4G LTE Advanced6_LTE与Advanced的异途同归

　　随着苹果推出新iPad后，使得LTE（Long Term Evolution；长距演进技术）的议题再度被引起注意，但事实上，LTE在电信设备、芯片、电信与测量业者等无线通讯产业的共同努力下，已算是小有成绩，欧美各地也开始积极投入LTE的商转时程，但另一方面，随着市场逐渐加温，专利布局，也成了另外一项值得思考的课题。
　　LTE与Advanced的异途同归
　　根据Ericsson（爱利信）2011年的11月的流量与市场数据研究报告显示，预计2016年左右，移动宽带用户数量将从2011年的9亿增长至50亿，若以单月计算，预计约为4700PetaBytes（1015B）的移动数据流量，这尚未包括移动WiMAX、Wi-Fi、DVB-H与M2M的总和。而以用户类别来看，不论是智能手机、移动PC或是平板电脑等，每种终端设备的用户数，都有2倍到10倍的增长，可以想见高速网络的布建，已刻不容缓。
　　2011年全球年智能手机的移动数据总流量相比前年增长约两倍，预期到2016年时流量将较2010年增长10倍，届时，来自智能手机等移动终端的数据流量，将与来自PC及平板电脑的数据流量相当。该现象将对营运商的网络现状形成巨大挑战。如何合理承载这些爆炸性增长的数据流量，同时确保网络性能不影响用户的数据服务，对营运商而言将是无可避免的另一挑战。
　　共建HSPA到LTE网络型社会
　　由HSPA技术所推动的移动宽带发展正方兴未艾，LTE的大规模商业建设又带动了LTE产业链的加速成熟，为移动宽带发展注入新活力HSPA的持续改进与成熟产业链的结合，带动全球移动宽带用户数在2011年达到10亿左右，较2010年增长4亿多。HSPA+ 21Mbps已经成为全球主流移动宽带网络，商用HSPA+ 42Mbps网络也已增加到49个。
　　HSPA+网络整体性能大幅提升，在很多场合已经能提供媲美甚至超越固网宽带的体验。坚实的网络能力，结合提供超过3,200款终端的成熟产业链，尤其是涵盖高、中、低端的智能手机及各种PAD产品，都大力推动着移动产业与网络的融合。而LTE的大规模商业建设，吹响了产业成熟的号角，标示移动宽带产业已进入了发展的“高速公路”，新技术的导入速度与产业成熟的速度已明显加快。
　　LTE推广速度渐渐加温
　　就发展的进程，在3G时代，全球从首个试验网络到第一个商用建设，花费整整3年的时间；HSPA技术从试验到商用网络，则用了1年时间，相对的，LTE只耗时不到9个月。从业界生态体系的发展来看，HSPA终端增长到200款，耗时约2年；而LTE的终端增长到相同数量，则用了大约20个月。
　　截至2011年七月，全球已有218个营运商在81个国家投入LTE的建设，其中24个网络已在2011年7月份进入商用阶段。在移动网络流量快速增加的情况下，使电信商现有的3G服务不堪重负，加上LTE产业链迈入成熟阶段及各国政府也开始加快频率的发放时程，让运营商也加速进行LTE的建设工作，预计2012年会有91个LTE网络进入商用化，可以想见，LTE的确已逐渐迈入成熟阶段。
　　但是现阶段电信运营商不会单以LTE来提供服务，未来5年内HSPA与LTE的发展将会相互辉映，全球性的移动宽带基础建设将成形，进而为“网络型社会”奠定基础。预计到2016年，WCDMA/HSPA网络将覆盖超过全球 80% 人口（2011年为40%覆盖率），而LTE网络也能达成近40%的人口覆盖率。背后其实有一项重要设定基础：LTE在过去所呈现出的快速建设态势仍将延续，过去WCDMA/HSPA耗时10年才能达到的覆盖面积与用户数，LTE将有机会以7年的时间就能实现。
　　真正的4G LTE-Advanced
　　一般消费者对于LTE的印象，大多是跟“4G”划上等号，但就实质而言，真正的4G并不等于LTE。根据产业公认的技术规格定义，真正的4G在资料下载速度应可达到1Gbps的等级，也就是所谓LTE-Advanced，该项标准在2012年1月正式被国际电信联盟认可为IMT-Advanced （即4G通讯标准）之一，另一同样被认可的技术标准是WiMAX 2。而现有的LTE或是HSPA+等，严格说来，在迈入4G前算是相对过渡性的技术。而就整体来看，目前LTE相关的生态系统皆已成熟，终端上也有产品推出，而LTE-Advanced预计2013年才会进入基础建设的推广时期，商转时期则要等到2015年左右。
　　从技术定义而言，LTE与LTE-Advanced也有区别。前者的定义规范，大多以3GPP的Release 8与Release 9为其基础，而Release 10就针对LTE-Advanced的诸多标准有明确的定义，像是上下行的传输速度、MIMO（Multi-Input Multi-Output；多重输入及多重输出）天线的增加与聚合载波等，都是有别于LTE的不同之处。但就涵盖范围上，两者就无太大的变化。就速率等各方面的比较，参见表1。
　　LTE-Advanced的主要特色之一就是8X8的下行多重天线及4X4的上行多重天线，与LTE只支持4X4的下行多重天线相比，就有明显的不同。因为任何无线设备的上行都是有限制的，所以若能改善上行的效能，就能让用户更满意。但高效传输多重天线的实际表现可能会受环境影响。例如在终端设备上要落实多重天线将让设备的尺寸变大、变贵、变复杂。平板电脑因为尺寸较大相对较有可能支持LTE-Advanced，因为，这些设备才是数据使用最兇的终端，例如使用平板电脑看高清影像就比较舒服。
　　LTE-Advanced的另一项主要特色为载波聚合（Carrier Aggregation）技术。LTE建设的一大挑战，便在于频率资源分配是否得宜，此一关键便在于各国政府对于手上的频率分配上，有多少的频段能够分给LTE作为运用。但另一方面，每段频率都各有无线技术所使用，分配给LTE的频率相对有限或零碎。若要使现有的LTE网络使用能更加便利，网络质量能进一步提高，采用带宽最高上限仅有20MHz的LTE，并无法达到这一效果。而载波聚合的概念，便是将分给LTE的频率加以聚合，以提供较大的带宽，进一步达到理想中的下载速率1Gbps，但最大的带宽限度就是100MHz。
　　异质性网络的重要性
　　简单了解LTE与LTE-Advanced的区别之后，另外一个与LTE有密切相关的议题，就是异质性网络（Heterogeneous Networks；HetNet）。据统计，70% 的移动宽带流量是产生于室内环境，因此如何有效提升室内涵盖的质量，是每个营运商极欲寻求的答案。
　　异质性网络主要是针对用户密集的热点地区，通过多项无线技术、架构与回传技术的整合使用与弹性组网，有效提高在不同无线环境下的数据服务效能，借此提升移动宽网络的整体容量，并确保用户服务，无论位于不同的无线社区位置（尤其是各无线社区边缘）及不同时段，都能保持稳定。同时对解决移动宽带网络室内覆盖不足的问题，亦可以加以克服。
　　异质性网络的建设，大致上分为三个步骤：(1)增加巨集基站 (Macro BTS)密度；(2)提高巨集基站的网络性能与容量；(3)使用各型小细胞(Small Cell)基站Micro、Pico与WiFi等)，通过这样的方式，来提升覆盖率，同时也让网络速度能趋于稳定。
　　异质性网络的建设，代表小型基地台的重要性已更胜以往，在欧洲有许多区域型的电信运营商在经费上相对有限，采用较小的电信设备，不仅较为节能且成本较低，建设上也很方便。因此诸多电信设备厂商的产品方向，已不再恋栈以往大型设备带来的高利润，而是改以满足市场需求的方式，提供更佳的解决方案，因此小型基地台会是Alcatel-Lucent与Ericsson等运营商的必备项目。
　　在美国，虽然无线网络环境的建设，走的较为前面，但小型基地台除了现有的3G与LTE外，也要加上Wi-Fi功能，如此一来，除了克服网络覆盖不高的障碍外，也无需担心网络断线的问题。用户在体验无线网络时，系统内部如遇连线质量不佳时，可自动切换到另一连线介质，无需再进行手动的网络连线，这样的使用模式才是未来无线连网发展的终极方向。
　　总体而言，LTE虽然不等同真正的4G，但进入商用时程，却也是不争的事实，背后所要具备的条件，当然就是要有完整的生态系统与基础建设。而LTE-Advanced的未来发展，其模式也会与LTE相同。