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LTE-U迅速崛起 小型基地台邁向虛擬化

上網時間: 2015年04月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:蜂巢式基地台  未授權頻譜  LTE-U  5G  FSM99xx 

為了進一步提升蜂巢式基地台的性能以及降低成本,包括阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)、Aquantia以及高通(Qualcomm)等公司都在今年的全球行動通訊大會(MWC 2015)上發表新的晶片組與軟體解決方案,擴大使用未授權頻譜(LTE-U),為基於5G的下一代通訊基礎設施與技術標準鋪路。

根據市場研究機構Linley Group分析師Jag Bolaria表示,這些新產品方案的發佈時機剛好就是美國、韓國、日本與中國等地大型基地台的安裝計劃達到巔峰之際。

“大多數的投資都將結合小型蜂巢式基地台技術,一方面增加覆蓋率,同時也集中在擁有大量人口密集的特定地區,以及填補在覆蓋範圍中的缺口。晶片公司正致力於開發結合小型基地台的整合解決方案……預計接下來我們還將看到他們進一步將DSP與CPU整合於大型基地台SoC中。”

高通是率先為小型基地台擴展LTE至LTE-U的晶片公司之一,該公司推出的FSM99xx系列預計在今年下半年上市。高通希望能經由電信業者擴展並結合LTE-U和Wi-Fi存取點,同時利用尚不擁擠的5GHz未授權頻段聚合多項共存功能。

以干擾的觀點來看,LTE-U小型基地台與Wi-Fi網路之間更能實現和諧共存,使數十億的現有Wi-Fi裝置更流暢地運作,高通資深業務開發總監Mazen Chmaytelli表示。

“當談到在輔助下行鏈路(SDL)利用LTE-U時,最困難之處就發生在小型基地台,因為在行動端只需增加一個5GHz收發器,即可利用LTE晶片性能。但在小型基地台上必須增加頻率支援以及共存機制。”

高通選擇5GHz頻段即著眼於其廣泛的可用性,以及在未授權中高達40MHz的載波聚合(CA)。Chmaytelli表示,該晶片可達到下行鏈路350Mb/s與上行鏈路150Mb/s的峰值傳輸速率。

新晶片是專為戶外的微微型(pico)基地台與都會區基地台而設計,同時也能用於住宅市場的室內小型基地台。這款5GHz LTE-U小型基地台晶片的功耗還不到1W,但可同時支援8到64位使用者,而已授權頻段的pico基地台則需要5W功耗,可支援128-264位使用者。

同時,幾家電信業者希望透過虛擬化進一步降低通訊成本。其中一項作法是透過雲端-無線接取網路(C-RAN),以期降低成本、集中化基頻單元,以及利用遠端無線技術。

Aquantia針對室內C-RAN架構發佈了一款28nm的低功耗、自適應速率實體層(PHY)收發器;C-RAN有助於改善室內蜂巢式連接能力。據Aquantia表示,目前全球約有39%-61%的辦公室位於蜂巢式訊號覆蓋不足的建築物內,而且,大約有80%的行動數據流量都來自室內用戶。

Aquantia的AQcel技術可在長達200公尺的銅纜線上傳輸每秒數千兆位元(Gb/s)的數位蜂巢式訊號,同時提供PoE的功能。AQcell的PHY收發器能以2.45Gb/s、4.92Gb/s與9.83Gb/s的資料傳輸速率,作為遠端無線單元與集中式基頻單元之間的去程傳輸(fronthaul)解決方案。

Bolaria表示,“其問題在於從無線頭端到基頻單元所需的頻寬通常是數個Gb/s。為此,你必須採用光纖,但並不是大家都有足夠的頻寬。”

Alcatel-Lucent則以無線統一網路(WUN)的軟體解決方案,結合LTE、LTE-U與Wi-Fi。Alcatel-Lucent技術長Michael Peeters表示,這一途徑只需在現有的LTE網路基礎上稍加修改,以及為手機與核心進行軟體升級即可。預計在今年,電信業者就能輕鬆地利用這項技術,不過在行動手持裝置上還需要添加一款新的RF前端。

該軟體指定上行經由LTE傳輸,下行傳輸則透過Wi-Fi進行,為每位用戶提高潛在的數據傳輸速率達105Mb/s,從而增加了2-4倍的傳輸範圍。該新推出的LTE-U WUN方案利用LTE-Advanced的訊號傳輸協議,以將近三倍於170Mb/s的下載速度經由未授權的Wi-Fi頻譜進行傳輸。

“不過,業界擔心使用免授權頻段的LTE,可能會干擾到LTE的部署,”因此,Peeters說:“我們正在尋找可結合在網路另一側串流的多種途徑。這可能發生在閘道器或小型基地台;同時,基礎設備供應商或Wi-Fi與LTE供應商也不一定是相同的。”

Alcatel-Lucent並透過其虛擬化無線接取網路(V-RAN)為LTE-U部署提供了更多的靈活度,Peeters解釋,V-RAN不同於集中式的現成商用IP設備C-RAN。電信業者正準備透過BBU hoteling模式集中其RAN,或由專用硬體執行光纖至遠端無線頭端。

“小型基地台與V-RAN的組合,提供了更大的靈活度,能夠因應非常巨大的頻寬用量與性能峰值,並允許來自V-RAN的可擴展性以及M2M通訊應用所需的虛擬封包核心,”Peeters表示,“從而協助電信業者轉向5G,因為小型基地台以及邁向虛擬化之路才是必要的關鍵技術。”

V-RAN推動電信業者逐步擴展,以適應峰值數據負載,並允許在異質用戶群之間採用不同的模式。電信業者也可以在小型基地台之間切換負載,不過數以千計的基地台必須位於中央位置,以便於管理虛擬網路。

在今年的MWC上,Alcatel-Lucent展示執行於英特爾(Intel) Xeon伺服器的基頻通訊晶片並連接至遠端無線頭端,提供視訊會議、視頻串流以及因應客戶需求尖峰與網路彈性的網路能力。該公司同時宣佈在歐洲與亞洲的一線客戶已經採用其V-RAN大型基地台了。

該公司的V-RAN將在2016年上市,而高通的晶片也將在2016上半年部署於3GPP R10版本中。但無論是哪一家公司,都尚未瞄準下一代蜂巢式技術所需的60GHz傳輸。

高通、Alcatel-Lucent和T-Mobile日前並宣佈將在2016年共同部署LTE-U。此外,Alcatel-Lucent將採用高通的FSM99xx小型基地台SoC,在今年展開LTE-U試驗。

隨著5G腳步接近,Bolaria預計,為了提高資料率,OEM將會增加更多天線、以更複雜的調變讓每個單元達到更多位元,以及導入更多頻譜。此外,透過小型基地台的集中式波束成形技術可先瞄準一個訊號,然後使資料率從1Gbps提高到10Gbps以上。

“在這個領域中並不會出現任何特定的贏家。你可能會看到各種組合,”他說。與5G有關的標準化活動可望在今年起陸續展開,預計在2017與2018年時推出相關晶片,接著韓國與日本也將在2020年奧運前推出首款系統。

Alcatel-Lucent的Peeter認為,對於OEM、電信業者與晶片製造商來說,2015年可說是個關鍵時刻。

“在未來的18個月中,我們將會走到一個三岔路口。一方面,越來越多的人開始接受行動寬頻並成為其唯一的寬頻接取來源,這意味著......電信業者能夠隨著2G和3G的領域擴展而持續挹注投資金額。當我們到了4G時代時,整體投資並未到位。同時,各種新裝置不斷增加——可穿戴式、機器類通訊選項、白色家電與家用裝置等,現在都一起吵著要在現有網路佔有一席之地了。”

Peeter並指出,“電信業者現在面臨的問題是:單一用戶擁有無限頻寬,或是無限多的用戶共同使用很少的頻寬。”

使用未授權頻譜提升Wi-Fi使用容量與連線體驗
透過使用未授權頻譜,當網路流量從Wi-Fi轉移至LTE-U後,可提升Wi-Fi用戶的使用容量與連線體驗。
(來源:Northeastern University)

編譯:Susan Hong

(參考原文:Base Stations Go Virtual, Flexible,by Jessica Lipsky)





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