LTE将大幅度提升用户移动宽带使用体验,让用户能享受到更多高效能需求应用服务(Performance-demanding Applications),如互动电视、高阶在线游戏及其他专业服务。对系统业者而言,LTE提供了带宽使用弹性,以及与现有技术的高度兼容性,并且更能节省网络部署及管理成本。对3GSM 系统业者而言,现在已有一定义完整的演进路程(Evolutionary Roadmap),通往根据3GPP 所规范的“长期演进技术(LTE: Long Term Evolution)”,提供用户以跳跃性的网络效能成长,从而获得卓越的移动宽带使用者经验以及更简化的技术。
在过去的10多年来,3GSM系列的技术(GSM / WCDMA / HSPA),在数据传输速率上增长了1000 倍,并同时兼顾了与早期移动电话的完整向下兼容性 (Backward Compatibility)。3GPP 技术在不久的将来,将会有能达到42Mbps下载传输速率的HSPA 演进(HSPA Evolution)。LTE 技术则被定位为在此一演进路程中,能在近期内提供超过100Mbps 下载传输速率的技术,并在持续进展的下一步骤,将能提供超过300Mbps 下载传输速率。
移动宽带-使用者传输速率竞赛
人们正逐渐习惯于在家或是办公室的外边有宽带网络的接取。他们已经能用内建HSPA 的笔记本电脑,浏览因特网或者发送电子邮件,使用HSPA调制解调器来取代固定式的ADSL 联机,或用3G/HSPA 移动手机作影像或音乐的收发。
随着市场的增长,移动宽带用户的增加数量加已经超过固接式宽带用户。全球移动网络的数据网络流量预计到了2010 年将会超越语音网络流量,这个现象已经在HSPA 的网络上发生了。预计到了2012年,在18亿的宽带用户中,超过2/3将是移动宽带用户。分析师预测,到了2011年每年将会有将近2 亿台笔记本电脑的出货, 而易利信相信其中至少一半将有内建的HSPA 移动宽带模块。
挟着最多可达下载7Mbps 和上传1.4Mbps的速度,HSPA 在任何有涵盖的地方,提供用户的笔记本电脑或其他设备以固接式的宽带速度。因此移动数据的传输速度已经做好准备能够大幅度增加,系统业者将能以超过倍增的方式增加系统容量,并且降低交互式服务的传输延迟。
随着传输时延的降低(也就是数据信息来回终端用户装置与数据网络之间所需要花的时间),用户将缩短交互式应用(例如移动办公和游戏) 的响应时间,以及加速在因特网上的影音存取下载。另外,更快的上传网络将改进像是视频会议、用户内容上传、附件电子邮件发送等移动宽带服务的用户经验。
HSPA 正在加速移动宽带的实现
到2008 年3 月为止,全世界已有超过80 个国家部署了超过185个HSPA的商用网络,服务超过1500万位用户,而且这些数字正在迅速地增长。GSMA (GSM 协会) 估计,HSPA 用户的数量在2008 之前将增加3倍,并且在2012底增加到超过7亿。
围绕着此一技术,市场上已经有了包括移动的宽带装置制造商,网络设备商,应用程序开发商和企业用户的快速增长的生态系统。例如,在全球有超过90家的供货商,提供包括电话、笔记本电脑、PC 调制解调器和无线路由器…等超过400 种具有HSPA 功能的装置。这将提供3GSM 规格产品很大的规模优势。
现阶段HSPA (3GPP Release 6) 提供了最大14Mbps 的下载速度和最大6Mbps 的上传速度。HSPA 技术的下一个阶段(3GPP Release 7)及HSPA 演进(有时被称作HSPA+),最终会将数据用户的传输速度,提升到下载42Mbps,上传12Mbps 的境界。透过结合高阶的调变技术,以及可以同时“平行”传送多条数据信号的多重输入多重输出(MIMO),将使得如此高的传输速度成为可能。
今年,易利信会将64QAM 及2x 2 MIMO 功能整合到产品,并放到下一版的商业软件升版中。澳洲的Telstra 已经宣布今年将升级它既有的网络,使其具有易利信64QAM 的功能,让澳洲多数地区的21Mbps网络速度成为可能。
64QAM 技术的使用,使得下载速度有增加50% 的可能。另外,2x2 MIMO 利用多重发射和多重接收的传输信道和天线,使下载数据传输速度倍增,加强了网络的性能。透过结合64QAM 和2x2 MIMO,最高达42Mbps 的下载数据传输速度在HSPA 网络上将成为可能。同时,在HSPA 上传网络内,透过16QAM调变技术的引进,将可提供最高12Mbps 的数据传输速度。除此之外,多载波的运用更,更可以将速度提升至160Mbps。
如同射频界面的持续地改进,核心网络也不断地增强并且优化。迎合HSPA 技术,3GPP 也提出了利用“One Tunnel Solution”所强化的网络参考架构,来优化核心网络对移动无线宽带服务的传送。
LTE 准备主导市场当HSPA 提供足以应付未来几年网络容量与速度的市场需求的能力时,LTE 则将为系统业者带来额外的网络容量与速率加速器。预计在2009年,就会有LTE的商业运转网络,将能大幅提升用户移动宽带的使用经验,使其能享受到更多对传输效能有高要求的应用,诸如交互式电视、高阶在线游戏、专业服务…等。
LTE 提供能满足未来对支持多重带宽高容量系统需求,极为清楚的演进进程。在提供现有2G/3G 系统能够顺利升级演进的同时,LTE也会利用到未来将指配给移动通信使用的其他射频频宽(包括了线在模拟电视正在使用的带宽)。在LTE 规范中明定了下载网络至少100Mbps 的数据传输速度,以及在射频接取网络内少于10ms 的双向时延。实际上,LTE 技术有可能达到下载网络300Mbps 的数据传输速度,甚至更高。易利信已经成功展示了160Mbps的LTE数据传输速度。
LTE 能带给移动网络系统业者几项重要的好处。建构在现有GSM/WCDMA/HSPA 商业服务成功的基础上,当系统业者将LTE 的部署作为网络容量或传输速度的延伸时,LTE 的确具有非常明显的规模优势。
使用LTE 技术,系统业者将能使部署更具弹性及简化。LTE 提供载波带宽的弹性选择(从1.4MHz到20MHz), 并且在同一个硬件平台上,同时支持频分双工(FDD) 和时分双工(TDD) 的射频接收。截至目前已有11个成对与4个非成对的带宽被3GPP 指配给LTE, 而且未来还会有更多出现。这意谓了系统业者可以在新的带宽引进LTE (这是初期最容易部署10MHz 或20MHz 载波的方式),最终能现有网络结合,并且在所有带宽中部署LTE。
随着完整而强大的HSPA 生态系统到位,以及LTE 先天上就是移动系统业者对于网络演进的第一选择,LTE 模块将会被内建在许多设备中,包括笔记本电脑、便携式产品、游戏设备和数字相机等。跳开针对LTE 的讨论,事实上ITU (国际电信联盟) 定义了4G 网络为在广域或移动场景具有100Mbps 的数据传输能力,在热点(Hot Spot) 100MHz 新带宽上拥有1Gbps 的数据传输能力。LTE 符合这些要求的商业运转系统,将在2010 年后推出市场。这也表示LTE相较于任何其他技术,更能满足4G 的所有需求。
成功的组合
LTE 射频网络产品将有许多特性:能简化下一代网络的建置和管理。例如,即插即用(Plug-and-play) 、自我组态设定(Self-configuration) 及自我优化 (Self-optimization) 等特性,将简化并降低网络建置管理成本。以30年来的移动通信产业经验为基础,这些特性的基本机制,都已经被放进LTE 的规格中了。
在核心网络部份,作为网络架构演进的下一步,与LTE 同时被3GPP 所规范的系统架构演进(SAE: System Architecture Evolution) ,是具有双节点的扁平化网络架构。SAE 能将网络流量的传送路径优化,并将QoS 机制简化,对IP 服务来说具有极佳的可延展性与经济部署成本。而且, 对于从GSM/WCDMA/HSPA 逐步升级到LTE/SAE 的系统业者而言,这种方法将能充分保持对旧有网络的向下兼容性。SAE 也能容纳像是CDMA/CDMA 2000 等3GPP2 和像是WLAN 等非3GPP的接取技术。业界在制定规格时做了很多努力,务必使GSM/HSPA,CDMA 和TD-SCDMA 的系统业者,都能同样顺利地执行技术演进。
这代表了LTE 可以利用IP基础、简化且容易建造的核心与运输网络,引进并维运新的服务,而跟现有的网络平行部署,并且有效地共存。既有的HSPA、CDMA和TD-SCDMA 系统业者,能利用LTE (FDD 或TDD) 增加网络容量和效能,而新进的(Greenfield) 系统业者则能直接部署LTE。虽然易利信相信大部分的网络将先演进至HSPA ,并且受益于HSPA经济规模所带来的好处,但理论上, GSM 系统业者还是能直接演进至LTE 网络。
对移动通信的系统业者来说,技术的选择将长远影响未来的营运。3GSM 技术的选择,代表了具有未来性的选择, 这不仅仅是从初期投资的角度来看,就经济规模与技术的延伸及持续强化来说,也是一样的。