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 VoLTE漸行漸近：語音承載容量催生多天線需求
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專業(yè)方向  移動網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化——理論與實踐
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發(fā)表于 2013-08-11 06:57:46  只看樓主 

8月9日技術(shù)評論 毋庸置疑，LTE已經(jīng)成為全球發(fā)展最快的寬帶移動通信網(wǎng)絡(luò)，在全球也已進入規(guī)模化階段。根據(jù)CSA的最新數(shù)據(jù)，截至7月16號，全球有74個國家擁有194張LTE網(wǎng)絡(luò)，LTE用戶超1億。
而作為全球最大的移動通信市場之一，中國的LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)注定是今年的熱門話題。目前，中國各運營商及產(chǎn)業(yè)各方正積極部署LTE的網(wǎng)絡(luò)及終端測試。以中國移動為例，中國移動董事長奚國華在年初的GSMA大會上就提出了雙百計劃；而另外一家運營商中國電信，則在今年7月份釋放出了明確的LTE技術(shù)方向。
對于運營商而言，LTE意味著重塑產(chǎn)業(yè)格局的機遇：因為LTE可以提供更大的帶寬、更大的容量、更高的傳輸速率、更低的傳輸時延和更低的運營成本，而這些技術(shù)特性將會幫助運營商推出很多LTE ONLY業(yè)務(wù)。當(dāng)然，在這個過程中，我們不能將目光僅僅停留在爆炸性增長的PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上，傳統(tǒng)的CS話音業(yè)務(wù)更是可以借助LTE和IMS實現(xiàn)“新生”，也就是業(yè)界所共同期待的VoLTE。
但要在類似于我國這樣人口眾多，業(yè)務(wù)流量地域性特征明顯的應(yīng)用場景下大規(guī)模部署VoLTE，就要充分考慮到語音業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)容量，因為會話類業(yè)務(wù)對于上下行鏈路的開銷相對一致。在LTE系統(tǒng)中，由于終端在發(fā)送功率上顯著低于基站側(cè)，根據(jù)鏈路預(yù)算，上行業(yè)務(wù)信道相比下行業(yè)務(wù)信道更受限，所以VoLTE語音業(yè)務(wù)的容量將取決于上行，而提高上行容量最有效的方式就是采用多天線技術(shù)。
VoLTE漸行漸近
隨著全球LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的快速興起，LTE離普通百姓的生活漸行漸近。作為LTE網(wǎng)絡(luò)下的最佳話音解決方案，基于IMS的VoLTE實現(xiàn)了LTE網(wǎng)絡(luò)支持語音業(yè)務(wù)的重要演進路徑。
但在LTE網(wǎng)絡(luò)部署的初期，引入LTE的地區(qū)主要集中在高流量城市，2G/3G/4G多張網(wǎng)絡(luò)同時運營、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、成本很高；隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)部署，2G和3G網(wǎng)絡(luò)PS業(yè)務(wù)負荷逐漸降低，VoLTE技術(shù)和產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展，LTE逐步形成全覆蓋網(wǎng)絡(luò)；最終，LTE支持全業(yè)務(wù)運營能力使得LTE全面替代2G、3G網(wǎng)絡(luò)，原有2G、3G頻譜refarming供LTE使用。
LTE支持全業(yè)務(wù)的能力使得運營商能夠轉(zhuǎn)移2G、3G業(yè)務(wù)至LTE網(wǎng)絡(luò)，從而使2G、3G頻譜資源的釋放成為可能，目前，包括AT&T在內(nèi)的國際著名運營商已將GSM退網(wǎng)計劃排上日程。將2G和3G的頻譜用于LTE一方面提升了頻譜利用效率，同時使得運營商更專注于一種無線制式，從而降低了網(wǎng)絡(luò)的運營成本。
3GPP標(biāo)準規(guī)定，VoLTE在FDD LTE和TD-LTE均可承載。2013年6月26日，在GTI亞洲大會會議期間，中國移動發(fā)布了VoLTE技術(shù)白皮書，提出了包括核心網(wǎng)、無線側(cè)、終端等在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈需要具備支持VoLTE能力的技術(shù)要求，在其TD-LTE網(wǎng)絡(luò)上承載VoLTE業(yè)務(wù)。同時，中國移動還公布了其VoLTE商用路標(biāo)：2013年Q3進行技術(shù)試驗，2014年上半年商用試驗，預(yù)計在2014年年底實現(xiàn)全網(wǎng)商業(yè)部署VoLTE。

圖為中國移動VoLTE技術(shù)路標(biāo)
語音業(yè)務(wù)容量受限不容忽視
從業(yè)務(wù)的特點分析看，目前的PS業(yè)務(wù)主要是WEB瀏覽、緩沖視頻、FTP業(yè)務(wù)、非實時交互類業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)對時延的要求較低，多出3-5秒也可容忍，用戶身處邊界（小區(qū)邊界）服務(wù)質(zhì)量差的體驗不明顯。
同時，LTE系統(tǒng)以完全共享的信道設(shè)計和靈活的調(diào)度機制保證了其在承載PS業(yè)務(wù)時相對于3G系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢，不再需要專用的伴隨信道，從而大大提升了可承載的業(yè)務(wù)用戶數(shù)，即提高了網(wǎng)絡(luò)容量。在中國移動組織的一階段外場測試中，各設(shè)備商都輕松完成了超過200個用戶的同時FTP上傳下載測試。
再來分析語音業(yè)務(wù)，TD-LTE系統(tǒng)中，除了關(guān)注VoLTE的eSRVCC、AMR-WB codec等VoLTE重要技術(shù)外，在關(guān)注話音質(zhì)量的同時，更應(yīng)關(guān)注用戶容量，否則容量不足，LTE全面替代2/3G網(wǎng)絡(luò)的長期目標(biāo)將難以實現(xiàn)。
LTE系統(tǒng)中，由于終端在發(fā)送功率上顯著低于基站側(cè)，根據(jù)鏈路預(yù)算，上行業(yè)務(wù)信道相比下行業(yè)務(wù)信道更受限，所以VoLTE語音業(yè)務(wù)的容量將取決于上行。同時，語音業(yè)務(wù)相比數(shù)據(jù)有更加嚴格的時延要求，每個語音包到達接收端的時延通常不應(yīng)超過50ms，否則就可令聽者感受到語音質(zhì)量的惡化。
可能影響語音業(yè)務(wù)容量的因素包括控制信道的容量限制和業(yè)務(wù)信道的容量限制。針對控制信道的容量限制，3GPP標(biāo)準中提出半持續(xù)調(diào)度方式，可有效降低控制信道的需求。而針對業(yè)務(wù)信道的容量限制，如果對于上行語音包采用動態(tài)重傳的方式，則會導(dǎo)致難以滿足時延50ms的限制；而且無論是標(biāo)準中定義的子幀綁定TTI Bundling傳輸還是其他的重傳方式均會耗費大量的業(yè)務(wù)信道資源，并令小區(qū)的整體VoLTE業(yè)務(wù)承載容量大打折扣。由此可見，針對語音業(yè)務(wù)信道的容量限制，增強上行信道接收能力問題亟待解決。
8天線可有效提升上行容量
對TD-LTE基站采用8天線可提高上行接收增益，有效解決上行容量限制。基站8天線相比4天線、2天線的接收增益增加明顯，根據(jù)仿真，假設(shè)用戶均勻分布，8天線小區(qū)可支持的用戶數(shù)相比4天線提升接近1倍。

4天線相比2天線的用戶變化較小，而4天線到8天線的用戶數(shù)變化較大，其原因在于即使半徑變化相同，覆蓋面積越大對應(yīng)的受影響用戶會更多。
TD-LTE基站側(cè)采用8天線可有效克服TD-LTE系統(tǒng)上行受限的問題，滿足語音類業(yè)務(wù)包的時延抖動要求，并大幅提高語音業(yè)務(wù)的承載用戶數(shù)，全面保障LTE后續(xù)全面替代2G、3G的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的演進路線。


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    發(fā)表于 2013-08-11 19:30:53  QQ
    難點在于IMS！

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