陳劉

摘要：無線通信技術(shù)的快速發(fā)展徹底改變了人與人之間的溝通方式，有效提高了社會協(xié)作辦公的效率，加快了社會現(xiàn)代化的進(jìn)程。然而傳統(tǒng)無線通信技術(shù)所支持的業(yè)務(wù)帶寬、傳輸時(shí)延等依然不能繼續(xù)滿足人們對于高速率、高安全保障的需求，無線通信技術(shù)的變革依然迫在眉睫。該論文立足于日新月異的無線通信技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)合當(dāng)前3GPP演進(jìn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，進(jìn)一步探討了適用于無線通信的TD-LTE標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：無線通信；TD-LTE；優(yōu)化；虛擬化

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）02-0268-03

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，無線通信技術(shù)的發(fā)展也不例外。自無線電通信技術(shù)問世以來，通信技術(shù)領(lǐng)域每一次概念和技術(shù)的提出都為人類社會的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。從基于蜂窩概念和模擬制式的第一代移動通信系統(tǒng)的產(chǎn)生，到數(shù)字傳輸方式與以時(shí)分復(fù)用接入（Time Division Multiple Access，TDMA）為標(biāo)志的第二代移動通信技術(shù)的大力發(fā)展，乃至以碼分復(fù)用多址接入技術(shù)（Code Division Multiple Access， CDMA）與多媒體技術(shù)為支撐的第三代移動通信系統(tǒng)以及當(dāng)前炙手可熱的第四代移動通信，無線通信領(lǐng)域的飛速發(fā)展依然徹底改變了我們的生活和工作方式。

1 無線通信系統(tǒng)發(fā)展概況

無線通信作為當(dāng)前發(fā)展最快的通信技術(shù)之一，每一次概念與技術(shù)層面的突破，有效推動通信領(lǐng)域發(fā)展的同時(shí)更加速了現(xiàn)代社會信息化的步伐。

無線通信系統(tǒng)的發(fā)展先后經(jīng)歷了以全球移動通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communication，GSM）和CDMA One為代表的2G（Generation）系統(tǒng)、以基于CDMA空中接口技術(shù)的3G系統(tǒng)，并將迎來以正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）為空中接口技術(shù)的準(zhǔn)4G系統(tǒng)。

最初的2G系統(tǒng)采用的GSM標(biāo)準(zhǔn)由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）制定，采用基于頻分復(fù)用（Frequency Division Duplexing，F(xiàn)DD）和TDMA技術(shù)的空中接口，占用900MHz、1800MHz與1900MHz頻段，可支持9.6kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率完成語音和短信等基本服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，2.5G系統(tǒng)——GPRS（General Pocket Radio Service）采用通用分組通信技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸過程不再占用固定的無線信道，從而更加合理地分配信道資源，可支持54kbps-114kbps的傳輸速率。為了滿足人們對數(shù)據(jù)傳輸速率與多種業(yè)務(wù)傳輸?shù)囊?，繼2.5G移動通信系統(tǒng)之后又出現(xiàn)了EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution），該系統(tǒng)能夠與寬帶碼分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA）系統(tǒng)兼容，采用多時(shí)隙操作，進(jìn)一步將數(shù)據(jù)傳輸速率提高到384kbps。

3G系統(tǒng)——通用移動通信系統(tǒng)（Universal Mobile Telecommunication System，UMTS）采用WCDMA和時(shí)分同步碼分多址接入（Time Division – Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）、智能天線、聯(lián)合檢測等技術(shù)，進(jìn)一步提高了無線網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)傳輸速率和安全性能。在3G系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，HSPA-High Speed Pocket Access，即HSDPA（High Speed Downlink Pocket Access）與HSUPA（High Speed Uplink Pocket Access）的提出是無線通信領(lǐng)域的又一大突破。該系統(tǒng)通過采用下行信道高速共享技術(shù)將下行傳輸速率提高到14.4Mbps；上行引入新的物理信道，采用分組調(diào)度功能、多碼傳輸及混合自動重傳等關(guān)鍵技術(shù)，有效提高了上行業(yè)務(wù)的承載能力。LTE（Long Term Evolution）是3GPP發(fā)起的長期演進(jìn)計(jì)劃，可支持FDD和時(shí)分復(fù)用（Time Division Duplexing，TDD）兩種雙工方式，采用扁平化IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與OFDM空中接口技術(shù)，上下行數(shù)據(jù)傳輸峰值速率可分別達(dá)到50Mbps和100Mbps。

未來的4G系統(tǒng)——LTE-Advanced是對LTE做出的演進(jìn)，完全兼容LTE系統(tǒng)，支持100MHz帶寬的同時(shí)進(jìn)一步將上下行傳輸速率提高到500Mbps和1Gbps。

2 TD-LTE基本原理

TD-LTE（Time Division – Long Term Evolution）是TD-SCDMA長期演進(jìn)系統(tǒng)的產(chǎn)物，采用OFDMA空中接口技術(shù)，有效提高了無線通信系統(tǒng)的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率和頻譜利用率，降低了系統(tǒng)傳輸?shù)臅r(shí)延，同時(shí)支持語音、視頻、在線網(wǎng)絡(luò)游戲、高清視頻點(diǎn)播等多功能業(yè)務(wù)。目前，TD-LTE以其突出的優(yōu)勢受到越來越多的電信運(yùn)營商和設(shè)備制造商的支持和青睞。TD-LTE系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。該系統(tǒng)并未沿用UTRAN中的RNC-Node B結(jié)構(gòu)，而是采用全新的功能更加完全的基站e-Node B結(jié)構(gòu)，這些節(jié)點(diǎn)之間通過IP進(jìn)行傳輸，并在邏輯層面上通過X2接口互相連接成為Mesh型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用于支持UE在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動性，從而保證接入TD-LTE移動通信系統(tǒng)的用戶在使用網(wǎng)絡(luò)的過程中能夠平滑無縫地進(jìn)行切換?；緀-Node B與接入網(wǎng)關(guān)（Access Gate Way，aGW）之間通過S1接口進(jìn)行連接，該連接方式也采用了Mesh或者部分Mesh型的連接方式，一個基站e-Node B可以與多個接入網(wǎng)關(guān)進(jìn)行互連。TD-LTE系統(tǒng)中的e-Node B具有對空中接口的用戶平面和控制平面進(jìn)行管理和控制的功能，aGW承載了對使用該系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組和匯聚的功能以及包括心靈狀態(tài)管理在內(nèi)的部分核心網(wǎng)功能。

3 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)目前存在的弊端

雖然TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在充分兼容TD-SCDMA無線通信系統(tǒng)的同時(shí)，有效提高了上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，降低了無線傳輸?shù)臅r(shí)延，改善了所占用頻帶的利用率，但是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依然存在多網(wǎng)絡(luò)共存進(jìn)而產(chǎn)生相互干擾的弊端。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，各大設(shè)備商提供了多種多樣的無線網(wǎng)絡(luò)接入終端，這種終端在高速移動的情況下，會出現(xiàn)于基站頻繁交換信令、切換信道的現(xiàn)象，如何實(shí)現(xiàn)這種情況下終端接入無線網(wǎng)絡(luò)的平滑轉(zhuǎn)換，是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可規(guī)避的問題。

4 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案

針對上述高速移動終端頻繁切換進(jìn)而影響TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合性能的弊端，該文提出了基于虛擬化技術(shù)對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的方案。

4.1 優(yōu)化方案基本原理

虛擬化技術(shù)是指利用目前炙手可熱的云平臺對物理資源從邏輯角度而非物理角度進(jìn)行重新配置的方法?；谔摂M化技術(shù)的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案是指通過邏輯劃分將無線網(wǎng)絡(luò)切換、多制式相互干擾產(chǎn)生的問題等交給額外配置的服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，從而降低了TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身處理這些冗余的負(fù)擔(dān)。如圖2所示，我們采用OS6850作為虛擬機(jī)對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中產(chǎn)生的額外負(fù)擔(dān)進(jìn)行接收、存儲、處理和反饋，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的目的。

4.2 優(yōu)化方案的測試結(jié)果

4.3 優(yōu)化方案的優(yōu)缺點(diǎn)

通過對上述基于虛擬化技術(shù)的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的研究，并采用OS6850作為虛擬機(jī)完成系統(tǒng)不穩(wěn)定情況下的測試工作，我們可以看出該優(yōu)化方案能夠在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)中接入終端頻繁切換小區(qū)的情況下，有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)中接入終端傳輸和接收數(shù)據(jù)的時(shí)延，提高系統(tǒng)的資源利用率。但是這種優(yōu)化方案需要較為昂貴的服務(wù)器作為無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支撐，這是其不可避免的缺點(diǎn)。

5 結(jié)束語

無線通信技術(shù)的快速發(fā)展作為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)不可小覷的一個分支，已經(jīng)成為當(dāng)前衡量一個一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為當(dāng)前發(fā)展最快的無線通信技術(shù)之一已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定情況下無線系統(tǒng)綜合性能會急速惡化，進(jìn)而直接影響到用戶的直接體驗(yàn)。該文基于虛擬化技術(shù)的基本原理和應(yīng)用原則，提出了對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化措施，并搭建網(wǎng)絡(luò)平臺驗(yàn)證了該優(yōu)化方案的有效性，為TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展指明了方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔杰.TD-SCDMA演進(jìn)系統(tǒng)及無線資源管理技術(shù)研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué)，2010.

[2] 3GPP TS 36.300.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（EUTRAN）；Overalldescription； Stage 2，V8.3.0 2007.

[3] 3GPP TS 36.211.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）；Physical Channels and Modulation，V8.1.0 2007.

[4] 3GPP TR 25.913.Technical Specification Group Radio Access Network； Requirements for EvolvedUTRA（E-UTRA） and Evolved UTRAN （E-UTRAN），V7.3.0 2006.

[5] 孫天偉.3GPP LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[J].廣東通信技術(shù)， 2007（2）.

[6] 陳昌川，廖曉鋒，趙川斌.TD-LTE無線接入網(wǎng)介紹[J].通信技術(shù)，2009，42（3）.

3 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)目前存在的弊端

雖然TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在充分兼容TD-SCDMA無線通信系統(tǒng)的同時(shí)，有效提高了上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，降低了無線傳輸?shù)臅r(shí)延，改善了所占用頻帶的利用率，但是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依然存在多網(wǎng)絡(luò)共存進(jìn)而產(chǎn)生相互干擾的弊端。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，各大設(shè)備商提供了多種多樣的無線網(wǎng)絡(luò)接入終端，這種終端在高速移動的情況下，會出現(xiàn)于基站頻繁交換信令、切換信道的現(xiàn)象，如何實(shí)現(xiàn)這種情況下終端接入無線網(wǎng)絡(luò)的平滑轉(zhuǎn)換，是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可規(guī)避的問題。

4 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案

針對上述高速移動終端頻繁切換進(jìn)而影響TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合性能的弊端，該文提出了基于虛擬化技術(shù)對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的方案。

4.1 優(yōu)化方案基本原理

虛擬化技術(shù)是指利用目前炙手可熱的云平臺對物理資源從邏輯角度而非物理角度進(jìn)行重新配置的方法。基于虛擬化技術(shù)的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案是指通過邏輯劃分將無線網(wǎng)絡(luò)切換、多制式相互干擾產(chǎn)生的問題等交給額外配置的服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，從而降低了TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身處理這些冗余的負(fù)擔(dān)。如圖2所示，我們采用OS6850作為虛擬機(jī)對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中產(chǎn)生的額外負(fù)擔(dān)進(jìn)行接收、存儲、處理和反饋，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的目的。

4.2 優(yōu)化方案的測試結(jié)果

4.3 優(yōu)化方案的優(yōu)缺點(diǎn)

通過對上述基于虛擬化技術(shù)的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的研究，并采用OS6850作為虛擬機(jī)完成系統(tǒng)不穩(wěn)定情況下的測試工作，我們可以看出該優(yōu)化方案能夠在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)中接入終端頻繁切換小區(qū)的情況下，有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)中接入終端傳輸和接收數(shù)據(jù)的時(shí)延，提高系統(tǒng)的資源利用率。但是這種優(yōu)化方案需要較為昂貴的服務(wù)器作為無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支撐，這是其不可避免的缺點(diǎn)。

5 結(jié)束語

無線通信技術(shù)的快速發(fā)展作為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)不可小覷的一個分支，已經(jīng)成為當(dāng)前衡量一個一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為當(dāng)前發(fā)展最快的無線通信技術(shù)之一已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定情況下無線系統(tǒng)綜合性能會急速惡化，進(jìn)而直接影響到用戶的直接體驗(yàn)。該文基于虛擬化技術(shù)的基本原理和應(yīng)用原則，提出了對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化措施，并搭建網(wǎng)絡(luò)平臺驗(yàn)證了該優(yōu)化方案的有效性，為TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展指明了方向。

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[3] 3GPP TS 36.211.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）；Physical Channels and Modulation，V8.1.0 2007.

[4] 3GPP TR 25.913.Technical Specification Group Radio Access Network； Requirements for EvolvedUTRA（E-UTRA） and Evolved UTRAN （E-UTRAN），V7.3.0 2006.

[5] 孫天偉.3GPP LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[J].廣東通信技術(shù)， 2007（2）.

[6] 陳昌川，廖曉鋒，趙川斌.TD-LTE無線接入網(wǎng)介紹[J].通信技術(shù)，2009，42（3）.

3 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)目前存在的弊端

雖然TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在充分兼容TD-SCDMA無線通信系統(tǒng)的同時(shí)，有效提高了上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，降低了無線傳輸?shù)臅r(shí)延，改善了所占用頻帶的利用率，但是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)依然存在多網(wǎng)絡(luò)共存進(jìn)而產(chǎn)生相互干擾的弊端。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，各大設(shè)備商提供了多種多樣的無線網(wǎng)絡(luò)接入終端，這種終端在高速移動的情況下，會出現(xiàn)于基站頻繁交換信令、切換信道的現(xiàn)象，如何實(shí)現(xiàn)這種情況下終端接入無線網(wǎng)絡(luò)的平滑轉(zhuǎn)換，是TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不可規(guī)避的問題。

4 TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方案

針對上述高速移動終端頻繁切換進(jìn)而影響TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)綜合性能的弊端，該文提出了基于虛擬化技術(shù)對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)核心網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化的方案。

4.1 優(yōu)化方案基本原理

虛擬化技術(shù)是指利用目前炙手可熱的云平臺對物理資源從邏輯角度而非物理角度進(jìn)行重新配置的方法。基于虛擬化技術(shù)的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案是指通過邏輯劃分將無線網(wǎng)絡(luò)切換、多制式相互干擾產(chǎn)生的問題等交給額外配置的服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)，從而降低了TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身處理這些冗余的負(fù)擔(dān)。如圖2所示，我們采用OS6850作為虛擬機(jī)對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中產(chǎn)生的額外負(fù)擔(dān)進(jìn)行接收、存儲、處理和反饋，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的目的。

4.2 優(yōu)化方案的測試結(jié)果

4.3 優(yōu)化方案的優(yōu)缺點(diǎn)

通過對上述基于虛擬化技術(shù)的TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案的研究，并采用OS6850作為虛擬機(jī)完成系統(tǒng)不穩(wěn)定情況下的測試工作，我們可以看出該優(yōu)化方案能夠在無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定，系統(tǒng)中接入終端頻繁切換小區(qū)的情況下，有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)中接入終端傳輸和接收數(shù)據(jù)的時(shí)延，提高系統(tǒng)的資源利用率。但是這種優(yōu)化方案需要較為昂貴的服務(wù)器作為無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支撐，這是其不可避免的缺點(diǎn)。

5 結(jié)束語

無線通信技術(shù)的快速發(fā)展作為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)不可小覷的一個分支，已經(jīng)成為當(dāng)前衡量一個一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)作為當(dāng)前發(fā)展最快的無線通信技術(shù)之一已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不穩(wěn)定情況下無線系統(tǒng)綜合性能會急速惡化，進(jìn)而直接影響到用戶的直接體驗(yàn)。該文基于虛擬化技術(shù)的基本原理和應(yīng)用原則，提出了對TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)化措施，并搭建網(wǎng)絡(luò)平臺驗(yàn)證了該優(yōu)化方案的有效性，為TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展指明了方向。

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[3] 3GPP TS 36.211.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）；Physical Channels and Modulation，V8.1.0 2007.

[4] 3GPP TR 25.913.Technical Specification Group Radio Access Network； Requirements for EvolvedUTRA（E-UTRA） and Evolved UTRAN （E-UTRAN），V7.3.0 2006.

[5] 孫天偉.3GPP LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展[J].廣東通信技術(shù)， 2007（2）.

[6] 陳昌川，廖曉鋒，趙川斌.TD-LTE無線接入網(wǎng)介紹[J].通信技術(shù)，2009，42（3）.