Wi-Fi與LTE走向融合優勢互補攜手共贏

特約撰稿人 | 聶小云

Wi-Fi與LTE走向融合優勢互補攜手共贏

特約撰稿人 | 聶小云

預計2020年前，Wi-Fi和LTE小蜂窩基站技術仍將繼續融合，帶來最佳的用戶使用體驗，而LTE-U、LTE-LAA、LWA和多鏈路TCP則是融合這兩大無線技術的路徑選擇。

目前Wi-Fi和蜂窩技術已經成為兩大最為成功的無線技術。多年來，它們一直優勢互補，而此時它們正在走向融合。人們對無線容量的要求一直很高，而現在正是促進技術融合的最佳時機。但這一切如何實現，卻完全是另一回事情。

Wi-Fi最大的優勢在于它是在未授權頻譜上運行的，任何人都可以部署Wi-Fi網絡，而且能夠支持人們所能想到的幾乎所有智能手持設備和物聯網設備。Wi-Fi最適合的是大容量、高密度、低移動性的室內應用。另一方面，蜂窩技術在過去幾十年橫掃全球，打造出了一個數萬億美元的電信行業，蜂窩技術具備無處不在的室外覆蓋、無縫的移動性等優點，更能支持語音和流媒體等實時應用。兩項技術的結合將為整個行業帶來巨大希望，但問題是二者如何結合。毫無疑問這兩項技術將繼續專注于為用戶提供“始終保持最佳連接”的體驗目標。然而實際上，用戶在乎的只是快速、可靠且經濟實惠的技術，但是具體使用何種無線技術他們并不在乎。

各行各業不斷嘗試Wi-Fi與蜂窩網絡的融合，隨著技術的不斷推進，了解這些不同方法之間的區別非常重要，其實答案并沒有正確或錯誤之分，只是選擇不同而已。與所有事物一樣，市場會決定最終在什么時間采用什么方法。

未授權頻段中的LTE（LTE-U和LTE-LAA）

經過高通和其他無線接入網（RAN)）供應商的推廣，LTE-U成為最近人們的關注熱點。LTE-U是在5GHz未授權頻段上直接運行LTE的一種方式。這種方式為了得到更多的無線頻譜來支持移動服務，在覆蓋度上的優勢就會降低。LTE-U仍在3GPP下開發，以期符合R13標準中的輔助授權接入（LTE-LAA）。

LAA繼續運行已授權頻段中的所有LTE控制和數據信道，采用LTE-Advanced實現它們之間的信道綁定。未授權頻段旨在提供額外的數據平面性能，實現實際數據平面性能的提升。這種方法的最大挑戰就是，解決LTE與Wi-Fi在未授權頻段中的和諧共存問題，但是共享頻譜并不是LTE的固有特性。

有關人士表示，LTE-U可以與未授權頻段的Wi-Fi輕松共存并保證其運行，這與現在不同Wi-Fi網絡共享頻段的方法類似。但同時也有人擔心，LTE的固有性質會導致其將Wi-Fi擠出這些頻段。不同于Wi-Fi先到先得的基于競爭性的訪問模式，LTE假定可以完全控制其所運行的頻段，LTE的目的并不在于爭搶接入介質。

圖1 聚合的數據管道

Wi-Fi采用的是“先聽后說”（listen-before-talk，簡稱LBT）的機制，即希望使用該頻段的任何設備必須先聽，看此頻段是否被占用。如果此頻段不繁忙，設備就可以占用并開始傳輸。此頻段最長只能保持10微秒，之后將被釋放并重復進行LBT。這可確保對介質的公平訪問，同時也是一個非常有效的共享未授權頻譜的方法。目前需要解決的問題是如何在未授權頻段中使用LBT并取得最佳實施效果，因為這會引發介質訪問控制層的變化。

如果不能很好地實施LBT機制，LTE-U技術的可行性就可能會受到限制，因為公共場所的所有者和其他企業不愿意部署任何可能對未授權頻段產生負面影響的設施。酒店、會議中心、體育場和交通樞紐等公共場所都是需要海量數據的理想場所。現在，高質量的Wi-Fi服務發揮著至關重要的作用，它們可以吸引用戶進入并停留在上述公共場所中。這還會有效地使公共場所重視保護未授權頻段，許多場所現在甚至聘用員工追蹤這些頻段的使用情況。這樣就必須確保3GPP出臺的LTE-LAA標準都根據IEEE規范支持LBT機制。

圖2 LTE+Wi-Fi鏈路聚合

LTE +Wi-Fi鏈路聚合（LWA）

采用未授權頻譜LTE的另一個方法就是LTE Wi-Fi聚合（LWA），這種方法在業界將會更受歡迎。

這種高通大力推廣的技術，雖然與LTE-U和LTE-LAA存在一些差異，但是其效果與LTE-U和LTE-LAA非常類似。借助LWA，可分離LTE數據有效載荷，一些流量會通過Wi-Fi傳輸，剩余的則通過LTE本身來傳送，從而大大提升LTE服務的性能。人們預計，LWA會在標準化過程中快速發展，并被3GPP納入2016年夏天發布的R13標準。LWA集中采用Wi-Fi接入點來增大LTE RAN，在802.11 MAC框架中傳送LTE，因此雖然它正在傳送LTE數據，但是看起來卻像另一個網絡的Wi-Fi。

采用LWA，Wi-Fi在未授權頻段上運行，而LTE在授權頻段上運行，這兩種無線技術的結合會帶來絕佳的用戶體驗。這兩種技術都可以發揮各自所長，LTE無需再執行任何不正常的操作。與未授權頻譜中LTE的部署不同（此部署需要全新的網絡硬件和智能手機），LWA只需簡單的軟件升級就能啟用，智能手機采用LWA就能為這兩種無線網絡供電并拆分數據平面流量，從而使一部分LTE流量通過Wi-Fi進行隧道傳輸，剩余流量通過LTE自身運行。在Wi-Fi接入點收集的流經Wi-Fi的流量，隨即會被傳送回LTE小蜂窩基站，可有效錨定會話。這些流量在LTE小蜂窩基站結合到一起，然后發送到移動分組核心網（EPC），并從那里傳送到互聯網。

這種方法的最大優勢是，所有Wi-Fi流量都能從移動運營商EPC提供的服務中獲益。這些服務包括計費、深度包檢測、合法攔截、策略、身份驗證等，不勝枚舉。如果LTE信號丟失，此服務就會掉線，而用戶可以通過Wi-Fi重新連接互聯網。這種方法與多鏈路或多路徑TCP有點類似，不同的是，流量可結合到蜂窩RAN，而不是返回互聯網。

LTE+Wi-Fi鏈路聚合要求在一個固定場所內部署LTE小型蜂窩基站，場所的任何Wi-Fi接入點都要進行軟件升級從而支持LWA。Wi-Fi接入點也可以繼續支持獨立SSID上的非LWA流量，這比在未授權頻段中使用LTE有更多的優點，同時又避免了缺點，結合了兩者的優勢。因此LWA成為一個既不影響未授權頻段，又能充分利用現有Wi-Fi接入點，并提升室內蜂窩性能的解決方案。

未來將會怎樣？

預計2020年前，Wi-Fi和LTE小蜂窩基站技術仍將繼續融合，帶來最佳的用戶連接體驗，而LTE-U、LTE-LAA、LWA和多鏈路TCP則是融合這兩大無線技術的路徑選擇，當然業界也將探索更多方式以達到這一效果。電信級Wi-Fi技術和LTE小蜂窩基站的前途一片光明。