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LTE載波聚合為5G行動通訊鋪路

上網時間: 2015年11月09日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:LTE  載波聚合  CA  5G  LTE-A 

作者:Will Strauss,Forward Concepts總分析師

隨著智慧型手機不斷增加越來越多的照片與視訊傳輸(如Instagram、YouTube和Skype等),推動對於更多無線資料的需求日益成長。然而,當你在手機上觀看視訊時,仍然免不了經常因為蜂巢式服務太慢而出現緩衝中的畫面,那真是十分令人沮喪啊!

但很多時候,就算是智慧型手機採用了四核心、八核心或甚至是十核心的應用處理器,對此可能也無濟於事。

另一方面,隨著每一個新世代的智慧型手機上市,用戶對於更大螢幕尺寸以及越來越高解析度的喜好也意味著需要使用更多的資料量。然而,用戶通常不會把他們的新款大尺寸手機跟‘較大螢幕及其高解析度耗用更多資料’聯想在一起,事實上,這卻是資料量預算的重要因素之一。

智慧型手機的相機解析度正不斷提高,2千萬晝素的後置相機以及500萬畫素的前相機解析度變得越來越普遍。你可以想像未來還將出現更高畫素,以及隨之而來的更高資料量消耗。圖1顯示從QVGA演進到超高畫質(UHD),每一新世代手機顯示器所需的頻寬正呈指數級成長。


圖1:智慧型手機硬體革新——更先進硬體的App流量相對增加

根據愛立信(Ericsson)在2015年6月的《行動趨勢報告》(Mobility Report),視訊串流和社群網路主導整體應用流量。在許多行動網路中,愛立信發現,目前約有40%-60%的視訊流量都來自於YouTube。

該報告並預測,行動視訊流量每年將成長55%,到了2020年,約有60%的行動數據流量都將來自視訊。尤其是在YouTube與Netflix等OTT供應商的大力推動下,用戶行為導致的視訊串流媒體成長十分快速。

思科公司(Cisco Corp.)也預期,從2013年到2018年,行動資料流量將以65%的複合年成長率(CAGR)成長。因此,網路容量和裝置傳輸速率都必須超越這一成長率,才能改善消耗與產生(越來越多)資料流量的用戶體驗。


圖2:上傳資料流量增加的來源?

為了滿足手機用戶對於更多娛樂視訊、串流音樂、視訊會議、互動遊戲以及更高資料速率的需求,諸如AT&T、Verizon和中國移動(China Mobile)等行動營運商亟需強化其網路服務。但這需要更大的通道頻寬,才能達到更高速的下行鏈路,以及日益增加的上行鏈路(如Skype以及Apple FaceTime等視訊會議)速度要求。

然而,由於全球頻譜分配十分零散,提供給營運商使用的頻譜通常像是幾個不同的頻段拼湊起來,營運商可能無法直接將其載波指定至更高的頻寬範圍。

如何提高上傳速度?

目前有幾種提高下載速度的權宜之計,例如結合LTE和Wi-Fi載波等,但這無法套用於提高上傳速度。然而,針對像Instagram與視訊會議等具有更高上傳速度的要求,透過LTE載波聚合(Carrier Aggregation;CA)技術,可望更理想地增加有效頻寬及高速傳輸性能。

載波聚合的基本概念並不算新;它曾經在大約二十年前用於固定線路ISDN,後來由業界標準3GPP Release-10版正式發佈用於LTE-Advanced(LTE-A),讓營運商得以更有效率地利用其頻譜資產,提升用戶服務所需的傳輸速度以及增加網路容量。

載波聚合主要透過數位訊號處理(DSP)技術接合2個或多個固定頻寬的載波,使其發揮2倍或多倍頻寬的效果。例如,將3種載波結合在一起,就能提供3倍頻寬等等以此類推。在3GPP規格中,可以結合使用多達5種20MHz LTE載波,如圖3所示。然而,在不久的將來,2倍與3倍的CA建置可說是更為可行。


圖3:載波聚合——定義未來的LTE-Advanced技術

在行動世界中,我們已經一路從2G、3G走向更大頻寬,如今更透過旗艦級的LTE-A技術來到了4G時代。但是,在未來十年出現新一代5G行動通訊以前,LTE載波聚合技術正成為目前的技術首選。載波聚合技術可同時結合更低與更高頻段——利用低頻段的更廣泛覆蓋範圍,並透過高頻段實現更高可用性。

對於用戶來說,載波聚合的重要性不只是更大頻寬。因為更大頻寬可帶來更好的傳輸速率體驗,特別是在蜂巢式基地台的邊緣,如圖4所示。顯然,透過載波聚合技術強化了蜂巢式基地台邊緣衰減的訊號,因而使遠離城市中心的住戶也能受益於更快的傳輸效率。


圖4:對用戶的影響:不同覆蓋範圍的2x/3x傳輸速率
來源:高通

雙載波的載波聚合技術可為突發性應用倍增傳輸容量,而3倍載波的載波聚合技術則可增加3倍。除了增加資料速率,同時還可在典型的網路負載下維持相同的用戶體驗。當載波聚合時,不僅帶來了更多資源,而且由於中繼效率,而使得整體性能更大於各個載波加總的能力。提高傳輸容量將有助於營運商解決智慧型手機帶來突發性傳輸流量的挑戰,從而更有效的利用社交媒體應用程式與即時傳訊等。

對於營運商來說,載波聚合技術提供的網路效率比單獨的無線通道更高,同時還能以任何用戶傳輸速率提供更多容量。此外,即使是在網路負載與支援更豐富內容與服務的情況下,載波聚合也能提供更好的用戶傳輸速率。

(下一頁繼續:營運商部署LTE CA網路)


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