LTE-U迅速崛起　小型基地台邁向虛擬化

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。”

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)