美系5G戰(zhàn)略揭秘，LTE-U+虛擬化小型基站

為了進一步提升蜂窩基站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移動通信大會(MWC 2015)上發(fā)表新的芯片組與軟件解決方案，擴大使用未授權(quán)頻譜(LTE-U)，為基于5G的下一代通信基礎(chǔ)設(shè)施與技術(shù)標準鋪路。

 

根據(jù)市場研究機構(gòu)Linley Group分析師Jag Bolaria表示，這些新產(chǎn)品方案的發(fā)布時機剛好就是美國、韓國、日本與中國等地大型基站的安裝計劃達到巔峰之際。

 

“大多數(shù)的投資都將結(jié)合小型蜂窩基站技術(shù)，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(qū)，以及填補在覆蓋范圍中的缺口。芯片公司正致力于開發(fā)結(jié)合小型基站的整合解決方案……預(yù)計接下來我們還將看到他們進一步將DSP與CPU整合于大型基站SoC中。”

 

高通是率先為小型基站擴展LTE至LTE-U的芯片公司之一，該公司推出的FSM99xx系列預(yù)計在今年下半年上市。高通希望能經(jīng)由電信業(yè)者擴展并結(jié)合LTE-U和Wi-Fi存取點，同時利用尚不擁擠的5GHz未授權(quán)頻段聚合多項共存功能。

 

以干擾的觀點來看，LTE-U小型基站與Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)之間更能實現(xiàn)和諧共存，使數(shù)十億的現(xiàn)有Wi-Fi裝置更流暢地運作，高通資深業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)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(fā)生在小型基站，因為在移動端只需增加一個5GHz收發(fā)器，即可利用LTE芯片性能。但在小型基站上必須增加頻率支持以及共存機制。”

 

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

 

新芯片是專為戶外的微微型(pico)基站與都會區(qū)基站而設(shè)計，同時也能用于住宅市場的室內(nèi)小型基站。這款5GHz LTE-U小型基站芯片的功耗還不到1W，但可同時支持8到64位使用者，而已授權(quán)頻段的pico基站則需要5W功耗，可支持128-264位使用者。

 

同時，幾家電信業(yè)者希望透過虛擬化進一步降低通信成本。其中一項作法是透過云端-無線接取網(wǎng)絡(luò)(C-RAN)，以期降低成本、集中化基頻單元，以及利用遠程無線技術(shù)。

Aquantia針對室內(nèi)C-RAN架構(gòu)發(fā)布了一款28nm的低功耗、自適應(yīng)速率物理層(PHY)收發(fā)器；C-RAN有助于改善室內(nèi)蜂窩連接能力。據(jù)Aquantia表示，目前全球約有39%-61%的辦公室位于蜂窩訊號覆蓋不足的建筑物內(nèi)，而且，大約有80%的移動數(shù)據(jù)流量都來自室內(nèi)用戶。

 

Aquantia的AQcel技術(shù)可在長達200公尺的銅纜在線傳輸每秒數(shù)千兆位(Gb/s)的數(shù)字蜂窩訊號，同時提供PoE的功能。AQcell的PHY收發(fā)器能以2.45Gb/s、4.92Gb/s與9.83Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，作為遠程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，“其問題在于從無線頭端到基頻單元所需的帶寬通常是數(shù)個Gb/s。為此，你必須采用光纖，但并不是大家都有足夠的帶寬。”

 

Alcatel-Lucent則以無線統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)(WUN)的軟件解決方案，結(jié)合LTE、LTE-U與Wi-Fi。Alcatel-Lucent技術(shù)長Michael Peeters表示，這一途徑只需在現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上稍加修改，以及為手機與核心進行軟件升級即可。預(yù)計在今年，電信業(yè)者就能輕松地利用這項技術(shù)，不過在移動手持裝置上還需要添加一款新的RF前端。

 

該軟件指定上行經(jīng)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(shù)據(jù)傳輸速率達105Mb/s，從而增加了2-4倍的傳輸范圍。該新推出的LTE-U WUN方案利用LTE-Advanced的訊號傳輸協(xié)議，以將近三倍于170Mb/s的下載速度經(jīng)由未授權(quán)的Wi-Fi頻譜進行傳輸。

 

“不過，業(yè)界擔心使用免授權(quán)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(jié)合在網(wǎng)絡(luò)另一側(cè)串流的多種途徑。這可能發(fā)生在網(wǎng)關(guān)或小型基站；同時，基礎(chǔ)設(shè)備供貨商或Wi-Fi與LTE供貨商也不一定是相同的。”

 

Alcatel-Lucent并透過其虛擬化無線接取網(wǎng)絡(luò)(V-RAN)為LTE-U部署提供了更多的靈活度，Peeters解釋，V-RAN不同于集中式的現(xiàn)成商用IP設(shè)備C-RAN。電信業(yè)者正準備透過BBU hoteling模式集中其RAN，或由專用硬件執(zhí)行光纖至遠程無線頭端。

 

“小型基站與V-RAN的組合，提供了更大的靈活度，能夠因應(yīng)非常巨大的帶寬用量與性能峰值，并允許來自V-RAN的可擴展性以及M2M通信應(yīng)用所需的虛擬封包核心，”Peeters表示，“從而協(xié)助電信業(yè)者轉(zhuǎn)向5G，因為小型基站以及邁向虛擬化之路才是必要的關(guān)鍵技術(shù)。”

 

V-RAN推動電信業(yè)者逐步擴展，以適應(yīng)峰值數(shù)據(jù)負載，并允許在異質(zhì)用戶群之間采用不同的模式。電信業(yè)者也可以在小型基站之間切換負載，不過數(shù)以千計的基站必須位于中央位置，以便于管理虛擬網(wǎng)絡(luò)。

 

在今年的MWC上，Alcatel-Lucent展示執(zhí)行于英特爾(Intel) Xeon服務(wù)器的基頻通信芯片并連接至遠程無線頭端，提供視頻會議、視頻串流以及因應(yīng)客戶需求尖峰與網(wǎng)絡(luò)彈性的網(wǎng)絡(luò)能力。該公司同時宣布在歐洲與亞洲的一線客戶已經(jīng)采用其V-RAN大型基地臺了。

該公司的V-RAN將在2016年上市，而高通的芯片也將在2016上半年部署于3GPP R10版本中。但無論是哪一家公司，都尚未瞄準下一代蜂窩技術(shù)所需的60GHz傳輸。

 

高通、Alcatel-Lucent和T-Mobile日前并宣布將在2016年共同部署LTE-U。此外，Alcatel-Lucent將采用高通的FSM99xx小型基地臺SoC，在今年展開LTE-U試驗。

 

隨著5G腳步接近，Bolaria預(yù)計，為了提高數(shù)據(jù)率，OEM將會增加更多天線、以更復(fù)雜的調(diào)變讓每個單元達到更多位，以及導(dǎo)入更多頻譜。此外，透過小型基站的集中式波束成形技術(shù)可先瞄準一個訊號，然后使數(shù)據(jù)率從1Gbps提高到10Gbps以上。

 

“在這個領(lǐng)域中并不會出現(xiàn)任何特定的贏家。你可能會看到各種組合，”他說。與5G有關(guān)的標準化活動可望在今年起陸續(xù)展開，預(yù)計在2017與2018年時推出相關(guān)芯片，接著韓國與日本也將在2020年奧運前推出首款系統(tǒng)。

 

Alcatel-Lucent的Peeter認為，對于OEM、電信業(yè)者與芯片制造商來說，2015年可說是個關(guān)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移動寬帶并成為其唯一的寬帶接取來源，這意味著......電信業(yè)者能夠隨著2G和3G的領(lǐng)域擴展而持續(xù)挹注投資金額。當我們到了4G時代時，整體投資并未到位。同時，各種新裝置不斷增加——可穿戴式、機器類通信選項、白色家電與家用裝置等，現(xiàn)在都一起吵著要在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)占有一席之地了。”

Peeter并指出，“電信業(yè)者現(xiàn)在面臨的問題是：單一用戶擁有無限帶寬，或是無限多的用戶共同使用很少的帶寬。”

 

 

透過使用未授權(quán)頻譜，當網(wǎng)絡(luò)流量從Wi-Fi轉(zhuǎn)移至LTE-U后，可提升Wi-Fi用戶的使用容量與聯(lián)機體驗。（來源：Northeastern University）