編者按:標準是構成國家核心競爭力的基本要素,是規范經濟和社會發展的重要技術制度。近日,由中關村標準故事編委會組織編寫、多位記者參與撰寫的《中關村標準故事——探秘標準創新引領產業發展》一書正式出版,書中的30個故事從不同側面記述了中關村企業在實施標準化戰略的實踐中,自主創新、不懈求索的歷程與成就。特從本期開始摘登該書電子信息技術標準相關章節,以饗讀者。
全球無線移動通信技術與標準演進圖
第四代移動通信TD-LTE-Advanced 4G國際標準,延續中國百年通信史的傳奇3G國際標準TD-SCDMA,其發展跌宕起伏,波瀾壯闊。全球標準包含巨大的商業利益,TD-LTE-A成為4G國際標準的過程充滿了競爭、合作和博弈。
回望TD-LTE-A的標準化之路,中國企業自主創新的3G國際標準TD-SCDMA從開始研發到實現商用,為我國在全球移動通信領域掌握國際話語權創造了歷史機遇。TD-LTE-A被確認為4G國際標準,標志著我國從電信大國向電信強國又邁出了一大步,確保我國在全球新一代移動通信產業中保持技術領先,意味著我國通信產業從“中國制造”向“中國創造”的新騰飛,也意味著我國企業對世界通信領域作出重要的貢獻。
前世今生 TD-LTE續寫標準傳奇
要講TD-LTE-A第四代移動通信(4G)國際標準故事,先要講它的前世——TD-SCDMA第三代移動通信(3G)標準。
2000年,ITU正式確立TD-SCDMA成為3G三大國際標準之一,TD-SCDMA成為百年通信史上第一個中國企業擁有核心知識產權的無線移動通信國際標準,是中國通信行業自主創新的重要里程碑。
而自TD-SCDMA誕生之日起,其發展就充滿曲折。
“在國際標準會議上,討論到TD-SCDMA時,外國人就都出去喝咖啡去了,認為這個標準不會得到應用,沒興趣參與討論。”這是TD產業聯盟秘書長楊驊對當時標準境況的回憶。
那時,中國企業只能開發移動通信的系統設備,手機芯片、測試儀表、手機終端等關鍵環節缺失,多數企業只做低端加工制造,運營商也沒有對新技術首家運營的經驗。TD-SCDMA就是這樣艱難起步的。
2000年,TD-SCDMA標準確立,2009年1月,發放3G牌照,由中國移動正式商用。在近十年的時間里,遇到了難以想象的困難:對新技術產業化規律認識不足、產業鏈不完善、企業投入熱情不高、網絡建設沒有經驗、終端芯片和測試發展滯后等等。在國家相關部委的規劃下,通過技術試驗到外場規模試驗,一個成熟的產業鏈逐步形成,大唐、中興、華為等企業成為TD-SCDMA產業的核心。
目前,TD-SCDMA系統設備的核心指標達到或超過其他3G制式同類產品水平,現網的22萬個基站穩定運行。2012年,實現了TD-SCDMA智能手機與其他3G制式的智能手機“同時、同質、同價”水平,截至2012年年底,用戶數量已突破8000萬戶,實現了TD在3G市場“三分天下有其一”的戰略目標。
TD產業聯盟由最初的7家單位發展到90家,已經覆蓋了產業鏈所有環節,帶動了200多家企業加入供應鏈,實現了本土企業群體突破,包括大唐移動、華為、中興等設備商,還有大唐聯芯、展訊、海思等芯片商,大唐聯儀、星河亮點、中創信測等測試儀表企業,及中興、華為、酷派和聯想(業界稱為“中華酷聯”)等手機終端企業。愛立信、三星、MOTO、HTC、安捷倫等國際公司也加入產業鏈。3種3G制式中,只有TD-SCDMA國產芯片取得規模商用,市場份額超過70%,我國移動通信首次實現了從“無芯”到“有芯”的突破。
從一紙標準到一條產業鏈,再到一個近億用戶的商用市場,中國在標準的提出、推動和應用上,體現了負責任的態度。TD-SCDMA 3G的規模商用,受到了全球產業界和運營商的高度重視和密切關注,這也使得TD-LTE-A作為TD-SCDMA向4G演進的關鍵技術在業界享有很高的知名度。
而TD-LTE-A的4G國際標準之路更具挑戰,其利益博弈更加復雜。TD-LTE-A吸納了TD-SCDMA的主要技術元素,發揮了TDD各項優勢,確保了從TD-SCDMA的平滑升級。TD-LTE-A首次與國外標準并駕齊驅,平分天下,使得我國首次在移動通信標準領域實現了從“3G追趕”到“4G引領”的重大跨越。
把握機遇 TDD幀結構融合奠定產業支撐力
這是TD-LTE與WiMAX產業競爭上的一個關鍵時間節點。此后,產業發展的天平開始逐漸向LTE傾斜。
事實上,2000年ITU確定的3G國際標準中,基于TDD的技術方案有兩個,一個是大唐電信集團代表中國提交的TD-SCDMA(后在3GPP也稱為LCR TDD),另一個是UMTS TDD(后在3GPP也稱為HCR TDD)。3G向4G演進,兩個TDD標準是獨立發展還是融合發展?若融合以誰為主進行融合?這是擺在行業機構、大唐電信集團等中國企業面前的重大挑戰,是關系到TD-SCDMA后續標準和產業成功發展的關鍵。
2004年年底,我國3G牌照還沒發放,TD-SCDMA技術正處于將進入外場測試階段。而國際上,3GPP/3GPP2為代表的移動通信技術標準正受到來自Intel公司推動的IEEE WiMAX技術標準的挑戰,世界電信界與IT界的兩大標準化組織進入到激烈的競爭階段。
在2007年前后,國內一些專家看好WiMAX,要求TD-SCDMA與WiMAX融合,甚至呼吁中國轉而支持WiMAX。大唐電信集團副總裁、總工程師陳山枝回憶說,他作為國家科技重大專項“新一代寬帶無線移動通信網”實施方案編制專家組成員,并作為被質詢對象參加了2007年10月在香山召開的主管部委組織的論證會,會上有個別專家認為TD-LTE競爭不過WiMAX,建議支持WiMAX。
由于TD-SCDMA已有產業規模,從運營商角度考慮,希望兩個TDD技術能夠融合。在此融合過程中,以大唐電信集團、中國移動等為代表的中國企業和運營商,以TDD技術和產業長遠發展為目標,主導推動了該融合。
談起那次融合,大唐無線移動創新中心標準部總經理王可體會很深。融合前的另一TDD幀結構,靠近FDD技術特點,并沒對TDD進行專門優化。“有人認為那次融合是TDD向FDD的妥協,實際不是這樣,那次融合對TDD十分有利。”王可說,“在幀結構融合中,顧及了各方利益,而且大家的共同利益是與WiMAX競爭,所以是一個歷史性的融合。在保證TD-SCDMA后續技術發展和優勢基礎上,兼顧了各方利益,把產業界的力量都吸引過來了。”
2007年9月,真才基(大唐集團董事長、總裁)、陳山枝一起出訪北歐,拜訪在3GPP有較大話語權、FDD LTE技術的核心企業CEO和CTO,雙方高層在對WiMAX的定位上達成共識,并在推進3GPP的LTE標準、ITU的IMT advanced 4G標準上達成合作。此為TDD幀結構融合奠定了十分有利的基調。
2007年11月,3GPP通過基于LTE TDD Type2幀結構(即基于TD-SCDMA的幀結構)的融合方案,使LTE TDD模式只存在一種TDD方案,即TD-LTE方案。從標準上保證了TD-LTE的唯一性,至此形成了TD-LTE技術雛形。
這是TD-LTE與WiMAX產業競爭的一個關鍵時間節點。此后,產業發展的天平逐漸向LTE傾斜,全球更多的運營商和設備商加入到LTE陣營中來。2011年底,美國WiMAX運營商Clearwire宣布停止建設,轉而采用TD-LTE技術。目前,全球WiMAX網絡正加速向TD-LTE遷移。
時至今日,TD-LTE已被全球通信產業界和運營業所重視,吸引了產業鏈的深度參與,正走向全球“三分天下有其一”的市場目標。
確保路徑 TD-SCDMA到TD-LTE-A獨立發展
客觀地說,TD產業鏈是弱于FDD的,此時的融合,若不是對等的融合,TDD的話語權就會小,不利于TD的長期發展。
在LTE標準初期,TDD技術獨立發展過程中充斥著不同聲音,一些跨國公司認為沒必要區分TDD和FDD技術,僅區分對稱和不對稱頻譜即可。以大唐電信集團為代表的中國企業認為,無論從技術應用優勢角度,還是產業健康發展角度,都需要保證TDD技術標準的獨立發展路徑。正是這一堅持,為TD-LTE-A最終被確立為國際4G標準打下了基礎,也為TDD產業鏈的發展壯大提供了技術保障。
“TDD制式具有支持不對稱頻段、頻譜分配靈活、頻譜利用效率高、更適合移動互聯網業務流量不對稱性等優勢,代表無線移動通信的發展方向。TDD新技術、標準和產業的開辟和發展是以大唐電信集團為代表的中國企業對全球無線移動通信技術和制式發展的重要貢獻。”陳山枝強調。
2008年年底,TD-LTE標準在3GPP標準組織中完成了第一個版本,之后持續發展和演進。TD-LTE-A標準在3GPP制定過程中,亦同步在ITU針對4G技術標準征集進行提交,并于2010年年底在3GPP形成TD-LTE-A標準。
2008年10月和2009年10月,真才基和陳山枝兩次一起出訪瑞士日內瓦,拜訪ITU秘書長Hamadoun-Toure和副秘書長趙厚麟,溝通TD-SCDMA產業進展和3GPP的TD-LTE標準進展,爭取其對TD-LTE-A成為4G標準的理解和支持。
2009年10月,我國向ITU提交了4G候選方案TD-LTE-A,被接納為6個候選技術方案之一。2010年10月,在重慶舉辦的ITU-R會議上,TD-LTE-A被ITU接納為IMT-Advanced 4G技術,TD-LTE-A成為繼TD-SCDMA之后的又一個國際通信標準。
“在重慶舉辦的這次會議十分重要,我也帶隊出席了。當時仍有博弈,我們事先做了幾套技術預案應對可能產生的變化。”陳山枝說。
其實在標準制定過程中,一直有聲音希望將TD-LTE標準與FDD LTE標準做成一個標準。即使到了最后階段的重慶會議,仍有代表認為4G只寫一個融合的LTE標準即可。而這正是TD-LTE不想見到的局面。
客觀地說,TDD產業鏈是弱于FDD的,若此時的融合不是對等的融合,TDD的話語權就會小,不利于TD的長期發展。為了保證TD-LTE-A成為一個獨立標準,我國行業協會、企業和運營商在會上會下進行了大量溝通和協調。最終在2010年10月的重慶會議上形成定論。
發揮優勢 智能天線技術領先國外兩到三年
隨著在TD-SCDMA網絡的商用,智能天線已成為業內公認的未來天線技術的發展方向,不斷發展的智能天線技術繼續體現在TD-LTE標準中。
智能天線是TD-SCDMA的核心技術之一,也是全球產業界首先從TD-SCDMA得到規模商業應用的技術。
早在6年前,時任電信研究院副院長、現任院長曹淑敏就說過,中國企業在智能天線技術上,起碼領先國外兩到三年時間。隨著TD-SCDMA網絡的商用,智能天線已成為業內公認的未來天線技術發展方向。不斷發展的智能天線技術繼續體現在TD-LTE標準中,而且FDD也引入了智能天線來提高網絡的性能。
“在R8標準版本上,3GPP接受了LTE要支持智能天線技術的中國企業方案,使得TDD的核心技術發展有了保證。但在該版本中,依然采用的是與TD-SCDMA相同的單流8天線技術,主要優勢是擴大覆蓋范圍、降低小區干擾,進而提高小區容量。”大唐無線移動創新中心標準部總經理王可說,“我們在R9版本制定時,提出要對智能天線技術進行增強,采用雙流8天線波束賦形技術,既提高邊緣用戶的可靠性,又有效提升小區中心用戶的吞吐量。”
業內稱為“8天線雙流波束賦形”技術,是大唐電信集團2008年提出的,仿真證明了有較好效果。2008年年底,中國移動對該技術立項支持。經過一年多的研發,2010年,大唐電信集團向業界進行了技術演示。該技術成為2012年上半年中國移動“6+1”城市TD-LTE規模試驗網的核心測試內容。
提交增強的智能天線技術在標準會議上引起了廣泛關注。一些總希望能把控標準節奏的跨國公司對此提出重重顧慮,因為打亂了跨國公司的產品研發節奏,他們原計劃在R10時再做智能天線。同時,因為該技術對物理層的基本結構有一定影響,所以阻力很大。但因為有運營商的全力支持,加上對技術背景的準確全面分析,最終支持的聲音占了上風,立項申請獲得通過。
在R9版本中加入該特性,再一次打破了跨國大公司對標準進展節奏的把持。
“一些跨國公司在R9版本中并沒有規劃大的新特性,主要是對R8的完善。因為跨國公司的商用產品與標準版本有很嚴格的綁定,所以對每個版本的特性都有很多考慮。”王可說,“特別是到了R9時,對比WiMAX,LTE的競爭地位已穩固,LTE標準進展的節奏就慢下來了。”
在2007年ITU剛啟動4G技術需求和技術評估時,中國企業就依據已取得的增強性智能天線技術,代表國家向ITU提出我國的提案。通過正確策略和合理利用ITU規則,把智能天線的要求寫入到IMT-Advanced 4G技術需求和技術評估文件中。
“在中國移動等運營商的支持下,我們完成了智能天線的研發、標準化以及產業布局,對TDD后續發展創造了有利條件。”大唐電信集團副總裁、總工程師陳山枝說。
核心人物感言
以國際標準鍛造一流企業
移動通信是一個完全充分市場競爭且是全球競爭的行業,中國企業如何將技術、標準、產業、市場有機連接起來是一個重大課題。從TD-SCDMA到TD- LTE-A,大唐電信集團作為3G和4G國際標準的關鍵技術提出者、核心基礎專利的擁有者、產業化主要推動者和市場的領先者,其間的努力和艱辛不言而喻。
經過十多年的磨礪,大唐電信集團將“技術專利化、專利標準化、標準產業化、產業市場化、市場國際化”的“五化”思想,融入到血液中、融入到呼吸里。
“實踐‘五化’,需要一步一步完成,在研發技術時就要考慮到它的產業化、市場化前景。國際上也有許多技術成為了標準,但沒有用,也只是一紙空言而已。”大唐無線移動創新中心標準部總經理王可說。而大唐電信集團在自主創新中摸索的發展之路,成功地將技術創新優勢轉化為市場競爭優勢,實現了技術創新價值的最大化,成功經驗對我國創新型企業不無借鑒。
大唐電信集團成立了無線通信創新中心,專注于前沿技術預研和標準制定,并設有兩個委員會:標準技術委員會、專利委員會。兩者之間相互配合、協同工作,對標準進程和專利流程的把握,都是經過多年磨合和優化形成的。
對大唐電信集團來說,在標準博弈中面對的是歷史上長期在產業和標準中有強大影響力和話語權的跨國公司,新來者要將自身的專利技術體現在標準中,遇到阻擋是一種常態。因此每一次對標準的增加和改動,都是一次沒有硝煙的戰爭,考驗的是一個企業的綜合實力和團隊合作程度。
大唐電信集團副總裁、總工程師陳山枝說:“在重要的標準會議期,這種團隊合作和溝通體現為會前和會后,會上和會下,場內和場外,前方和后方。”一是會前和會后:會前要做大量預案,除了技術預案,還要有與各公司的溝通預案;會后有總結,都有哪些經驗教訓,準備下次會議的方案。二是會上和會下:會上做技術闡述、觀點表達、意見申訴;會下做多方溝通,不僅有與我國企業、跨國公司,運營商、設備制造商之間的溝通,還有與芯片廠家、儀器儀表廠家的溝通。三是場內和場外:在會議現場與各方代表交流溝通意見;在現場之外,企業高層間在關鍵環節也需要做好溝通,包括與跨國公司的高層領導。四是前方和后方:前方是參加標準會議的專家代表,大唐北京總部的后方有提供強大技術支撐力量的專家隊伍。
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