春燕銜回橄欖枝　LTE再掀4G熱潮

興通訊技術陸續問世，訊號品質好壞也成為這些技術能否躍上主流的關鍵因素。通訊量測與驗證相關業者近期就針對各式新興技術進行深入研究，包括多重輸入多重輸出(MIMO)、正交分頻多重存取(OFDMA)等技術都是重點項目。而長程演進計畫(LTE)由於極具成長潛力，因此更加吸引業者目光。  

一般來說，在一個無所不在的通訊環境中，如何滿足各種訊號的特性，卻又不致互相干擾，必須仰賴量測廠與原始設備製造商(OEM)的通力合作，符合國際標準與用戶需求的產品才得以問世。也因此，通訊量測業者向來扮演無線通訊產業火車頭角色，隨著通訊技術標準層出不窮，各式量測儀器也亦步亦趨，陸續問世。 而從近期的市場發展可以看出，量測業者在產品線的投資毫不手軟，顯現通訊產業在低迷的景氣中依舊火熱。  

4G商機無限　LTE爭寵不落人後  

繼2008年底3GPP通過LTE標準草案後，該標準也預計在2009年第二季前底定，正式為全球商用營運拉開序幕。看好此波商機，不少電信業者早已搶先布局，如北美電信營運商AT&T、Verizon與Clearwire皆準備在今年大規模部署LTE。亞洲則由日本NTT DoCoMo領軍，計畫於2010年推出LTE手機寬頻服務；KDDI亦已開始著手進行LTE布建計畫，從各國電信業者相關進度(表1)可以看出，不少業者對LTE之未來發展均頗有興趣，並積極投入資源，試圖搶先攻下灘頭堡。

表1　各國LTE開台時程一覽表　　　　　　　　製表者：侯俊宇
預估開台時間	地區	電信業者
2009第四季	美國	Verizon Wireless
2010第二季	中國大陸	中國移動
2010第二季	俄羅斯	VimpleCom
2010第二季	沙烏地阿拉伯	SMTC
2010第二季	阿拉伯聯合大公國	Etisalat
2010第三季	巴林	Zain
2010第四季	義大利	Telecom Italia
2010第四季	日本	KDDI
2010第四季	日本	NTT DoCoMo
2010第四季	南韓	KTF
2010第四季	南韓	SK Telecom
2010第四季	羅馬尼亞	Vodafone Romania
2010第四季	美國	Metro PCS
2010 （未定）	美國	CenturyTel
2013第四季	台灣	中華電信
2013第四季	台灣	遠傳電信
2013第四季	台灣	台灣大哥大
2013第四季	台灣	威寶電信

資料來源：各公司
 

2013年全球用戶上看八千五百萬  

市調單位Infonetics Research指出，近期業界對4G尤其是LTE的部署速度可能會不斷加速，直至2013年，4G基礎設施市場的規模將達50億美元。Infonetics Research也認為，如果基礎設施部署能如預期，2013年全球LTE網路的用戶可望達到七千三百萬名。Cantab Wireless更樂觀預測，到2013年，全球將會有八千五百萬名LTE使用者。  

Infonetics Research報告指出，與在現有2G基礎設施上累加3G網路不同的是，LTE仍須使用全新頻譜，並且以IP為中心，以實現高速移動中的傳送與接收能力，因此布建將會需要一段時間。而商業運轉的時間點，多會集中在2011～2012年之間。  

技術特性獲青睞  

之所以受到如此大的歡迎，主因之一是LTE被視為未來通用的4G行動平台。無論是全球行動通訊系統(GSM)或是分碼多重存取(CDMA)營運商都看好LTE的發展，並且積極導入，更將其視為未來大一統的最終技術(圖1)。

圖1　2006～2011年行動通訊技術演進藍圖

眾所周知，LTE為一延續3G高速封包存取(HSPA)而演進的第三代夥伴計畫(3GPP)GSM通訊技術。透過各式技術之配合與設計，LTE得以比3G更低的每資料位元成本提供較佳的數據傳輸速率。理論上，在20MHz頻譜進行運作時，上行鏈路(Uplink)之目標數據率可超過50Mbit/s，下行鏈路(Downlink)則更超過100Mbit/s，並可針對最高類別的用戶設備(UE)於下行鏈路時提升至300Mbit/s之峰值(Peak Rate)。稍早時諾基亞(Nokia)已完成使用2.6GHz頻段傳輸速率可達173Mbit/s的LTE現場測試。

由於LTE系統能隨著可用頻譜的不同，採用不同寬度的頻帶，因此LTE的行動力較佳，可在每小時120公里行進間實現高效率數據傳送，甚至在移動速度達每小時350公里時也能運作。除更高的數據傳輸速率之外，廣域的覆蓋率也是重點之一。針對5～30公里及達到100公里之蜂巢區(Cell)通訊傳輸量，LTE同樣能夠加以完成。至於小型IP封包，則亦可在低於5毫秒的資料管道(Data Plane)延遲下達到。其他技術特性如表2。

表2　LTE主要技術特性　　　　　　　製表者：侯俊宇
特性	能力
用戶設備範圍	下行速率10M～300Mbit/s 上行速率5M～75Mbit/s
存取模式	分頻多工(FDD)與分時多工(TDD)
基礎用戶設備需求	上/下行20MHz，接收天線x2，發送天線x1
下行傳輸	OFDMA(QPSK、16QAM、64QAM)
下行傳輸	SC-FDMA(QPSK、16QAM、64QAM)
下行空間多樣(Spatial Diversity)	開放迴路接收多樣，至多4x4 MIMO
上行空間多樣(Spatial Diversity)	選用開放迴路接收多樣，2x2 MU-MIMO或SU-MIMO

資料來源：3GPP

開放標準大開方便之門

圖2　安捷倫科技電子測量事業部行銷處副總經理羅大鈞認為，相較於2G/3G，後3G時代將步入更為整合之局面，不但核心技術互相整合，就連終端裝置與應用服務都可能頗為接近。

台灣安捷倫(Agilent)電子測量事業部行銷處副總經理羅大鈞(圖2)指出，行動通訊歷經多年發展，近年已經步入關鍵時期，不但後3G(Beyond 3G)時代發展如火如荼，相關業者為了滿足4G在固定時達1Gbit/s、移動時達100Mbit/s的傳輸速率要求，更是秣馬厲兵、枕戈待旦，欲在4G戰場一決雌雄。再加上相較於其他產業，通訊設備與產品幾已成為現代社會日常生活必需品，因此對於通訊技術之演進不會停滯，進而帶動4G爭奪戰熱鬧上演。  

綜覽近期之行動通訊技術(表3)，羅大鈞分析，各種技術均有利有弊，但LTE具有靈活運用頻帶之優勢，讓這項尚未真正問世的技術，備受矚目。事實上，不但原先即以GSM系統為主之歐洲業者全力支持LTE，高通(Qualcomm)與其主導之CDMA發展組織(CDG)在2008年11月宣布正式放棄另一4G候選技術--超行動寬頻(UMB)後，也表態支持LTE陣營。

LTE之崛起，除受惠於電信業者之支持外，3GPP持續針對標準進行制定與推廣，也有助於該技術之發展。此外，由於LTE可順利銜接過去GSM家族之技術與應用背景，自然有利於LTE之發展(圖3)。

圖3　全球行動電話用戶分布

LTE標準制定組織3GPP在2008年12月完成了LTE標準草案，並預計在2009年3月對LTE的標準定稿。在俗稱R8的標準完稿後，3GPP更進一步開始R9--進階長程演進計畫(LTE-Advanced)的制定工作。3GPP透露，雖然LTE還要面臨和另一個4G標準全球微波互通存取介面(WiMAX)競爭，且WiMAX在商用化、終端產品等領域的發展都較為超前，但從2008年的市場反應來看，LTE在2009年可說是頗具聲勢。  

圖4　台灣羅德史瓦茲專案業務部經理曹維陵表示，LTE問世後，由於採取開放態度、又精準掌握標準制訂時程，因而順利獲得業界的支持。

台灣羅德史瓦茲(R&S)專案業務部經理曹維陵(圖4)則補充，由於3GPP制定相關標準之時程幾乎完全符合規畫與預期，並且採取開放的態度，讓所有有意加入LTE陣營的業者，得以清楚拿捏該技術的演進與動向，也才能順利提出相關解決方案，或是決定加入的時間、投入的資源。也就是因為這樣的態度，才讓LTE陣營的規模不斷擴張。  

WiMAX不如預期LTE揚眉吐氣  

當然，除了LTE之外，WiMAX之發展也同樣吸引不少人的目光。較早起跑的WiMAX，採用的是近期廣受歡迎的OFDM與MIMO技術，不但獲得晶片業者、網路設備廠商、終端產品製造商等之投入，且已在全球各地進行商用或試行服務。如國內國家通訊傳播委員會(NCC)在2009年3月初正式核准遠傳電信之WiMAX系統架設許可，而首家拿到營運執照的大同電信，也即將在4月底正式在澎湖開台。其他獲照業者包括威邁斯、威達等亦已先後得到系統架設許可，並陸續進行相關系統建置。剩餘兩家電信業者，全球一動已送件、而大眾電信的計畫書則尚未提交。不過，整體而言，扣除北美、台灣與其他試行地區，WiMAX在全球的支持度頗為有限，近期發展仍起伏不定。  

羅大鈞認為，LTE之所以能在動盪的2008年仍能掀起陣陣旋風，與競爭技術的往後拖延關係頗大。他指出，原先訂於2008年可望大幅商業化的WiMAX，由於商用化時程持續延宕，導致相關廠商對其信心不足，因而轉向LTE的懷抱。 據悉，原先看好WiMAX市場發展之業者，由於受到大規模商用化普及時間點不斷延遲，先前的投資始終不曾真正獲得回收。這令猶疑不定的業者視為前車之鑑，也成為近期不少廠商決定擁抱LTE的關鍵因素。  

儘管如此，由於WiMAX率先起跑，仍舊有助量測廠商對OFDM與MIMO的認識與深耕，並先後投注大量資源在此領域的研發上。事實上，對量測廠商來說，過去早已針對話題性十足的WiWAX投入大量心力，而隨著LTE後來居上，若能延續既有資源，自然可望輕易滿足客戶對LTE之需求。  

WiMAX/LTE核心技術一體適用量測廠商熟門熟路  

雖然多數電信業者尚未針對衰退中的WiMAX做出壯士斷腕的決定，但對於WiMAX的下一步投資依舊有所遲疑，這也讓量測業者紛紛揣測，未來LTE對整體通訊產業的影響，將遠大於WiMAX。因此，各公司開始針對LTE投入更多資源，期望搶先推出滿足用戶之產品。  

曹維陵說，雖然部分業者將LTE與WiMAX分別視為電信通訊(Telecom)與數據通訊(Datacom)兩大不同陣營，但由於兩者均有潛力滿足4G需求，因此各業者對究竟何種終將勝出、坐上4G寶座仍眾說紛紜。但無論如何，由於兩者共用部分通訊技術(圖5)，因而讓廠商們得以「畢功於一役」，透過沿用既有專業知識與資源，打造符合需求之產品與解決方案。

資料來源：Rysavy Research 圖5　行動通訊技術正不斷步向聚合

通用儀器搶先問世　專用設備隨後趕上  

安捷倫科技電子測量事業部亞太區工程應用工程部首席顧問梁雄峰表示，就過去的歷史經驗來看，新興通訊技術出現後，量測業者多半以會先推出通用儀器，以滿足初期的量測需求；待市場規模擴大，或是技術更加成熟後，才會陸續推出專用機種。一般來說，通用機型多半以向量訊號分析儀(VSA)或向量訊號產生器(VSG)為主，只要能滿足頻寬需求，就能滿足測試需求；而專用機種則以內建通訊協定或訊令(Signaling)之綜合測試儀為主，此類儀器不但昂貴且限定於特定用途，兩者差別頗大。

而為了搶攻LTE之龐大商機，各家量測業者紛紛使出渾身解數，積極爭取客戶訂單。如Agilent E6620A測試儀(圖6)便符合LTE UE 3GPP標準之協定開發解決方案，該款單機測試儀可為橫跨LTE UE研發週期的LTE測試解決方案提供硬體平台，並透過射頻(RF)或數位基頻(BB)為L1/L2/L3上行與下行鏈路提供即時、系統級的網路模擬。

資料來源：安捷倫 圖6　安捷倫推出之無線通訊測試儀E6620A

Agilent N5106A PXB MIMO接收器測試儀則提供MIMO通道模擬與共存測試能力。羅大鈞說，該款接收器測試儀可協助開發基地台或行動手機接收器的研發工程師，將複雜的4×2的MIMO通道模擬變成經過校驗且可重複的測試程式。另外，安捷倫也推出向量訊號分析儀Agilent 89600系列與中階MXA訊號分析儀，提供2×2的MIMO LTE訊號分析能力。  

羅大鈞強調，若從技術層面來看，該公司早已具備LTE全線之相關產品，只要靜待市場成熟，該公司即能隨時推出滿足用戶需求之產品。  

除了安捷倫之外，羅德史瓦茲也同樣在此領域多所著墨。曹維陵強調，該公司很早就開始針對UMTS-LTE進行研發與追蹤研究，也累積了豐富的經驗成果，因此目前可為無線設備研發提供完整的測試產品線，並針對市場需求進行調整。  

曹維陵指出，羅德史瓦茲是全球首波發布LTE通訊協定測試儀的廠商之一，該公司在今年3月的全球行動通訊大會(MWC)中，正式發布LTE通訊協定測試儀CMW500(圖7)。而在此之前，羅德史瓦茲也已承諾全面支持LTE所需的各種射頻測試解決方案，如在2007年時推出用於產生LTE訊號之訊號產生器SMU200A，以及用於LTE訊號分析的頻譜暨向量訊號分析儀FSQ等。

資料來源：羅德史瓦茲 圖7　羅德史瓦茲已問世之通訊協定測試儀CMW500

曹維陵表示，測試設備位於行動通訊產業鏈中的上游，而在LTE整個產業鏈中，都需要相對應的測試設備，因此該公司積極投入LTE量測設備之研發。而這些測試設備分別包括在LTE基地台或終端的研發過程中須要模擬、分析LTE的各種訊號，訊令/通訊協定的模擬測試設備等。  

由於在LTE基地台或終端產品上市前，須要進行互通性以及各種標準測試，因此在LTE通訊協定、射頻、無線資源管理一致性測試等，就更加重要。而在生產製造階段，則需要滿足大量基地台及終端生產線所需的綜合測試儀，用來保證和控制產品的品質。由於LTE之相關技術標準正持續制定中，或即便標準發布，除主要技術指標外，還有很多的指標仍不斷改進，故不但需要相當長的時間，在網路安裝和網路規畫階段，也需要更新後的現場安裝用測試儀表和網路優化用測試儀表等，潛在商機頗為巨大。  

此外，看好LTE商機的廠商，還有安立知(Anritsu)。對於相對保守的安立知來說，並不願意選擇在LTE即將爆發的商機中缺席。安立知應用工程師曾一右表示，該公司在2007年時即已推出向量頻譜分析儀MS2690，設計人員只要透過軟體更新，就能滿足新一代通訊技術LTE的量測。而新推出的LTE訊號測試儀MD8430(圖8)，則適合針對各種晶片與終端裝置進行測量，確保3GPP定義的高速、穩定等特性得以順利呈現。

資料來源：安立知 圖8　安立知近期推出之LTE訊號測試儀MD8430

曾一右不諱言，雖然近半年業界對LTE之發展頗為看好，但並不會立即轉化為實質營收。他認為，要談LTE的真正起飛，還是應該在2010年以後。但曾一右也說，不論LTE起飛時間點為何時，由於安立知已做好萬全準備，包括射頻、應用層、訊號分析或訊號產生部分都已有相對應產品，因此將可滿足市場需求。  

其他諸如太克科技(Tektronix)與萊特菠特(LitePoint)也攜手合作，在太克科技產品上執行萊特菠特軟體，以處理LTE設計和疑難排解。這項合作計畫的細節，是在太克之即時頻譜分析儀RSA3000A/B和RSA6100A上執行萊特菠特軟體RSALTE，以提供LTE系統設計人員相關的3.9G符合性支援。太克科技行銷總監Elaine May解釋，這套軟體讓設計人員得以利用中階和高性能RTSA分析LTE訊號。  

而Aeroflex也搶先在2008年12月時即發表數位綜合測試儀7100，以協助晶片組研發業者、軟體開發業者及手機製造商因應LTE的各項需求。Aeroflex 7100係針對LTE行動裝置提供測試功能，並將之整合至單一儀器中。  

兼容並蓄成主流　交遞/漫遊機制不可或缺  

在3GPP主導下，LTE對於與其他技術之態度頗為開放，例如3GPP便與3GPP2達成協議，允許原先支持UMB/CDMA的業者，得以在網路互連達成共識，並進而演化至 LTE，從而攜手邁向4G。  

也因為如此，LTE未來成功與否，其中一大前提是必須具備多模特性，即與GSM/增強數據率GSM演進(EDGE)、WCDMA/HSPA、CDMA2000等互相漫遊切換。這勢必要求測試儀器能夠完全模擬相關網祿，並且針對終端或基地台進行測試。相關業者直言，此一測試將對儀器本身帶來很大挑戰。  

事實上，3GPP對4G網路所定義的部分要求，原本即包括必須支援與現有行動網路進行交遞(Handoff)及漫遊(Roaming)，進而提供無所不在(Ubiquitous)的網路涵蓋。不過由於先行的WiMAX並沒有採取開放式的作法，也未針對漫遊投入太多努力，因此WiMAX與其他技術間的互通可行性並不大。  

迥異於WiMAX，LTE在標準訂定之初，即極為重視與其他技術之互補與共通，因此才積極與3GPP2達成協議，並在UMB正式退場後，仍能協助CDMA業者走向LTE之坦途。  

曹維陵透露，從3GPP的態度即可看出，未來LTE在漫遊議題上的重視將有增無減，因此如何滿足訊號切換時的穩定度，以及降低訊號遺失的比例，都將是重點所在。而關於訊號干擾的難題，也不可忽視。  

為了強化與LTE之合作，CDMA認證論壇(CCF)在2009年3月時宣布，將加入驗證CDMA2000/LTE多模設備之服務，以滿足各界對LTE設備測試和驗證之要求，並跟上LTE之發展進度。據悉，此次CDMA2000/LTE多模設備的測試和驗收，將遵循3GPP和3GPP2的規範，而測試範例則預計將由3GPP在2010年中推出；基於3GPP2的互聯測試範例，則預計在2009年第三季問世。  

CCF總裁暨執行長Thomas Erickson表示，之所以願意提供上述服務，是為了確保CDMA2000和LTE設備能夠在毋需任何調整的情況下，穩定運作於LTE和CDMA2000網路之間。而這項服務，也被再次視為CDMA2000陣營支持LTE之顯例。  

目前CCF正在制定驗證CDMA2000/LTE設備的測試計畫、測試用例和範本，以確保CDMA2000營運商在LTE正式商用化後仍可順利漫遊。一如預期，CDMA2000與LTE的漫遊成功與否，主要將取決於交遞技術和系統切換的好壞，因此這也是CCF近期的首要任務之一。  

從上述各家業者動態與意向可以看出，儘管大環境不佳，但由於通訊需求仍將持續攀升，且用戶對後3G時代仍抱持很大期望，因此不但晶片、電信與設備業者對LTE之投入不曾稍減，量測設備業者由於位居技術演進之最前線，近期對LTE測試儀器之發展更是動作頻頻，紛紛打起支持LTE之旗幟，誓言要搶下LTE之首波商機。