700M LTE无线接入技术在下一代广播电视网络中的应用探讨

文｜王宇雯

700M LTE无线接入技术在下一代广播电视网络中的应用探讨

文｜王宇雯

一、研究背景

在当前的移动互联网时代，互联网宽带的无线化和无线带宽的宽带化，极大地促进了对无线频谱和无线技术的飞速发展，无线频谱的价值已经充分体现。作为无线通信的黄金频段——700MHz频段成为炙手可热的资源。

在施行频谱拍卖制度的美国，Verizon曾经在2008年花费100亿美元巨资从美国政府手中拍得700MHz频谱。其后，Verizon凭借700MHz优异的无线传播特性，以较小的基站规模，实现较大的区域覆盖，并且是以较低廉的成本实现4G网络的快速部署，奠定了4G的领先。2007年，国际电信联盟ITU在历经漫长的讨论之后重新规划700M，规划释放出一部分频率资源用于未来的移动通信，故700M也被称为“数字红利”。根据GSMA在2012年的研究数据，如果亚太各国政府将“数字红利”频谱用于移动宽带通信，到2020年亚太地区的GDP将增加近7300亿美元，税收将增加1300多亿美元。

我国一直通过无线电管理委员会对频谱实施行政分配制度。上世纪，700M被分配给各省市县的广播电台，用于承载模拟广播电视信号。随着技术进步，模拟电视逐渐数字化，大部分700M频谱资源逐渐闲置。当前700MHz频段是广电使用的频段，如何利用700M黄金频段发展无线技术，把握无线移动互联网时代中的机会，是当前广电人亟需考虑的问题。

二、广电融合网与700M频段

随着新技术快速发展和产业环境不断变化，以双向、互动、高清为标志的广播电视网，正在向宽带、多屏、智慧化升级，我国广播电视网络发展已进入一个 全新阶段，未来的下一代广播电视网络（NGB-W，Next Generation Broadcasting Network-Wireless）将发展为电视有线、无线、卫星多通道无缝连接的融合覆盖网络。融合网络的设计是在构建无线双向网基础上，将有线电视网、地面数字电视网、卫星广播网、广电自适应WiFi无线网、无线双向网进行有机结合，打通相互间的传输通道，形成广电特色的有线无线卫星融合网，网络架构如图1所示。

广电无线700M双向化技术是“智慧广电”发展的保障，实现广播频段无线信道模型建立、动态频谱感知、无线双向系统组网、信道编码、下行和上行信道传输、无线载波聚合等技术难点,建立广电无线双向网技术标准体系，可形成广电地面数字电视标准的有益补充，其中基于700M频段的双向LTE将成为无线双向系统的重要支撑。

三、 700MHz LTE方案浅析

（一）LTE发展现状

LTE作为目前移动通信的领军技术，在全球运营商中已获得大规模商用的验证。根据GSA全球移动供应商协会的统计，2014年底共有611家运营商在174个国家和地区投资LTE网络。全球商业运营的LTE网络超过360张，LTE基站已经部署200万个，LTE用户数接近3亿。当前LTE主流的频段采用1.8GHz（45%以上）和2.6GHz（28%以上），中国移动主流也是采用2.6GHz频段。1GHz以下700/800MHz低频频段，也有33个国家55张商用网络采用此频段，例如日本DoCom采用800MHz频段，美国Verizon采用700MHz频段（超过2600万用户）。

由于700MHz频段穿透性能好，穿透衰减小，覆盖范围广，射频信号传输质量高等特点，越来越多国家和地区开放700MHz作为LTE通信的低频频段，以便运营商能够以较低的成本，完成较快速的覆盖。LTE技术目前已经非常成熟，700M LTE虽然用户基数少于1.8GHz和2.6GHz主流频段，但700M LTE技术也经过了规模商用的验证，也是成熟、稳定的技术。

（二） 700M LTE无线网络架构及规划原则

1.LTE基础网络架构

图2 LTE基础网络架构图

LTE的无线接入网命名为演进型UMTS陆地无线接入网（E-UTRAN），核心网则为演进型分组核心网（EPC）。组网架构如图2所示，LTE时代的网络架构的变化主要体现在下述三点：

（1）网络结构全IP化。在LTE组网方案中，核心网取消了CS(电路域)，全IP的EPC支持3GPP、非3GPP各类技术统一接入，实现固网和移动融合（FMC），灵活支持VoIP及基于IMS多媒体业务。

（2）网络架构扁平化。取消了之前定义的RNC，eNB直接接入EPC,从而降低用户可感知的时延，大幅提升用户的移动通信体验。eNB除了具有原来NodeB功能外，还承担了RNC的大部分功能，如无线资源控制、调度、无线准入、无线承载控制、移动性管理和小区间无线资源管理等。eNB之间可采用网格（Mesh）方式直接互连并引入X2接口，这是相对原有3GPP接入网结构的重大变化之一。

（3）引入了X2和S1两个接口。X2是相邻eNB间的分布式接口，主要用于用户移动性管理；支持S1接口的灵活组网方式 ，S1-Flex是从eNB到EPC的动态接口，主要用于提高网络冗余性以及实现负载均衡。

LTE网络的无线网元包括基站、天馈、无线网关、IP承载网和网络终端。其中，基站采用分布式基站，基带单元（BBU）和射频单元（RRU）分离；天馈采用700M双极化定向天线，通过射频馈线和RRU连接；无线网管用于基站管理，包括配置、告警、性能监控等，部署在核心网机房；IP承载网用于核心网网元和无线侧BBU的互联，应考虑充分利用广电现有的传输网络来承载LTE业务；网络终端可用CPE和MiFi两种形式的终端。

2.LTE网络规划原则

移动通信无线网络的建设，首先基于无线网的精心规划。无线网络规划要以市场需求为导向，根据市场营销和数据流量分流策略，加强网络规划建设与市场发展的协同联动，分区域、有步骤、分阶段的持续推进网络建设，不断提升客户感知，满足市场竞争和业务发展需求。规划前需搜集并明确网络服务的区域、区域内相关频段的无线传播模型校正、区域内的业务需求及业务模式等。无线网络基本规划包括了：覆盖规划、容量规划、站址规划等环节。网络建设初期的关键是覆盖规划，需依据服务区的功能、地形地貌、建筑特征、人口密度、业务量等特征进行区域划分和归类，确定不同区域类型采用的网络结构、服务等级和设备设置原则，达到网络质量和建设成本的平衡，获得最优的资源配置。

同时，应根据广电频谱和业务新特性进行差异化融合网站址规划，注重用户体验，从试点开始就采用“边建设、边网优、闭环发展”的建网方法。网络建设与网络优化同步，深挖网络潜力，以最少的投资打造最优的覆盖；科学定位网络问题，精准指导网络规划，提升网络整体质量，保障业务正常运营。

（三） 700MHz LTE无线双向网的业务规划

下一代广播电视融合网应保持固有的公益属性，并以此为抓手开展差异化商业服务，把有线电视网和广播电视无线网进行能力融合，实现用户在任何地点、任何时间对视听享受和便捷生活服务的“一手掌控”。首先，促进广播电视向无线领域延伸，实现有线电视业务无线化。其次，在业务开发上尽量避开与市场主导者直面竞争，应在品牌定位、技术应用、市场营销、推广渠道等方面进行差别开发，确保业务开展的有效性；再者，应聚焦重点垂直行业与关键应用，促进无线网络与业务融合发展，提供定制化、差异化服务；最后，应充分利用新技术为现有的集团客户创造新价值，从而以较少的客户获取成本，带来更大的客户价值。

业务重点发展方向包括政府、行业及个人。政府方面，主要是智慧城市，包括无线城市、智慧社区、应急指挥调度等；行业方面包括交通行业、林业(森林防火)、电力行业(智能抄表、自动化监测、应急抢险通信)、水利水位监测、地质灾害监测等物联网运用；个人方面，提供家庭安防、无线宽带、移动广播电视和智慧停车等业务。以下就三种典型应用案例作简要介绍。

1. 单向HFC开通双向高清电视业务

开展互动业务需要将原有的单项HFC网络改造为双向网络，但采用传统的改造方式存在很多现实问题。在保证原有的单向HFC网络不变的基础上，将广电Cable网络与700M双向无线网络结合起来，是一个方便的双向网络改造方案。即通过700M无线基站以及核心网传送上行信令，核心网通过网线与NAT路由器连接，来接通广电的业务平台。通过增加CPE终端，使其与机顶盒进行连接，CPE可将机顶盒的上行信令通过无线信道传送给基站。改造后形成了以CPE、无线基站，核心网、业务平台、IPQAM、机顶盒组成的双向数字电视网络。该方案适合没有双向改造的农村等地区，同时偏远地区也可利用广播电视无线双向网快速部署，抢占市场。

图3 单向HFC开通双向高清电视业务示意图

2.WiFi运营业务

WiFi运营的目的在于让用户可以随时的使用终端上网，在不同的应用场景布设CPE、MiFi产品，通过无线信道和LTE基站进行通讯，即利用广播电视无线双向网做回传，可实现在公共区域、公共交通等提供WiFi覆盖等增值业务。同时，可通过打造WiFi 接入广告平台，开展广告投放、商场导购、微信公众服务、社会信息服务，并为有线宽带用户和非有线宽带用户给予不同的QoS，并结合智慧新农村的战略，为偏远农村、镇区提供低价WiFi宽带接入服务。远期可实现机顶盒WiFi、广播电视无线双向网、广播电视自适应WiFi网的统一管理、统一运营、统一维护 。

3. 自动抄表业务

采用700M无线双向网承载自动抄表这一物联网应用，可以使得广电运营商业务形式多元化，盈利模式灵活化，网络价值立体化。用户只要点击电视上的菜单界面，就可以通过电视机随时获取水、电、天然气和暖气等智能表具的数据信息；同时通过与相关服务商数据中心、营业网点实时连接，实现定量限制、故障示警、自动缴费等功能。物联网数据路由器对经过有线或无线传输过来的数据信号进行接收处理，与ONU或无线路由器进行数据通信，再通过广电双向网把信息终端与第三方运营商信息中心建立双向通信，实现物联网数据信息、相关服务控制信息的发送和接收。

四、结语

700M作为广电网络建设无线宽带、完善广播电视公共服务网络的必备资源，如何发挥其无线电视频谱的资源优势，满足城乡家庭特别是低收入群体对信息获取的需求，将成为广电网络公司发展700M的首要解决问题。无线双向网的发展无法再走通信运营商流量经营的老路，必须深挖广播电视业务的潜力，走技术创新、业务创新和模式创新。通过700MHz LTE无线双向网络的建设，提升我国广播电视网基础设施业务承载能力，从而进一步研究广播电视网络未来发展方向和发展模式，探索业务开展方式与商务模式，具有重大意义。

作者单位：广东省广播电视网络股份有限公司