LTE擠進WLAN工作頻段

移動通信供應(yīng)商希望獲得更高的LTE帶寬，尋求在無需授權(quán)的5GHz頻段部署LTE。那么對于目前正在使用這一頻段的無線局域網(wǎng)，這一舉措是否會產(chǎn)生不良的影響，這不禁令人擔憂和產(chǎn)生疑慮。

移動通信需要花費大量的資金，供應(yīng)商不僅需要支付建立網(wǎng)絡(luò)的費用，還需要為專門保留的通信頻率支付高昂的費用。以德國為例，這里所謂的高昂費用，是指數(shù)十億歐元的頻率使用許可，并且最新一輪的拍賣，許可費已經(jīng)上漲到50億歐元，毫無疑問這是一筆很大的費用，因為適合移動通信的頻率是稀缺資源。為了擺脫這種困境，愛立信、諾基亞和T-Mobile等移動通信供應(yīng)商建議，將LTE使用的頻率擴大到無需授權(quán)的頻段。他們的擴張計劃稱為LTE-U（U代表Unlicensed）和LAA-LTE（LAA代表License Assisted Access），使用兩種計劃是由于世界各地對于通信頻率的分配和無需授權(quán)頻段的管理方式不同：LTE-U是為美國、中國和印度準備的，而LAA-LTE將在2016年開始在歐洲和日本推出。

這些無需授權(quán)的頻率是為一些不適合使用許可模式的傳輸技術(shù)準備的，例如無線局域網(wǎng)。隸屬于Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance，簡稱WFA）的無線局域網(wǎng)路由器生產(chǎn)廠商擔心，LTE的這一舉措有可能會影響WLAN的速度。他們的路由器主要工作于2.4GHz和5GHz頻段。2.4GHz頻段的空間有限，不足以滿足新一代無線網(wǎng)絡(luò)的需求，也不可能用于LTE。而5GHz頻段雖然帶寬可以高達400MHz，但問題是目前最新的IEEE 802.11ac需要較高的帶寬才可以達到其最高速度。從新一代AC路由器使用的廣告關(guān)鍵字“Triband”或“Wave 2”就可以理解這種需求，為了實現(xiàn)千兆級的速度，AC設(shè)備需要使用80MHz或160MHz的帶寬，而上一版本的IEEE 802.11n只需要20MHz或40MHz的帶寬。如果在5GHz頻段部署LTE，那么將最少需要20MHz的帶寬，這必將導(dǎo)致頻段內(nèi)設(shè)備工作信道重疊的問題越發(fā)嚴重，特別是在設(shè)備密集的大城市。此外，部分氣象雷達也使用這一頻段，而且它們擁有優(yōu)先通行權(quán)。

小型基站增強LTE

Wi-Fi聯(lián)盟對于LTE擴張計劃的憂慮不無道理，但實際上，部署到5GHz頻段的LTE應(yīng)該不會一直占用帶寬，只是在有必要的情況下才發(fā)送信號。它利用了一個高級的LTE選項：次級基站，通過小基站開關(guān)切換技術(shù)以及小基站發(fā)現(xiàn)技術(shù)，在通過主基站更新同步次級基站傳輸數(shù)據(jù)、確保所有的數(shù)據(jù)包正確傳輸?shù)那闆r下，密集部署小型基站以增大網(wǎng)絡(luò)容量以及用戶吞吐量。

部署到5GHz頻段的LTE次級基站不是信號增強器，并不作為信號放大器使用，而是作為一個下載加速器。它們在無需授權(quán)的5GHz頻段以最小的20MHz信道帶寬傳輸數(shù)據(jù)，將可以加速下載速度150Mb/s。而在接下來第二階段的擴張計劃中，次級基站應(yīng)該可以提供上傳功能。

“先聽后傳”原則

WLAN的“先聽后說”（Listen Before Talk，簡稱LBT）原則適用于歐盟和日本，路由器開始進行傳輸前將對信道活動進行判斷和感知，如果發(fā)現(xiàn)信道被占用后將自動退回等待，確保對無需授權(quán)頻段的公平使用。但是，這一原則并不適用于美國和中國，這也是通過5GHz頻段擴張的LAA-LTE和LTE-U計劃之間的差異。在LTE-U中，將由LTE設(shè)備供應(yīng)商和通信服務(wù)供應(yīng)商自行決定是否采用LBT原則，而對于歐盟國家來說，首先將因應(yīng)LBT原則對標準進行修改。這是目前正在處理的事情，應(yīng)該于2016年年初在LTE 13版本中被采用。愛立信和芯片制造商高通已經(jīng)就在此情況下應(yīng)用的情況給出了詳細的建議，WLAN路由器和移動通信基站將對自己的數(shù)據(jù)流量進行調(diào)整。

所謂的空閑信道評估（Clear Channel Assessment，簡稱CCA）在此起到?jīng)Q定性的作用，它可以確保移動通信領(lǐng)域的LBT原則。在CCA過程中，次級基站每20μs將檢查一次信道是否空閑，在空閑的情況下才開始傳輸一個LTE幀，這最多只需要10ms的時間。接下來，次級基站暫停34μs，然后再次運行CCA檢查。該機制與WLAN路由器類似，但路由器回退算法在檢查無線信道是否空閑時使用的時間間隔不同。

那么，在5GHz頻段部署LTE是否確實將阻礙WLAN呢？Google為此對LTE-U進行了相關(guān)的模擬，該公司確定了兩個問題：首先，由于WLAN路由器和LTE次級基站在不同的時間間隔檢查信道是否可用，這可能會出現(xiàn)沖突;其次，一些WLAN信號太弱的信道將可能被LTE次級基站判斷為可以用于數(shù)據(jù)傳輸。在這種情況下，次級基站過早地開始經(jīng)由LTE發(fā)送數(shù)據(jù)，這將會導(dǎo)致WLAN數(shù)據(jù)包出現(xiàn)錯誤。測試人員得出的結(jié)論是，這兩種情況將在LTE-U出現(xiàn)，但是否影響LAA-LTE則不一定，因為通過LTE13版本有效地實施“先聽后說”原則，有可能使歐洲的WLAN用戶幸免。