5G前奏：LTE-A-Pro技(jì )術持續發展

              【來源：中(zhōng)國(guó)信息産(chǎn)業網-人民(mín)郵電(diàn)報】

    業界廣泛認為(wèi)移動通信十年一個周期，目前第四代移動通信技(jì )術LTE已在全球大規模商(shāng)用(yòng)，第五代移動通信的技(jì )術研究和标準化提上議程。目前移動通信界已達成共識，5G階段将有(yǒu)全新(xīn)的空中(zhōng)接口和網絡架構，同時LTE-Advanced将會持續演進，并将成為(wèi)5G重要的一部分(fēn)，此外，5G新(xīn)空中(zhōng)接口将與LTE-Advanced增強技(jì )術緊密配合，提升整網性能(néng)。

　　移動寬帶能(néng)力的進一步提升
　 引入全維多(duō)天線(xiàn)進一步提升系統容量。基于OFDM的LTE易于引入多(duō)天線(xiàn)技(jì )術，從LTE最初版本R8到LTE-A Pro即R13/R14，多(duō)天線(xiàn)技(jì )術持續增強。基于有(yǒu)源天線(xiàn)的全維多(duō)天線(xiàn)可(kě)以在水平波束賦形基礎上進行垂直波束賦形，從而實現密集城市中(zhōng)對不同樓層的覆蓋，支持高階多(duō)用(yòng)戶MIMO，實現小(xiǎo)區(qū)内和小(xiǎo)區(qū)間幹擾協調。LTE-A ProR13版本支持最大16端口的全維MIMO，R14在R13基礎上進一步擴展端口能(néng)力，支持最大32端口的全維MIMO。未來的5G系統将支持更多(duō)端口的全維多(duō)天線(xiàn)，如64端口、128端口。
　　載波聚合有(yǒu)效地利用(yòng)各種離散頻譜。LTE向更多(duō)載波數、不同類型頻譜、更多(duō)技(jì )術間的載波聚合發展。LTE-AR10階段支持5個載波的聚合（即支持100Mhz帶寬），LTE-A Pro中(zhōng)支持32個載波的聚合，即最大640Mhz帶寬，支持的峰值速率達到10Gbps，系統吞吐量達到2Gbps。
　　在移動寬帶基本業務(wù)能(néng)力方面，LTE-A Pro及演進的能(néng)力基本匹配5G需求，但面向5G的虛拟現實等時延敏感型業務(wù)，LTE-A Pro技(jì )術還需要進一步優化。
技(jì )術和資源整合
　　1.LTE與WLAN深度融合
　　随着産(chǎn)業的整合，越來越多(duō)的設備提供商(shāng)具(jù)備多(duō)技(jì )術研發能(néng)力，這為(wèi)多(duō)技(jì )術間深度融合提供了基礎和動力。随着LTE-A系統自身能(néng)力的逐步完善和穩定，3GPP開始研究如何能(néng)更好地實現LTE與WLAN技(jì )術的融合，提升用(yòng)戶體(tǐ)驗和網絡服務(wù)質(zhì)量。最初，蜂窩技(jì )術通過統一業務(wù)和網絡管理(lǐ)、策略控制、無線(xiàn)資源管理(lǐ)等緊方式實現與WLAN的融合發展，WLAN作(zuò)為(wèi)一種無線(xiàn)技(jì )術融入蜂窩網絡。随着越來越多(duō)的LTE-A和WLAN雙模基站設備的規劃與研發，兩個技(jì )術間信息的共享使得更深度融合成為(wèi)可(kě)能(néng)，目标實現智能(néng)分(fēn)流控制、無縫漫遊及無縫業務(wù)分(fēn)流，運營商(shāng)在設備、網絡部署和資費上，整合蜂窩和WLAN資源。
　　從網絡側到無線(xiàn)側，3GPP和WLAN實現更精(jīng)細化、更深度融合。最初，網絡側提供有(yǒu)助于網絡發現和選擇的數據及策略，實現輔助網絡發現和選擇（ANDSF）。在無線(xiàn)側，LTE與WLAN從融合到聚合。LTE與WLAN融合是指通過RAN系統廣播或專用(yòng)信令發送WLAN詳細信息，輔助接入網選擇和業務(wù)路由。在LTE-A Pro階段，3GPP進一步研究LTE與WLAN的聚合，即采用(yòng)載波聚合或雙連接架構，在無線(xiàn)側将LTE和WLAN無線(xiàn)資源進行聚合，實現在支持WLAN接入的同時，WLAN對核心網是透明的。
　　2.使用(yòng)免許可(kě)頻譜資源
　　許可(kě)頻譜是移動通信運營商(shāng)保障服務(wù)和用(yòng)戶體(tǐ)驗的最高優先級考慮，但随着可(kě)用(yòng)許可(kě)頻譜資源的日益匮乏，并且免許可(kě)頻譜總存量與許可(kě)頻譜相當，借用(yòng)免許可(kě)頻譜來滿足不斷增長(cháng)的業務(wù)需求已成為(wèi)運營商(shāng)的重要補充。目前運營商(shāng)在免許可(kě)頻譜上使用(yòng)WLAN，用(yòng)以蜂窩數據的分(fēn)流，但運營商(shāng)希望使用(yòng)統一的框架來管理(lǐ)許可(kě)頻譜和免許可(kě)頻譜，實現統一的網絡架構、統一核心網單元、統一的移動性和安(ān)全框架，提出進一步優化免許可(kě)頻譜上使用(yòng)的技(jì )術，免許可(kě)LTE技(jì )術應運而生。
　　免許可(kě)LTE技(jì )術面向運營商(shāng)市場，與運營商(shāng)現有(yǒu)許可(kě)頻譜捆綁使用(yòng)。與同樣使用(yòng)免許可(kě)頻譜的WLAN不同，免許可(kě)LTE技(jì )術聚焦運營商(shāng)場景，主要應用(yòng)于室内和室外熱點場景，目前不考慮企業市場的應用(yòng)。為(wèi)确保網絡的整體(tǐ)服務(wù)質(zhì)量，并避免未來可(kě)能(néng)的外部競争，目前LAA中(zhōng)免許可(kě)頻譜自身不能(néng)獨立工(gōng)作(zuò)和組網，僅負責容量提升，必須通過被許可(kě)頻譜聚合才能(néng)使用(yòng)，也就是說用(yòng)戶必須先通過許可(kě)頻譜接入系統，然後通過許可(kě)頻譜的調度，用(yòng)戶才可(kě)以使用(yòng)免許可(kě)頻譜資源。為(wèi)了滿足不同區(qū)域免許可(kě)頻譜的管制要求，LAA采用(yòng)“發送前監聽”的信道占用(yòng)和接入方案，支持最大傳輸時間受限的非連續傳輸、動态的頻率選擇、載波選擇等機制。
　　面向免許可(kě)頻譜，3GPP為(wèi)運營商(shāng)提供了多(duō)套方案，同時IEEE也正在面向運營市場優化WLAN技(jì )術，這些方案都能(néng)在一定程度上解決目前運營商(shāng)面臨的問題，但解決問題的程度不同，涉及的産(chǎn)業陣營和利益環節不同，具(jù)體(tǐ)市場的成功與否還取決于成本、産(chǎn)業和市場模式推動等因素。

　　務(wù)能(néng)力擴展
　　LTE-A Pro在進一步提升移動寬帶能(néng)力的同時，積極拓展業務(wù)能(néng)力，向垂直行業延伸，擴大市場規模。
　　LTE-A Pro面向大規模物(wù)聯網應用(yòng)提供解決方案。從R10開始，3GPP啓動面向物(wù)聯網的L技(jì )術優化。LTE-A Pro在面向大規模物(wù)聯網應用(yòng)方面主要包含兩條技(jì )術路線(xiàn)：窄帶物(wù)聯網NB-IoT和增強機器類型通信eMTC。NB-IoT系統帶寬為(wèi)180kHz，主要支持數據速率約為(wèi)100kbps、低功率、廣覆蓋（LPWA）物(wù)聯網應用(yòng)，如抄表、消防監控、環境監測、智能(néng)停車(chē)等。NB-IoT主要解決廣覆蓋、低終端耗電(diàn)、低終端成本的問題，NB-IoT系統帶寬為(wèi)180kbps，支持三種部署模式：獨立部署、LTE保護帶部署、LTE帶内部署場景。eMTC系統帶寬為(wèi)1.4Mhz，主要支持面向數據速率約為(wèi)1Mbps的物(wù)聯網應用(yòng)，如智能(néng)家電(diàn)、物(wù)流跟蹤等，eMTC支持LTE帶内部署，即在LTE系統帶寬内選取1.4Mhz資源用(yòng)于eMTC。預計NB-IoT和eMTC産(chǎn)品最早于今年年底或明年年初面世。
　　基于LTE的車(chē)聯網（LTE-V）是LTE-A Pro的重要發展方向。車(chē)聯網、智能(néng)汽車(chē)加速發展，現有(yǒu)的車(chē)聯網技(jì )術IEEE 802.11p存在一定技(jì )術缺陷，難以完全滿足V2X應用(yòng)需求，為(wèi)LTE-V留下了市場空間。整體(tǐ)上來講，車(chē)聯網技(jì )術發展包含兩個階段，第一階段為(wèi)行駛安(ān)全，提升交通效率；第二階段為(wèi)自動駕駛。兩個階段相比，第一階段對車(chē)輛之間廣播通信的容量有(yǒu)較高要求，第二階段對時延和可(kě)靠性有(yǒu)很(hěn)高要求。LTE-A Pro目前正面向第一階段開展标準化工(gōng)作(zuò)。LTE-V包含車(chē)車(chē)通信、車(chē)-基站/設施通信，其中(zhōng)車(chē)車(chē)通信基于LTE終端直通技(jì )術進行增強，重點研究高速移動物(wù)理(lǐ)層、同步、資源分(fēn)配與調度等技(jì )術方案；車(chē)-基站/設施通信在傳統蜂窩技(jì )術上增強，重點研究相關的系統架構，增強現有(yǒu)的兩種廣播模式，同時增強上行持續調度傳輸機制等。
　　LTE-A Pro面向垂直行業應用(yòng)深度優化，在滿足垂直行業應用(yòng)需求的同時，也希望依托蜂窩移動通信産(chǎn)業基礎，打破長(cháng)期存在的物(wù)聯網市場碎片化局面，為(wèi)行業用(yòng)戶提供全球标準化的技(jì )術解決方案。
　　目前，3GPP已啓動5G新(xīn)空口技(jì )術預研，與此同時，LTE-A Pro也将持續發展，比如面向大規模物(wù)聯網的增強、低時延優化等等，LTE-A pro技(jì )術研究中(zhōng)積累的經驗也将應用(yòng)于5G新(xīn)空口技(jì )術的研究。