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通過大力發(fā)展新一代通信技術(shù)、提升頻譜效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理供給和調(diào)配，這是移動(dòng)寬帶提速最為直接的方法和手段，也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)速持續(xù)提升的長遠(yuǎn)之計(jì)。
在今年全國兩會(huì)上，國務(wù)院總理李克強(qiáng)再次督促運(yùn)營商“提速降費(fèi)”，要求年內(nèi)取消漫游費(fèi)和長途費(fèi)�？偫黻P(guān)注網(wǎng)費(fèi)和網(wǎng)速問題，在一定程度上說明了移動(dòng)通信在社會(huì)發(fā)展中扮演著重要的角色。
為響應(yīng)總理號(hào)召，三大運(yùn)營商紛紛推出了提速降費(fèi)方案，今年10月1日前將取消漫游費(fèi)和長途費(fèi)。從技術(shù)角度而言，移動(dòng)通信系統(tǒng)本身的頻譜效率和頻譜資源直接決定了系統(tǒng)的容量和網(wǎng)速。因此筆者認(rèn)為通過大力發(fā)展新一代通信技術(shù)、提升頻譜效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的合理供給和調(diào)配，這是移動(dòng)寬帶提速最為直接的方法和手段，也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)速持續(xù)提升的長遠(yuǎn)之計(jì)。
技術(shù)創(chuàng)新是主要力量
技術(shù)創(chuàng)新一直是推動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的主要力量。已經(jīng)由最初滿足人們基本的語音通話需求發(fā)展到滿足人與物、物與物通信的萬物互聯(lián)的需求。在技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)下，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的頻譜效率在系統(tǒng)演進(jìn)過程中被持續(xù)拉升。LTE-Advanced技術(shù)涵蓋了3GPP R10/11/12版本，LTE Cat.6-15終端也包含在3GPP R10/11/12版本范圍內(nèi)。LTE-Advanced Pro則包括已經(jīng)發(fā)布的R13版本和將會(huì)到來的R14版本。相對(duì)于LTE系統(tǒng)，LTE-Advanced的技術(shù)創(chuàng)新主要體現(xiàn)在MIMO增強(qiáng)、載波聚合和小基站等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用方面。
表 不同技術(shù)宏小區(qū)頻譜效率
MIMO增強(qiáng)技術(shù)提高了單位頻譜資源的傳輸速率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)頻譜效率的直接提升。MIMO技術(shù)允許多個(gè)天線同時(shí)發(fā)送和接收多個(gè)空間流，并能夠區(qū)分發(fā)往或來自不同空間方位的信號(hào)，從而增加無線系統(tǒng)的覆蓋范圍，成倍地提高無線信道容量。從LTE最初版本R8到LTE-A Pro的R13/R14版本，多天線技術(shù)持續(xù)增強(qiáng)�；谟性刺炀�的全維多天線可以在水平波束成形基礎(chǔ)上進(jìn)行垂直波束賦形，從而實(shí)現(xiàn)密集城市中對(duì)不同樓層的覆蓋，支持高階多用戶MIMO，實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)和小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)。
LTE-A ProR13版本支持最大16端口的全維MIMO，R14在R13基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展了端口能力，支持最大32端口的全維MIMO。未來的5G系統(tǒng)將支持更多端口的全維多天線，如64端口、128端口，可以在不串線的前提下將同一頻率分配給多個(gè)終端。目前，日本軟銀等運(yùn)營商已經(jīng)商用Pre 5G全維多天線技術(shù)，用戶速率提高6~10倍。
作為LTE-A標(biāo)志性技術(shù)的載波聚合技術(shù)更側(cè)重于頻譜資源的有效利用，提升用戶體驗(yàn)速率。載波聚合可以分為頻帶內(nèi)連續(xù)載波聚合、頻帶內(nèi)非連續(xù)載波聚合和頻帶間非連續(xù)載波聚合3類。這樣的設(shè)計(jì)既滿足了LTE-A系統(tǒng)在聚合帶寬上的需求，同時(shí)也大大提升了用戶的體驗(yàn)速率。3GPP在R12版本實(shí)現(xiàn)了對(duì)載波聚合技術(shù)的增強(qiáng)，引入了TDD-FDD載波聚合。
FDD和TDD高頻的技術(shù)特性趨同，加之TDD頻譜使用的靈活性，促使越來越多的國家對(duì)高頻TDD頻譜進(jìn)行了規(guī)劃和拍賣，F(xiàn)DD和TDD混合組網(wǎng)需求明顯上升。在LTE混合組網(wǎng)建設(shè)中，通過TDD-FDD載波聚合技術(shù)將TDD高頻大帶寬頻譜聚合使用，可以優(yōu)化配置資源，為熱點(diǎn)地區(qū)用戶提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)速體驗(yàn)。LTE-A R10階段支持5個(gè)載波的聚合，LTE-A Pro支持32個(gè)載波的聚合，即最大640MHz帶寬，支持的峰值速率達(dá)10Gbit/s，系統(tǒng)吞吐量達(dá)2Gbit/s。全球多個(gè)運(yùn)營商從2013年開始陸續(xù)進(jìn)行了載波聚合技術(shù)的商用部署，如北美的Verizon、Sprint以及韓國的SKT、KT等。
我國三大運(yùn)營商均向3GPP提出了標(biāo)準(zhǔn)方案，引導(dǎo)各種載波聚合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，并已商用2載波聚合技術(shù)，在高流量區(qū)域初步實(shí)現(xiàn)了速度倍增。另外，由于高流量區(qū)域的增加，可以顯著提升小區(qū)吞吐量的Massive MIMO技術(shù)使用也越來越多。原來只有TDD模式使用Massive MIMO技術(shù)，現(xiàn)在也開發(fā)了FDD模式的Massive MIMO產(chǎn)品，中國電信和中國聯(lián)通紛紛開展了相關(guān)試驗(yàn)，初步取得了較好的擴(kuò)容效果，頻譜效率提升達(dá)8倍。
另外一種主流的容量解決方案是通過部署小基站（Small Cell）來解決網(wǎng)絡(luò)負(fù)載問題。但小基站的部署也引入了很多新問題，如存在同頻干擾問題、切換掉話率高以及切換頻率和網(wǎng)絡(luò)信令負(fù)荷增加等，需要運(yùn)營商在規(guī)劃建設(shè)時(shí)予以克服。目前，各運(yùn)營商均開展了小基站集采和建設(shè)工作。
從3GPP R15開始就是5G的天下了，屆時(shí)不僅頻譜效率進(jìn)一步提升，單載波帶寬也可以達(dá)到100MHz，因此需要進(jìn)一步加大頻譜資源供給。
增加頻譜資源供給是根本保證
為應(yīng)對(duì)用戶數(shù)量激增和保障高質(zhì)量用戶體驗(yàn)的雙重挑戰(zhàn)，在持續(xù)采用新技術(shù)提升頻譜利用率以及用戶體驗(yàn)速率的同時(shí)，可用頻譜資源受限成為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要面對(duì)的重要問題。當(dāng)前我國已規(guī)劃蜂窩移動(dòng)頻率總計(jì)687MHz，其中522MHz頻譜已經(jīng)分配給移動(dòng)運(yùn)營商提供2G/3G/4G服務(wù)，其中分配給中國移動(dòng)250MHz（含室內(nèi)50MHz）、中國聯(lián)通162MHz、中國電信110MHz。
早在2007年世界無線電大會(huì)（WRC07）上ITU就為IMT新規(guī)劃了450~470MHz、698/790~806/862MHz、2300~2400MHz、3400~3600MHz 幾個(gè)新頻段，在之后的幾年中，世界各國陸續(xù)完成了相關(guān)頻率的規(guī)劃和使用，但這些頻段在我國的規(guī)劃使用情況并不理想。
根據(jù)IMT-2020(5G)推進(jìn)組發(fā)布的《5G愿景與需求白皮書》，2020年以后，5G移動(dòng)通信的應(yīng)用場(chǎng)景將極大地?cái)U(kuò)展到人類社會(huì)的各個(gè)方面，為用戶提供更好的體驗(yàn)。同時(shí)，各種應(yīng)用也對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的性能提出了極高要求：超高清和3D視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、云桌面、在線游戲、視頻監(jiān)控和移動(dòng)醫(yī)療等業(yè)務(wù)，都對(duì)傳輸速率提出了很大挑戰(zhàn)；物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)（如智能家居、智能電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能農(nóng)業(yè)、智能抄表等）需要網(wǎng)絡(luò)支持海量設(shè)備連接和大量小數(shù)據(jù)分組頻發(fā)；未來大量的個(gè)人和辦公數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，海量實(shí)時(shí)的高速數(shù)據(jù)交互將對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)造成流量壓力。頻譜資源是推動(dòng)移動(dòng)通信與信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心資源。我國期望在第五代移動(dòng)通信技術(shù)上實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)的目標(biāo)，因此盡快確立未來IMT可用頻譜資源成為關(guān)鍵因素。
創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，頻譜儲(chǔ)備必須先行。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（如藍(lán)牙、Zigbee等）主要使用的是規(guī)劃用于短距離、微功率設(shè)備的非授權(quán)頻譜。對(duì)于長距離、低功率物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(LPWA)而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)甚至更強(qiáng)，如何規(guī)避LPWA與其他系統(tǒng)的互干擾問題、實(shí)現(xiàn)頻譜資源的有效利用，是LPWA物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。與此同時(shí)，為了滿足某些特殊垂直行業(yè)的應(yīng)用需求，筆者認(rèn)為需要為廣域物聯(lián)業(yè)務(wù)規(guī)劃專網(wǎng)頻率，政府也要對(duì)專網(wǎng)頻率進(jìn)行合理有效管理。
今年10月1日前將取消國內(nèi)漫游費(fèi)、進(jìn)一步降低國際長途資費(fèi)、大幅降低中小企業(yè)專線資費(fèi)，這是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展、資源優(yōu)化配置帶來的“社會(huì)紅利”。運(yùn)營商為了應(yīng)對(duì)用戶數(shù)量激增和保障高質(zhì)量用戶體驗(yàn)的雙重挑戰(zhàn)，為社會(huì)帶來持續(xù)的“信息紅利”，歸根到底還是要不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進(jìn)，提升頻譜使用效率。
由于大視頻和萬物互聯(lián)的影響，2016年電信業(yè)務(wù)總量同比增長54.2%。預(yù)計(jì)2017年通信行業(yè)將繼續(xù)保持高速發(fā)展，運(yùn)營商的物聯(lián)網(wǎng)和4G+建設(shè)都將大規(guī)模開展。這些都需要頻率資源的保障，希望相關(guān)部門能盡快實(shí)施頻譜資源的有效規(guī)劃與分配，同時(shí)制定相關(guān)的國家政策為基站和寬帶順利進(jìn)入社區(qū)及校園、為運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展創(chuàng)造有利環(huán)境。
