TD-LTE通讯技术在移动图书馆中的服务模式研究

董惟昕， 夏昭星， 顾美龄

(西安科技大学 图书馆， 陕西 西安 710054)

0 引言

随着通讯技术和互联网技术的高速发展，移动通信技术与互联网业务之间的结合越来越紧密.而随着移动互联网技术的飞速发展，传统的图书馆服务模式已经不能满足读者的需求，图书馆的服务模式需要不断的进行创新，才能满足读者随时随地的进行图书资源的浏览和查询需求，因此就诞生了移动图书馆，这也标志着移动通信技术和移动互联网技术开始渗透到图书馆领域.

虽然我国的通信技术已经进入3G时代，但是3G技术本身的缺点限制了其发展，3G技术必然是通信产业链的一个过渡时代，移动通信领域最终是4G技术的竞争，因此TD-LTE技术应运而生.从图书馆，尤其是移动图书馆的角度来看，这无疑又是提高其信息服务的手段.因此，自从TD-LTE技术问世以来，得到了图书馆行业的广泛关注.TD-LTE技术的出现可以使得图书馆的移动信息服务质量发生质的飞跃，可以推动传统图书馆工作模式的变革与发展，拓宽传统图书馆的建设与管理方式的视野，将图书馆移动信息服务推向一个崭新的高度[1].

1 TD-LTE技术简介

虽然基于我国第三代移动通信标准TD-SCDMA的3G网络在中国已经建立完成，我国的通信网络也已经正式步入3G时代.但是3G主要有以下几个缺点：

(1)技术不成熟，整个产业链都不成熟，导致从机房到基站，到手机终端都还存在相当多的问题；

(2)传输速度慢且不稳定，理论速度峰值只有2.8 Mbps;

(3)网络覆盖不好.由于基站设备庞大，辐射严重，必将给其将来布设全覆盖率网络带来重大障碍；

基于3G网络上面的一些缺点，TD-LTE(4G)技术应运而生.在2005年6月在法国召开的3GPP会议上，以大唐移动为龙头，联合国内厂家，提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案.在同年11月，在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案.到2006年6月，LTE的可行性研究阶段基本结束，规范制定阶段开始启动.在RAN 38次全会上融合帧结构方案获得通过，TD-LTE技术被正式写入3GPP标准中.

作为一种先进的技术，LTE网络需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率，并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进，同时为使用户能够获得“Always Online”的体验, 就需要降低控制和用户平面的时延.

为了降低控制和用户平面的时延，满足低时延(控制面延迟小于100 ms，用户面时延小于5 ms)的要求，NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化，RNC作为物理实体将不复存在，NodeB将具有RNC的部分功能，成为 eNodeB，eNodeB间通过X2接口进行网状互联，接入到核心网中.这种系统的变化必将影响到网络架构的改变，3GPP同时也为RAN/CN的平滑演进进行了规划，演进之后的TD-LTE网络的SAE架构如图1所示：

图1 TD-LTE技术的SAE网络架构图

其中TD-LTE网络和TD-SCDMA网络类似，也是由接入网设备和核心网设备组成的，其中接入网设备名称为eNodeB，它的功能主要是无线资源分配；核心网设备包括MME、SGW、PGW、PCRF等网元，它们的主要功能是进行承载管理、计费策略控制等.

从技术上而言，在视频流媒体、交互Web等下行流占据绝对优势的网络时代，TD-LTE高容量、高速率、非对称的优势将逐步显现，必将取代TD-SCDMA网络，成为运营商建网的一个趋势.

目前，中国移动共在15个城市建设了TD-LTE试验网，宁波、杭州、深圳、广州实现了主要城区全覆盖并开始规模4G体验，上海也于2013年4月启动4G试商用，首批友好用户确定5 000个名额.其余城市也已完成基本网络覆盖，预计在今年启动规模体验.芯片方面，目前TD-LTE产业链已有超过10家芯片厂商，超过30家终端厂商投入到TD-LTE产品研发中，推出超过100余款终端产品.

预计2013年第4季度中国政府将发放TD-LTE牌照，这也就意味着中国的手机用户最晚在2014年初就可以体验到TD-LTE技术带来的高速率的移动下载速率.

到底TD-LTE的上下行速率有多大,表1中列出了各个制式网络技术理论的上行和下行峰值速率.

表1 各个制式网络的上行和下行峰值速率

从上表可以看出，TD-LTE技术的理论速率峰值大概为TD-SCDMA技术的40倍，为GSM网络的400倍，因此TD-LTE通讯技术必定是未来发展的一个趋势.

综上所述，和TD-SCDMA相比，TD-LTE主要有以下几个优点：

(1) 通信速度更快，上下行速率将达到100 Mbps；

(2) 智能性能更高；

(3) 实现更高质量的多媒体通信；

(4) 通信费用更加便宜[2]；

因此，随着TD-LTE技术的不断成熟和手机智能化的提高，手机图书馆的功能进入到3w的时代指日可待.TD-LTE技术的成熟和TD-LTE的商用，将是移动图书馆发展和壮大的契机.

2 移动图书馆的现状

移动数字图书馆是数字图书馆的一种外延, 它具备数字图书馆的一般特征, 同时还要具备“可移动”的特征.这种“可移动”的特征表现在, 依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术实现数字资源的浏览、下载和阅读, 用户和读者可以通过手中的终端( 如手机、PDA、笔记本电脑等) 来方便灵活地进行图书馆图书信息的查询、浏览，用户可以不受时间和空间的限制.

随着移动通信技术的高速发展，移动图书馆有了新的概念，“移动”的实现已经不需要依靠“交通工具”，而是依靠飞速发展的通讯技术，这样就打破了图书馆信息服务的时间和空间的限制，真正实现“Anytime、Anywhere、Anyone、Anything”的4A 标准，也就是说任何人在任何时间、任何地点通过移动通讯技术，都能够获取图书馆的任何资源[3].

3 TD-LTE通信环境下的服务模式

将TD-LTE通信技术结合到移动图书馆当中，为读者提供信息服务，就需要一个能够使得用户在手机、平板电脑等移动通讯终端展示信息和获取信息的工具，这就是移动信息服务平台.

图书馆基于TD-LTE网络环境下移动信息服务平台，就是移动图书馆.基于TD-LTE通讯技术的移动图书馆，只需要在传统的图书馆的网络架构中，搭建一个手机图书馆的web服务器，通过这个服务器分别连接Internet和图书馆内部局域网，就可以实现移动图书馆的功能，实现起来比较简单，费用也相对来说比较低廉.它的组成结构如图2所示：

图2 移动图书馆web服务系统

基于TD-LTE技术的移动图书馆可以提供如下几种功能和业务，即用户信息管理、视频资料检索、召开视频会议、手机支付和手机还书、为读者提供随身的多媒体服务等[4].

3.1 用户信息管理

TD-LTE网络中的鉴权服务，主要是由MME这个移动管理设备来提供的.它可以将读者卡号与手机号码绑定，用户只要通过手机登录图书馆网站，就可以自动识别用户信息，从而为该用户提供便捷的服务.如果该用户的读者卡号没有在TD-LTE网络中和电话号码进行绑定，那么该用户就不能登录掌上图书馆，因此这样就可以对外部用户进行过滤，保证了图书馆网络的安全.

3.2 视频资料检索

基于3G网络环境下的移动图书馆可以供用户查询图书文献的信息包括文字、声音、数据等格式，随着读者对于信息获取格式的要求越来越高，有时候需要通过移动图书馆来获取视频资料.但是传统的3G网络由于在技术上的限制，提供用户下载的下行速率太低，因此并不能进行视频资料的传输.而TD-LTE技术，主要的优点就在于提高了用户下载和上传数据的上下行速率，因此可以随时随地的为读者提供视频资料的传输和下载，更大程度的满足读者的需求.

综上所述，TD-LTE网络相对TD-SCDMA网络来讲,传输数据的速度明显大幅提升,传输内容还能实现同步双向的视频交换.所以,在TD-LTE技术的支持下,数字图书馆的服务将向着功能更加强大的无线领域迈进.

3.3 召开视频会议

虽然在3G网络模式下，也可以召开视频会议，但是限制于3G网络的传输速率，视频会议的效果并不理想.由于TD-LTE技术的更高的上下行速率的特点，利用TD-LTE技术召开视频会议，可以使得画面更加直观、流畅、生动、准确，因此可视电话服务将是TD-LTE时代来临后中国通信行业重点推出的项目之一.图书馆可以利用TD-LTE技术，随时随地与读者召开座谈会．也可以将视频会议引入到参考咨询中去，即使远隔万里,也可以通过声音和画面准确传达读者的意图.

TD-LTE技术可以提供高质量视频图像，其图像传输质量与高清晰度的电视不相上下，上传速度可以达到100 Mbps，并能够满足几乎所有的多媒体服务要求，因此将有利于构建新型的图书馆服务模式[5].

3.4 手机支付和手机还书

由于TD-LTE网络本身具有用户鉴权、计费、加密安全等功能，因此图书馆可以与移动运营商合作，对图书馆相关业务，如罚款、赔书、租借费等业务，对相应账户进行扣款.也可以采用用户的银行账号和手机号码绑定，对用户身份进行加密和认证，开展更加有效、安全、实用的手机支付业务.

3.5 为读者提供随身的多媒体服务

尽管3G时代存在图书馆与移动终端的结合服务，但是由于3G网络的速率问题只能提供一些短信提醒服务，并且其用户体验也不理想，而4G时代到来，手机的上网速度堪比家庭宽带，读者随时随地都可以拿起手机或者其他终端设备读取图书馆所提供的视频、音频等多媒体资源，良好的用户体验与便利性是3G时代移动终端与家庭宽带无法比拟的.

4 结束语

加强TD-LTE技术和智能手机在图书馆的应用，这种新的服务模式将在未来的数字图书馆工作中发挥积极的作用.4G网络良好的数据承载性和可扩展性，使得丰富的图书馆资源可以通过手机更加快速的传递到读者手中.

TD-LTE无线技术是通讯技术发展的一个新的里程碑，与此同时图书馆也即将开始由传统图书馆向数字图书馆的转变.将TD-LTE无线技术应用于图书馆,一方面可以为读者提供更好的服务，另外也是建设高智能化图书馆、培养高素质图书管理人才的一个重要途径.

高校图书馆应当抓住TD-LTE高速发展的历史契机，将图书馆服务从馆内走到馆外，从固定网络走向移动互联网，将每一部移动上网终端都变为图书馆的服务终端，变为图书馆的服务窗口，让读者随时随地享受到图书馆优质高效的服务，让读者不管身处何地，都能像在图书馆里一样浏览和查询图书信息，让图书馆服务真正走到所有读者的身边，这个将是未来图书馆，特别是数字图书馆的一个发展趋势[6].

[1] 王晓军，李 杨，李铁男.3G环境下移动图书馆信息服务模式研究[J].黑龙江教育学院学报,2012,31(7):190-193.

[2] 陆 康，刘 慧，王圣元.基于3G无线网络时代手机图书馆的前景与发展[J].农业图书情报学刊,2012,29(7):177-179.

[3] 徐文贤,张文兵.3G时代的数字图书馆移动信息服务方式研究[J].高校图书馆工作,2011,31(5):100-112.

[4] 李 灿.3G业务在移动图书馆的应用探讨[J].情报探索,2011,25(1):110-112.

[5] 郭 佳.3G通信技术在构建移动图书馆中的作用[J].科技创新导报, 2010,8(24)：217-219.

[6] 孙 萍．基于移动终端的图书馆服务技术研究[J].现代情报,2009,30(12)：133-135.