Kelvin的Blog記事本

LTE(Long Term Evolution；LTE)與WiMAX同屬目前最具話題性的4G行動無線寬頻技術，隨著通訊技術變革新浪潮不斷推進，4G系統的競爭日趨白熱化，目前可以見到LTE由於奠基於現有的無線通訊技術，目前已是通訊大廠、網路服務商極為看好的技術…

LTE的技術重點在於，僅使用20MHz頻寬，就能夠提供50Mbps(上行)/100Mbps(下行)的傳輸效能，雖然傳輸速度的提升與頻道使用效率加強，是LTE技術的發展關鍵，但多項針對以往GSM系統碰到的技術瓶頸，也在新技術中一一改善、強化！例如，提升網路容量、單向傳輸延遲(One-way user plane latency)低於5ms、系統延遲降低、邊緣地區用戶網路效能提升、網路覆蓋半徑達100公里、在極速350Km/h下仍可提供大於100kbps的網路接取服務…等。

另外，LTE之所以面對WiMAX強勢競爭，卻能從容持續發展，最大的關鍵因素就在於，LTE為根基於 GSM的衍生技術，當然對於GSM服務商自身現有的網路服務、設備，減少許多導入可能產生的技術問題與額外成本。而LTE和WiMAX的技術目標兩者概念相近，系統服務商當然對較容易升級、導入的LTE寄與厚望。

頻譜問題

LTE 技術標準化是由第3代行動電話組織(Third Generation Partnership Project；3GPP)主導，檢視LTE的關鍵優勢，即是LTE可提供更具彈性的頻寬，能直接以網路服務傷得現有頻寬進行部署，利用最少量的基地台建置，降低對現有GSM網路容量的衝擊。

既然LTE是3GPP家族的成員，LTE自然部署在3GPP設定的行動頻帶。據 2007年資料顯示，LTE可擴展至800MHz、900MHz的GSM頻帶、及在美國地區的AWS頻帶(1700/2100MHz)，1800MHz的 GSM頻帶，或IMT-2000的擴充頻帶(2.6GHz)。最近另新增2100MHz、1900MHz、及1700MHz，已有15個頻帶可供行動通信使用！

而LTE可直接應用現有頻帶的優勢，代表想發展LTE服務的電信服務商，僅需自現有的基地台進行設備調整、更新，而不用再投入興建全新的基地台！沒有額外基地台規劃(cell planning)或購併新的站點產生的費用成本，甚至於，由於LTE服務半徑更大，若系統商全面轉移LTE，還可以削減重疊較多的基地台站點，減省基地台基本維運成本。

骨幹網路、核心網路因應LTE進行調整

強化網路的數據傳輸量(throughput)，是LTE的技術特點之一，但LTE一舉將傳輸峰值拉昇至數倍於GSM的傳輸效能，現有專為GSM(或已針對 3/3.5G系統升級)的骨幹網路來說，除非最初規劃即以光纖設置，若僅止於適用GSM或3/3.5G的骨幹網路設計，屆時LTE升級上線後，就會出現傳輸效能(throughput capacity)低落問題。

LTE/SAE透過封包進行網路運作，最直覺的反應應該都是預期使用乙太網路介面，導入骨幹傳輸架構中，例如，光纖、xDSL與點對點微波…等技術。至於部分仍無法達到營運效益的基地台站點來說，使用分時多工 (Time-Division Multiplexing；TDM)進行遠程設備通信，亦可提高經濟效益。

LTE的核心系統網路，是採行2層式扁平的網路架構，即由WCDMA/HSDPA階段的NodeB、RNC、SGSN、GGSN，演進為eNodeB和 AGW(Access Gateway。LTE核心系統網路採支援Mobile IP、VoIP、IMS(IP Multimedia Subsystem)、SIP(Session Initiation Protocol)…等先進的通訊技術的全IP分布結構。

天線技術需求

雖說LTE可直接自GSM或3/3.5G基地台修改升級，但網路配置和網路存取與網路簡化及系統核心關係緊密，OFDM與MIMO技術推出，對較低層射頻存取網路，會帶來一定程度的影響。當LTE將部署至現有頻帶時，就可以沿用現有RF傳輸線和天線。

至於GSM系統(如DCS 1800MHz和GSM 900)，通常備有極化模式天線或多組天線，部署於基地台站點，藉此克服頻譜遮罩(spectrum mask)，並降低多重載波傳輸時產生的功率耗損。這些原有的天線配置，可被持續沿用、發揮，另可搭配混合器/分流器技術，增加LTE中的MIMO傳送 /接收效能。若LTE部署於全新頻帶時(如IMT-2000)，才會有添購配置新天線的需求。

行動終端設備的新考量

初期LTE系統營運成功關鍵，行動終端設備是最大的重點，檢視以往推出UMTS系統服務經驗，沒有穩定供應的行動終端設備，將會使服務擴展出現問題。LTE推出初期，將需雙模GSM/LTE終端設備，確保有限的LTE網路範圍外，還能透過GSM提供穩定服務。

藉由LTE部署，網路服務供應商可繼續跟隨GSM全球腳步，發揮強大的通訊功能，讓用戶體驗LTE時，也能在GSM網路漫遊，使用既存的通訊服務。為了達到容量擴充目標，GSM頻帶重新劃分、且選擇性推出新頻帶，對減少LTE裝置整體複雜度助益頗大，也能帶來順暢的交遞效能。


圖說：LTE/SAE透過封包進行網路運作，建構骨幹網路時，更要考量傳輸效率要求，以免影響服務品質。(Tektronix)


圖說：LTE可以自3GPP與非3GPP技術的通訊網路架構，經設備少許更換即可展開LTE網路系統服務，升級成本低廉。


圖說：建構LTE服務網，可直接自現有GSM基地台進行升級。(劉家任)