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4G不断创新及演进,为移动业务横向拓展铺平道路
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  业界普遍认为在5G到来之前,4G网络也需要持续演进,从而最大化存量网络价值。去年底,3GPP正式确定将LTE R13版本标准命名为LTE-Advanced Pro,这是继LTE-Advanced之后,3GPP定义的又一个4G演进标准概念(又称为4.5G)。LTE-Advanced Pro的目标是保持与LTE/LTE-Advanced的后向兼容性,同时在LTE-Advanced基础上进一步提高传输速率、降低延迟,并增强对机器类通信设备的支持。4G的创新演进是5G商用进程中非常重要的一环。目前来看,4G创新技术以及场景应用频出,LTE-M(物联网)、LTE-V(车联网)及LTE-U/LAA(LTE利用免许可频段)将是三个重要的演进和发展方向。   

  LTE-M为物联网创新奠定基础

  物联网已经成为ICT产业的重要创新引擎,并寄希望于通过4G网络发展更多、更新、更有前景的物联网应用。而LTE-M是4.5G的重要特性之一,是基于LTE演进的最新的蜂窝物联网技术。LTE-M是在3GPP R12中提出,并在R13中进一步完善。相对与LTE技术,LTE-M只需要少量的频谱资源,就可以提供高达百倍的深度覆盖增益和千倍以上的联接能力,而终端功耗功率消耗极低,为智慧物联网的普及落地奠定了基础。

  目前,LTE-M已经成为全球众多运营商的战略发展重点。美国运营商AT&T于2011年重点发展物联网,包括物流领域、家居市场、高端私家汽车网络服务、远程医疗服务等等。Verizon也积极切入基于4G的物联网市场,2014年Verizon物联网收益同期上升45%,其中基于4G的增幅高达135%。我国国内运营商也将LTE-M视为未来网路和应用发展的重要方向。以中国联通为例,其去年宣布把传统的移动互联网业务转变为4.5G智慧物联网,即通过LTE-M技术来构建一张无缝智慧物联网,可广泛用于城市管理、交通、能源、健康等领域。同时,上海联通去年开通了基于4.5G LTE-M蜂窝物联网技术的试点,并且在上海试点了智能泊车业,即车位检测器通过LTE-M网络将状态数据定期上报给服务器,开车用户可以通过APP随时查询整个城市停车位的占用信息。

  然而,虽然有预测物联网终端2020年将达到54亿,但是目前仍有七成以上的物联网终端是基于2G网络的,这主要是由于目前多数物联网应用对数据流量的消耗都非常小,而4G网络的覆盖水平及4G物联网终端模块的价格、电池消耗仍然偏高。为了应对物联网,LTE-M必须在芯片等设备成本、电池寿命、增强覆盖等方面进行优化,以更好的为用户提供便利。目前业界正在加速LTE-M的商用进展,相应的网络、终端和芯片也逐渐成熟,4G网络对物联网的支撑能力将越来越强,运营商基于4G网络的物联网创新将更加丰富。

  LTE-V将支撑车联网应用创新

  LTE将在车联网业务中发挥更大作用。2015年年初,3GPP启动了LTE V2X的标准化研究。LTE V2X是指V2V(车-车通信)、V2I(车-路通信)和V2P(车、行人通信)。其应用场景总体来看大概有两大类,一类是行驶安全类,包括前后车辆的刹车和一些在交叉路口的防撞等等场景。一类是交通效率提升类,通过一些道路限速和交通灯的提示来提升交通效率。

  目前,各大无线运营商、芯片厂商也都在抢夺车载网市场。美国奥迪公司和AT&T宣布奥迪2016年款全系车型将全部支持4G LTE高速数据连接服务,并为全系车型配备支持奥迪Connect的多媒体信息娱乐系统,自带谷歌地球和谷歌街景服务,可以提供快速Wi-Fi热点接入。此外,奥迪用户还可以通过采用AT&T提供的SIM卡,实现4G LTE连接,从而享受交通信息及地图导航、社交媒体及移动应用程序以及7,000多个广播电台及网络电台等服务。高通近日也为车联网推出新的骁龙 X12和X5 LTE 调制解调器,以支持汽车行业所有市场层级的连接。骁龙X12 LTE调制解调器旨在帮助汽车制造商开发具有先进远程信息处理和互联信息娱乐功能的下一代系统,可实现最高达450Mbps的下行速率、100Mbps的上行速率和更大的覆盖范围。

  LTE-U/LAA通过频谱使用创新解决流量激增难题

  在LTE-Advanced商用后,运营商越来越依赖于通过载波聚合提高带宽,但载波聚合需要较大带宽的频谱资源,而运营商很难一次性拿出数个10MHz甚至20MHz的频谱资源进行载波聚合。同时,全球的免许可频段资源较为丰富,尤其是5GHz频段使用率较低,还未被充分利用,利用免许可频率分流LTE网络流量成为缓解流量压力的重要手段。同时,对于部署工作在5GHz免许可频段的LTE系统可能与WLAN等技术产生干扰问题也引起了业界的巨大争论。

  LTE利用免许可频段尚处于起步阶段,商用进展分两个阶段。第一阶段是基于LTE-U的商用,高通联合阿朗、爱立信、三星、Verizon等企业成立了LTE-U论坛。由于谷歌、IEEE等标准组织和企业的质疑,LTE-U技术方案未被3GPP纳入正式的LTE标准,但这一思路已经成为LTE技术演进的重要方向。第二阶段是基于3GPP R13的LAA技术。DoCoMo、T-Mobile、SKT、LG U+等运营商正在积极测试,利用5个20MHz频谱可以实现750Mbps的下行传输速率,预计将在2016-2017年实现商用。

   结语

  未来,随着移动互联网的持续发展,视频业务使用频次和视频的分辨率将不断提升,甚至3D视频、虚拟现实等新业务、新应用逐渐出现,这将使用户对于流量的需求呈现爆炸式增长趋势。而4G网络的不断创新及演进升级,可大幅提升网络容量和速率,为巨大的流量和业务需求提供可靠地网络支撑和良好的用户体验。同时,物联网业务将逐渐丰富、普及,新的业务场景需要诸如LTE-V、LTE-M等技术来实现。4G的创新型演进将驱动新技术、新应用层出不穷,也将为逐步实现5G网络商用铺平道路。


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