为了进一步提升蜂窝基站的性能以及降低成本，包括阿尔卡特朗讯(Alcatel-Lucent)、Aquantia以及高通(Qualcomm)等公司都在今年的全球移动通信大会(MWC 2015)上发表新的芯片组与软件解决方案，扩大使用未授权频谱(LTE-U)，为基于5G的下一代通信基础设施与技术标准铺路。

 

根据市场研究机构Linley Group分析师Jag Bolaria表示，这些新产品方案的发布时机刚好就是美国、韩国、日本与中国等地大型基站的安装计划达到巅峰之际。

 

“大多数的投资都将结合小型蜂窝基站技术，一方面增加覆盖率，同时也集中在拥有大量人口密集的特定地区，以及填补在覆盖范围中的缺口。芯片公司正致力于开发结合小型基站的整合解决方案……预计接下来我们还将看到他们进一步将DSP与CPU整合于大型基站SoC中。”

 

高通是率先为小型基站扩展LTE至LTE-U的芯片公司之一，该公司推出的FSM99xx系列预计在今年下半年上市。高通希望能经由电信业者扩展并结合LTE-U和Wi-Fi存取点，同时利用尚不拥挤的5GHz未授权频段聚合多项共存功能。

 

以干扰的观点来看，LTE-U小型基站与Wi-Fi网络之间更能实现和谐共存，使数十亿的现有Wi-Fi装置更流畅地运作，高通资深业务开发总监Mazen Chmaytelli表示。

 

“当谈到在辅助下行链路(SDL)利用LTE-U时，最困难之处就发生在小型基站，因为在移动端只需增加一个5GHz收发器，即可利用LTE芯片性能。但在小型基站上必须增加频率支持以及共存机制。”

 

高通选择5GHz频段即着眼于其广泛的可用性，以及在未授权中高达40MHz的载波聚合(CA)。Chmaytelli表示，该芯片可达到下行链路350Mb/s与上行链路150Mb/s的峰值传输速率。

 

新芯片是专为户外的微微型(pico)基站与都会区基站而设计，同时也能用于住宅市场的室内小型基站。这款5GHz LTE-U小型基站芯片的功耗还不到1W，但可同时支持8到64位使用者，而已授权频段的pico基站则需要5W功耗，可支持128-264位使用者。

 

同时，几家电信业者希望透过虚拟化进一步降低通信成本。其中一项作法是透过云端-无线接取网络(C-RAN)，以期降低成本、集中化基频单元，以及利用远程无线技术。

Aquantia针对室内C-RAN架构发布了一款28nm的低功耗、自适应速率物理层(PHY)收发器；C-RAN有助于改善室内蜂窝连接能力。据Aquantia表示，目前全球约有39%-61%的办公室位于蜂窝讯号覆盖不足的建筑物内，而且，大约有80%的移动数据流量都来自室内用户。

 

Aquantia的AQcel技术可在长达200公尺的铜缆在线传输每秒数千兆位(Gb/s)的数字蜂窝讯号，同时提供PoE的功能。AQcell的PHY收发器能以2.45Gb/s、4.92Gb/s与9.83Gb/s的数据传输速率，作为远程无线单元与集中式基频单元之间的去程传输(fronthaul)解决方案。

 

Bolaria表示，“其问题在于从无线头端到基频单元所需的带宽通常是数个Gb/s。为此，你必须采用光纤，但并不是大家都有足够的带宽。”

 

Alcatel-Lucent则以无线统一网络(WUN)的软件解决方案，结合LTE、LTE-U与Wi-Fi。Alcatel-Lucent技术长Michael Peeters表示，这一途径只需在现有的LTE网络基础上稍加修改，以及为手机与核心进行软件升级即可。预计在今年，电信业者就能轻松地利用这项技术，不过在移动手持装置上还需要添加一款新的RF前端。

 

该软件指定上行经由LTE传输，下行传输则透过Wi-Fi进行，为每位用户提高潜在的数据传输速率达105Mb/s，从而增加了2-4倍的传输范围。该新推出的LTE-U WUN方案利用LTE-Advanced的讯号传输协议，以将近三倍于170Mb/s的下载速度经由未授权的Wi-Fi频谱进行传输。

 

“不过，业界担心使用免授权频段的LTE，可能会干扰到LTE的部署，”因此，Peeters说：“我们正在寻找可结合在网络另一侧串流的多种途径。这可能发生在网关或小型基站；同时，基础设备供货商或Wi-Fi与LTE供货商也不一定是相同的。”

 

Alcatel-Lucent并透过其虚拟化无线接取网络(V-RAN)为LTE-U部署提供了更多的灵活度，Peeters解释，V-RAN不同于集中式的现成商用IP设备C-RAN。电信业者正准备透过BBU hoteling模式集中其RAN，或由专用硬件执行光纤至远程无线头端。

 

“小型基站与V-RAN的组合，提供了更大的灵活度，能够因应非常巨大的带宽用量与性能峰值，并允许来自V-RAN的可扩展性以及M2M通信应用所需的虚拟封包核心，”Peeters表示，“从而协助电信业者转向5G，因为小型基站以及迈向虚拟化之路才是必要的关键技术。”

 

V-RAN推动电信业者逐步扩展，以适应峰值数据负载，并允许在异质用户群之间采用不同的模式。电信业者也可以在小型基站之间切换负载，不过数以千计的基站必须位于中央位置，以便于管理虚拟网络。

 

在今年的MWC上，Alcatel-Lucent展示执行于英特尔(Intel) Xeon服务器的基频通信芯片并连接至远程无线头端，提供视频会议、视频串流以及因应客户需求尖峰与网络弹性的网络能力。该公司同时宣布在欧洲与亚洲的一线客户已经采用其V-RAN大型基地台了。

该公司的V-RAN将在2016年上市，而高通的芯片也将在2016上半年部署于3GPP R10版本中。但无论是哪一家公司，都尚未瞄准下一代蜂窝技术所需的60GHz传输。

 

高通、Alcatel-Lucent和T-Mobile日前并宣布将在2016年共同部署LTE-U。此外，Alcatel-Lucent将采用高通的FSM99xx小型基地台SoC，在今年展开LTE-U试验。

 

随着5G脚步接近，Bolaria预计，为了提高数据率，OEM将会增加更多天线、以更复杂的调变让每个单元达到更多位，以及导入更多频谱。此外，透过小型基站的集中式波束成形技术可先瞄准一个讯号，然后使数据率从1Gbps提高到10Gbps以上。

 

“在这个领域中并不会出现任何特定的赢家。你可能会看到各种组合，”他说。与5G有关的标准化活动可望在今年起陆续展开，预计在2017与2018年时推出相关芯片，接着韩国与日本也将在2020年奥运前推出首款系统。

 

Alcatel-Lucent的Peeter认为，对于OEM、电信业者与芯片制造商来说，2015年可说是个关键时刻。

 

“在未来的18个月中，我们将会走到一个三岔路口。一方面，越来越多的人开始接受移动宽带并成为其唯一的宽带接取来源，这意味着......电信业者能够随着2G和3G的领域扩展而持续挹注投资金额。当我们到了4G时代时，整体投资并未到位。同时，各种新装置不断增加——可穿戴式、机器类通信选项、白色家电与家用装置等，现在都一起吵着要在现有网络占有一席之地了。”

Peeter并指出，“电信业者现在面临的问题是：单一用户拥有无限带宽，或是无限多的用户共同使用很少的带宽。”

 

 

透过使用未授权频谱，当网络流量从Wi-Fi转移至LTE-U后，可提升Wi-Fi用户的使用容量与联机体验。（来源：Northeastern University）