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解決頻譜問題 LTE商用服務撥雲見日

2011-01-21
LTE無疑將成為未來行動寬頻技術主流,過多的頻段卻引發該技術能否順利商用化的疑慮,在各主要發展LTE的電信業者確立頻段後,晶片商也將有所依循以開發LTE產品,可謂LTE已排除市場發展最大的疑慮。至於4G另一技術WiMAX,也積極推出新的規範,以期擴大市場範疇。
根據資策會產業情報研究所(MIC)的調查顯示,2011年行動寬頻市場起飛,滲透率成長近兩成,其中最受矚目的當屬全球長程演進計畫(LTE),資策會MIC產業顧問兼副主任張奇指出,2013年全球LTE的用戶將有明顯的成長,2011年前,受限於LTE商用網路尚未普遍建置,LTE用戶規模極小。隨著全球主要電信業者陸續啟動LTE商用化服務,LTE市場與用戶數規模將可望快速增長。

LTE市場未起 HSPA+趁勢而入

雖然LTE將成為全球行動通訊技術主流,不過現階段在技術與整體產業鏈未臻成熟之際,部分電信營運商先選擇升級至增強版高速封包存取(HSPA+),張奇表示,這是由於升級至HSPA+所須花費的成本較低,也可在電信業者LTE網路布建完成前,暫時先減緩用戶端數據流量增長的壓力,相對促使HSPA+於短期內累積較多的用戶數。

安捷倫(Agilent)電子量測事業群行銷處市場專案經理徐正平也認為,HSPA+為目前最主流的行動寬頻技術,且市場前景走俏,除了該技術傳輸速率利用8×8多重輸入多重輸出(MIMO)可達600Mbit/s外,發展已有一段時間的HSPA+,讓電信業者很快就能升級,因此頗受業者歡迎,反觀LTE,近期已在美國市場確定主流地位,亞洲地區則須至2013年才有較大規模的發展。

picoChip企業行銷總監Andy Gothard指出,採用新技術會面臨的主要挑戰之一是市場接受度,然驅動LTE市場的因素取決於位置,亦即在某些可提供先進HSPA+解決方案的地區,可能就沒有足夠的動力促成LTE快速的布建,但對於一些尚在使用3G技術的地方,營運商將非常熱衷且積極地想採用新技術,韓國就是一個非常好的例子。

圖2 阿爾卡特朗訊市場策略暨技術方案處副總經理彭培表示,網通設備商應觀察市場動向,適時推出對應的產品。
圖1 易利信技術長李思柏表示,目前每位寬頻用戶平均至少需5Mbit/s的傳輸速率,才能滿足其需求,促使寬頻通訊的不斷演進。
易利信技術長李思柏(Johan Asplund)(圖1)表示,預計2015年包括LTE、HSPA+等技術的行動寬頻用戶,將可達到三百四十億戶。ST-Ericsson台灣區總經理黃茂原指出,LTE可以支援100Mbit/s的下載速度及50Mbit/s的上傳速度,能使消費者享受更高速的網路接取並體驗更加完整豐富的網路業務應用,包括商務及多媒體業務。

先前參與M台灣計畫的阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent),看好未來LTE的發展,也推出LTE相關網通產品,該公司市場策略暨技術方案處副總經理彭培(圖2)指出,LTE成功發展包含幾個關鍵,頻段分配的確定、建立完整產業鏈與證明LTE技術真正可落實,即使目前LTE出現多頻段的問題,網通設備業者也須有能力為廠商解決問題,而阿爾卡特朗訊的產品除支援LTE外,也支援HSPA+。事實上,除了HSPA+反客為主外,LTE複雜的頻段,也成為LTE商用化的挑戰,所幸,在電信業者與廠商的努力下,LTE多頻的問題已可望解決。

基頻/軟體相助 LTE多頻難題迎刃解

圖3 羅德史瓦茲業務部業務協理盧迦立表示,WiMAX應專注在資料的傳輸,屏除跨足蜂巢式技術市場的念頭,才能發展的更穩健。
LTE發展如火如荼,但由於各國頻段大不相同,引發無法順利漫遊或換手(Handover)的疑慮。羅德史瓦茲(R&S)業務部業務協理盧迦立(圖3)表示,透過軟體即可於不同頻段中順利切換。

羅德史瓦茲應用系統工程部經理盧明政補充說明,雖然各國開放不同LTE的頻段,導致LTE頻段暴增,對於換手、漫遊看似會造成許多問題,其實不然,原因在於LTE晶片商可將各個主要使用的頻段內建於晶片中,再透過軟體即可於不同頻段中順利切換,以手機而言,使用者最多只須重新開機,就可以完成不同頻段的切換。

安立知(Anritsu)總經理陳逸樺進一步解釋,要解決LTE頻段複雜的問題,關鍵在於電信營運商,電信業者不可能花大錢一一標下LTE所有的頻段,因此會選擇主要且各國多有重疊的幾個頻段,更何況,也許是營運商間的默契,多數廠商選擇支援的頻段並不會相差太多,基頻處理器業者即可針對較多數的頻段設計晶片產品,而非全數支援。對測試儀器業者來講,測試儀器也可僅針對主要的電信業者與基頻處理器廠商所支援的頻段進行產品研發。

盧迦立強調,羅德史瓦茲CMW500可支援各式無線通訊技術,除了可支援所有LTE頻段外,甚至也支援下一代LTE-Advanced規格頻段。李思柏則表示,事實上,發展LTE的電信業者會有默契的只選用幾個主要的頻段,而易利信的LTE網通設備涵蓋所有頻段,可滿足各地區不同LTE頻段的需求。

目前3G技術全球共有七個頻段,LTE的頻段更多。全球行動通訊系統協會(GSMA)亞太區資深總監Jaikishan Rajarman坦言,頻段過多的確造成LTE市場發展時的困擾,若單一終端裝置支援所有的頻段,除會增加產品耗電量外,過大的功率也恐影響使用者的健康。安捷倫電子量測事業群應用工程部協理陳俊宇則表示,即便市場曾傳出晶片商須要在單一晶片內整合所有的LTE頻段才可順利支援換手的功能,不過,如此一來,將造成晶片尺寸過大與成本過高等問題。舉例而言,宏達電曾推出具備支援所有3G頻段的智慧型手機,但因手機價位過高,並未廣獲青睞;之後,宏達電推出的手機,甚至最高等級的「機皇」機種,也不再支援全部的LTE頻段。黃茂原則表示,確保電訊運營商能快速採用LTE技術的因素就是多模設備的上市,這些多模數據機可以讓使用者自由選擇使用HSPA+或者LTE網路。

發展射頻(RF)晶片的Anadigics寬頻射頻產品事業部資深總監Joseph Cozzarelli則表示,對射頻晶片業者而言,無論何種無線通訊技術,不同頻段皆須搭配一顆專屬的射頻晶片,因此LTE頻段越多,Anadigics的市場範疇就越大,不過,並非每家射頻晶片商皆有能力推出支援所有頻段的產品,會視最常用的幾個頻段進行產品的研發。

圖4 思渤科技綜合業務部經理楊志強指出,LTE聯網速度可與有線技術匹敵,多少影響有線技術的市場發展。
專門代理無線通訊技術開發軟體平台的思渤科技綜合業務部經理楊志強(圖4)表示,現有的網路系統已不敷使用,未來勢必走向具備高傳輸速度的LTE,每種技術一定存在技術性問題,LTE也不例外,但廠商勢必有能力可一一解決,更重要的是,若未來LTE費率較3G便宜,將加快LTE普及速度。

與電信業者策略聯盟 晶片商力拱LTE商用化

由於目前全球LTE正在發展階段,然LTE頻段高達四十個,造成LTE晶片商研發晶片的極大挑戰,為提升晶片市場廣度,以及選擇LTE主要使用頻段,解決研發問題,LTE晶片商與電信業者策略聯盟,將可獲得最大市場利益。

現階段LTE發展多以電信業者為主要中心,由電信業者開始提供LTE商用服務,目前美國威瑞森(Verizon)與AT&T已正式開台,預期2011年美國與印度將率先成為LTE最大市場;2012年中國大陸將接續成為LTE發展重鎮。不過LTE頻段分散的問題卻也成為LTE商用化的挑戰之一。

安捷倫電子量測事業群應用工程部專案經理吳智凱表示,雖然LTE頻段分散在700MHz、900MHz、1,800MHz、2.6GHz等,以至於包括射頻與LTE晶片商在研發晶片時,須考量晶片將支援哪些頻段,顧此失彼又將造成晶片產品無法全球通用的疑慮,因此與電信業者合作,將是最穩當的途徑。

分析LTE相關晶片商與電信業者形成小型產業鏈的優勢,吳智凱指出,一方面晶片業者可以根據合作的電信業者所使用的LTE頻段,集中資源進行支援某幾個頻段晶片產品的研發,毋須投入其他資源開發其他頻段的晶片,另一方面,LTE目前的發展才剛起步,市場仍為小眾,而電信業者確定啟動LTE服務時,晶片商也可確定其產品有一定的市場存在。最後,晶片業者也可將其既有的合作對象引進與電信業者組成的生態鏈中,創造雙贏。

2011年美國國際消費性電子展(CES)中,高通(Qualcomm)與威瑞森即共同宣布,威瑞森多款LTE裝置,將採用高通Snapdragon處理器及LTE數據機晶片組。宏達電也與美國三大電信業者威瑞森、AT&T與Spring等合作推出三款4G智慧型手機。針對未來LTE普及度提升時,晶片業者的產品無法全球換手的問題仍然存在,吳智凱認為,隨著LTE市場逐漸發展,較晚發展的電信業者也將考量利用與其他廠商近似的LTE頻段提供服務,晶片商最終僅須支援主要頻段即可,毋須全數支援,屆時也可透過軟體切換的方式,解決上述問題。不過吳智凱也強調,實際上,LTE漫遊的關鍵為能否向下相容3G技術,原因在於使用者仍會以3G作為主要的語音通話技術,LTE則是以應用服務為主,透過成熟的3G技術即可解決漫遊的問題。

追趕LTE WiMAX新規格輪番登場

隨著LTE主流地位確定,為扳回一城,全球微波存取互通介面論壇(WiMAX Forum)持續推出新規格,其中具備行動性的208.16m確定於2011年3月底定。另外,看好機器對機器(M2M)與智慧電網(Smart Grid),WiMAX論壇工作小組也著手研擬802.16p與802.16n規範,以期加快發展腳步。

圖5 IEEE 802.16工作小組副主席Rakesh Taori表示,802.16m的效能較目前802.16e增加160%,且可向下相容802.16e。
WiMAX從極度暢旺到聲勢逐漸下滑最主要的原因之一即是規格推出步調太慢。針對WiMAX規範進展不快的原因,國際電機電子工程師學會(IEEE)802.16工作小組副組席Rakesh Taori(圖5)表示,除了WiMAX是開放性的標準,需各個主要成員積極討論才能定案外,持續修正規格,使其更臻完美也是導致WiMAX規格進展較慢的因素,如802.16m規範底定時間一延再延,即是如此。不過,令人振奮的消息是,WiMAX 802.16m規範將確定於2011年3月推出,並於同年11月底定,對於WiMAX發展廠商而言,802.16m的行動性將可進一步推展新的市場與應用服務。

802.16m新規格也加入了新的功能,Taori指出,新的802.16m規格新增DCR省電模式,讓WiMAX可更加省電,並擴大支援全球衛星定位系統(GPS)與非GPS衍生的定址服務(LBS)。在降低訊號延遲部分,也特別規畫新的Sub-frame與Super-frame技術。另外,在安全模式與睡眠模式也有新功能,有助WiMAX市場進一步的發展。

除此之外,瞄準M2M與智慧電網市場,WiMAX論壇工作小組也進行802.16p與802.16n標準的討論,WiMAX M2M標準發展與應用工作小組主席Ron Murias表示,M2M的應用已如火如荼的展開,WiMAX可於此市場扮演中繼伺服器與雲端伺服器的連結,以及行動裝置與雲端伺服器的連結角色,而M2M應用涵蓋多元,在安全性、功耗與效能等方面皆有一定程度的要求,為讓WiMAX發展廠商有標準可循,WiMAX M2M標準發展與應用工作小組於2010年1月開始進行通訊協定的討論,2010年9月也召集30%的802.16主要成員進行討論,確定802.16p與16n將可互通,未來也將持續進行討論,預計2011年5月會再舉行第二次的會談,盡快將802.16p規格定案。

在智慧電網的WiMAX標準發展方面,目前也仍處於討論的階段,802.16 GRIDMAN工作小組主席Tim Godfrey表示,在各式通訊技術搶進智慧電網的同時,WiMAX自然不會缺席,看好WiMAX可作為智慧電往後端骨幹通訊、智慧電表與智慧電網架構中各部分設備中長距的連結,且可提升智慧電網資料傳輸效能,因此WiMAX論壇特別成立GRIDMAN工作小組,進行802.16n的規格討論。由上述WiMAX新規格的發展可發現,WiMAX論壇正試圖力挽狂瀾,希望以新標準與鎖定熱門應用的新規範,以開闢更多發展空間。

台灣終將發展LTE

台灣積極推展WiMAX,國家通訊委員會(NCC)卻遲遲不開放LTE頻段,讓外界感覺NCC對於LTE的發展並不積極,李思柏表示,觀察台灣LTE發展,若頻段與執照不確定,台灣發展LTE的腳步將持續落後。彭培也認為,執照的發放與技術的發展息息相關。

圖6 交通大學資訊學院院長暨中華電信董事林一平指出,目前計畫發展的TD-LTE手機測試平台,未來也可望支援FDD LTE測試。
針對上述疑慮,交通大學資訊學院院長暨中華電信董事林一平(圖6)作出解釋,就發展4G技術而言,台灣因推展WiMAX,因此並未缺席4G市場,而WiMAX的發展的確限制LTE的進程。不過,NCC並非因力拱WiMAX的發展而延後LTE頻段執照的發放,近期3G與2G執照將陸續到期,NCC為處理重新發照事宜,因而延遲LTE執照的發放,更何況NCC也正積極向軍方協調、回收700MHz頻段,以供LTE所用。

雖然思渤科技的國外客戶大多確定發展LTE,但楊志強表示,挾網通設備的發展基礎,台灣廠商未來勢必朝LTE發展。林一平指出,WiMAX過渡到分時長程演進計畫(TD-LTE)將是最好的下一步,遠傳電信即相當積極進行轉換的工作,而全球一動採用的諾基亞西門子通信網路(NSN)WiMAX產品,未來僅須替換前端為LTE的設備,既有的後段WiMAX設備即可用於LTE網路,可謂目前台灣業者已考量未來延伸至TD-LTE技術的可能性,台灣最終仍將發展LTE實已相當確立,只是時間的早晚。而交通大學基於與中國移動簽署TD-LTE的發展協議,可了解中國移動對於TD-LTE相關測試需求,因此將積極聯合各界廠商,包含羅德史瓦茲、中華電信、諾基亞西門子通信網路、遠傳電信等業者,建構一套完整的測試平台,以供台灣手機製造商發展LTE手機,預期2012年上半年可開始提供LTE手機測試。

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