LTE 全球发展和商用进展*

熊尚坤，朱红梅，王庆扬，胡乐明

（中国电信股份有限公司广东研究院 广州 510630）

1 引言

近年来，以iPhone为代表的智能手机的普及激发了移动互联网应用的繁荣发展，移动数据业务流量呈现爆炸式增长。主流移动运营商数据业务营收也迅速增长，成为重要的业务收入增长点。为应对业务的发展和激烈的竞争，移动运营商不断提升自己的带宽提供能力，其中最主要的方式就是通过不断引入最新的移动宽带技术，在更宽的频谱上获得更高的频谱效率，高带宽、大容量、低时延和低成本成为移动宽带通信的发展方向。嫡属于3GPP组织的LTE（long term evolution）网络技术符合这个发展方向，并由于其良好的产业开放性、强大的市场发展能力以及全球统一的标准，受到全球运营商的青睐，主流运营商相继确认将LTE作为下一代移动网络演进的方向。

本文对LTE的技术、系统、终端、芯片和商用发展情况进行了全方位分析，讨论了LTE技术和产业后续应进一步发展的方向，并对国内的LTE技术发展给出了建议。

2 LTE发展情况

2.1 移动宽带技术发展

根据数据带宽能力，移动宽带技术可通俗地划分为3G、3.5G、3.9G和4G，其演进路线如图1所示。

从技术发展来看，从3G向4G的演进，是通过频谱带宽的不断提高（从5 MHz到100 MHz）、高阶调制和MIMO技术的引入，实现峰值速率的提升。为有利于应用更宽的频谱，受中国移动WiMAX的竞争驱动，3GPP在R8版本中定义LTE时引入了OFDMA。从当前应用来看，当前的3.5G（包括HSPA和Ev-Do）已经是规模应用阶段，并有超过1/3的HSPA运营商平滑升级到了支持64QAM的HSPA+，而作为3.9G代表的LTE尚处于商用启动阶段，4G则还是标准制定阶段。

从标准的技术指标来看，HSPA+的性能可以与LTE相比拟，且可以在现有的HSPA网络上实现平滑升级，传统的WCDMA/HSPA运营商可以选择相对平滑地演进到HSPA+，并在相当长的时间内保持竞争力。事实上，HSPA/HSPA+已经成为当前移动宽带技术应用的主流。而CDMA运营商在Ev-Do Rev.A/Rev.B之后，则必须选择新的技术作为下一代移动网络的演进方向。于是，移动宽带网络能力处于弱势的CDMA阵营 （以美国Verizon Wireless为代表）正在大力推进LTE产业，带动全球LTE产业的蓬勃发展，LTE有望成为一种新的全球性的移动宽带应用主流技术，与HSPA+长期共存发展。

2.2 产业进展

2.2.1 系统设备

主流的LTE设备厂商均已于2010年发布基于3GPP R8的商用系统设备，部分厂商将于2011年下半年推出基于3GPP R9的系统设备。从大量的试验和商用验证表现来看，LTE系统设备已较为成熟和稳定，基本达到了3GPP标准定义的要求。但在支持与3G的互操作方面，仍有待运营商的进一步推动。另外，LTE系统在用户大量加载后的组网性能，也有待进一步的商用验证。

2.2.2 芯片

目前商用的LTE终端芯片仍为65～45 nm CMOS工艺，从耗电、发热和体积角度分析，仅能满足数据卡应用的需求。业界认为，要能满足手持终端的商用要求，需等待28～32 nm CMOS工艺的芯片实现，而更低成本的终端，则需要18～22 nm的CMOS工艺[1]。在目前唯一推出LTE手持终端的美国市场上，用户体验的商用LTE终端电池使用时长过短，导致Verizon Wireless官方网站上抱怨的留言比比皆是。LTE要满足真正的商用要求，终端芯片工艺是目前最大的瓶颈。

业界普遍预测，基于28～32 nm工艺商用芯片的手持终端可能会在2012年下半年推出，届时将对LTE走向规模商用起到重要的推进作用。

2.2.3 终端

据GSA统计，截至2011年9月，全球共有LTE商用终端115款，其中2款为TDD-LTE终端，113款为FDD-LTE终端。受当前芯片CMOS工艺的限制，绝大部分是接入类型的终端，包括数据卡、路由器、平板电脑等。手持终端主要包括美国市场上激进推出的5款，全部为CDMA/LTE多模终端，用于预热市场，包括摩托罗拉Droid Bionic、LG Revolution、三 星 DROID Charge、HTC ThunderBolt和Galaxy Indulge SCH-R910。

2.3 商用进展

总体看来，LTE在全球的商用进展大致可以分为3个阶段。

第1阶段，从2009年底开始，北欧运营商TeliaSonera象征性地发布发了第一个LTE商用网络，当时只有一款不稳定的LTE单模数据卡，网络也不具备与3G的互操作能力，可以代表全球进入LTE试商用网络部署时期。

第2阶段，2011年美国CDMA运营商Verizon Wireless规模部署LTE，标志着LTE开始了在全球的小规模商用启动。在这个阶段，网络开始具备了与3G的互操作能力，出现了多款多模数据卡终端和手持终端，但受终端芯片CMOS工艺的约束，手持终端的耗电和待机时间不能满足商用的需求。

第3阶段，到2013年前后，随着28 mm芯片的商用化，手持终端的耗电和待机时间将得到优化，并有望在2013年底突破5 000万用户，从2014年开始进入规模商用阶段。LTE正处于小规模商用阶段的起始初期，能满足商用要求的终端也以USB Dongle为主，主要提供高速率的数据接入。

据GSA统计，截至2011年8月底，全球已有18个国家/地区的26个LTE网络投入商用。比较有代表性的包括北欧/西欧、日韩、北美等国家和地区，各自具有一些典型的特征。北欧经济发达，运营商的无线数据业务增长迅猛，有线接入资源相对匮乏且成本较高，且北欧是传统设备商爱立信和诺基亚西门子的总部所在地，因此率先在新的2.6 GHz频谱上部署LTE，以应对无线数据业务的增长，同时也作为一种投资与设备制造商共同试验新技术。西欧的传统WCDMA网络可平滑向HSPA+演进，对向LTE的演进相对保守，德国Vodafone也仅是将LTE作为有线宽带不能覆盖区域的宽带接入补充。日韩向来是追求技术和创新业务的高端市场，且移动业务竞争激烈，因此也充当LTE商用的先锋。日本DoCoMo于2010年年底开始在部分核心区域启动商用，韩国的3大运营商也相继在2011年启动商用。然而，以上运营商既有的移动宽带资源比较丰富，对LTE商用更多持逐步推进的态度，短时间内部署的规模有限，通常作为局部热点应用，终端类型也以数据卡等接入类终端为主。

3 美国市场的LTE商用部署

如果说3G是在日韩率先培育并在欧洲市场取得成功[3]，LTE则可以认为是在美国市场拉开了规模部署的序幕。2011年，对于LTE有实质推动意义的事件当数美国Verzion Wireless规模部署LTE，并引发了美国市场的鲶鱼效应。运营商之间的激烈竞争，也将最终促成LTE商用在全球的星火燎原之势。

Verizon Wireless是Verizon通信和Vodafone集团的合资公司、美国第二大移动运营商，也是全球最大的CDMA运营商，2003-2004年开始引入Ev-Do Rel.0网络，2007年升级为Ev-Do Rev.A网络。在2008年美国政府频谱拍卖中，Verizon Wireless获得了700 MHz频段的 10 MHz×2的频谱。Verizon Wireless在竞争对手Sprint和AT&T相继商用WiMAX和HSPA+之际，为摆脱CDMA产业限制，经过2～3年的准备后，于2010年12月5日在700 MHz频段推出了LTE商用服务。其LTE网络无线设备供应商为爱立信和阿尔卡特朗讯，目前已部署约2万个基站，覆盖了全美165个城市和111个主要的机场，是全球最具规模的LTE商用网络。Verizon Wireless明确计划2011底在全美175个城市完成LTE网络覆盖，2012年中覆盖全美2/3的人口，2013年底实现全覆盖。此外，Veriozon Wireless还在部分城市升级了eHRPD，实现LTE与3G网络的数据业务互操作。在LTE的业务推广上，Verzion也信心勃勃，在 2011年移动世界大会（MWC）上展示了基于 LTE手机的VoLTE业务，并计划在2012年3月正式运营VoLTE业务。

已升级了HSPA+网络的AT&T，出于竞争和市场宣传的考虑，在2011年9月启动了LTE商用。但由于可以依靠HSPA/HPSA+作为提供移动宽带的主力网络，对LTE部署计划远没有Veriozon Wireless激进，首批仅有5个城市开通，分别为亚特兰大、芝加哥、达拉斯、休斯顿及圣安东尼奥，计划到2011年年底开通15个城市的LTE服务。

美国的第3大移动运营商Sprint虽然已在全国70个城市完成了WiMAX覆盖，但移动WiMAX产业的经营和发展前景不佳。迫于Verzion Wireless和AT&T的压力，其近期密集发布了LTE的商用计划消息，并试图以直接部署4G（LTE-advanced）获得后发优势。

4 国内LTE技术发展简析和建议

从国内3大运营商来看，在3G的竞争中处于明显弱势的中国移动，成为推动LTE商用的先锋，表面看来，由此引起的竞争对国内LTE产业的驱动力可能与美国市场类似。但仔细分析，国内市场存在一些明显的不同，美国运营商在LTE上的激进策略并不能贸然成为中国的参考。

首先，中国的3G市场是最近几年才启动，中国的3G业务还处于规模商用的起步阶段，用户渗透率不高，ARPU值偏低，受整体经济水平和信息化程度的约束，当前国内对于下一代网络的需求远没有美国市场强烈。

其次，中国的3G网络均为近年新建，各运营商需考虑保护已有投资，在没有明显的业务需求驱动和可预期的投资回报情况下，过早商用LTE具有较大的风险。

再次，TD-LTE产业的成熟时间要明显晚于LTE-FDD，目前乐观的预计也只有可能在2013年才进入商用启动阶段。

对于中国的移动运营商，在当前阶段应立足于3G网络，提升3G用户业务体验，提高3G用户渗透率，在未来LTE商用成熟后逐步引入LTE，打造好LTE/3G的双模终端产业链，实现LTE与3G的良好互操作，有利于LTE与3G长期共存，最大程度地发挥3G网络的价值[1]。

5 结束语

移动宽带业务迅猛发展，标准和技术不断演进，LTE成为下一代移动宽带网络的主流技术选择。在竞争的驱动下，LTE在全球已经提前拉开了商用的序幕，规模商用的时间点也已可预期。然而，对于国内运营商而言，在发展LTE的同时，更应关注3G的进一步发展和应用，这样才符合中国的移动业务发展现状和产业发展规律。

1 胡乐明.CDMA运营商Ev-Do与LTE共存发展的网络演进策略.电信科学,2010,26(2)

2 GSA_evolution_to_LTE_report.WWW.GSACOM.COM

3 胡乐明，李俭伟.国际3G发展的评价与总结.中国电信建设,2006,18(1)