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LTE Unlicensed和Wi-Fi的共存

2015年8月10日

Qualcomm products mentioned within this post are offered by Qualcomm Technologies, Inc. and/or its subsidiaries.

Qualcomm Incorporated及其子公司Qualcomm Technologies, Inc.和Qualcomm创锐讯公司正在努力开发LTE Unlicensed技术。通过独立开发以及与多方进行的联合开发,Qualcomm Incorporated正在解决全球移动宽带频段的困境。一周7天、一天24小时,越来越多的人希望可以随时、随地使用智能手机、平板电脑和其他移动终端。为了满足人们越来越高的数据需求,服务提供商需要在部署无线技术时,更加充分地利用每一个频段,不管是授权频段还是非授权频段。Qualcomm Technologies正在开发最新的用于授权频段的LTE Advanced技术,同时也正在引领行业改善Wi-Fi服务。但这些工作还不足以解决频段困境,还需要做更多的工作。

2013年秋天,Qualcomm开始致力于开发将4G LTE的优势扩展到非授权频段的技术。在非授权频段,任何满足最低规格的技术都可以使用,任何技术都没有特权。LTE Unlicensed将为消费者提供远远超过Wi-Fi的移动用户体验——在尊重现有技术的同时,提供更高的吞吐量,更广的覆盖范围,以及更大的容量。

LTE Unlicensed 技术分为三种(分别是LTE-U、LAA和MuLTEfire)。得益于Qualcomm创锐讯的Wi-Fi业务及其Wi-Fi相关专业素养,Qualcomm从一开始就与合作方密切配合,确保LTE Unlicensed不会对Wi-Fi产生不利影响。公司在技术设计和开发方面做了大量的工作,以保证LTE Unlicensed与Wi-Fi良好地共存,公平地共享未授权频段资源。通常情况下,我们在发布新技术时,会与全球的公司和协会接洽,提供技术简介,交换技术信息,解答疑问,同时展开合作。今年5月,美国联邦通信委员会(FCC)发布了一个公告,提出了一系列关于LTE Unlicensed的问题,Qualcomm等机构对此做出了答复。

我们向FCC提交的意见答复,是基于Qualcomm Technologies的研发部门Qualcomm Research开展的大量共存测试,以及LTE-U论坛(属于开发LTE-U的公司)发布的测试结果。Qualcomm曾经在美国国际消费电子展(CES)和世界移动通信大会(MWC)上演示采用共存技术的LTE Unlicensed。另外,在圣迭戈的园区,我们会在公司实验室或者通过无线网络,为重要的Wi-Fi设备供应商和服务提供商提供大量演示,这一切均证明LTE Unlicensed能够与Wi-Fi成功共存。这些演示验证了添加一个邻近LTE Unlicensed节点对现有Wi-Fi节点来说,影响并不比添加另一个Wi-Fi节点高。事实上,在很多情况下,用LTE-U节点取代Wi-Fi节点,能够改善附近Wi-Fi用户的使用体验。

例如,其中一个测试测量了在部署非常稠密的环境中,Wi-Fi的平均吞吐量。测试结果如下图所示。基本用例使用8个现有商用运营商级Wi-Fi接入点,它们均在同一个5 GHz频段中运行,每个接入点向不同的客户端设备发送数据。当两个Wi-Fi接入点被在相同状况下运行的LTE-U小型基站取代时,其余Wi-Fi节点的平均吞吐量会增加16%。当八个Wi-Fi节点中的四个被LTE-U节点取代时,平均吞吐量增加38%。

一些FCC评论员声称,只有当LTE-U运行时的能量检测水平比Wi-Fi本身(用来检测非Wi-Fi技术和决定信道是否可用)的水平敏感100倍(20 dB)时,LTE-U才不会与Wi-Fi相互干扰。Qualcomm针对这种说法做了额外的测试,并在答复意见中也做了详细说明。这些额外测试证实,在合理假设的条件下, LTE-U能成功与Wi-Fi共享频谱。而且,当LTE-U在高于或低于Wi-Fi的能量检测(ED)水平下运行时,它实际上改善了Wi-Fi性能。换句话说,LTE-U对Wi-Fi的保护水平比Wi-Fi本身的保护还要高。

进一步的测试证实,LTE-U对Wi-Fi信标传送或VoIP等对时延敏感的Wi-Fi应用的影响可以忽略不计。Qualcomm在提交给FCC的答复意见中指出,如一些LTE Unlicensed反对者那样,将LTE-U/LAA和Wi-Fi的共存测试结果与单一链路、无干扰的Wi-Fi吞吐量相比较是不合适的。更多测试结果表明,当两个邻近的Wi-Fi接入点共享一个单一信道时,Wi-Fi吞吐量会比单一链路Wi-Fi吞吐量下降50%。此外,现在的商用Wi-Fi接入点通常表现出不对等的共享行为,不管是吞吐量还是媒介利用时间。不过,比起与另一个Wi-Fi通信会话共享一个信道的吞吐量,Wi-Fi在与一个LTE-U会话共享同样信道时的吞吐量通常更高。因此,LTE Unlicensed反对者抛出的论点是缺乏技术支持的。

Qualcomm在答复意见的技术附件中详细解释了为什么LTE-U对于Wi-Fi来说是一个“好邻居”。LTE-U并不占用所有可用的5 GHz频段,200 MHz以上的频段为Wi-Fi专用。而且LTE-U是一种只用于下行链路的技术,也就是说,LTE-U终端设备对5 GHz频段中的Wi-Fi或其他技术不会产生任何干扰。一个LTE-U小型基站会扫描部分5 GHz频段,寻找空闲的信道。如果没有,它会寻找不太繁忙的信道。然后,它会与Wi-Fi用户轮流使用该信道,确保使用信道的时间始终不超过其相应的时间份额,并在不需要时腾出信道。与目前没有共存规范的Wi-Fi不同,参与LTE-U开发的公司已经通过并将遵循在www.lteuforum.org发布的广泛共存规范和测试要求。另外,与 Wi-Fi相比,LTE-U协议能够随节点密度进行缩放调节,因为每个LTE-U节点会在使用合理的信道资源份额后彻底清理信道。

Qualcomm自身或携手行业合作伙伴,通过双边或三边方式与许多其他公司进行了密切合作,同时通过3GPP、LTE-U论坛、ATIS(世界无线通讯解决方案联盟)、IEEE 802和Wi-Fi联盟等行业组织,围绕“共存性”进行研究开发。Qualcomm进行了许多的陈述、演示和会议。今年5月,LTE-U论坛成员举办了一个全天的技术研讨会,共有来自29个公司和组织的96人出席,其中包括领先的Wi-Fi设备、芯片、终端和操作系统供应商,以及 Wi-Fi联盟和IEEE 802。最近,LTE-U论坛成员在IEEE 802全体大会上进行了一次技术情况说明。在LAA方面,3GPP和IEEE之间已有十几份联络报告。8月底,3GPP举行了一场3GPP、IEEE和世界上其他组织成员参加的技术研讨会。

FCC的非授权频段监管制度为LTE Unlicensed技术提供了制度保障,将继续在重要的非授权频段中带来创新。与那些LTE Unlicensed反对者声称的相反,任何关于LTE Unlicensed的新规定都是根据实际情况制定的。所有LTE Unlicensed版本将完全遵守FCC的规章以及将要部署地区的规定。更重要的是,LTE Unlicensed将使用4G LTE Advanced中的很多先进的技术创新,将其应用在小型基站中,同时支持在授权频段和非授权频段中运行,为智能手机和平板电脑提供更大的容量,让消费者获益。

作为无线行业正在开发的多种创新技术之一,LTE Unlicensed希望通过最有效的方式,利用每个频段,改善消费者的用户体验。向FCC提交的记录证明,LTE Unlicensed对Wi-Fi并无负面影响;LTE Unlicensed的部署将使Qualcomm在意见和答复中论述的各种共存机制成为现实。

FCC对非授权频段采取技术中立的运营方式,这些非授权频段的技术创新和成功的行业合作就是直接的成果。因此,呼吁FCC加强监管不仅并无裨益,反而会阻碍为移动消费者提供更好服务的创新技术的部署。