更为实际可行,在市场上取得成功的机会也更大,因此与TD-SCDMA阵营最初的发展目标较为吻合。但不可否认的是,除了国际漫游能力有限与缺乏技术可演进性外,这种方案面临的最大挑战在于与WCDMA的发展关系。从全球范围看,WCDMA已经成为GSM运营商向3G演进的现实制式选择,至少目前整个GSM阵营都把大部分相关资源投入到WCDMA上。   

  然而,面对国有制式TD-SCDMA肯定要在国内实现商用的现实,在技术验证表明TD-SCDMA可以共享WCDMA R99与R4核心网的情况下,WCDMA阵营与TD-SCDMA阵营之间也开始出现互相妥协的迹象,正是在这种关系下,利用TD-SCDMA与WCDMA进行混合组网的方案被提了出来。   

  三、TD-SCDMA混合组网的方案分析   

  虽然TD-SCDMA与WCDMA混合组网本质上是两大阵营暂时互相妥协的产物,但由于双方及各自内部在利益、立场、技术认识等方面存在一定分歧,根据TD-SCDMA与WCDMA两个网络关系的差异,目前业界中也存在两种不同的混合组网方案。下面将分别对这两种方案进行分析。   

  (一)TD-SCDMA叠加在WCDMA网络上的方案   

  除了TD-SCDMA能够共享WCDMA的核心网外,这种混合组网方案与目前韩国WCDMA、CDMA2000双网的关系有一定类似,方案的具体思路是:在农村/城镇郊区只用WCDMA进行组网,而在城镇地区同时利用WCDMA与TD-SCDMA进行组网,并利用TD-SCDMA系统承载非对称数据业务和扩容成本低的优势,为用户提供丰富多样的3G数据业务(见图3)。   



  这种方案的特点是WCDMA能够保持地理上的连续覆盖,更大程度上体现了WCDMA的发展利益,但也将在两种制式的协调发展、终端研发、频率干扰等方面面临许多实际挑战。   

  1.两种制式的发展定位   

  与WCDMA相比,TD-SCDMA在频率利用率、非对称数据业务提供能力等方面拥有自身的一些优势与特点,但从目前的发展结果看,TD-SCDMA仍没能利用这些特点产生能够明显区别于WCDMA的特色业务。联通经营CDMA初期就曾遇到GSM与CDMA双网业务高度同质化的难题,如果TD-SCDMA无法解决与WCDMA业务同质化的问题,未来实施混合组网的运营商将有可能重新面临两种制式产生内部竞争的挑战。因此,在两种制式的发展定位未得到明确解答前,大规模实施这种混合组网不仅可能造成较严重的重复投资,而且TD-SCDMA发展资源的分流也将最终影响其发展成效。   

  2.WCDMA/TD-SCDMA双模终端的研发   

  由于TD-SCDMA网络无法实现全覆盖,WCDMA/TD-SCDMA双模手机就成为混合组网取得市场成功的必需条件。GSM/TD-SCDMA双模手机套片已经开发完成,基于这一平台的双模手机也有望于2005年底或2006年初实现上市,但对于WCDMA/TD-SCDMA双模手机套片,目前仅有个别芯片厂商启动了研发计划,而且由于政策与市场规模的不明朗性,投入力度仍相当有限。根据从手机核心套片商用到手机上市一般需要6~18个月的规律,如果国内3G牌照无法在2005年发放,2006年底前WCDMA/TD-SCDMA双模手机能够大规模上市的难度就较大。在这种情况下,虽然也可以采用双套片方案,但基于这种方案的手机产品体积难以缩小,功耗控制难度大,而且成本比一般的3G手机还要高,在市场中难以形成吸引力,因此只能成为一种应急性的过渡方案。   

  总的来看,WCDMA/TD-SCDMA双模手机终端已经成为混合组网方案最为现实的挑战。   

  3.频率干扰等技术问题   

  根据国内已经公布的3G频率方案,1880~1920Mhz这段TDD频段与1920~1980这段FDD上行频段相邻(见图4),3G外场测试也表明:当TDD系统与FDD系统共存时,在频点1920Mhz附近存在干扰,如果WCDMA与TD-SCDMA共享站址这种干扰将更加明显。因此,一旦实施这种混合组网方案,就需要在频率分配中考虑在两种制式之间增加足够的额外隔离度,并在具体的网络规划中采取有针对性的解决措施。   



   除了频率干扰外,两个网络间的负荷分担方式、网间切换和小区重选过程等具体技术问题都是需要解决的。另外,由于两种制式的网络是叠加关系,较普遍的站址共享现象也会增加网络维护的复杂性。   

  总的来看,对于TD-SCDMA叠加在WCDMA网络上这种混合组网方案,两种制式的协调发展及手机终端是最为突出而且又必须解答的问题。针对这种情况,业界也曾提出一种折衷方案,即TD-SCDMA网络只提供基于无线数据卡的无线上网等数据服务,既可以与WCDMA手机服务相区分,又可以降低终端的发展难度。但这种方案的缺陷在于:由于国内无线上网业务的需求还相对有限,不仅是否需要新建TD-SCDMA以分流WCDMA网络负荷值得研究,而且这种定位可能使TD-SCDMA最终沦为可有可无的制式;另外,在提供无线上网等数据业务时,相对于TD-SCDMA,WiMax等原生无线接入技术应该是更理想的选择。因此,这种折衷方案在业界中的影响比较有限。   

  另外,在一张全覆盖的WCDMA网络上再叠加TD-SCDMA无线接入网的投资问题值得关注。由于国土面积较大,除去用于需要建设全覆盖WCDMA网络的投资外,运营商对TD-SCDMA的投资能力将相对有限,尤其新运营商肯定将资源优先用于WCDMA以解决覆盖范围的问题。因此,如果这种方案针对新运营商,就有可能使TD-SCDMA在相当时期内完全沦为WCDMA的零星补充。   

  (二)TD-SCDMA与WCDMA互为补充   

  这种混合组网方案的发展思路是:利用WCDMA系统实现对农村/郊区/非热点城区边缘地带的覆盖;TD-SCDMA作为城区中的唯一3G制式热点,以较高的频谱效率提供针对非对称、高速率的数据业务以及大话务的承载(见图5)。由于在城区中的基站数远多于农村/郊区的基站数,这种方案更大程度上体现了TD-SCDMA的发展利益。



  这种方案的优势在于在地域上两个网络的关系相对清晰,但其挑战与实际操作的难度也不小:首先,由于需要WCDMA的补充实现全覆盖服务,这种方案同样需要WCDMA/TD-SCDMA双模手机终端支持,由此也将在一定程度上面临终端发展问题的困扰;其次,由于经济发展、行政规划、人口迁移等因素,部分农村/郊区有可能转化为城镇的非热点甚至热点地区,这种情况在经济发展较快的东部地区将更为普遍,这决定了在实际网络运营中两种制式网络的边界是难以完全清晰界定的,如果运营商在这些新热点地区增加TD-SCDMA网络覆盖,两个网络的分散性重叠将给网络规划与维护带来较大的成本与挑战;最后,这种方案难以实现有效的监督落实,除非在TD-SCDMA覆盖区内不给予运营商相关的WCDMA频率(但目前全球仍鲜有这种孤岛式进行频率分配的先例),否则在实际操作中难以防止WCDMA全覆盖建设而TD-SCDMA沦为补充的情况。   

  总的来看,这是一种较理想化的方案,但实际操作中的问题也要比前一种混合组网方案更多一些。   

  四、TD-SCDMA独立组网与混合组网的对比及结论   

  通过上述对TD-SCDMA独立组网与混合组网的分析(见表1)不难发现:如果仅从TD-SCDMA发展利益看,独立组网要优于混合组网,而在两种独立组网方案中,针对现有GSM运营商的独立组网方案不仅最为现实,在市场中取得成功的机会更大,而且与TD-SCDMA阵营最初的发展目标也较为吻合。然而,商用进程的落后及产业规模上的劣势已经使TD-SCDMA在与其它两种3G制式的较量中并不占优势,而混合组网很大程度上正是这种现实下各制式阵营暂时妥协的产物。因此,只有加快技术成熟、扩大产业链规模并为走向全球市场积极作准备,TD-SCDMA才能在自身商用方式的问题上获得更主动的选择权。

  表1 TD-SCDMA独立组网及混合组网对比
组网方式
针对运营商
优点
挑战
分析
独立组网
TD-SCDMA全覆盖
新运营商
使TD-SCDMA在国内的发展地位得到最充分的体现
1.   TD-SCDMA大规模独立组网的能力及经济性;
2.   低成本的TD-SCDMA手机终端;
3.   国际漫游能力;
4.   组网难度及技术可演进能力;
5.   容易使新运营商出现竞争力不足。
与混合组网相比,独立组网更符合TD-SCDMA阵营的利益
在市场上取得成功的难度与风险都较大。
TD-SCDMA只覆盖城区热点地区及部分城区的非热点地区
现有GSM运营商
1.   降低对TD-SCDMA大规模独立组网能力及经济性的要求;
2.   对低成本TD-SCDMA终端没有发展需求,有助于厂商集中资源提升终端产品的性能;
3.   GSM/TD-SCDMA双模终端产品较现实
1.依赖双模终端;
2.国际漫游能力;
3.暂时缺乏技术可演进性;
4.与WCDMA的发展关系
最为现实,在市场上取得成功的机会也较大。
混合组网
TD-SCDMA叠加在WCDMA网络上
新运营商或现有GSM运营商
WCDMA能够保持地理上的连续覆盖
1.   两种制式的发展定位;
2.   WCDMA/TD-SCDMA双模终端的发展;
3.   频率干扰等技术问题。
WCDMA阵营与TS-SCDMA阵营妥协的结果
更大程度上体现WCDMA的发展利益
TD-SCDMA与WCDMA互为补充
新运营商或现有GSM运营商
在地域范围内两个网络的关系相对清晰
1.WCDMA/TD-SCDMA双模终端的发展;
2.覆盖地区地位的改变会给网络规划与维护带来非常巨大的挑战;
3.   难以实现有效的监督落实。
更大程度上体现TD-SCDMA的发展利益,但实际操作中的问题较多。


信息来源:《通信世界》 
 

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