正在阅读:TDD和FDD有什么区别? 融合组网又是什么?TDD和FDD有什么区别? 融合组网又是什么?

2014-07-14 00:15 出处:PConline原创 作者:EXIT 责任编辑:shengyongzhen
1概念,工作原理,优劣势分析(对比,融合角度)回顶部

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全球最大LTE FDD/TDD融合网络商用经验分享

写在前面

  LTE FDD和TD-LTE融合发展是国际趋势,中国4G也必将走融合之路,只有TDD/FDD互补才能使LTE更加良性的生长。作为移动通信的基础,频谱资源的分布情况,决定了融合将成为全球电信运营商的必然选择——在大大小小的会议和公众场合,工信部部长苗圩对于中国4G应该如何发展?的回答始终未曾改变。

辟谣(?)

  中国联通和中国电信可以申请到双牌照(一张TD-LTE牌照,一张LTE FDD试验牌照),中国移动香港公司可以顺利商用TDD/FDD融合网络为什么中移动就不可以申请FDD牌照?让中移动单独运营TD-LTE网络的理由何在?

 

  【PConline 干货帖】全世界都在讲融合,那么,究竟何为融合?TDD/FDD融合组网又有什么优势?本期干货帖,我们就一起来科普。老规矩,不对的地方还有需要补充的地方还望大家指出,太平洋水深,分享光荣。

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TDD和FDD是什么 

  LTE系统有两种模式,即FDD(Frequency Division Duplexing,频分双工)和TDD(Time Division Duplexing,时分双工),一般用LTE FDD(写法不一,FDD LTE,FDD-LTE都代表频分吗模式)和TD-LTE来区别两种不同的系统模式。

TDD和FDD的工作原理

  频分双工(FDD) 和时分双工(TDD)是两种不同的双工方式。如下图所示,FDD是在分离的两个对称频率信道上进行接收和发送,用保护频段来分离接收和发送信道。FDD必须采用成对的频率,依靠频率来区分上下行链路,其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业务时,能充分利用上下行的频谱,但在支持非对称业务时,频谱利用率将大大降低。

  TDD用时间来分离接收和发送信道。在TDD 方式的移动通信系统中,接收和发送使用同一频率载波的不同时隙作为信道的承载,其单方向的资源在时间上是不连续的,时间资源在两个方向上进行了分配。某个时间段由基站发送信号给移动台,另外的时间由移动台发送信号给基站,基站和移动台之间必须协同一致才能顺利工作。

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  原理有些晦涩,普通用户也不必深究。知道了TDD和FDD的概念,再来看所谓的TDD/FDD融合组网究竟是什么。

TDD/FDD融合组网是什么

  最直白的解释就是,在适合/需要TDD作覆盖的区域部署TD-LTE网络,在适合/需要FDD作覆盖的区域部署LTE FDD网络,实现资源互补,灵活部署。这不仅能够应用在城镇/农乡,亦能应用到同一区域,实现零散频谱的聚合利用。此外,制式切换时,多模终端也可自动匹配进行无缝连接。

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  目前,4G的组网方式大体就以下三种:

  1、松耦合模式:FDD LTE与3G结合,支持双模。TD-LTE作为独立网络,不进行和LTE FDD、3G之间的互通,仅用于offload,作用类似于Wi-Fi
  2、紧耦合模式:TD-LTE和LTE FDD分别与3G结合,支持双模。但TD-LTE和LTE FDD之间可以进行互通,独立建网
  3、融合模式:TD-LTE和LTE FDD融合组网,实现PS handover(分组业务切换),打造Single EPC(统一核心网)甚至Single RAN(统一移动回传网)

  TDD/FDD就属于第三种模式,它的好处其实很明显:因为LTE FDD的频谱资源稀缺,而TD-LTE的频谱资源丰富,为了突破FDD后期部署瓶颈,采取混合组网方式,从而提高频谱利用率,两个制式还可做负载均衡,提高网络可用性和基础性能。

 

tips:中国4G重要节点

  2013年12月4日,工信部正式向三大运营商发放TD-LTE牌照
  2014年6月27日,工信部正式向联通电信发放LTE FDD试验网牌照

 

TDD和FDD的优劣势(TDD视角,对比FDD)

  1、使用TDD技术时,只要基站和移动台之间的上下行时间间隔不大,小于信道相干时间,就可以比较简单的根据对方的信号估计信道特征。而对于FDD技术,一般的上下行频率间隔远远大于信道相干带宽,几乎无法利用上行信号估计下行,也无法用下行信号估计上行;这一特点使得TDD方式的移动通信体制在功率控制以及智能天线技术的使用方面有明显的优势。但也是因为这一点,TDD系统的覆盖范围半径要小,由于上下行时间间隔的缘故,基站覆盖半径明显小于FDD基站。否则,小区边缘的用户信号到达基站时会不能同步。

  2、TDD技术可以灵活的设置上行和下行转换时刻,用于实现不对称的上行和下行业务带宽,有利于实现明显上下行不对称的互联网业务。但是,这种转换时刻的设置必须与相邻基站协同进行。

  3、与FDD相比,TDD可以使用零碎的频段,因为上下行由时间区别,不必要求带宽对称的频段。

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  4、TDD技术不需要收发隔离器,只需要一个开关即可。

  5、移动台移动速度受限制。在高速移动时,多普勒效应会导致快衰落,速度越高,衰落变换频率越高,衰落深度越深,因此必须要求移动速度不能太高。例如在使用了TDD的TD-SCDMA系统中,在目前芯片处理速度和算法的基础上,当数据率为144kb/s时,TDD的最大移动速度可达250km/h,与FDD系统相比,还有一定差距。一般TDD移动台的移动速度只能达到FDD移动台的一半甚至更低。

  6、发射功率受限。如果TDD要发送和FDD同样多的数据,但是发射时间只有FDD的大约一半,这要求TDD的发送功率要大。当然同时也需要更加复杂的网络规划和优化技术。

TDD和FDD的优劣势(TDD/FDD融合角度)

  TDD双工方式的工作特点使TDD具有如下优势: 

  1、能够灵活配置频率,使用FDD系统不易使用的零散频段;
  2、可以通过调整上下行时隙转换点,提高下行时隙比例,能够很好的支持非对称业务;
  3、具有上下行信道一致性,基站的接收和发送可以共用部分射频单元,降低了设备成本;
  4、接收上下行数据时,不需要收发隔离器,只需要一个开关即可,降低了设备的复杂度;
  5、具有上下行信道互惠性,能够更好的采用传输预处理技术,如预RAKE技术、联合传输(JT)技术、智能天线技术等,能有效地降低移动终端的处理复杂性。

  但是,TDD双工方式相较于FDD,也存在明显的不足:

  1、由于TDD方式的时间资源分别分给了上行和下行,因此TDD方式的发射时间大约只有FDD的一半,如果TDD要发送和FDD同样多的数据,就要增大TDD的发送功率;
  2、TDD系统上行受限,因此TDD基站的覆盖范围明显小于FDD基站;
  3、TDD系统收发信道同频,无法进行干扰隔离,系统内和系统间存在干扰;
  4、为了避免与其他无线系统之间的干扰,TDD需要预留较大的保护带,影响了整体频谱利用效率。

  一句话简单来说:FDD LTE是全球两大4G制式之一,比TD-LTE研发更早,技术更成熟,终端更丰富,与FDD LTE对比,TD-LTE省资源,FDD速度快;TD-LTE适合热点区域覆盖,FDD适合广域覆盖。

  实际上,理解了上面这些,你就会发现LTE TDD/FDD融合组网的优势和必要性了。还是看不懂?往下我们举例说。>>

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2优劣势分析(通俗版本),不必纠结谁好谁不好回顶部

TDD和FDD的优劣势(通俗版本)

  我们抛开这些生涩的术语,用更简单的方式解释一下:

  TDD省资源,FDD速度快

  首先,手机想上网,必须要建立上行和下行的通道:例如,你点击微信,手机会通过上行通道发送一个请求,然后微信服务器通过下行通道,把你最新的未读消息传到你的手机上。一般情况下,我们使用下行(下载)的时间比较多,而上行(上传)的时间很少。

  为了建立起上行和下行的通道,FDD通过频率来分割,在两个对称频率上,一个管下载,一个管上传。就好像是双车道,两个方向的汽车互不干扰,畅通无阻。表现在你的手机上,就是速度很快的感觉。

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  TDD采用另一种方式。它只用一个频率,既负责上传,又负责下载。好处是比FDD省了一个频率占用,资源利用率更高(实际上TDD为了避免干扰,需要预留较大保护带,也会消耗一些资源);TDD的缺点也很明显,因为是“单行道”上跑双向“车流”,TDD只能通过时间来控制交通(时分双工),一会让下载的流量通过,一会又让上传的流量通过。表现在手机端,会比FDD网速慢一些。

  我们知道,目前,LTE FDD理论下行速度为150Mbps,TD-LTE理论下行速度为100Mbps。

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  TDD适合热点覆盖,FDD适合广域覆盖

  我们在生活中遇到过这种情况:上班高峰期,进城方向的交通拥堵不堪,旁边出城方向的马路上却车流稀少。这无疑是一种资源的浪费。

  在手机上网过程中,这种现象更普遍:人们使用手机,更多的是阅读、观赏和下载,很少的时间用于上传。因此,如果手机的无线网络是可见的,你会发现下载通道上数据川流不息,上传通道却很少被使用。

  TDD的优势在于,他将上传和下载通道合并为一个,然后通过时间来灵活控制,例如分配给下载的时间占70%,上传占30%,这样,你会发现整个通道的车流总是满的,资源利用率更高。

  虽然TDD经济,却也不能全部采用。

  在用户密集的热点区域,频段资源很紧张,这时候,FDD的“双车道”就显得很浪费,TDD更适合。但由于TDD在上行方面受限,基站覆盖范围小于FDD,因此,在非热点的在广覆盖区域(城郊、乡镇和公路)上,TDD需要比FDD建设更多基站,成本太高。

不必纠结选FDD好还是TDD好

  业界对于两种网络制式在技术上的孰优孰劣一直存有争议。FDD和TDD虽然各有所长,但两者间基础技术非常相似。有通信专家认为,TD-LTE和LTE FDD完全可以看做一个系统,仅是在业务实现上有一定的技术区别。所以,你大可认为这两项技术标准处在同一水准上。

  唯一可以确认的是,4G时代,网络制式已经不像3G制式那样各成一派。目前,市面上几乎所有的手机终端都将对TDD、FDD两种制式提供支持,高通等厂商更是推出了兼容五模十三频的“全网通”手机芯片,你再也没必要为了选择哪个网络、放弃哪个网络而纠结了,4G时代的关键词是——全兼容。最近悄悄升级提供FDD-LTE支持的苹果iPhone 5s就是个很好的证明。

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点击可查看完整大图

  事实上,在工信部推动TDD/FDD混合组网之后,TDD/FDD两种制式正在逐渐融合,未来某一天,也许你上一分钟还在使用FDD传输数据,到了下一分钟,制式就切换成了TDD,它们同属于一张网络,从这个角度而言,你根本没必要计较网络是TDD还是FDD,制式不重要,资费才是王道。>>

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3全球和中国LTE市场现状,融合组网面临的难题回顶部

全球和中国LTE市场现状

  根据GSA公布的最新数据显示,截至目前,全球已有213个(这数字还凑巧)运营商在81个国家或地区完成了4G商用,其中仅21张部署的是TDD LTE网络,而在这21张网中,有10个结合了FDD LTE制式,并且势头正在增长。全球布局显示,即便是选择了TD阵营,也很少有国家会孤立部署TDD LTE网络。

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  再回到中国,大家应该都知道,遵从国家战略,工信部将2.6G整个190兆非常大的带宽都分配给了TD-LTE,所以TDD的资源相当丰富。换句话说,实际上,这样恰恰给TDD/FDD融合组网奠定了一个很好的基础。

  在中国的频谱资源中,能够供给FDD使用的资源非常有限,加上2G和3G用户迁移和频谱翻新的工作开展和完成还有待时日,2G、3G网络将在未来相当一段时间与LTE共存,并且在LTE网络建设完备之前承担主要网络服务。因此,在中国,无线网络容量发展的重心不置可否地需要落在TDD LTE上。而FDD频谱资源非常有限,更意味着TDD的融合必将在各家移动运营商的网络中上演。

  目前,在中国移动香港、软银这些都是已经开通了TDD/FDD融合组网,美国的Sprint在FDD只有10兆,TDD有50兆,他们同时充分利用TDD丰富的资源,做TDD/FDD融合组网。瑞典运营商在郊区偏向于用FDD,在市区的热点大量应用TDD。

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TDD/FDD融合组网的难题

  TDD/FDD融合组网的优势虽然已被业界普遍认可,但同时也面临着一些难题:

  ·融合组网必然牵扯到两张网络之间的负载和均衡;

 

tips:负载均衡是什么?

  你在路由器上肯定听过,不过这里的网络需要的是运营级的负载和均衡,对于系统设备和终端的技术要求是不在一个量级上的。

  负载均衡又称为负载分担,英文名是Load Balance,其意思就是将负载的工作任务进行平衡、分摊到多个操作单元上进行执行。例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等,从而共同完成工作任务。

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  需要说明的是,负载均衡设备不是基础网络设备,而是一种性能优化设备。对于网络应用而言,并不是一开始就需要负载均衡,当网络应用的访问量不断增长,单个处理单元无法满足负载需求时,网络应用流量将要出现瓶颈时,负载均衡才会起到作用。深了就说了,这是完全的技术活。

 

  ·跨系统、频段、厂家、运营商之间的全系统操作,绝非小工程;
  ·如何提升用户体验,实现真正的无缝切换;
  ·混合组网中设备兼容性和互通问题

  好的方案必定会面临这样那样的问题,但相对的,回报一定也是最丰硕的。>>

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4来看工信部官方的解读,附:LTE技术演进图回顶部

工信部的官方解释

一、为什么要开展LTE混合组网试验?

  TD-LTE和LTE FDD都是新一代移动通信的国际标准,TD-LTE和LTE FDD相互融合并共同发展已成为未来全球移动通信产业的趋势,目前全球已有13个TD-LTE/LTE FDD融合网络。根据国际电信联盟(ITU)建议,我国同全球各国一样,也分别规划了TDD和FDD频率,可同时满足我国TDD和FDD制式移动通信系统的发展需求。未来,为充分利用频率资源,方便用户在国内国外都能很好使用移动通信业务,我国需统筹发展TD-LTE和LTE FDD。

  为推动相关企业各制式网络的演进升级、共存、互操作,统筹利用好各制式网络资源,为广大用户提供更优质的移动通信服务,需通过试验,探索和验证融合组网的发展路径,发现和解决好相关技术、产业问题,为未来网络演进升级做好准备。

二、未来会考虑发放LTE FDD牌照吗?

  我部严格遵循“客观、及时、透明和非歧视”原则,依据企业申请发放电信业务经营牌照。

  目前,我部已根据企业申请,依据相关法定程序,批准相关企业开展LTE混合组网试验,系统验证LTE FDD和TD-LTE混合组网的发展模式。未来,条件成熟后,我部也将依据相关企业申请,发放LTE FDD牌照,推动融合发展,促进资源有效利用。

三、LTE混合组网试验主要内容有哪些?

  1、通过试验逐步解决混合组网模式下各制式网络互操作等技术难题,积极引导产业链发展演进;
  2、通过试验促进LTE芯片和终端产业发展,切实满足用户使用需求;
  3、通过试验验证多网络覆盖环境下的网络资源调度策略,探索未来商用运营经验。四是通过试验促进业务应用创新,带动运营支撑系统等配套环节的演进发展。

四、中国电信和中国联通都已建设TD-LTE网络,试验再建设LTE FDD网络,是否会导致重复建设和资源浪费?

  1、根据企业试验方案,试验将采取融合组网模式,LTE FDD与TD-LTE共用一张核心网,可以有效避免重复投资
  2、融合组网试验中,各企业将根据各区域实际情况,结合不同技术的特点,按照业务量增长情况合理设计和使用FDD和TDD接入资源,按需建设LTE基站,并不会造成资源浪费;
  3、我部将进一步推动运营企业开展共建共享的相关工作,鼓励和引导企业通过租建结合的方式组建LTE网络,避免重复建设和资源浪费。[返回频道首页]

附:LTE技术演进图

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