我国移动通信标准:从3G追赶到4G引领

2014-02-12 21:24:24来源: 电子信息产业网
    第四代移动通信TD-LTE-Advanced 4G国际标准,延续中国百年通信史的传奇3G国际标准TD-SCDMA,其发展跌宕起伏,波澜壮阔。全球标准包含巨大的商业利益,TD-LTE-A成为4G国际标准的过程充满了竞争、合作和博弈。

回望TD-LTE-A的标准化之路,中国企业自主创新的3G国际标准TD-SCDMA从开始研发到实现商用,为我国在全球移动通信领域掌握国际话语权创造了历史机遇。TD-LTE-A被确认为4G国际标准,标志着我国从电信大国向电信强国又迈出了一大步,确保我国在全球新一代移动通信产业中保持技术领先,意味着我国通信产业从“中国制造”向“中国创造”的新腾飞,也意味着我国企业对世界通信领域作出重要的贡献。



前世今生 TD-LTE续写标准传奇

要讲TD-LTE-A第四代移动通信(4G)国际标准故事,先要讲它的前世——TD-SCDMA第三代移动通信(3G)标准。

2000年,ITU正式确立TD-SCDMA成为3G三大国际标准之一,TD-SCDMA成为百年通信史上第一个中国企业拥有核心知识产权的无线移动通信国际标准,是中国通信行业自主创新的重要里程碑。

而自TD-SCDMA诞生之日起,其发展就充满曲折。

“在国际标准会议上,讨论到TD-SCDMA时,外国人就都出去喝咖啡去了,认为这个标准不会得到应用,没兴趣参与讨论。”这是TD产业联盟秘书长杨骅对当时标准境况的回忆。

那时,中国企业只能开发移动通信的系统设备,手机芯片、测试仪表、手机终端等关键环节缺失,多数企业只做低端加工制造,运营商也没有对新技术首家运营的经验。TD-SCDMA就是这样艰难起步的。

2000年,TD-SCDMA标准确立,2009年1月,发放3G牌照,由中国移动正式商用。在近十年的时间里,遇到了难以想象的困难:对新技术产业化规律认识不足、产业链不完善、企业投入热情不高、网络建设没有经验、终端芯片和测试发展滞后等等。在国家相关部委的规划下,通过技术试验到外场规模试验,一个成熟的产业链逐步形成,大唐、中兴、华为等企业成为TD-SCDMA产业的核心。

目前,TD-SCDMA系统设备的核心指标达到或超过其他3G制式同类产品水平,现网的22万个基站稳定运行。2012年,实现了TD-SCDMA智能手机与其他3G制式的智能手机“同时、同质、同价”水平,截至2012年年底,用户数量已突破8000万户,实现了TD在3G市场“三分天下有其一”的战略目标。

TD产业联盟由最初的7家单位发展到90家,已经覆盖了产业链所有环节,带动了200多家企业加入供应链,实现了本土企业群体突破,包括大唐移动、华为、中兴等设备商,还有大唐联芯、展讯、海思等芯片商,大唐联仪、星河亮点、中创信测等测试仪表企业,及中兴、华为、酷派和联想(业界称为“中华酷联”)等手机终端企业。爱立信、三星、MOTO、HTC、安捷伦等国际公司也加入产业链。3种3G制式中,只有TD-SCDMA国产芯片取得规模商用,市场份额超过70%,我国移动通信首次实现了从“无芯”到“有芯”的突破。

从一纸标准到一条产业链,再到一个近亿用户的商用市场,中国在标准的提出、推动和应用上,体现了负责任的态度。TD-SCDMA 3G的规模商用,受到了全球产业界和运营商的高度重视和密切关注,这也使得TD-LTE-A作为TD-SCDMA向4G演进的关键技术在业界享有很高的知名度。

而TD-LTE-A的4G国际标准之路更具挑战,其利益博弈更加复杂。TD-LTE-A吸纳了TD-SCDMA的主要技术元素,发挥了TDD各项优势,确保了从TD-SCDMA的平滑升级。TD-LTE-A首次与国外标准并驾齐驱,平分天下,使得我国首次在移动通信标准领域实现了从“3G追赶”到“4G引领”的重大跨越。

把握机遇 TDD帧结构融合奠定产业支撑力

这是TD-LTE与WiMAX产业竞争上的一个关键时间节点。此后,产业发展的天平开始逐渐向LTE倾斜。

事实上,2000年ITU确定的3G国际标准中,基于TDD的技术方案有两个,一个是大唐电信集团代表中国提交的TD-SCDMA(后在3GPP也称为LCR TDD),另一个是UMTS TDD(后在3GPP也称为HCR TDD)。3G向4G演进,两个TDD标准是独立发展还是融合发展?若融合以谁为主进行融合?这是摆在行业机构、大唐电信集团等中国企业面前的重大挑战,是关系到TD-SCDMA后续标准和产业成功发展的关键。

2004年年底,我国3G牌照还没发放,TD-SCDMA技术正处于将进入外场测试阶段。而国际上,3GPP/3GPP2为代表的移动通信技术标准正受到来自Intel公司推动的IEEE WiMAX技术标准的挑战,世界电信界与IT界的两大标准化组织进入到激烈的竞争阶段。

在2007年前后,国内一些专家看好WiMAX,要求TD-SCDMA与WiMAX融合,甚至呼吁中国转而支持WiMAX。大唐电信集团副总裁、总工程师陈山枝回忆说,他作为国家科技重大专项“新一代宽带无线移动通信网”实施方案编制专家组成员,并作为被质询对象参加了2007年10月在香山召开的主管部委组织的论证会,会上有个别专家认为TD-LTE竞争不过WiMAX,建议支持WiMAX。

由于TD-SCDMA已有产业规模,从运营商角度考虑,希望两个TDD技术能够融合。在此融合过程中,以大唐电信集团、中国移动等为代表的中国企业和运营商,以TDD技术和产业长远发展为目标,主导推动了该融合。

谈起那次融合,大唐无线移动创新中心标准部总经理王可体会很深。融合前的另一TDD帧结构,靠近FDD技术特点,并没对TDD进行专门优化。“有人认为那次融合是TDD向FDD的妥协,实际不是这样,那次融合对TDD十分有利。”王可说,“在帧结构融合中,顾及了各方利益,而且大家的共同利益是与WiMAX竞争,所以是一个历史性的融合。在保证TD-SCDMA后续技术发展和优势基础上,兼顾了各方利益,把产业界的力量都吸引过来了。”

2007年9月,真才基(大唐集团董事长、总裁)、陈山枝一起出访北欧,拜访在3GPP有较大话语权、FDD LTE技术的核心企业CEO和CTO,双方高层在对WiMAX的定位上达成共识,并在推进3GPP的LTE标准、ITU的IMT advanced 4G标准上达成合作。此为TDD帧结构融合奠定了十分有利的基调。

2007年11月,3GPP通过基于LTE TDD Type2帧结构(即基于TD-SCDMA的帧结构)的融合方案,使LTE TDD模式只存在一种TDD方案,即TD-LTE方案。从标准上保证了TD-LTE的唯一性,至此形成了TD-LTE技术雏形。

这是TD-LTE与WiMAX产业竞争的一个关键时间节点。此后,产业发展的天平逐渐向LTE倾斜,全球更多的运营商和设备商加入到LTE阵营中来。2011年底,美国WiMAX运营商Clearwire宣布停止建设,转而采用TD-LTE技术。目前,全球WiMAX网络正加速向TD-LTE迁移。

时至今日,TD-LTE已被全球通信产业界和运营业所重视,吸引了产业链的深度参与,正走向全球“三分天下有其一”的市场目标。

确保路径 TD-SCDMA到TD-LTE-A独立发展

客观地说,TD产业链是弱于FDD的,此时的融合,若不是对等的融合,TDD的话语权就会小,不利于TD的长期发展。

在LTE标准初期,TDD技术独立发展过程中充斥着不同声音,一些跨国公司认为没必要区分TDD和FDD技术,仅区分对称和不对称频谱即可。以大唐电信集团为代表的中国企业认为,无论从技术应用优势角度,还是产业健康发展角度,都需要保证TDD技术标准的独立发展路径。正是这一坚持,为TD-LTE-A最终被确立为国际4G标准打下了基础,也为TDD产业链的发展壮大提供了技术保障。

“TDD制式具有支持不对称频段、频谱分配灵活、频谱利用效率高、更适合移动互联网业务流量不对称性等优势,代表无线移动通信的发展方向。TDD新技术、标准和产业的开辟和发展是以大唐电信集团为代表的中国企业对全球无线移动通信技术和制式发展的重要贡献。”陈山枝强调。

2008年年底,TD-LTE标准在3GPP标准组织中完成了第一个版本,之后持续发展和演进。TD-LTE-A标准在3GPP制定过程中,亦同步在ITU针对4G技术标准征集进行提交,并于2010年年底在3GPP形成TD-LTE-A标准。

2008年10月和2009年10月,真才基和陈山枝两次一起出访瑞士日内瓦,拜访ITU秘书长Hamadoun-Toure和副秘书长赵厚麟,沟通TD-SCDMA产业进展和3GPP的TD-LTE标准进展,争取其对TD-LTE-A成为4G标准的理解和支持。

2009年10月,我国向ITU提交了4G候选方案TD-LTE-A,被接纳为6个候选技术方案之一。2010年10月,在重庆举办的ITU-R会议上,TD-LTE-A被ITU接纳为IMT-Advanced 4G技术,TD-LTE-A成为继TD-SCDMA之后的又一个国际通信标准

“在重庆举办的这次会议十分重要,我也带队出席了。当时仍有博弈,我们事先做了几套技术预案应对可能产生的变化。”陈山枝说。

其实在标准制定过程中,一直有声音希望将TD-LTE标准与FDD LTE标准做成一个标准。即使到了最后阶段的重庆会议,仍有代表认为4G只写一个融合的LTE标准即可。而这正是TD-LTE不想见到的局面。

客观地说,TDD产业链是弱于FDD的,若此时的融合不是对等的融合,TDD的话语权就会小,不利于TD的长期发展。为了保证TD-LTE-A成为一个独立标准,我国行业协会、企业和运营商在会上会下进行了大量沟通和协调。最终在2010年10月的重庆会议上形成定论。

发挥优势 智能天线技术领先国外两到三年

随着在TD-SCDMA网络的商用,智能天线已成为业内公认的未来天线技术的发展方向,不断发展的智能天线技术继续体现在TD-LTE标准中。

智能天线是TD-SCDMA的核心技术之一,也是全球产业界首先从TD-SCDMA得到规模商业应用的技术。

早在6年前,时任电信研究院副院长、现任院长曹淑敏就说过,中国企业在智能天线技术上,起码领先国外两到三年时间。随着TD-SCDMA网络的商用,智能天线已成为业内公认的未来天线技术发展方向。不断发展的智能天线技术继续体现在TD-LTE标准中,而且FDD也引入了智能天线来提高网络的性能。

“在R8标准版本上,3GPP接受了LTE要支持智能天线技术的中国企业方案,使得TDD的核心技术发展有了保证。但在该版本中,依然采用的是与TD-SCDMA相同的单流8天线技术,主要优势是扩大覆盖范围、降低小区干扰,进而提高小区容量。”大唐无线移动创新中心标准部总经理王可说,“我们在R9版本制定时,提出要对智能天线技术进行增强,采用双流8天线波束赋形技术,既提高边缘用户的可靠性,又有效提升小区中心用户的吞吐量。”

业内称为“8天线双流波束赋形”技术,是大唐电信集团2008年提出的,仿真证明了有较好效果。2008年年底,中国移动对该技术立项支持。经过一年多的研发,2010年,大唐电信集团向业界进行了技术演示。该技术成为2012年上半年中国移动“6+1”城市TD-LTE规模试验网的核心测试内容。

提交增强的智能天线技术在标准会议上引起了广泛关注。一些总希望能把控标准节奏的跨国公司对此提出重重顾虑,因为打乱了跨国公司的产品研发节奏,他们原计划在R10时再做智能天线。同时,因为该技术对物理层的基本结构有一定影响,所以阻力很大。但因为有运营商的全力支持,加上对技术背景的准确全面分析,最终支持的声音占了上风,立项申请获得通过。

在R9版本中加入该特性,再一次打破了跨国大公司对标准进展节奏的把持。

“一些跨国公司在R9版本中并没有规划大的新特性,主要是对R8的完善。因为跨国公司的商用产品与标准版本有很严格的绑定,所以对每个版本的特性都有很多考虑。”王可说,“特别是到了R9时,对比WiMAX,LTE的竞争地位已稳固,LTE标准进展的节奏就慢下来了。”

在2007年ITU刚启动4G技术需求和技术评估时,中国企业就依据已取得的增强性智能天线技术,代表国家向ITU提出我国的提案。通过正确策略和合理利用ITU规则,把智能天线的要求写入到IMT-Advanced 4G技术需求和技术评估文件中。

“在中国移动等运营商的支持下,我们完成了智能天线的研发、标准化以及产业布局,对TDD后续发展创造了有利条件。”大唐电信集团副总裁、总工程师陈山枝说。

核心人物感言

以国际标准锻造一流企业

移动通信是一个完全充分市场竞争且是全球竞争的行业,中国企业如何将技术、标准、产业、市场有机连接起来是一个重大课题。从TD-SCDMA到TD- LTE-A,大唐电信集团作为3G和4G国际标准的关键技术提出者、核心基础专利的拥有者、产业化主要推动者和市场的领先者,其间的努力和艰辛不言而喻。

经过十多年的磨砺,大唐电信集团将“技术专利化、专利标准化、标准产业化、产业市场化、市场国际化”的“五化”思想,融入到血液中、融入到呼吸里。

“实践‘五化’,需要一步一步完成,在研发技术时就要考虑到它的产业化、市场化前景。国际上也有许多技术成为了标准,但没有用,也只是一纸空言而已。”大唐无线移动创新中心标准部总经理王可说。而大唐电信集团在自主创新中摸索的发展之路,成功地将技术创新优势转化为市场竞争优势,实现了技术创新价值的最大化,成功经验对我国创新型企业不无借鉴。

大唐电信集团成立了无线通信创新中心,专注于前沿技术预研和标准制定,并设有两个委员会:标准技术委员会、专利委员会。两者之间相互配合、协同工作,对标准进程和专利流程的把握,都是经过多年磨合和优化形成的。

对大唐电信集团来说,在标准博弈中面对的是历史上长期在产业和标准中有强大影响力和话语权的跨国公司,新来者要将自身的专利技术体现在标准中,遇到阻挡是一种常态。因此每一次对标准的增加和改动,都是一次没有硝烟的战争,考验的是一个企业的综合实力和团队合作程度。

大唐电信集团副总裁、总工程师陈山枝说:“在重要的标准会议期,这种团队合作和沟通体现为会前和会后,会上和会下,场内和场外,前方和后方。”一是会前和会后:会前要做大量预案,除了技术预案,还要有与各公司的沟通预案;会后有总结,都有哪些经验教训,准备下次会议的方案。二是会上和会下:会上做技术阐述、观点表达、意见申诉;会下做多方沟通,不仅有与我国企业、跨国公司,运营商、设备制造商之间的沟通,还有与芯片厂家、仪器仪表厂家的沟通。三是场内和场外:在会议现场与各方代表交流沟通意见;在现场之外,企业高层间在关键环节也需要做好沟通,包括与跨国公司的高层领导。四是前方和后方:前方是参加标准会议的专家代表,大唐北京总部的后方有提供强大技术支撑力量的专家队伍。

关键字:移动通信标准

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2014/0212/article_30542.html
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