5G时代LTE-U和Wi-Fi协作发展谈

蓝戈智库|云晴

5G时代LTE-U和Wi-Fi协作发展谈

蓝戈智库|云晴

2015年8月，通信产业标准制定组织3GPP和互联网产业标准制定组织Wi-Fi联盟在北京就LTE-U和Wi-Fi协作问题举行了研讨会，参与各方对会议评价颇高。会议主持人3GPP TSG RAN主席Dino Flore称，会议很好地帮助3GPP、IEEE和Wi-Fi联盟这些标准组织加强协作沟通。IEEE 802 LAN/MAN标准主席Paul Nikolich称：“我们讨论了基于完全不同文化的产业”。而在2015年3月的MWC上，高通市场营销高级总监Peter Carson称，高通将就LTE-U 5G推出多款相关设备。2015年下半年或2016年初，如果有运营商支持的话，LTE-U商用网络将面世。在具体实现方面，高通期望一方面通过连接的引擎打通两种技术，以实现更好的用户体验；另一方面，高通希望通过共存性管理器来消除两种技术的干扰，从而让语音等数据在两种技术中传输。在5G时代，LTE-U和Wi-Fi协作问题为何会提上日程甚至于得到来自不同标准化组织的讨论，这一问题的解决有何重要意义？这些问题需要得到关注。

频谱资源日益紧缺

进入高速数据时代，几个影响移动宽带数据业务发展的瓶颈（如终端、内容及用户体验等）一一得到解决。信息通信行业对高速移动互联的需求增长迅猛，作为制约行业发展最为关键的频谱资源紧缺的问题日益凸现。频谱资源是决定无线带宽的重要因素，频段越宽，传输速率越快，系统吞吐量越大。然而，目前运营商分配到的频谱资源非常有限，因此之前利用非授权频段的Wi-Fi技术一度成为运营商蜂窝移动通信技术无线侧接入的辅助手段。

随着两种无线技术的成熟和发展，Wi-Fi和蜂窝移动技术似乎正在相互融合与协作，也就是说，Wi-Fi技术在移动性方面不断完善，而蜂窝移动技术在宽带化方面不断改进。

Wi-Fi有几个蜂窝移动技术所不具备的特点，这些特点的基本原因在于这一协议的产生机构是以开放自由为指导思想的互联网标准制定组织。Wi-Fi是在未授权的频谱上运行的，部署Wi-Fi的网络门槛很低，而设备的兼容性很强，基本上不存在终端制式的限制，因此在大容量、高密度且低移动性的情景下具备优势。但由于技术设计针对局域环境而缺乏移动性，因此很难形成无缝的移动运营网络。

蜂窝移动技术则基于相对封闭、因为厂商利益带来更高技术壁垒的通信标准制定组织，因此技术标准的通用性问题一直备受关注。这一技术受到严格的频率管制，不同制式之间因为技术和商业的原因兼容性较差，但因为对移动性考虑较多因此具备弱室外覆盖、无缝移动等优点，能够更好地支持语音和流媒体等实时应用。随着无线技术的高速发展，蜂窝移动技术对宽带的支持有巨大提升。

纵然如此，运营商可获得的频谱资源非常有限而且成本很高。运营商必须合理利用频谱这一通信行业最为重要的资源。这样的需求驱动着运营商将关注点放在了未授权的频谱上，Wi-Fi和蜂窝移动技术的相互融合与协作话题也由此展开。中国移动的LTE频谱资源合计130MHz，中国联通合计90MHz，中国电信合计100MHz。在Wi-Fi部署的免授权频谱资源方面，2.4GHz频段附近约90MHz可用，5GHz频段附近有900MHz之多。这些免授权频谱如果能够利用于蜂窝网络，将可以为运营商大大解决频谱资源短缺的问题。

可借Wi-Fi破解难题

LTE-U（LTE Advanced in Unlicensed Spectrums）技术就是将LTE部署到免授权频段，在免授权频段上采用LTE空口协议完成通信，运营商采用这一技术可以获得更高的频谱效率。从调度技术的角度观察，LTE-U具备比Wi-Fi更明显的电信协议特征和与此相对应的稳定性。LTE-U使用集中调度的机制，即时间、空间、频谱等无线资源由基站集中控制、集中分配，终端之间无需竞争资源。而基于互联网协议的Wi-Fi采用了抢占式调度机制，在用户数较大时容易出现服务端需求超出服务端处理能力的情况。

LTE-U和Wi-Fi分别从移动性能和宽带性能的角度在未授权的频谱上发展，它们之间的共生融合在5G时代得到关注。另一方面，作为目前最为成功的无线技术，二者在新的5G市场上的利益分配也非常值得关注。例如：如果不指定LTE和Wi-Fi的共存标准，只简单地将LTE-U视为LTE的“新频段”而没有设置共存机制，很可能出现LTE-U挤走Wi-Fi的情况。而这样的状况是类似Wi-Fi联盟组织非常不愿看到的。既然双方目标都是高速移动宽带，那么就先从协调的角度来探讨双方共生的机会——这或许是当前多方寻求合作机会的动机和考量因素。

从外部环境来看，不同国家对免授权频段的开放、本地运营商对于LTE-U的信心和演进策略的考量都会影响到LTE-U的发展。因此短期内纵使LTE-U有取代Wi-Fi等接入技术的领先性，但是在产业中合作共生、共同融合的可能性或许会更大。