LTE利用免許可頻段：在爭議中前行

伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，移動數(shù)據(jù)流量飛速增長，利用免許可頻段分流LTE網(wǎng)絡(luò)流量，成為緩解流量壓力的重要手段。然而，LTE利用免許可頻段，在標準、監(jiān)管乃至應(yīng)對WLAN競爭中，都面臨著不小的挑戰(zhàn)，注定了其實現(xiàn)不可能一蹴而就。 ——編者

　面對流量壓力，LTE應(yīng)該怎么辦？

WLAN能否成為“靈丹妙藥”？答案是否定的。由于LTE與WLAN標準差別較大，兩個網(wǎng)絡(luò)深度融合的難度大，且工作在2.4GHz頻段的各類設(shè)備較多，干擾問題突出，單純通過部署WLAN網(wǎng)絡(luò)緩解LTE流量壓力效果不佳。

那么“押注”載波聚合呢？LTE-Advanced商用后，運營商越來越依賴于通過載波聚合提高帶寬。但載波聚合需要運營商擁有較大帶寬的頻譜資源，而在頻譜稀缺的今天，運營商很難一次性拿出數(shù)個10MHz甚至20MHz的頻譜資源進行載波聚合，頻譜資源供需矛盾突出。與此同時，全球的免許可頻譜資源較為豐富，尤其是5GHz頻段使用率較低，還未被充分利用，大部分主要國家的5GHz頻譜量都在400MHz以上。

利用5GHz免許可頻段部署經(jīng)過改進的LTE系統(tǒng)，實現(xiàn)授權(quán)頻段和免許可頻段LTE系統(tǒng)的深度融合，也許是解決之道。這樣做的好處是一方面能夠充分利用資源豐富且尚未被充分利用的5GHz免許可頻段，另一方面則可以大大降低運營商使用頻譜資源的成本，因此成為LTE發(fā)展演進的一種新思路。

標準化待完成，商用分兩步

LTE利用免許可頻段尚處于起步階段，其技術(shù)發(fā)展仍在產(chǎn)業(yè)競爭中不斷進行著探索和嘗試。目前，高通已聯(lián)合阿朗、愛立信、三星、Verizon等企業(yè)成立了LTE-U論壇，對LTE標準進行了部分修改，使其能夠與WLAN在一定程度上共存并工作在5GHz的免許可頻段。

由于谷歌、IEEE等標準組織和企業(yè)的質(zhì)疑，LTE-U技術(shù)方案并未被3GPP納入正式的LTE標準之中，但這一思路已經(jīng)成為LTE技術(shù)演進的重要方向。

3GPP在R13中正式立項制訂LAA標準，重點工作在5GHz免許可頻段。目前LAA主要有兩種模式，一是補充下行鏈路模式（SDL，Supplement Downlink），免許可頻段只被用來做下行數(shù)據(jù)鏈路傳輸；二是載波聚合模式（CA，Carrier Aggregation），免許可頻段可用于下行數(shù)據(jù)鏈路和上行數(shù)據(jù)鏈路，這一模式的優(yōu)勢是可靈活調(diào)節(jié)上行和下行鏈路免許可頻段帶寬。在SDL和CA模式中，免許可頻段都僅用于數(shù)據(jù)層，所有的控制層流量都由授權(quán)頻段承載，運營商對授權(quán)和免許可頻段資源同時進行控制。2016年即將凍結(jié)的LTE R13會形成SDL模式標準，可以實現(xiàn)簡單部署和運營，3GPP還將在后續(xù)的5G標準中進一步研究制訂LAA的CA模式標準。

當(dāng)前，部分頻譜資源匱乏的運營商正在積極推進LTE在免許可頻段上的部署。但是，由于運營商策略及所處監(jiān)管環(huán)境的不同，LTE利用免許可頻段有可能將分為兩個階段實現(xiàn)商用。第一階段是基于LTE-U的商用，高通的FDD版本芯片已經(jīng)準備就緒，Verizon計劃從2016年開始部署LTE-U技術(shù)；第二階段是基于3GPP Release 13的LAA技術(shù)，Vodafone已經(jīng)在荷蘭進行了試商用，利用20MHz的1800MHz許可頻段與20MHz的5GHz免許可頻段進行載波聚合，下行傳輸速率達到了274Mbps。DoCoMo、T-Mobile、SKT、LG U+等運營商也正在積極測試，在標準化完成后可以實現(xiàn)商用，屆時將會有更多的運營商采用。

不同監(jiān)管環(huán)境，不同應(yīng)對策略

免許可頻段是指在滿足相關(guān)技術(shù)的要求下，不需要管理部門許可就能直接使用的頻譜資源。目前，全球各國對5GHz免許可頻段的監(jiān)管政策主要分為兩類。

一類政策是不涉及具體的共存要求和規(guī)定，主要限制發(fā)射功率，以避免對相鄰頻段和共享頻段的主要用戶造成干擾，如美國、印度。針對LTE利用免許可頻段可能引發(fā)的干擾問題，美國FCC還在廣泛征集各方意見并進行全面評估，尚未做出明確規(guī)定。

另一類政策是設(shè)定具體的共存要求和使用區(qū)域（室內(nèi)），要求必須具備發(fā)射功率控制（TPC）及動態(tài)頻率選擇（DFS）干擾抑制技術(shù)。該技術(shù)要求類似于WLAN標準中的“先聽后講”（LBT,listen before talk），保證與無線電定位等其他無線電業(yè)務(wù)的共存，如日本、歐盟。由于這些國家的監(jiān)管要求更為嚴格，而LTE-U并不符合監(jiān)管要求，因而促使當(dāng)?shù)夭糠诌\營商正在積極測試符合監(jiān)管要求的LAA技術(shù)。

LTE與WLAN兩個陣營兩種立場

對于部署工作在5GHz免許可頻段的LTE系統(tǒng)可能與WLAN等技術(shù)產(chǎn)生干擾的問題，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)引發(fā)巨大爭議。

例如，美國運營商Verizon和T-Mobile計劃部署LTE-U技術(shù)，遭到了來自WLAN陣營的反對。LTE-U技術(shù)規(guī)范主要基于LTE的R10及后續(xù)版本空口接口進行修改，加入了避讓、載波選擇、功率控制等功能，采用SDL模式與授權(quán)頻段配合使用。LTE-U論壇認為LTE-U能夠在不影響WLAN的情況下，可以提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能。但以Wi-Fi聯(lián)盟、已經(jīng)大規(guī)模部署了WLAN網(wǎng)絡(luò)的有線電視公司和以谷歌為代表的WLAN陣營企業(yè)，紛紛提出了明確的反對意見，認為LTE-U不是標準化的技術(shù)，如果LTE-U部署將會嚴重影響WLAN的性能，敦促FCC暫緩LTE-U設(shè)備的認證。

考慮到一些國家免許可頻段規(guī)定和WLAN等技術(shù)特點，R13的LAA建議工作在5470~5725MHz、5725~5850MHz和5150~5350MHz（部分地區(qū)）頻段，一方面符合各國監(jiān)管機構(gòu)關(guān)于免許可頻段的規(guī)定；另一方面從共存角度出發(fā)，在空中接口方面引入了LBT、自適應(yīng)小區(qū)開關(guān)、載波選擇等功能，從目前3GPP的仿真結(jié)果看，LAA可以與WLAN實現(xiàn)較好共存，但IEEE認為還需要通過一系列研討，才能確定LAA與WLAN共存的合適方式。

未來，LTE將與新一代WLAN技術(shù)（802.11ac）不可避免地在5GHz頻段展開競爭。

客觀來看，WLAN在免許可頻段稱霸多年，盡管有藍牙、ZigBee等技術(shù)也使用免許可頻段，但其市場規(guī)模和影響力遠不及WLAN。隨著智能手機及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，WLAN更是逐漸成為移動互聯(lián)網(wǎng)流量的主要承載網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)思科2015年年初發(fā)布的數(shù)據(jù)，2014年WLAN分流的移動互聯(lián)網(wǎng)流量占總量的46%，預(yù)計2017年會占51%，到2019年將會進一步擴大到54%。

LTE使用免許可頻段，將對WLAN產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。一方面，這樣做可以提升運營商室內(nèi)覆蓋能力，擺脫對WLAN分流的依賴；另一方面，LTE將與WLAN剛剛投入商用的新一代技術(shù)——802.11ac在5GHz頻段上展開正面競爭，爭奪頻譜資源。802.11ac也使用5GHz頻段，最高傳輸速率可達3.2Gbps，2014年相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)占到了全球WLAN出貨量的11%。若該技術(shù)快速在全球得到部署，5GHz的頻譜占用率將大大提高，影響LTE系統(tǒng)在免許可頻段的使用效率。

　　結(jié) 語

傳統(tǒng)上一直使用許可頻段的蜂窩技術(shù)開始拓展免許可頻譜資源，一方面體現(xiàn)了頻譜資源的緊張，多種技術(shù)共享頻譜的理念已經(jīng)逐漸被產(chǎn)業(yè)界接納，用頻模式正在發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變；另一方面，LTE使用免許可頻段作為未來蜂窩技術(shù)發(fā)展的一個新方向，其發(fā)展對運營商的網(wǎng)絡(luò)升級和技術(shù)演進策略都會產(chǎn)生一定的影響，同時也將牽扯到其他利用免許可頻段的無線技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。客觀來看，LTE利用免許可頻段技術(shù)仍面臨很多挑戰(zhàn)和不確定性，干擾共存的技術(shù)問題、監(jiān)管機構(gòu)的態(tài)度、兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度等，都可能對其發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，值得我們長期關(guān)注。