5G時代LTE-U和Wi-Fi協作發展談

藍戈智庫|云晴

5G時代LTE-U和Wi-Fi協作發展談

藍戈智庫|云晴

2015年8月，通信產業標準制定組織3GPP和互聯網產業標準制定組織Wi-Fi聯盟在北京就LTE-U和Wi-Fi協作問題舉行了研討會，參與各方對會議評價頗高。會議主持人3GPP TSG RAN主席Dino Flore稱，會議很好地幫助3GPP、IEEE和Wi-Fi聯盟這些標準組織加強協作溝通。IEEE 802 LAN/MAN標準主席Paul Nikolich稱：“我們討論了基于完全不同文化的產業”。而在2015年3月的MWC上，高通市場營銷高級總監Peter Carson稱，高通將就LTE-U 5G推出多款相關設備。2015年下半年或2016年初，如果有運營商支持的話，LTE-U商用網絡將面世。在具體實現方面，高通期望一方面通過連接的引擎打通兩種技術，以實現更好的用戶體驗；另一方面，高通希望通過共存性管理器來消除兩種技術的干擾，從而讓語音等數據在兩種技術中傳輸。在5G時代，LTE-U和Wi-Fi協作問題為何會提上日程甚至于得到來自不同標準化組織的討論，這一問題的解決有何重要意義？這些問題需要得到關注。

頻譜資源日益緊缺

進入高速數據時代，幾個影響移動寬帶數據業務發展的瓶頸（如終端、內容及用戶體驗等）一一得到解決。信息通信行業對高速移動互聯的需求增長迅猛，作為制約行業發展最為關鍵的頻譜資源緊缺的問題日益凸現。頻譜資源是決定無線帶寬的重要因素，頻段越寬，傳輸速率越快，系統吞吐量越大。然而，目前運營商分配到的頻譜資源非常有限，因此之前利用非授權頻段的Wi-Fi技術一度成為運營商蜂窩移動通信技術無線側接入的輔助手段。

隨著兩種無線技術的成熟和發展，Wi-Fi和蜂窩移動技術似乎正在相互融合與協作，也就是說，Wi-Fi技術在移動性方面不斷完善，而蜂窩移動技術在寬帶化方面不斷改進。

Wi-Fi有幾個蜂窩移動技術所不具備的特點，這些特點的基本原因在于這一協議的產生機構是以開放自由為指導思想的互聯網標準制定組織。Wi-Fi是在未授權的頻譜上運行的，部署Wi-Fi的網絡門檻很低，而設備的兼容性很強，基本上不存在終端制式的限制，因此在大容量、高密度且低移動性的情景下具備優勢。但由于技術設計針對局域環境而缺乏移動性，因此很難形成無縫的移動運營網絡。

蜂窩移動技術則基于相對封閉、因為廠商利益帶來更高技術壁壘的通信標準制定組織，因此技術標準的通用性問題一直備受關注。這一技術受到嚴格的頻率管制，不同制式之間因為技術和商業的原因兼容性較差，但因為對移動性考慮較多因此具備弱室外覆蓋、無縫移動等優點，能夠更好地支持語音和流媒體等實時應用。隨著無線技術的高速發展，蜂窩移動技術對寬帶的支持有巨大提升。

縱然如此，運營商可獲得的頻譜資源非常有限而且成本很高。運營商必須合理利用頻譜這一通信行業最為重要的資源。這樣的需求驅動著運營商將關注點放在了未授權的頻譜上，Wi-Fi和蜂窩移動技術的相互融合與協作話題也由此展開。中國移動的LTE頻譜資源合計130MHz，中國聯通合計90MHz，中國電信合計100MHz。在Wi-Fi部署的免授權頻譜資源方面，2.4GHz頻段附近約90MHz可用，5GHz頻段附近有900MHz之多。這些免授權頻譜如果能夠利用于蜂窩網絡，將可以為運營商大大解決頻譜資源短缺的問題。

可借Wi-Fi破解難題

LTE-U（LTE Advanced in Unlicensed Spectrums）技術就是將LTE部署到免授權頻段，在免授權頻段上采用LTE空口協議完成通信，運營商采用這一技術可以獲得更高的頻譜效率。從調度技術的角度觀察，LTE-U具備比Wi-Fi更明顯的電信協議特征和與此相對應的穩定性。LTE-U使用集中調度的機制，即時間、空間、頻譜等無線資源由基站集中控制、集中分配，終端之間無需競爭資源。而基于互聯網協議的Wi-Fi采用了搶占式調度機制，在用戶數較大時容易出現服務端需求超出服務端處理能力的情況。

LTE-U和Wi-Fi分別從移動性能和寬帶性能的角度在未授權的頻譜上發展，它們之間的共生融合在5G時代得到關注。另一方面，作為目前最為成功的無線技術，二者在新的5G市場上的利益分配也非常值得關注。例如：如果不指定LTE和Wi-Fi的共存標準，只簡單地將LTE-U視為LTE的“新頻段”而沒有設置共存機制，很可能出現LTE-U擠走Wi-Fi的情況。而這樣的狀況是類似Wi-Fi聯盟組織非常不愿看到的。既然雙方目標都是高速移動寬帶，那么就先從協調的角度來探討雙方共生的機會——這或許是當前多方尋求合作機會的動機和考量因素。

從外部環境來看，不同國家對免授權頻段的開放、本地運營商對于LTE-U的信心和演進策略的考量都會影響到LTE-U的發展。因此短期內縱使LTE-U有取代Wi-Fi等接入技術的領先性，但是在產業中合作共生、共同融合的可能性或許會更大。