藍(lán)戈智庫|云晴

5G時(shí)代LTE-U和Wi-Fi協(xié)作發(fā)展談

藍(lán)戈智庫|云晴

2015年8月，通信產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定組織3GPP和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定組織Wi-Fi聯(lián)盟在北京就LTE-U和Wi-Fi協(xié)作問題舉行了研討會(huì)，參與各方對(duì)會(huì)議評(píng)價(jià)頗高。會(huì)議主持人3GPP TSG RAN主席Dino Flore稱，會(huì)議很好地幫助3GPP、IEEE和Wi-Fi聯(lián)盟這些標(biāo)準(zhǔn)組織加強(qiáng)協(xié)作溝通。IEEE 802 LAN/MAN標(biāo)準(zhǔn)主席Paul Nikolich稱：“我們討論了基于完全不同文化的產(chǎn)業(yè)”。而在2015年3月的MWC上，高通市場(chǎng)營(yíng)銷高級(jí)總監(jiān)Peter Carson稱，高通將就LTE-U 5G推出多款相關(guān)設(shè)備。2015年下半年或2016年初，如果有運(yùn)營(yíng)商支持的話，LTE-U商用網(wǎng)絡(luò)將面世。在具體實(shí)現(xiàn)方面，高通期望一方面通過連接的引擎打通兩種技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)更好的用戶體驗(yàn)；另一方面，高通希望通過共存性管理器來消除兩種技術(shù)的干擾，從而讓語音等數(shù)據(jù)在兩種技術(shù)中傳輸。在5G時(shí)代，LTE-U和Wi-Fi協(xié)作問題為何會(huì)提上日程甚至于得到來自不同標(biāo)準(zhǔn)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(guān)注。

頻譜資源日益緊缺

進(jìn)入高速數(shù)據(jù)時(shí)代，幾個(gè)影響移動(dòng)寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸（如終端、內(nèi)容及用戶體驗(yàn)等）一一得到解決。信息通信行業(yè)對(duì)高速移動(dòng)互聯(lián)的需求增長(zhǎng)迅猛，作為制約行業(yè)發(fā)展最為關(guān)鍵的頻譜資源緊缺的問題日益凸現(xiàn)。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(tǒng)吞吐量越大。然而，目前運(yùn)營(yíng)商分配到的頻譜資源非常有限，因此之前利用非授權(quán)頻段的Wi-Fi技術(shù)一度成為運(yùn)營(yíng)商蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)無線側(cè)接入的輔助手段。

隨著兩種無線技術(shù)的成熟和發(fā)展，Wi-Fi和蜂窩移動(dòng)技術(shù)似乎正在相互融合與協(xié)作，也就是說，Wi-Fi技術(shù)在移動(dòng)性方面不斷完善，而蜂窩移動(dòng)技術(shù)在寬帶化方面不斷改進(jìn)。

Wi-Fi有幾個(gè)蜂窩移動(dòng)技術(shù)所不具備的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)的基本原因在于這一協(xié)議的產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是以開放自由為指導(dǎo)思想的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定組織。Wi-Fi是在未授權(quán)的頻譜上運(yùn)行的，部署Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)門檻很低，而設(shè)備的兼容性很強(qiáng)，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(dòng)性的情景下具備優(yōu)勢(shì)。但由于技術(shù)設(shè)計(jì)針對(duì)局域環(huán)境而缺乏移動(dòng)性，因此很難形成無縫的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。

蜂窩移動(dòng)技術(shù)則基于相對(duì)封閉、因?yàn)閺S商利益帶來更高技術(shù)壁壘的通信標(biāo)準(zhǔn)制定組織，因此技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的通用性問題一直備受關(guān)注。這一技術(shù)受到嚴(yán)格的頻率管制，不同制式之間因?yàn)榧夹g(shù)和商業(yè)的原因兼容性較差，但因?yàn)閷?duì)移動(dòng)性考慮較多因此具備弱室外覆蓋、無縫移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地支持語音和流媒體等實(shí)時(shí)應(yīng)用。隨著無線技術(shù)的高速發(fā)展，蜂窩移動(dòng)技術(shù)對(duì)寬帶的支持有巨大提升。

縱然如此，運(yùn)營(yíng)商可獲得的頻譜資源非常有限而且成本很高。運(yùn)營(yíng)商必須合理利用頻譜這一通信行業(yè)最為重要的資源。這樣的需求驅(qū)動(dòng)著運(yùn)營(yíng)商將關(guān)注點(diǎn)放在了未授權(quán)的頻譜上，Wi-Fi和蜂窩移動(dòng)技術(shù)的相互融合與協(xié)作話題也由此展開。中國(guó)移動(dòng)的LTE頻譜資源合計(jì)130MHz，中國(guó)聯(lián)通合計(jì)90MHz，中國(guó)電信合計(jì)100MHz。在Wi-Fi部署的免授權(quán)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(quán)頻譜如果能夠利用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，將可以為運(yùn)營(yíng)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(shù)就是將LTE部署到免授權(quán)頻段，在免授權(quán)頻段上采用LTE空口協(xié)議完成通信，運(yùn)營(yíng)商采用這一技術(shù)可以獲得更高的頻譜效率。從調(diào)度技術(shù)的角度觀察，LTE-U具備比Wi-Fi更明顯的電信協(xié)議特征和與此相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性。LTE-U使用集中調(diào)度的機(jī)制，即時(shí)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(jìng)爭(zhēng)資源。而基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的Wi-Fi采用了搶占式調(diào)度機(jī)制，在用戶數(shù)較大時(shí)容易出現(xiàn)服務(wù)端需求超出服務(wù)端處理能力的情況。

LTE-U和Wi-Fi分別從移動(dòng)性能和寬帶性能的角度在未授權(quán)的頻譜上發(fā)展，它們之間的共生融合在5G時(shí)代得到關(guān)注。另一方面，作為目前最為成功的無線技術(shù)，二者在新的5G市場(chǎng)上的利益分配也非常值得關(guān)注。例如：如果不指定LTE和Wi-Fi的共存標(biāo)準(zhǔn)，只簡(jiǎn)單地將LTE-U視為L(zhǎng)TE的“新頻段”而沒有設(shè)置共存機(jī)制，很可能出現(xiàn)LTE-U擠走Wi-Fi的情況。而這樣的狀況是類似Wi-Fi聯(lián)盟組織非常不愿看到的。既然雙方目標(biāo)都是高速移動(dòng)寬帶，那么就先從協(xié)調(diào)的角度來探討雙方共生的機(jī)會(huì)——這或許是當(dāng)前多方尋求合作機(jī)會(huì)的動(dòng)機(jī)和考量因素。

從外部環(huán)境來看，不同國(guó)家對(duì)免授權(quán)頻段的開放、本地運(yùn)營(yíng)商對(duì)于LTE-U的信心和演進(jìn)策略的考量都會(huì)影響到LTE-U的發(fā)展。因此短期內(nèi)縱使LTE-U有取代Wi-Fi等接入技術(shù)的領(lǐng)先性，但是在產(chǎn)業(yè)中合作共生、共同融合的可能性或許會(huì)更大。