FDD LTE 2.5GHz 1.5GHz TD-LTE 900MHz LTE BWA 頻譜

各國頻譜陸續發放 TD-LTE發展如火如荼

2012-02-27
2.5GHz頻段雖已成為亞太地區主推LTE技術業者的首選標準,然而,也有許多例外,如日本為LTE重新分配1.5GHz的頻段;南韓則拍賣800M~900MHz的頻段;中國移動提出部署TD-LTE的計畫,而許多業者想要的數位分隔頻譜,在大多數國家中只有在推行LTE的中期才可能取得。
在歐洲與美國推出長程演進計畫(LTE)服務後,亞太地區亦將推出LTE服務。然而LTE技術需要穩定的可用頻譜,本文將檢視現有的頻譜分配在寬頻無線存取(BWA)服務與未來頻譜分配的發展。

在亞太地區,2.5GHz的頻譜是第一個被分配給LTE的全新頻段。相對地,在數位分隔頻譜上推行的LTE在2012年末才有可能取得頻段。這個數位分隔頻譜位於700M~800MHz,須把現有的類比電視訊號轉為數位才可能釋放。

隨著分時長程演進計畫(TD-LTE)在中國大陸以外的地方推出後展現的良好前景,有許多人開始對此一技術有興趣。然而以全球角度觀之,TD-LTE的發展還是可能不如長程演進計畫分頻雙工(LTE FDD)。

TD-LTE於亞太地區開始部署

亞太地區LTE FDD服務的部署狀況十分複雜。日本在1.5GHz頻段上推出服務,而其他國家則利用2.5GHz。香港已對2.5GHz的頻寬進行標售,而澳大利亞與新加坡則預計在2012年分段該頻段(表1)。

印尼同時也可能在2012年分配2.5GHz頻段給LTE。一些印尼業者已經開始在該頻段上進行LTE測試,由於類比通道在2018年前不會關閉,因此2.5GHz頻道應該是印尼最可能的LTE頻段。

亞太地區的數位分配頻段在2012年中之後可能可使用。在數位分配中部署LTE的國家有日本、澳大利亞與香港。日本總務省在2011年7月24日停止類比廣播,但超高頻(UHF)710M~770MHz在2012年7月後才能提交給LTE服務使用,香港與澳大利亞則分別預計在2012與2013年關閉類比頻道,如表2所示。

近期紐西蘭政府公告,類比電視服務將在2013年關閉,該國經濟發展部(MED)在轉換到數位電視之後將釋出在694~806MHz頻帶間的112MHz UHF頻段給LTE使用。印度的電信管理局(TRAI)則提出前期諮詢文件,討論要將700MHz的頻寬予LTE使用。

TD-LTE對終端使用者來說,還不是一個成熟的商用技術,然而隨著中國大陸與印度準備推出商用TD-LTE服務,該技術可能在2011年晚期或2012年早期商業化。

亞太地區TD-LTE最大的問題在於,除中國大陸與印度之外的地方是否有足夠的市場。全球微波存取互通介面(WiMAX)業者是轉移到TD-LTE的絕佳侯選,而美國的WiMAX業者Clearwire也表示考慮要升級到TD-LTE。WiMAX設備的一線廠商如華為、摩托羅拉(Motorola)與中興也都開發支援WiMAX與TD-LTE,以及在兩個技術中轉移的解決方案。

其他在亞太地區可能推行TD-LTE的國家有日本、馬來西亞與台灣。對FDD的行動業者來說,最可能的TD-LTE使用情境,就是將其作為容量卸載(Capacity Offload)。在亞太地區,大規模的TD-LTE部署可能會由中國移動、印度RIL與其他現有的WiMAX業者發動。

TD-LTE仍有挑戰待克服

TD-LTE服務的成敗取決於一些關鍵因素。首先,業界需要中國大陸政府釐清4G的頻道分配狀況,以及是否支持在中國大陸推出的早期TD-LTE,其次,台灣須提出更多政府與財務上的支援,海峽兩岸經濟合作架構協議(ECFA)將移除中國大陸與台灣兩邊的貿易藩籬,但ECFA對台灣公司的助益,以及與中國大陸公司的雙邊貿易協定都需要今後更深層的合作才能達成。

台灣與中國大陸公司的合作將加速TD-LTE價值鏈與生態系統的發展,並更善用台灣晶片上成熟的原始設計製造商(ODM)、原始設備製造商(OEM)能力,以及廣受客戶滿意的裝備與系統。其他重要的關鍵因素包括大幅推出支援LTE的低成本智慧型手機及TDD與FDD裝置的互通性。

澳大利亞考慮雙邊標售制度

澳大利亞的通訊媒體管理局(ACMA)計畫標售在2.5GHz頻帶的140MHz FDD頻段做BWA服務之用。目前頻帶主要用在地面廣播的電子新聞收集(ENG)。Telstra、Optus與Vodafone Hutchison Australia等業者都對2.5GHz頻帶虎視眈眈,因此頻帶可讓其在都會區部署LTE服務。澳大利亞的三個行動通訊業者同時也在尋找使用數位分隔頻譜(694M~820MHz)的可能性,這個頻帶可能在2012年下半與2.5GHz的頻譜一起標售。2010年10月,ACMA表示將在2.5GHz頻帶中為ENG保留一個區間,同時也會為LTE尋找其他頻帶。

由於澳大利亞的類比電視頻道在2013年底才會關閉,因此700MHz數位分隔頻譜在2014年後才能給LTE使用。業者表示,政府在類比通道關閉,且對應的數位頻道整理好之後,可能會將這個頻道分區給LTE使用。而ACMA表示正決定提供700MHz頻道的時機與位置。業者可能可在2014年前,視數位廣播服務整理的情況,在700MHz上部署LTE。700MHz頻帶的廣泛涵蓋可讓LTE服務在鄉村地區部署時,具備比2.5GHz更低的成本,這也讓數位分配通道成為澳大利亞LTE服務的成敗關鍵。

ACMA打算追隨國際電信聯盟第三區(ITU R-3)數位分隔頻譜的分配計畫。在這個計畫中,698M~806MHz中,通道以2×45MHz區塊成對分配,其中頻帶間隔為10MHz。ACMA仍在考慮剩餘頻譜806M~820MHz要如何處理,因為這部分並不在ITU R-3的計畫中,ACMA可能會將這部分的頻譜分開授權。行動業者同時也在考慮將LTE使用在1,800MHz與2.1GHz的頻帶,但結合700MHz與2.5GHz的頻帶似乎是個可行的作法。ACMA正在思考當業者的執照在2013~2015年到期後,1,800MHz頻帶要如何分割授權,其中一個選項就是將這個頻段重新結合成更適合LTE的大塊頻帶。

澳大利亞TD-LTE也可能有所表現。在伯斯、雪梨與墨爾本都有營運的WiMAX業者Vivid Wireless考慮推出TD-LTE服務。Vivid Wireless在達爾文市以外的所有都市都有85MHz的相鄰頻帶,但還需要超過澳幣10億元(9億9,600萬美元)的投資才能在全國提供服務。

雖然中國大陸最大的電信業者中國移動向政府遊說要求寬頻分碼多重存取(WCDMA)執照,但政府在2009年1月要求該公司使用中國大陸自製的3G空中介面(OTA)分時同步分碼多重存取(TD-SCDMA)。TD-SCDMA是在中國大陸政府反對當地業者向外國繳交WCDMA與CDMA2000的3G技術的情況下建立。

雖然TD-SCDMA被整合進第三代夥伴計畫(3GPP)的家族中,但僅可視為是中國大陸的自有技術,然而TD-LTE卻是一個貨真價實的國際技術。從TD-LTE最初的發布,該技術就相容3GPP Release 8的標準,且也被視為TD-SCDMA自然的4G演變。

推動TD-LTE國際化的力量主要來自中國移動。2008年2月,中國移動、威瑞森(Verizon)與沃達豐(Vodafone)協議在LTE上合作,計畫開發可同時技援LTE FDD與TD-LTE服務的裝置,許多其他的歐洲、美國與亞洲廠商如Clearwire、NTT DoCoMo、軟體銀行與Orange都加入這個協議。

這些業者的合作會讓業者將TD-LTE與LTE FDD都整合入基地台與裝置的晶片組中。單一的LTE解決方案可以更快擴大TD-LTE的規模,並降低裝置的成本,同時會為TD-LTE裝置提供區域或全球的漫遊可能性。

中國移動準備TD-LTE實測計畫

截至2010年9月,中國移動只有一千五百萬個TD-SCDMA用戶。顯示該公司在高速行動服務上對TD-LTE較為青睞。目前,中國工業信息技術部(MIIT)的TD-LTE實驗室正在進行TD-LTE裝置的技術測試,以及介面的互通性測試。這兩種測試都是在2.3GHz頻帶上進行,2010年10月則是以2.6GHz進行同樣的測試。

根據中國移動的說法,包括阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)、大唐電訊、易利信(Ericsson)、華為、摩托羅拉、諾基亞西門子(NSN)與中興等七家廠商都在2.6GHz與2.3GHz頻帶上開發了TD-LTE eNodeB基地台產品。

2010年10月,MITT將2,570M~2,620MHz頻段分配給中國移動進行TD-LTE實測。這些商業化之前的測試在北京、上海、廣州、南京、深圳與廈門進行,規模達到三千零六十個基地台。中國移動在測試網路上花費2億2,500萬美元。

中國移動有能力在2011年底就將TD-LTE服務商用化,但業界大多認為該公司會在2012之後才推出此服務。中國大陸的TD-LTE商業化時程同時也視4G頻譜的發照程度決定,MIIT並未公布發照的時機。過去中國大陸的發照都是十分緩慢繁複的過程。

香港業者選擇在2.5GHz推出LTE

香港是在紐西蘭之後第二個為寬頻存取推展FDD的國家,2009年1月即標售2.5GHz的頻帶。然而,700MHz的頻寬在2012年之前應該無法讓LTE使用。目前的行動業者CSL與中國移動香港(前身為人民電信)在標售中取得了2×15MHz的頻帶,分別花費港幣5億2,300萬元與4億9,500萬元。

如表3所示,Ovum在九個國家FDD頻譜的標售狀況中發現香港業者在每MHz人口數上花費的價格是第三高。然而全球的BWA標售價格遠比10年前的3G標售價格低得多。

由PCCW與Hutchison一同持有的Genius Brand Limited,以港幣5億1,800萬元取得第三段2×15MHz的頻譜。Genius將推出一個讓PCCW與Hutchison共享的單一網路,但這兩個業者會推出不同品牌的不同服務。在15年執照持有期間,業者必須要在持有的第五年涵蓋至少一半的人口。

香港的其他行動業者如SmarTone-Vodafone,被迫以港幣4億5,300萬元高價退出2.5GHz的標售。然而技術中立也代表該公司可使用現有的1,800MHz頻寬推出LTE服務。CSL同時也計畫使用1,800MHz頻寬提供LTE服務,但該公司會先推出使用在2.6GHz頻帶上的裝置。

CSL會在1.8MHz與2.5GHz上提出LTE服務基於幾項理由。首先,該公司在1,800MHz頻帶有現有的網路架構(天線與正在建設的系統)可重新使用,讓LTE服務的推出更快且更划算,其次,以目前流量增長的趨勢觀之,CSL認為1,800MHz頻帶須滿足未來的行動流量要求,最後CSL為要在兩個頻寬推出LTE,已經為網路開始準備包含LTE-Advanced的未來技術演進。由於2.5GHz的訊號傳送比1,800MHz略佳,因此在1,800MHz的LTE將同時增加CSl在2.5GHz LTE服務的聲勢。

印度採用700MHz頻段TD-LTE

印度也打算部署TD-LTE服務。唯一在全國使用2.3GHz TDD頻譜的RIL,表現出在WiMAX上推出TD-LTE服務的興趣。2010年6月,RIL同意支付10億美元取得BWA頻譜擁有者Infotel Broadband 95%的股權。在這個交易的數天前,Infortel在印度的BWA標售中花了27億美元取得2.3GHz頻段的全國TDD頻譜。

RIL發布對Infotel的收購動作暗示該公司有計畫在2.3GHz部署TD-LTE。從收購Infotel之後,RIL就未對是否採用TD-LTE技術公開表達意見。然而業者表示,RIL希望2011年底前推出商用的TD-LTE服務,這個推出的時間表與高通預期在2011下半年推出TD-LTE產品的計畫不謀而合。

不管RIL使用哪種技術,都會是印度BWA市場的主導者,其他取得頻譜的廠商,如Bharti Airtel與Aircel,由於也有部分的BWA涵蓋,都可望跟隨RIL的腳步。由於RIL在印度的十二區都有TDD頻寬,將為其他印度業者扮演關鍵的漫遊角色。

高通同時也在印度BWA標售中取得2.3GHz頻帶。該公司購買這個頻帶主要是欲將市場推向TD-LTE而不是WiMAX,且不打算在取得執照的四個行政區推出自身的BWA服務,高通借由取得孟買與德里的TDD頻譜,然後與其他TD-LTE業者簽訂頻段的MVNO協定達到這個目標。高通也可能會將這個頻段轉賣給有TD-LTE推出計畫的廠商,但目前還沒有開始任何的談判動作。

雖然印度2010年5月才發出第一張3G執照,TRAI已對分配700MHz頻帶表示興趣。目前在700頻段有108MHz可給LTE使用的未用頻譜。與歐洲不同,這108MHz是完全空白。TRAI可能會以40MHz的FDD區塊,含40MHz保護頻段的方式進行。根據印度電信業界的資料,如果標售在市場大幅整合後進行LTE服務,有可能把20MHz分給兩大業者。再者,在700MHz還有114MHz的頻段(548M~798MHz),可能會在類比電視服務關閉之後分配給LTE,這些頻譜可能再釋出另外三張LTE執照,在700MHz就有五個LTE業者可使用。

標售頻譜的數量,可能視當時業者的數量決定,然而TRAI並沒有標售大塊頻譜的紀錄。在最近的3G標售中,TRAI限制業者在每個行政區只能使用5MHz,將標售收益放大,以提供政府的預算收入。以TRAI過去的紀錄來說,Ovum認為,在印度標售將20MHz一次標售給LTE服務不太可能。業界表示,短期內不太可能舉辦700MHz的頻譜標售,可能會在2012或2013年。然而由於在2.1GHz頻段還有一批頻譜要標售給3G,同時印度的譜頻分配過程的官僚作風也是惡名昭彰,因此700MHz的標準會在近年發生。

日本在1.5GHz推出服務

2009年6月日本的總務省(MIC)核准日本四家行動業者推出LTE,以及橫跨一些頻道,包含1.5GHz、1.7GHz、2.1GHz與800MHz的雙載波高速封包下鏈存取(HSDPA)服務,MIC分配1.5GHz的頻譜給NTT DoCoMo、KDDI與軟體銀行(Softbank),同時把1.7GHz的10MHz頻譜分給eMobile。四家業者的網路都要在5年內達到50%的人口覆蓋率,同時不但要使用最新分配的頻道,也要使用之前分配的頻道,如2.1GHz。

2010年12月24日NTT DoCoMo在東京、大阪與名古屋推出LTE服務「Xi」,成為亞洲第一個LTE業者。然而由於NTT DoCoMo仍在使用1.5GHz的部分頻段以提供PDC服務,這個服務將不會在1.5GHz推出。PDC在2011年3月關閉,而NTT DoCoMo將在2012年之後才在1.5GHz部署LTE,以減輕使用2.1GHz頻段服務的容量限制。NTT DoCoMo的LTE網路將建置在FOMA服務的3G網路上,FOMA在2.1GHz頻段有接近一半的LTE網路內含裝有WCDMA/LTE遠端射頻裝置單元的基地台。雖然NTT DoCoMo還未升級至增強版高速封包存取(HSPA+),其他三家行動業者計畫推出42Mbit/s的雙載波HSPA+或多載波的EV-DO Revision A行動服務,作為升級至LTE的中繼點。

KDDI計畫在800MHz與1.5GHz頻帶部署LTE,同時將在1.5GHz推出多載波的EV-DO Revision A服務。軟體銀行將使用2.1GHz提供LTE服務,同時也打算在1.5GHz頻帶提出42Mbit/s的雙載波HSPA+服務。行動業者將在2012年7月轉移至數位電視後取得UHF頻帶中710M~770MHz區間的頻譜。

NTT DoCoMo想要利用LTE降低流量的單位成本作為該服務的先行者。KDDI認為在2012年12月前不需要LTE,因為多載波DV-DO Revision A足以支援資料傳輸。軟體銀行的策略介於這兩者之間,並在2011年中推出LTE服務。日本最小的行動業者eMobile,於2010年11月在東京、東海與大阪推出42Mbit/s的HSPA+服務,該公司本來於2010年9月打算在1.7GHz的頻帶推出LTE服務,但目前將42Mbit/s的HSPA+作為移轉到LTE之前的中繼策略。日本市場的最大問題是,只有日本使用1.5GHz頻帶推行LTE服務,這會讓該國在經濟規模上受到限制。

軟體銀行考慮使用將取得的2.5GHz TDD頻譜提供LTE服務,同時軟體銀行與合作夥伴建立一家新公司,以取得Willcom新一代的PHS技術XGP。另外,軟體銀行同時也在Willcom宣告破產保護時,收購該公司100%的股權。XGP也在2.5GHz取得30MHz的TDD頻寬,同時由於從Willcom取得XGP,軟體銀行只用3,300萬美元就得到這個頻寬。Ovum不認為軟體銀行會推出全國規模的TD-LTE網路,但隨著LTE手機可能會有雙模支援的功能,該公司可能會在人口密集的區域加入TD-LTE的功能提供更高的網路流量。

馬來西亞釋出2.5GHz執照

2010年10月馬來西亞的通訊多媒體委員會(MCMC)表示,在2.5GHz將有九家公司取得20MHz的TDD或FDD頻譜。預期馬來西亞的四家電信公司--Maxis、Celcom、Digi與u-Mobile都會取得供LTE使用的FDD頻譜,然而該國的四家WiMAX業者也將取得TDD頻譜,新進業者Puncak Semangat也會取得2.5GHz的頻譜。

馬來西亞是亞太地區第四個標售頻譜的國家。然而在馬來西亞,使用2.5GHz的LTE服務在2013年1月1日之後才能推出,屆時會有其他的頻段給其他行動業者使用,雖2.5GHz上的分配細節還很鬆散,但業者將須支付使用費,同時在發放頻譜前也須向當局提交詳細的營運計畫。此外,給每個業者的詳細頻譜區段還沒有公布。

馬來西亞同時也是TD-LTE的另一個可能市場,因為四家WiMAX業者在2008年底前都在2.3GHz提出服務。再者,Asiaspace與高通簽訂合作備忘錄,以尋求部署LTE TDD技術的可能性。然而,馬來西亞的人口只有兩千五百萬,不太可能支持四家WiMAX業者與四家3G業者,因此TD-LTE可能只會成為其中一個業者的長期演變目標。根據業者表示,700MHz的頻段最早將在2014年開放。700MHz的頻寬目前被類比廣播使用,在轉換到數位電視服務上也沒有清楚的計畫,目前MCMC正重新整理850MHz、900MHz與1,800MHz的頻段以供3G技術使用。

新加坡2.5GHz FDD比預期更早出現

新加坡的資通訊開發局(IDA)目前正考慮在2012年分配2.5GHz的FDD頻譜,比預計更早。Ovum預測IDA可能會在2012年前標售FDD頻帶,因為該年也是該國全國光纖網路完成的時候。

在2010年3月發布的文件中,IDA表示2.5GHz的頻帶可能會被分為兩個70MHz的成對頻譜,每個頻譜有50MHz的不成對頻譜。在這個狀況下,三大新加坡行動龍頭--新加坡電信、M1與StarHub將無法一同使用頻寬。IDA的另一個選項是將2.5GHz頻段分成三十八塊5MHz的頻寬,然後以技術中立的方式賣出,在全國的4G部署上,IDA認為業者最少需要30MHz才能達到100Mbit/s的存取速率。

2.5GHz頻譜在2015年WiMAX的頻譜權利到期前無法正式取得。在2005年5月IDA在2.3GHz與2.5GHz標出給WiMAX服務使用的頻譜,六家競標者中,包含新加坡的三大龍頭,都取得TDD的頻譜,分別在2.3GHz與2.5GHz取得50MHz與90MHz的頻寬,然而只有一家WiMAX業者推出商用服務。目前2.3GHz上50MHz的TDD頻譜以5MHz區塊分配,IDA希望在2012年標售時將它用同樣大小售出。然而由於新加坡的國家光纖網路將在同年完成,光纖網路將會去除任何對WiMAX服務的需求。

由於IDA在2010年3月的業界協調會中表示,將把700M~800MHz提供給BWA服務使用,這也讓2012年進行標售這個時間點更為重要。

南韓提供800MHz/900MHz予LTE

在南韓,LTE主要可能使用的頻帶是800M~900MHz間。市場的領先業者南韓電信(SKT)LTE網路在2011年於首爾推出,使用800MHz的頻率。南韓電信在800MHz有30MHz的頻寬,其HSPA與HSPA+的服務使用2.1GHz。

目前南韓電信在800MHz的頻帶中有60MHz的帶寬,但在將2G用戶轉移到3G後須歸還30MHz。該國政府已標售這30MHz的頻段,LGU+(過去的樂金電信)取得後提供給LTE使用,900MHz的頻帶已分配給高麗電信(KT)作LTE服務之用,而2012年,800MHz與900MHz的頻帶將分別再分配給LGU+與KT使用,這兩個業者同時也有1.8GHz的頻帶,供2G CDMA使用。不過,亞太地區提供800MHz給LTE使用的只有日本跟南韓。由於亞洲的GSM服務大多使用900MHz,LTE早期不太可能在900MHz推出,因此KT有可能在LTE網路設備與終端器材上面臨高成本的風險。

台灣考慮釋出700MHz予TD-LTE

台灣國家通訊委員會(NCC)計畫重新分配在700MHz附近的198MHz頻段(608M~806MHz),提供給包括LTE服務使用。軍用與警用服務仍占用700MHz頻道,但軍用頻段減為698M~730MHz的32MHz頻寬,這是2009年頻道清理動作的一部分。

先前NCC預期700MHz的執照最早會從2015年開始以技術中立的方式發放,因此不打算在2017年前將LTE商用化,但目前台灣4G執照已確定發放。

NCC正考慮釋出另外兩塊30MHz的TDD頻帶給4G服務。2010年6月NCC表示允許一些WiMAX業者使用現有的分配頻譜移轉到LTE,目前只有兩家WiMAX執照--大眾電信與威達雲端是綁定使用WiMAX。一些台灣的WiMAX業者要求將TD-LTE轉移加到計畫書中,這不代表這些業者會部署TD-LTE,但其想要有未來移轉到TD-LTE上的選項。

同時也是WiMAX執照擁有者的行動業者遠傳電信,與中國移動簽有部署測試TD-LTE網路的備忘錄。然而Ovum不認為遠傳電信這家無線FDD一線業者會部署一個國家級的商用TD-LTE網路,相反地,測試網路可能只是讓台灣的廠商做實測平台。同時遠傳電信也可能使用TD-LTE網路減輕LTE FDD網路的流量,遠傳電信推出TD-LTE服務的速度,將視中國移動是否能如計畫取得該公司12%股權而定。

(本文作者為Ovum資深分析師)

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