2012年9月開始研擬定義中的3GPP R12標準擁有諸多的功效技術,例如LTE Direct、Multi-RAT、LTE-Hi等,其中LTE Direct與LTE-Hi明顯衝著Wi-Fi而來,此也揭櫫未來3GPP標準與Wi-Fi標準的競爭將更將激烈。

LTE-Hi著重提升室內數據傳輸表現(圖:MitraStar)
LTE-Hi著重提升室內數據傳輸表現(圖:MitraStar)

LTE Direct讓終端可互傳

在此僅簡單提LTE Direct,而將重點放在LTE-Hi,LTE Direct允許終端裝置直接互傳,不再凡事透過基地台,但基地台可以在互傳之前,居中協助查核認證收發兩方為合法裝置。LTE Direct不會影響傳統基地台的運作功效與服務能力,且LTE Direct的傳輸距離遠,無遮蔽下可直接500公尺對傳,且裝置探索能力、傳輸延遲等表現優於現有的Wi-Fi Direct。

LTE-Hi強化室內數據傳輸表現

而LTE-Hi(Hotspot/indoor)的技術提案主要是因應實際使用趨勢,60%的手機通話是在室內,70%的手機上網也在室內,且未來在室內的使用機率將愈來愈高,為了強化室內傳輸表現(特別是數據傳輸)因而提出LTE-Hi,也稱為Enhanced Small Cell。

為了達到更佳的室內數據傳輸,多半傾向使用TDD而非FDD,TDD在數據傳輸上的頻譜利用率高於FDD,但這樣還不夠,R12還加入了Dynamic TDD技術,讓TDD的收發時間可依據使用情形動態切換,而不是過去的死板規劃或手動調整,讓頻譜利用率再提升。更嚴謹、學名地說,即是上行與下行的時槽(Tim Slot)可機動彈性配置。

其次,為了讓數據傳輸力提高,LTE-Hi也引入了IEEE 802.11ac才具備的256QAM調變,理論上能比現有64QAM多33%傳輸率,即每Hz傳輸由6bits增至8bits。另外也擬定更適合室內數據傳輸的新型態載波,稱為NTC(New Type Carrier),NTC在R11標準中已經起草、提案,但R12會更具體成熟。

需更新系統架構?

不過,新型態載波可能與過往系統不相容,為此目前提出3種方案,一是能同時相容現有手機與基地台(至R11版),但傳輸提升性較有限,二是只相容現有基地台但手機要更換(換成R12版),三是基地台與手機都要更換。第三種有最佳的數據傳輸表現,但與現有系統、裝置的相容性也最低。

進一步的,原本以LTE、LTE-Advanced訂立的自我組織網路(Self-Organizing Network;SON)機制,也會另訂出適用於LTE-Hi的版本,即基地台自身可以調整組態、發送功率等參數,讓收發間更通順無阻。

新構想:幽靈基地台

此外,LTE-Hi提出幽靈基地台(Phantom Cell)的構想,是一種協助傳統巨型基地台(Macro Cell)的小型基地台(Small Cell),新構想將控制信號與欲收發傳遞的資料信號加以區別,稱為C-plane與U-plane,而後小型巨型基地台以低頻(如2GHz)傳輸C-plane,幽靈基地台則以高頻(如3.5GHz)向手機傳遞U-plane。

引入幽靈基地台的好處是,小型基地台與巨型基地台間不再需要頻繁地交換控制信號,另外可精省運作功耗、降低運作上的互擾(Interference)。

最後,這些技術雖然還在提案階段,但提案前也會先行測試驗證,如電信營運商CMCC已試行LTE-Hi,日本NTT DoCoMo則試行其中的幽靈基地台、Dynamic TDD等,使提案更務實可行。

小結

由此可知,3GPP在室內要對抗Wi-Fi(從Femto Cell、Small Cell開始),因而有LTE-Hi,在室外也開始要對抗Carrier Wi-Fi、Wi-Fi Offload(Wi-Fi分流)等的侵蝕,以及要對抗正在展露的Super Wi-Fi(仍不確定與原Wi-Fi相容,但至少有IEEE 802.11af提案),加上前述的LTE Direct與Wi-Fi Direct等,兩者間的功效、應用愈來愈重疊,衝突也愈來愈明顯。

雖然3GPP陣營明顯與Wi-Fi間的競爭更激烈,但3GPP陣營擁有基地台間快速換手(Handover)機制,並因此能支援快速移動下的收發傳輸,這是Wi-Fi所不具備的優勢,Wi-Fi陣營若要「回敬」3GPP,此方面的技術必然要補齊。