冷静看待TD-SCDMA的发展

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  [摘要]随着3G牌照的发放,3G技术和业务再次成为业界关注的热点。作为我国自主知识产权的3G标准,TD-SCDMA(以下简称TD)对于我国电信业增强自主创新能力,实现产业结构升级,拉动国内经济发展其意义十分重大。通过重点对TD特点及发展优、劣势等方面的介绍分析,以期让读者对TD有更清晰的认识,也希望能对TD的完善和应用起到一定的推动作用。
  [关键词]3G 标准 CDMA TD
  中图分类号:TN92文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0320190-02
  
  随着中国10个城市TD网络建设的完成和放号以及中国移动有望于2009年年中完成TD二期建网,中国TD已迎来全面商用的时代。
  一、3G及3G标准
  3G即第三代移动通信系统,是国际电信联盟(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz频段的系统。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、TDMA等数字制式手机(2G),3G手机将无线通信与互联网等多媒体通信结合,不仅具有庞大的信息容量,而且在数据传输速度上大幅提升,它能处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。
  ITU于2000年5月确定了WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA为三大主流无线接口标准。CDMA(码分多址)是3G的技术基础。相比于1G采用的FDMA和2G采用的TDMA,CDMA系统以频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。
  1.WCDMA标准,即宽频分码多重存取”。它基于GSM发展而来,在高速移动到静止的状态下可提供384Kbps到2Mbps不等的远超过GSM的数据传输速率,是无线的宽带通讯。WCDMA的支持者主要是以GSM为主的欧洲及一些日本厂商,包括爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯及富士通、夏普等。它的系统能架设在现有的GSM网络上,对系统提供商而言可较轻松地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对该套技术的接受度也很高。因此WCDMA具有先天的市场优势。
  它基于GSM发展而来,在高速移动到静止的状态下可提供384Kbps到2Mbps不等的远超过GSM的数据传输速率,是无线的宽带通讯。WCDMA的支持者主要是以GSM为主的欧洲及一些日本厂商,包括爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯及富士通、夏普等。它的系统能架设在现有的GSM网络上,对系统提供商而言可较轻松地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对该套技术的接受度也很高。因此WCDMA具有先天的市场优势。
  2.CDMA2000标准,也称为CDMA Multi-Carrier。它由美国高通北美公司为主导提出,其支持者主要有摩托罗拉、朗讯和三星,现在韩国是该标准的主导者。CDMA2000从窄频CDMAOne数字标准衍生而来,可从原有的CDMAOne结构直接升级到3G,建设成本低廉。但由于目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以CDMA2000支持者不如WCDMA多;不过相比之下,CDMA2000的研发技术进度却是目前各标准中最快的。
  3.TD-SCDMA标准,即“时分同步CDMA”该标准由中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)提出,是中国大陆独自制定的3G标准。它的支持者主要包括普天、南方高科、华为、联想、中兴等本土厂商及西门子。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今领先技术融于其中,在频谱利用率、频率灵活性及成本等方面独具优势;另外由于中国内地庞大的市场,该标准受到全球各大电信设备厂商的重视,一半以上都宣布可支持TD标准。该标准提出不经过2.5代中间环节直接向3G过渡,非常适合于GSM向3G升级。
  二、TD的特点
  TD集众多技术优势于一身,得到了中国无线通信标准研究组CWTS及另一国际移动通信标准化组织第三代合作伙伴计划3GPP的全面支持。目前,TD已成为3G中世界唯一的TDD标准;国际电联为TDD专门划分的3G频段将完全被TD使用,这无疑为TD走向全世界铺平了道路,也为TD在世界漫游创造了条件。TD具有如下突出特点:
  1.频谱利用率高。TD采用了CDMA和TDMA的多址技术,在传输中很容易设置一个上行和下行链路的转换点来针对不同类型的业务。对于像互联网之类的“不对称”传输业务,可使其转换“不对称”,而对于像语音之类的“对称”传输业务,可使其转换“对称”,这样就使总频谱效率更高。
  2.频谱灵活性强。TD系统仅需单一1.6M的频带即可提供速率达2M的3G业务需求,且非常适合非对称业务的传输。
  3.支持多种通信接口。TD同时满足Iub、A、Gb、Iu、IuR多种接口要求,其基站子系统既可作为2G和2.5G GSM基站的扩容,又可作为3G网中的基站子系统,能同时兼顾现在的需求和长远未来的发展。
  4.支持高速移动通信。TD系统中的基带DSP技术是基于智能天线和联合检测,可确保TD系统在移动速度为250km/h和UMTS(3GPP)移动环境下仍可正常工作,且系统的性能稳定性也得以提高。
  5.支持与传统系统间的切换功能。TD支持多载波直接扩频系统,可再利用现有的框架设备、小区规划、操作系统、账单系统等,在所有环境下支持对称或不对称的数据速率。
  6.系统设备成本低。TD上、下行工作于同一频率,对称的电波传播特性使之便于利用智能天线等新技术,这就大大降低了发射功率,最终降低成本。
  三、TD发展的优势和劣势
  TD能被ITU确定为3G国际标准之一已证明了其优势所在,但TD的优势并不十分明显,相对于另外两大标准,其综合竞争力明显处于劣势。就目前在我国试运营的状况总结而言,TD主要有三大优势和三大劣势。
  (一)优势
  1.技术优势。如前所述,作为同步CDMA技术与先进的TDMA/TDD系统的结合,TD具有频谱利用率高、频谱灵活性强、支持多种通信接口、支持高速移动通信、支持与传统系统间的切换功能、系统设备成本低等方面的特点。上述技术特点意味着TD相对其它3G备选技术拥有明显的网络建设、运营及财务优势,因此在独立组网及运营上有较大优势。
  2.国标优势。无论如何,TD都是我国近代通信发展的一个标志。它不仅是国家标准,更是国际标准。因此,不管是政府还是民众,对它的关注度都大大超过了一项技术的范畴,更多的是寄托了对民族兴旺、科技强国的愿望。在这种情况下,无论在资金上、技术上还是政策上,政府都给予了TD最大的支持,这将有利于TD的快速发展。
  3.用户优势。有报告显示,至2008年末我国手机用户数近6亿,这在全球任何一个国家都是不可能拥有的。这样大的基数给了TD最好的支持,也奠定了TD率先在我国实现商用的可能。假如政府始终一如既往地大力支持,且TD在实际运营中效果不落后于另外两大标准的话,那么发展1亿以上的TD用户不会是什么难事。这也是我们对TD持乐观态度的最主要原因之一。
  (二)劣势
  1.产业链劣势。尽管现在有TD联盟,并建立了所谓的完整产业链,但产业链的整体实力、尤其是技术实力和资本实力都明显落后于另外两大标准。如果TD规模组网,能否在出现问题时及时解决问题、能否实现多厂商供货、能否提供价格款式各异的终端等问题,都将直接影响运营商的决策及其运营策略。这应该是TD最大的劣势。
  2.走向国际的劣势。前面提到,TD有国标优势,但同样也有劣势。虽然政府及TD联盟提出了“世界的TD”如此响亮的口号,希望TD不仅能在我国实现商用,而且能走出国门。但就目前看来,这种希望比较渺茫。由于产业链的不成熟,TD仅在我国商用、达到完全成熟还需相当的一段时间。而在这个过程中,大部分国家已经会选择另外几个3G标准组网,且由于其产业链相对成熟,系统设备及终端等都相对要低廉,因此,没有上马3G的国家选择其他标准的可能性更大。更关键的是,并不是任何国家都有能力选择两个甚至三个标准来搭建3G网络。
  3.无成熟的商用网络。TD作为一种后发标准,由于还没有成熟的商用网络,将面临另外两种已经在国外得到商用验证3G标准的残酷考验,因此无论是国内还是国外运营商都对TD表现出不信任的态度。理论技术及小型实验网都不能保证规模商用后网络是否能够正常运行。另外一个原因是3G网络部署需要规模投资,风险很高。对于一项没有成功商用网络的技术,运营商上马也要冒很大的风险。
  四、TD发展面临的主要困难
  (一)基站设备的保护
  Td的最大特点就是使用由8根天线组成的智能天线。智能天线可进行波束赋形,增加天线的收发增益,加强发射功率,减小不同用户信号间的干扰。但它对8根天线上发射信号的同步性要求非常高,如果有一根天线发射的信号与其它天线的不同步,波束赋形的效果就会大大减弱,所以必须用拉远的室外射频功放模块让信号源接近天线,这样才能尽量缩短馈线长度,减小由不同馈线电磁传播特性差异造成的发射信号不同步,使智能天线发挥波束赋形的作用。
  现在使用TD的基站都把功放模块放置于天线旁,功放与天线之间用最短的馈线相连(馈线长度不超过2m),这样,功放就不可避免地跟天线一样暴露在室外环境中。虽然功放模块用坚实的金属外壳密封,但金属外壳挡不住严寒和酷暑,不能保证其内部恒温,因此无法全面保护内部的电子元件。温度变化时,电子元件的电特性会随之改变;如果长期处于温度变化的环境中,电子元件的寿命会大大缩短。而让脆弱的功放模块处于温度昼夜变化的室外环境中,无异于要了它的命。
  传统的2G设备中,包括射频功放在内的全部有源电子器件都处于一个机柜中。机柜放置在恒温机房中,只有无源器件天线和馈线伸出机房、暴露在室外。电子元件能得到机房的全面保护,所以2G设备可以长期稳定运行。
  在目前试运行的TD基站中,室外射频功放模块出现的故障不仅占全部设备故障的半数以上,且这种故障比其它设备故障更难处理。一般设备在机房内,只要打开柜门就可以更换;而功放模块与天线在一起置于50米的铁塔上,如果功放模块损坏就需要维护人员爬到塔顶更换或维修。上塔操作只能在良好的天气条件下进行,夜晚、雨雪天上塔是十分危险的,这也影响了故障的及时处理。射频器件很昂贵,按TD设计的基站须使用8个射频器件,这本身就已经增高了产品成本;如果恶劣的环境再使射频器件的损坏率居高不下,对TD来说无疑是雪上加霜。在这种情况下,大规模上马建站,结果无疑是一场灾难。
  (二)终端产品的瓶颈
  目前,中国移动在几大城市所建的TD试验网均已完成基站建设,并进入补点及优化阶段。但由于终端发展滞后,原计划2008年底开始的TD终端采购迟迟未启动。“现在移动陷入了'两难境地'一是TD网络没有经过大规模商用,谁都不知道这张网好不好;二是要商用的话,终端还很不成熟,网络切换很慢,视频通话也不流畅。终端不行没法商用。”一位负责移动TD业务人士如是说。终端产品的开发滞后于网络设备,这个情况不是刚刚出现的。由于主导者的经营理念中,十分看重网络设备,基站产品的开发从一开始就得到高度重视。然而终端产品的开发却被忽略,导致了目前有信号却没手机能打电话的局面。
  在我国,由于终端产品和网络产品不是同一厂商生产的,所以两者的兼容性成了影响通话质量的最大障碍。不仅不同批次的手机通话质量相差很大,就连同一批的两个个体之间兼容性也明显不同。这个问题解决起来其实并不困难,只要各厂商通力合作,找出各自网络、基站、无线环境、终端中的问题点,就能迎刃而解;但是在目前的环境下,这种合作似乎成了天方夜谭。一有问题,就会出现终端厂商赖网络设备、设备厂商赖终端的场面。大家互相指责,僵持不下,而问题的解决却毫无进展。
  (三)用户群的建立
  TD与GSM等2G标准最大的区别体现在用户体验方面,具体来说就是在手机功能上新增了视频电话、宽带上网和手机电视。这些功能看起来十分诱人,使TD手机变得娱乐味十足。但是在话费面前,究竟有多少用户会选择这些功能?以娱乐功能作为卖点,是否会取得市场的认可和成功?
  回顾国内的手机发展史,第一代移动通信技术出现时,作为一种新生事物,大哥大成为身份的象征。虽然其价格大大超出了普通百姓的承受能力,但人们还是趋之若鹜。对于富人来说,手握一部大哥大是一件让自己在众人面前很有面子的事情。于是不管大哥大有多贵,销售商不会为它的销路发愁,市场总是供不应求。到了第二代移动通信技术GSM出现时,手机渐渐成为寻常百姓的生活用品,因此价格成为影响市场的决定性因素。GSM手机以其低廉的价格实现了大哥大的功能,出色的性价比使它在市场中迅速成长,并替代了大哥大和模拟网。出色的商用性能是第二代移动通信网络的最大特点,GSM网络依靠着稳定可靠成为大众首选的移动通信工具。
  如果说,第一代大哥大以给人的新鲜感和身份的象征让富人趋之若鹜,第二代GSM以其出色的性价比赢得了商业用户和老百姓的欢迎,那么对于所有新特性均针对娱乐应用的第三代TD而言,它的用户群究竟在哪里?网络、电视能成为现代人最主要的娱乐方式,与其低廉的价格直接相关。然而,除了奥运会、世界杯之类的重大赛事,谁会花10倍、20倍甚至30倍于普通电话价格的钱去看电视?
  五、结束语
  3G正伴随着现代通信技术的发展而不断丰富进步。作为发展最快的3G技术,TD正发生着日新月异的变化,TD独特的技术特点很适合未来频谱资源有限的情况下对网络的扩容及对不同业务的支持,最重要的是它受到中国政府的大力支持。我们看到,TD既有明显的特点和优势,又有明显的劣势和需要面临的困难;但整体上说,随着TD阵营的不断壮大,其劣势必将逐渐化小,优势将逐渐上升,最终满足组网及运营的良性环境。我们相信TD产业未来无限广阔的发展前景!
  
  参考文献:
  [1]王炯,3G演进型技术标准化进程,协议分析网,2007-06.
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  [3]陈如明,TD-SCDMA助力奥运3G体验,中国无线电,2008-09.
  [4]张鹏,持续创新书写TD-SCDMA发展新篇章,通信世界网,2008-10.
  [5]孙元宇、赵强、李波,TD-SCDMA测试面临新的挑战,通信世界,2008-45.
  [6]姚传富,TD-SCDMA产业链发展后劲十足,中国信息产业网,2009-01.
  [7]韩笑、李志宇、张鹏,TD如何突出重围?通信世界,2009-02.
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