移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，移動數(shù)據(jù)流量飛速增長。利用免許可頻率分流LTE網(wǎng)絡(luò)流量成為緩解流量壓力的重要手段。但由于LTE與WLAN標(biāo)準(zhǔn)差別較大，兩個網(wǎng)絡(luò)深度融合的難度大，且工作在2.4GHz頻段各類設(shè)備較多，干擾問題突出，單純通過部署WLAN網(wǎng)絡(luò)緩解LTE流量壓力效果不佳。
LTE-Advanced商用后，運(yùn)營商越來越依賴于通過載波聚合提高帶寬。但載波聚合需要運(yùn)營商擁有較大帶寬的頻譜資源，而在頻譜稀缺的今天，運(yùn)營商很難一次性拿出數(shù)個10MHz甚至20MHz的頻譜資源進(jìn)行載波聚合，頻譜資源供需矛盾突出。而全球的免許可頻段資源較為豐富，尤其是5GHz頻段使用率較低，還未被充分利用，大部分主要國家的5GHz頻譜量都在400MHz以上。
利用5GHz免許可頻段，部署改進(jìn)的LTE系統(tǒng)，實現(xiàn)授權(quán)頻段和免許可頻段LTE系統(tǒng)的深度融合，一方面能夠充分利用資源豐富且尚未被充分利用的5GHz免許可頻段，另一方面大大降低運(yùn)營商使用頻率資源的成本，因此成為LTE發(fā)展演進(jìn)的一種新思路。
標(biāo)準(zhǔn)化剛剛起步，將分兩個階段實現(xiàn)商用
LTE利用免許可頻段尚處于起步階段，其技術(shù)發(fā)展仍在產(chǎn)業(yè)競爭中不斷探索和嘗試。高通聯(lián)合阿朗、愛立信、三星、Verizon等企業(yè)成立了LTE-U論壇，對LTE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了部分修改，使其能夠與WLAN在一定程度上共存工作在5GHz的免許可頻段。
由于谷歌、IEEE等標(biāo)準(zhǔn)組織和企業(yè)的質(zhì)疑，LTE-U技術(shù)方案未被3GPP納入正式的LTE標(biāo)準(zhǔn)，但這一思路已經(jīng)成為LTE技術(shù)演進(jìn)的重要方向，3GPP在R13中正式立項制定LAA標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)工作在5GHz免許可頻段。目前LAA主要有兩種模式，一是補(bǔ)充下行鏈路模式（SDL, Supplement Downlink），免許可頻段只被用來做下行數(shù)據(jù)鏈路傳輸；二是載波聚合模式（CA，Carrier Aggregation），免許可頻段用于下行數(shù)據(jù)鏈路和上行數(shù)據(jù)鏈路，該模式的優(yōu)勢是可靈活調(diào)節(jié)上行和下行鏈路免許可頻段帶寬。在SDL和CA模式中，免許可頻段都僅用于數(shù)據(jù)層，所有的控制層流量都由授權(quán)頻段承載，運(yùn)營商對授權(quán)和免許可頻段資源同時進(jìn)行控制。2016年即將凍結(jié)的LTE R13會形成SDL模式標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)簡單部署和運(yùn)營，3GPP將在后續(xù)的5G標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)一步研究制定LAA的CA模式標(biāo)準(zhǔn)。
部分頻率資源匱乏的運(yùn)營商正在積極推進(jìn)LTE在免許可頻段上的部署。但由于運(yùn)營商策略及監(jiān)管環(huán)境不同，有可能將分為兩個階段實現(xiàn)商用。第一階段是基于LTE-U的商用，高通的FDD版本芯片已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，Verizon計劃從2016年開始部署LTE-U技術(shù)；第二階段是基于3GPP Release 13的LAA技術(shù)， Vodafone已經(jīng)在荷蘭進(jìn)行了試商用，利用20MHz的1800MHz許可頻段與20Mhz的5GHz免許可頻段進(jìn)行載波聚合，下行傳輸速率達(dá)到了274Mbps。DoCoMo、T-Mobile、SKT、LG U+等運(yùn)營商也正在積極測試，預(yù)計2016年3月標(biāo)準(zhǔn)化完成后，可以實現(xiàn)商用，屆時將會有更多的運(yùn)營商采用。
各國監(jiān)管要求不同，美國正在對其進(jìn)行評估
免許可頻段是指在滿足相關(guān)技術(shù)要求下，不需要管理部門許可就能直接使用的頻譜資源。全球各國對5GHz免許可頻段的監(jiān)管政策主要分為兩類。一類政策是不涉及具體的共存要求和規(guī)定，主要限制發(fā)射功率，避免干擾相鄰頻段和共享頻段的主要用戶，如美國、印度。針對LTE利用免許可頻段可能引發(fā)的干擾問題，美國FCC還在廣泛征集各方意見，并進(jìn)行全面評估，尚未做出明確規(guī)定。另一類政策是設(shè)定具體的共存要求和使用區(qū)域（室內(nèi)），必須具備發(fā)射功率控制（TPC）及動態(tài)頻率選擇（DFS）干擾抑制技術(shù)，該技術(shù)要求類似于WLAN標(biāo)準(zhǔn)中的“先聽后講”（LBT,listen before talk），保證與無線電定位等其他無線電業(yè)務(wù)的共存，如日本、歐盟，由于這些國家的監(jiān)管要求更為嚴(yán)格，LTE-U不符合監(jiān)管要求，當(dāng)?shù)夭糠诌\(yùn)營商正在積極測試符合監(jiān)管要求的LAA技術(shù)。
LTE與WLAN兩大陣營之間的巨大爭議
對于部署工作在5GHz免許可頻段的LTE系統(tǒng)可能與WLAN等技術(shù)產(chǎn)生干擾問題，產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)引發(fā)巨大爭議。美國運(yùn)營商Verizon和T-Mobile計劃部署LTE-U技術(shù)，遭到了來自WLAN陣營的反對。LTE-U技術(shù)規(guī)范主要基于LTE的R10及后續(xù)版本空口接口進(jìn)行修改，加入了避讓、載波選擇、功率控制等功能，采用SDL模式與授權(quán)頻段配合使用。LTE-U論壇認(rèn)為LTE-U能夠在不影響WLAN的情況下，可以提升LTE網(wǎng)絡(luò)性能。但以Wi-Fi聯(lián)盟、已經(jīng)大規(guī)模部署了WLAN網(wǎng)絡(luò)的有線電視公司和以谷歌為代表的WLAN陣營企業(yè)紛紛提出明確的反對意見，認(rèn)為LTE-U不是標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，如果LTE-U部署將會嚴(yán)重影響WLAN的性能，敦促FCC暫緩LTE-U設(shè)備的認(rèn)證。
考慮到一些國家免許可頻段規(guī)定和WLAN等技術(shù)特點(diǎn)，R13的LAA建議工作在5470-5725MHz、5725-5850MHz和5150-5350MHz（部分地區(qū)）頻段，一方面符合各國監(jiān)管機(jī)構(gòu)關(guān)于免許可頻段的規(guī)定，另一方面從共存角度出發(fā)，在空中接口方面引入了LBT、自適應(yīng)小區(qū)開關(guān)、載波選擇等功能，從目前3GPP的仿真結(jié)果看，LAA可以與WLAN實現(xiàn)較好共存，但I(xiàn)EEE認(rèn)為還需要通過一系列研討，才能確定LAA與WLAN共存的合適方式。
我們認(rèn)為，未來LTE將與新一代WLAN技術(shù)（802.11ac）在5GHz頻段展開競爭。WLAN在免許可頻段稱霸多年，盡管有藍(lán)牙、ZigBee等技術(shù)也使用免許可頻段，但其市場規(guī)模和影響力遠(yuǎn)不及WLAN。隨著智能手機(jī)及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，WLAN更是逐漸成為移動互聯(lián)網(wǎng)流量的主要承載網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)思科2015年初發(fā)布的數(shù)據(jù)，2014年WLAN分流的移動互聯(lián)網(wǎng)流量占總量的46%，預(yù)計2017年會占51%，到2019年將會進(jìn)一步擴(kuò)大到54%。LTE使用免許可頻段，將對WLAN產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響：一方面可以提升運(yùn)營商室內(nèi)覆蓋能力，擺脫對WLAN分流的依賴；另一方面LTE將與WLAN剛剛投入商用的新一代技術(shù)——802.11ac在5GHz頻段上正面競爭，爭奪頻譜資源，該技術(shù)也使用5GHz頻段，最高傳輸速率可達(dá)3.2Gbps，2014年802.11ac已經(jīng)占全球WLAN出貨量的11%，若該技術(shù)快速在全球得到部署，5GHz的頻譜占用度將大大提高，影響LTE系統(tǒng)在免許可頻段的使用效率。
傳統(tǒng)上一直使用許可頻段的蜂窩技術(shù)開始拓展免許可頻率資源，一方面體現(xiàn)了頻率資源的緊張，多種技術(shù)共享頻譜的理念已經(jīng)逐漸被產(chǎn)業(yè)界接納，用頻模式正在發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變；另一方面LTE使用免許可頻段是未來蜂窩技術(shù)發(fā)展的一個新方向，其發(fā)展對運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)升級和技術(shù)演進(jìn)策略都會產(chǎn)生一定影響，同時也將牽扯到其它利用免許可頻率的無線技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。但LTE利用免許可技術(shù)仍面臨很多挑戰(zhàn)和不確定性，干擾共存的技術(shù)問題、監(jiān)管機(jī)構(gòu)的態(tài)度、兩大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，都可能對其發(fā)展產(chǎn)生巨大影響，值得我們進(jìn)一步深入研究。
作者簡介：
李珊：中國信息通信研究院規(guī)劃所無線技術(shù)與應(yīng)用部副主任
