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技術觀察:LTE-U面臨行業爭議 部署是否已成定局

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在今年初于巴塞羅那舉行的移動世界大會(MWC)上,與會者們討論的一個熱門話題是:無線運營商們如何以及何時應該在未授權頻譜上部署LTE(LTE-U)。對于運營商來說,在未授權的頻譜上部署LTE這一想法擁有著巨大的潛力,因為這使他們可以在無需耗費數十億美元競購授權頻譜的情況下增加網絡容量。
像美國Verizon這樣的運營商已經對LTE-U技術進行了測試,該公司表示,Verizon計劃從2016年開始在5 GHz和3.5 GHz頻段上部署LTE-U技術。同樣,T-Mobile美國公司今年也宣布,該公司將于2016年在5 GHz頻段上部署其稱之為授權協助接入(Licensed Assistance Access,LAA,LTE-U的一種形式)的技術。
盡管像Verizon和T-Mobile這樣的運營商對LTE-U持看好態度,但是在使用未授權頻譜的Wi-Fi技術和其他設備能否與LTE-U和LAA協議共存方面,仍有大量的擔憂和疑慮存在。Wi-Fi技術是未授權頻譜一個相當大的使用者,Wi-Fi提供商擔心LTE將不會采用Wi-Fi使用的Listenbefore-Talk (LBT)協議來避免干擾。
同時,LTE-U的支持者堅持認為,該技術具有一種頻譜感知能力,能夠識別未被其他未授權用戶占用的開放頻率。他們還表示,LTE-U具有自適應占空比(adaptive duty cycle)能力,使其能夠與其他用戶輪流進行使用。
T-Mobile表示,該公司正在考慮像LBT和動態信道選擇(Dynamic Channel SeleCTIon, DCS,LAA使用了這一協議)這樣的協議,來幫助確保LTE與Wi-Fi的共存,但是該運營商表示,目前就討論這些協議的具體技術能力來說有些為時尚早。
作為LTE-U重要支持者之一的高通,已經對其LTE-U產品進行了許多測試。最近高通表示,給公司進行了更多的測試,這些測試表明,LTE-U不僅能夠與Wi-Fi和諧共存,同時相較于Wi-Fi保護自身來說,LTE-U能夠在更大的程度上對Wi-Fi起到保護作用。在一份提交給FCC的文件中,高通表示,所有三個版本的LTE-U技術(包括LAA和其自有品牌MuLTEfire產品),都將能夠與Wi-Fi成功進行頻譜共享使用。
然而,爭論仍在繼續。在來自FierceWireless這一長篇報道中,我們將與大家一起來探討LTE-U的利弊。
【第一話:LTE-U既得到了行業支持,也引發了爭論】
隨著全球范圍內無線終端設備的數量越來越多,對帶寬的要求也越來越大,從而使得運營商對于頻譜的需求只會增加。專家稱,未來的無線網絡將需要達到現在網絡容量的1000倍。無線運營商們滿足這些迅速增長的容量需求的一種方式是使用未授權的LTE頻譜,也即LTE-U,或者是3GPP標準化版本的LTE-U——LAA。
目前供應商們正在測試LTE-U技術,通過授權和未授權頻譜相結合(本質上是增加未授權頻譜作為授權LTE頻譜的一種補充)來作為提高覆蓋和整體網絡性能的一種方式。雖然仍處于測試階段,不過LTE-U有望在移動通信領域引起轟動。
部署將會是什么樣子?
專家們認為,LTE-U的部署已成定局:該技術已經獲得了大量業界支持,不僅有來自高通和愛立信這些供應商方面的支持,還有來自Verizon和T-Mobile這樣運營商方面的支持。雖然前景看好,但是分析師們在關于LTE-U的部署規模方面卻意見不一。
幾乎所有的主要small cell廠商都已承諾未來12個月將在其產品中增加(LTE-U)這一能力。Current Analysis無線基礎設施高級分析師Ed Gubbins表示。他們通常不會追求那種只有短期承諾和未一致得到來自運營商真正興趣的商業化技術。
市場研究機構Maravedis首席分析師Nadine Manjaro認為,LTE-U的部署規模將會是有限的。由于5GHz頻段提供較小的覆蓋半徑,部署將被限制于提供室內覆蓋。這樣的部署將集中在small cell部署上。
ABI Research研究分析師Ahmed Ali認為,LTE-U的部署最初將集中于在室內場所使用small cell。主要的目標是企業和具有高數據流量的公共場所。這些場所已經覆蓋了Wi-Fi。為了在這些場所部署LTE-U small cell,運營商們需要場所業主的同意和合作。如果這些場所認為LTE-U可能會導致對其Wi-Fi網絡和用戶體驗產生干擾,他們不會支持該技術。所以,我認為,爭取到這些這些場所的支持對于推動大規模的LTE-U使用是至關重要的。
LTE-U部署將會是有限的,直到它被證明不會對Wi-Fi產生干擾作用。Manjaro說。
影響LTE-U推出步伐的一個重大因素是確定技術標準的步伐。一些供應商已經承諾今年將會有支持LTE-U的產品。Gubbins說,
但是,這些早期產品可能無法在一些國家進行部署,因為一些(國家的)監管部門要求該技術需要包括一項防止LTE過多干擾Wi-Fi的LBT功能。
這項LBT功能直到2016年第一季度才有望最終被確定為LTE-U的行業標準。那些監管部門沒有這一要求的國家(例如美國、中國、韓國和印度),你可以看到早期嘗鮮者部署該技術。Gubbins說。在那些確實有這種要求的國家和地區(如日本和部分歐洲地區),部署可能要來得晚些。
很難說LTE-U的部署范圍會有多大。一方面,這將會是small cell部署范圍的一個子集。最近small cell的部署一直在節節攀升,但卻遠未能及業界此前對其預期的速度和數量。
底線是什么呢?到目前為止,那些對LTE-U/LAA展示出興趣的運營商們只是在測試,他們尚未宣布未來采用該技術的計劃。只有Verizon和T-Mobile美國這兩家運營商致力于商用部署,即使是使用預標準的設備——如果可用的話。Ali表示,除非是FCC否決LTE-U部署,我認為Verizon和T-Mobile將繼續他們的部署計劃,但是可能是有限的小規模網絡。在針對先進移動通信的3GPP標準完成定義和移動設備支持變得可用之前,我預期不會有很多運營商致力于商用部署。
LTE-U將會推動顯著的成本節約嗎?
一些業內人士預測,通過使用未授權頻譜,運營商將能夠切實節省資金成本,但是能節省多少呢?這將會在短期還是長期時間內發生呢?
LTE-U可以從兩個方面推動成本節約。Ali說。授權頻譜方面的成本節約——通過允許運營商使用免費的未授權頻譜擴大其網絡容量,和運營商Wi-Fi網絡整合方面的成本節約。不過,運營商對未授權頻譜的依賴是有限的,并不會影響到未來購買和使用授權頻譜的計劃。所以我認為在這方面不會有大的成本節約。至于在相較建設一張Wi-Fi網絡的優勢方面,運營商們仍然需要建設一張LTE-U small cell網絡,其在設備成本方面要比Wi-Fi更貴。
Gubbins認為爭論點并不在于錢這方面。對運營商而言,LTE-U/LAA的主要受益處在于,在面臨有限的頻譜資源的情況下,使用一種針對LTE的、共同的、統一的管理來增加網絡容量。對LTE的這種管理要比運營和維護融合的 LTE/Wi-Fi網絡更簡單。因此,LTE-U帶來的益處通常并不限定在直接的成本節約方面。
換句話說,不要指望運營商們會說,因為我采用了LAA技術,我將不再需要參與昂貴的頻譜拍賣。不過,從長遠來看,相較與更加分散的LTE/Wi-Fi平臺,Gubbins預期統一管理方面將開始產生一定的成本效益。另外,如果預期的性能效益——增加的容量、更流暢的管理、提升的網絡可視性,為用戶提供了更好的體驗,這將為運營商在增加服務收入和降低客戶流失率兩方面帶來經濟利益。
Manjaro說:至于資金節約,運營商仍將需要為基線宏網絡擴建購買頻譜和設備。他們將僅在城市或流量密集地區使用未授權頻譜來填補覆蓋空隙和增加容量。在一定程度上,LTE-U的使用將會類似于現在Wi-Fi的使用方式。由于部署將會是有限的,基于市場體量,需要一段時間價格才會降下來,所以最初的基礎設施成本將會很高。
Ali尚未找到一種具有說服力的商業模式——在有免費Wi-Fi服務存在的情況下,能夠刺激企業和終端用戶使用LTE-U。高通和設備廠商們認為,LTE-U相較于Wi-Fi更加有效(他說這聽起來好像他們試圖取代Wi-Fi),但是如果它無法導致移動數據價格的顯著降低,那么它就無法與免費的、并且已經實現良好覆蓋的Wi-Fi服務相競爭。
【第二話:LTE與Wi-Fi可以共存于同一個頻段嗎?】
對于參與有關LTE討論的運營商和廠商來說,主要的挑戰將會是證明LTE-U/LAA能夠與Wi-Fi一起在未授權的頻譜頻段上共存。Wi-Fi會在開始行傳輸前對信道活動進行判斷和感知,如果發現信道被占用后就會自動退回。這種技術被稱為Listen Before Talk (LBT)——一種LTE沒有執行的技術。LAA(也即3GPP標準化版本的LTE-U)可能將解決這一問題,并通過使用包括LBT在內的技術確保對頻譜的公平使用。不過,高通和LTE-U論壇開發的LTE-U則不支持LBT。
ABI Research研究分析師Ahmed Ali表示,相反,LTE-U使用了一種被稱為載波偵聽自適應傳輸(Carrier Sensing Adaptive Transmission,CSAT)的算法,這是(信道)分時的一種形式。從高通和其他LTE-U支持者的角度來看,這是‘公平’的,但是我仍然認為,這將會對Wi-Fi產生負面影響。首先,CSAT在傳輸之前不會對信道進行偵聽和感應,所以它仍會干擾Wi-Fi傳輸;第二,在這種情況,傳輸時間和資源分配將完全由LTE-U控制。
LTE-U的前景伴隨著這種共存爭議的陰影。雖然LTE-U的目的是在未授權頻譜上發揮作用,并避免對現有的其他標準(如Wi-Fi)產生干擾,但是一些業內人士仍對此持懷疑態度。
互補技術?
綜合報告《LTE-U和Wi-Fi:超越共存》的作者Senza-Fila分析師Monica Paolini認為,LTE-U給頻譜造成的負擔相當于另一個Wi-Fi接入點(AP)。在擁堵方面,無論你用的是Wi-Fi還是LTE-U都不重要。頻譜就是其所是,而我們必須分享它。她說。從這個角度來看,LTE-U的確與Wi-Fi有競爭,但是與Wi-Fi和LTE競爭的方式一樣。
假設你有五個信道和五個用戶,Paolini說,那么每個用戶將獲得一個信道。如果你有五個信道和十個用戶,那么平均每個信道會有兩個用戶。在這種情況下,LTE和Wi-Fi固有地必須對頻譜進行競爭。但是這與Wi-Fi和其他Wi-Fi用戶的競爭并無不同。因此,在一個信道內,你可能擁有兩個LTE-U用戶,或者一個Wi-Fi用戶和一個LTE用戶,或者兩個Wi-Fi用戶。而如果你有很好的共存規則,那么你就可以通過一種公平的方式拆分現有的資源。
那么從運營商的角度怎么來看呢?Paolini說,假設你是一家運營商,并且你在機場需要更多的網絡容量。你會使用LTE-U還是Wi-Fi呢?你可以兩者都用,但是如果你有這么多的錢來覆蓋機場的話,其中一部分資金將會投到Wi-Fi上,另一些則會投在LTE-U上,或者全部只投入某一種技術,但是如果他們這么做了,同樣的的共存規則也可以適用。因此,在這個意義上,從運營商的角度來看兩種技術也是彼此進行競爭的。
仍存懷疑
值得一提的是,很長一段時間以來,運營商一直使用未授權的頻譜來發展Wi-Fi。目前移動手機上所走的大部分流量是通過Wi-Fi,而不是蜂窩網絡。Paolini說,因此,移動運營商習慣于使用他們并不擁有的頻譜。在這種情況下他們無需支付任何東西。這是未授權的Wi-Fi基礎設施——一種雙贏的局面。
然而,使用未授權頻譜發展LTE-U/LAA,運營商則必須對基礎設施進行投資。這與使用Wi-Fi支持來自手機的額外接入從根本上是不同的。Paolini說,運營商需要在網絡上進行投資,以支持未授權的頻段。這實際上才是運營商一直遲疑的地方所在。
運營商可以根據他們認為合適的來擁有、管理和控制授權頻譜。無論他們在此花費多少錢,他們知道這個基礎設施是僅屬于他們的。但是當運營商投資未授權頻譜,無論是用于Wi-Fi還是LTE-U,他們則是在投資一種他們無法以同樣方式進行控制的基礎設施。他們必須與其他使用該頻段的人進行配合。越多方想要使用這一頻譜,性能將會越低。所以投資回報(ROI)這種概念會更加難以估量。
今天,一家運營商可能會發現一個他們能夠自己進行使用的信道,但是他們不知道從現在開始的半年后、一年后、五年后,誰將會一起共享這段頻譜。Paolini說。
技術難題
盡管關于LTE是否將排擠Wi-Fi用戶的爭論仍在繼續,但是Towerstream公司CEO Jeff Thompson認為,大多數的技術難題已經得到了解決。我們認為,在上行中使用未授權頻譜將使LTE成為一個好鄰居。他說。最終,LTE-U相較僅有Wi-Fi或是僅有授權LTE網絡來說將提供更好的用戶體驗。我們還認為,在運營商使用3.5 GHz頻段發展LTE-U方面有著很好的機會。
許多制造LTE芯片的公司對不貶抑Wi-Fi提供財政獎勵,所以促進共存工作符合許多公司的最佳利益。我們自己的試驗和研究表明,相較于在同一個地點引入一個新的Wi-Fi設備,LTE可以成為一個更好的鄰居。Thompson說。通過Towerstream公司在各大城市市場的系統,我們了解到了我們的Wi-Fi系統正在使用什么信道,并且在5 GHz頻段上部署LTE將會有很大的優勢。
阿爾卡特朗訊small cell副總裁Mike Schabel表示:真正的挑戰是:如果你將使用未授權頻譜,你如何采用一種公平的、標準化的(每個人都可以使用)以及不會真正改變其他現有技術性質或行為的方式來進行使用?它需要大量的協作和仔細的研究來正確完成。
【第三話:T-Mobile :一個在LTE-U方面銳意進取的先行者】
T-Mobile有望在明年推出使用未授權頻譜服務后,成為全球首批嘗鮮LTE-U的移動運營商之一。該公司已經證實,預計將在今年下半年開始LTE-U試驗,并于2016年使用未授權的5 GHz頻段部署商用LTE服務。這一部署最初將聚焦于企業或者消費者的室內解決方案,此后將會擴展到室外使用。
雖然ATT和其他移動網絡運營商都對LTE-U采取了更加謹慎的做法,但T-Mobile顯然認為,該技術能夠在投資相對較少的前提下幫助其增加網絡容量和提升網速。該運營商將通過載波聚合技術將未授權頻譜與其現有的LTE頻譜進行整合,通過授權頻譜提供網絡的初始連接,然后使用LTE-U來增加下行鏈路上的網絡容量。從短期來看,至少積極推出LTE-U可以幫助T-Mobile迅速擴大其LTE覆蓋范圍,目前該運營商的LTE覆蓋相較競爭對手ATT和Verizon還相對比較小。
在未授權頻譜上部署LTE的目的是對授權頻譜部署進行補充。Zacks證券研究今年早些時候在該公司的博客上就T-Mobile的計劃在一份報告中這樣寫道。因此,通過在授權LTE頻譜和未授權頻譜之間使用載波聚合技術,運營商們可以大大增加連接和傳送數據的速度,其速率將比(僅)LTE提高一倍以上。
LAA之于LTE-U
T-Mobile的試驗將使用來自阿爾卡特朗訊和愛立信支持LTE-U的small cell,這些small cell搭載了來自高通的small cell芯片解決方案。該服務將利用3GPP將在Release 13中編入的一個未授權LTE版本——LAA,該技術預計將在明年初敲定技術標準。新的LAA規格可能將不等同與LTE-U規格,并且可能會在T-Mobile推出服務的幾星期內完成。
一個主要的問題是,LAA規范是否將包含一個類似于LBT的功能,該功能可以阻止其壓制Wi-Fi和其他使用未授權頻譜的技術。LBT在全球一些市場是有強制要求的,但是不包括美國在內。T-Mobile強調Wi-Fi仍然是其最優先考慮的,考慮到該運營商在Wi-Fi通話方面是一個市場領導者這一事實,這是合乎邏輯的。不過,盡管它支持增強移動和Wi-Fi設備之間在頻譜公平分享方面的努力,但是T-Mobile拒絕透露其部署的LTE-U對否將支持LBT。
(T-Mobile)正在考慮類似LBT和動態信道選擇(Dynamic Channel Selection, DCS)這樣的協議,后者被LAA用來幫助確保LTE與Wi-Fi的共存。T-Mobile表示。目前就討論這些協議的具體技術能力來說有些為時尚早,但總體而言,(T-Mobile公司CTO)Neville和團隊通過LAA看到了一種新興的LTE技術,并且大有前景。
LTE-U對于T-Mobile可能意味著什么
LTE-U的推出除了可能會對T-Mobile公司的移動數據業務起到很大的推動作用外,在該公司與其他大公司進行合并的前景上則可能會產生更大的影響。根據報道顯示,康卡斯特、Dish Network和Sprint最近幾個月都瞄準了T-Mobile,而不論在哪種情況下,提供基于LTE-U的服務將會使該運營商成為一家更具吸引力的合作伙伴:除了給兩家電視服務提供商在無需建設自己的網絡情況下進入移動通信市場的機會外,這還將使他們能夠提升除了家庭之外的收視率。
不過,作為一個進入這一新領域的嘗鮮者,T-Mobile面臨著一些嚴峻的考驗。任何與Wi-Fi、藍牙和其他使用未授權頻譜的技術產生的干擾問題,必將導致不只是消費者、還有商業模式是基于Wi-Fi的那些公司的強烈反對。隨著物聯網的興起,干擾問題只會愈發加劇。目前物聯網已經產生了各種各樣新的連接設備。T-Mobile可能還需要找到一種方式來刺激消費者連接至未授權頻譜而非傳統頻譜,用以最大限度地進行數據分流。同時,建造一張全國性的small cell網絡也肯定會面臨不少技術障礙。
LTE-U技術仍處于開發階段,其標準仍舊在完成過程中。因此,即使到了2016年末,衡量這些新技術和服務將會如何成功可能依然為時尚早。但是,全球運營商們將會密切關注T-Mobile和其他先行者推出未授權頻譜數據服務。事實上,他們確實已經準備好了。

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