一、LTE的發展步伐加快
在移動WiMAX出臺的壓力下,由3GPP推出的LTE現已成為從3G向4G演進的主流技術,并是未來4G的一項主要候選技術。已經表示采用LTE的公司有英國沃達豐、德國T-Mobile,日本NTT DoCoMo與KDDI,韓國SKT,美國AT&T和Verizon,加拿大Bell及新西蘭電信等。我國三大運營商也在其中。中國移動在2008年巴塞羅那的移動世界大會上表示,將攜手英國沃達豐、美國Verizon Wireless加入LTE的技術測試。
為了滿足日漸增長的無線數據市場需求及更好地與WiMAX開展競爭,移動運營商都在大聲疾呼LTE快上,連原來使用CDMA的運營商也決定改用LTE。面對這樣的大環境,CDMA發展組織(CDG)已正式放棄由3GPP2主導的另一4G候選技術,即超移動寬帶(UMB),而轉向LTE。最老牌的CDMA設備制造商阿爾卡特朗訊成為LTE標準的積極推動者,加入愛立信、諾基亞西門子、華為等LTE主要開發商行列。力挺UMB的芯片制造商高通公司近日也宣布停止對該技術的研發。公司將專注于LTE的開發,將與諾基亞、索尼愛立信等手機廠商加大合作力度。
UMB技術是由阿爾卡特朗訊、北電、三星三個公司率先提出的方案。2006年6月,3GPP2制定和明確了UMB空中接口標準的技術框架并開始具體的標準化工作。UMB是以0FDMA技術為基礎的移動無線寬帶系統,并繼承了D0系統的一些先進技術,同時引入了基于MIM0,空分多址(SDMA)、波束賦形等多天線技術。UMB在20MHz帶寬中,可實現下行方向最大288Mbit/s,上行方向最大75Mbit/s的數據速率。在市場的巨大壓力下,UMB半路退出,讓CDMA陣營融入主流標準是一種更為明智的選擇,尤其是在當前全球陷入金融危機的形勢下。
LTE使用與WiMAX及UMB相同的基本技術:0FDM和MIN0。迄今,LTE標準化工作進展良好,LTE版本8標準于2008年底基本完成。新版本規定,在20MHz帶寬情況下,下行鏈路采用0FDM,峰值速率可高達326Mbit/s。上行鏈路采用單載波頻分多址(SC-FDMA)技術,峰值速率可高達86Mbit/s。全IP網絡架構可使時延低于10ms,將明顯改善用戶體驗。
由于LTE可以利用WiMAX網絡部署中積累的許多經驗,再加上市場與競爭的壓力,其試驗與商用步伐必將加速。實際上,LTE現在的進度已經提前,不負眾望地從紙上談兵轉入初期試驗階段。2008年10月在香港舉行的HSPA/LTE會議上,長期演進/系統架構演進(LTE/SAE)試驗行動(LSTI)組織正式宣稱,LTE正在進行現場試驗,把理論變成現實。LSTI創立于2007年5月,目前包括21家設備供應商和8家運營商,旨在驗證LTE/SAE的能力和促進互操作性的建立,使LTE盡快進入市場。
初期試驗表明,LTE的性能已經超越3GPP提出的技術要求,在使用2x2 MIM0的車輛行駛測試中,現場下行峰值速率達到154Mbit/s。在另一使用4x4 MIM0的測試中,下行峰值速率接近250Mbit/s。在外部條件,例如用戶之間的RF條件和應用開銷發生變化時,LTE的吞吐量損失不多。測試結果還滿足了3GPP對空中接口10ms的時延要求,20ms端到端及控制面100ms的時延要求。
LTE的進程比原來提前了,但這并不等于LTE馬上要大量部署,其標準化工作還在進行之中。除了在美國和日本準備在2010年進行少量早期部署以外,普遍認為,在2011年之前不會看到規模性的LTE商用部署。但這并不是說LTE設備在2011年之前沒有可能提供。一些設備供應商已經聲稱,2009年就會準備好LTE的硬件設備。NSN計劃在2008年末向歐洲、亞洲和北美10個以上的主要移動運營商提供為LTE準備的基站硬件,并承諾以后實現標準化的LTE只是軟件升級而已。摩托羅拉近日演示了業內首次700MHz頻段LTE空中接口數據通話,并公布其LTE產品商用路標和計劃:2008年至2009年上半年進行LTE的實驗室試驗和外場測試,2009年實現商用,2010年預計推出商用TD-LTE產品。我國華為計劃在2009年推出多制式基站的LTE商用產品,并建立第一個實驗局,2010年開始商用。LTE終端芯片預計在2009年推出,Sandbridge技術公司和高通公司都有這樣的表示。另據報道,Verizon的第一批LTE網絡將于2010年投入商用。所以,2009年對LTE而言是很關鍵的一年。
至此,全球關于后3G的技術走向已經聚集于LTE。多數移動運營商承諾,在某一階段將推出LTE,但通往LTE之路實際上不止一條,選擇哪一條路取決于許多因素。諸如運營商的網絡結構、對高數據容量和峰值數據速率的具體市場需求、可獲得的頻譜許可證以及隨LTE引入時間與策略而變的管制環境等。目前來看,如何通往LTE,運營商可能有三種選擇。一是按部就班,從HSPA向LTE逐步演進;二是跨越一步,直接跳到LTE;三是觀望等待,適時出手。
二、從HSPA向LTE演進
先從HSPA向HSPA+演進,然后再向LTE演進。這是一種比較穩妥的選擇。采取這種選擇的運營商主要考慮到LTE可能會比預期來得更晚,認為LTE變成主流技術至少需要5到1 0年時間。但是,面臨日益增長的無線數據業務,不能坐等。所以,先從HSPA向HSPA+演進,把速率提高到21Mbit/s左右,并加以充分利用,不失為一種比較穩妥的選擇。
從標準的角度看,HSPA+的版本7和版本8都已標準化,并與現有基礎設施后向兼容,不像目前的LTE還沒有完全標準化。版本8的HSPA+已具備諸如6 4 QAM和MIM0的技術特點(版本7沒有),而且HSPA+不要求新的頻譜或全新的設備,主要是軟件升級,對現有的系統架構不需要有較大改動。而LTE的設備初始成本則較高,從性能方面看,HSPA+也不錯。在小區信噪比很好的條件下,其高階調制(HOM)技術可以把下行峰值速率提高50%,上行提高100%,分別高達21Mbi t/s和11Mbi t/s。
HSPA+還有一些平時不大引人注意的特點,例如CPC(連續分組連接),有可能使VoIP的容量加倍,并節省設備功耗。增強的小區FACH(前向接入控制信道),能把FACH的數據速率提高到大于1Mbit/s。對下行鏈路的2層優化,能提高有效的數據吞吐量。雖然這些特點不如MIM0那么明顯,但它們確實能增強系統的性能。
采取這種選擇雖然比較穩妥,但考慮的過渡周期必須相對較長,否則作二次投資是否值得就是問題了。另外,對HSPA+也需要加以更細的考察。例如,理論上HSPA+也可支持2x2 MIM0,但這要求對天線和發射機作一些硬件改變。況且,目前還沒有進行過廣泛的現場測試。至今所看到的MIMO性能結果都是基于仿真或極有限范圍內的試驗。MIM0的真正性能需要在宏小區的環境內予以測試觀察。又如,終端設備的可獲性也是一個問題。為了支持HSPA+需要新的芯片,但目前業界對此反響不大。只有Sierra Wireless最近聲稱,它將與Telstra,Qualcomm及Ericsson合作,為TelStra的NextG網絡開發HSPA+終端。
目前,明確表示先發展HSPA+,后向LTE演進的移動運營商有澳大利亞的TelStra,它已經為它的NextG業務部署了HSPA+。新西蘭電信也準備部署HSPA+。馬來西亞的移動運營商Maxis Communications也對這種選擇進行了認真的評估。
三、盡快直接跳到LTE
2007年,在3G大規模商用和移動互聯網蓬勃發展的驅動下,多數移動運營商聲稱,其無線數據業務增加了6到14倍。有些運營商感到,若移動數據業務繼續向大眾市場滲透,3.5G網絡將難以支持,HSPA向HSFA+的升級也不足以應對在全球3G網絡上的大量無線數據流,即便HSPA+終端可大量供應也無濟于事。
何況,HSFA還面臨嚴重的覆蓋問題。因為隨著數據用途的日益增多,原來的小區吞吐量不夠大,迫使移動運營商不得不通過小區分裂來處理急劇增加的負荷。甚至連原來為話音和低速數據設計的回傳網絡也不敷使用。這意味著移動運營商必須投入比引入MIM0多得多的資金來進行小區分裂和網絡升級,以應對日益增長的數據需求,而回傳網和核心網的升級成本都是很高的。
所以,有些運營商也許會采取跳過HSPA+,盡早采用LTE的比較激進的做法。一方面,可以盡早地把數據量很大的筆記本電腦用戶轉移到LTE上去,以獲得競爭優勢,同時亦可避免小區分裂,進行額外投資。對新興市場上的2G移動運營商而言,直接向LTE過渡的策略也是一種可取的選擇。它們既可以利用2.6 GHz的新頻譜,也可以通過重新分配900/1800MHz頻譜來實現這一策略,應視各自的情況而定。
四、觀望等待 適時出手
如前所述,運營商在規劃其LTE過渡策略時需考慮的因素很多。除了數據市場需求、HSPA+的舍取、LTE的成熟性等因素之外,還有一個必須考慮的問題是頻譜的可獲性。運營商需要監管部門明確,哪個頻譜可供LTE使用,是新的頻段,還是在2G頻段上重新分配。
然而,目前全球沒有幾個監管部門已經明確LTE的使用頻率。為了使LTE與3.5G,3G及2G一樣能夠支持漫游,需要對LTE的頻段進行全球協調。雖然2.6 GHz有望給LTE使用,迄今已經有11個監管部門計劃在2 009年末之前拍賣2.6 GHz頻譜,但當前并沒有一個大家都感興趣的頻段供LTE使用。另外,在分配新頻譜時,還需處理好拿出多少來分配的問題。目前的3G網絡是以5 MHz信道工作的,而LTE可以工作在1.4MHz這么窄的信道內。這對拿不到5MHz頻譜的移動運營商來說特別有利,并且能使運營商通過對2G頻譜的重新分配來部署LTE,在較小的頻段內獲得較高的效率。但也有人認為,LTE只有在信道帶寬達到l0MHz到20MHz時,其性能才會超越HSPA+。
所以,目前尚未明朗的頻譜問題,加上由美國引發的全球金融危機,都會促使有些運營商采取觀望等待的態度。
表1是HSPA+與LTE在某些方面的簡單比較。總的看,向LTE升級的優點十分明顯,包括高吞吐量、低時延、每兆比特成本低、頻譜使用優化以及帶寬范圍大而靈活等,是一致看好的目標。目前,進度雖然有所提前,但其投放市場的時間至少比HSPA+晚兩年。故而從HSPA一步步演進相對于直接向LTE演進更顯穩妥,初期的資本支出亦比較小,或許不少運營商會選擇這么做。但這并不意味著不能直接向LTE演進。究竟以何時引入LTE為好,應視每個國家的情況而定。影響因素很多,關鍵是運營商必須充分了解自己的事業情況,在正確的時間作出正確的抉擇與投資。
表1 HSPA+與LTE的比較