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技術探索

LWA技術應用於小型基地台之產業觀察

工研院資通所 蔡依凌

LWA標準化 優化使用者感受

3GPP於2016年將LTE與WiFi載波聚合(LTE-WLAN Aggregation, LWA)納入Release 13的標準化。技術上沿用Release12 Dual Connectivity的架構,在eNB及UE的Radio Interface Uu介面的PDCP通訊協定中,建立一個Split DRB(Data Radio Bearer),由eNB將Downlink資料在PDCP做一分流,而由UE端再將分流的資料依序重新組合(Reordering)回來,藉以達到Data Offloading的效果。對於一般使用者而言,LWA提供了LTE與Wi-Fi的無縫接合,無須手動切換4G或Wi-Fi模式,實質大幅提升使用者對高頻寬的實際感受。對營運商而言,LWA只需布署Wi-Fi後,即可增進系統效能並且減少網路營運與管理成本。

台灣小型基地台廠商急起直追

國際上之小型基地台產業,歷來皆由國際電信設備大廠如諾基亞NSN(Nokia Solutions and Networks)、愛立信(Ericsson)、阿爾卡特-朗訊(Alcatel-Lucent)等把持,而台灣相關廠商則一路緊追國際大廠腳步並努力縮小差距及尋求超前機會。

台灣小型基地台相關之網通廠商有中磊、正文、智易、合勤控、建漢、明泰及昇達科等。其中,中磊自2007年以來即投入大量資源致力於小型基地台之研發,於3G小基站已有100多萬台的銷售實績。2013年持續深化LTE小型基地台技術,2015年成功進入中國小型基地台市場及取得台灣營運商中華電信之訂單。多年厚植的軟、硬體研發能力,使得中磊現已齊備3G小型基地台(WCDMA/TD-SCDMA)及4G小型基地台(LTE-FDD/LTE-TDD)等主流規格之產品。

全球首發LWA小型基地台

2017年2月,全球首台支援LTE與WiFi載波聚合技術的企業級小型基地台由中磊電子會同中華電信共同發表。此款中磊電子生產製造的SCB107Ev2 LWA小型基地台產品支援Band 7,其終端下載速度最高可達每秒400 Mbps,同時支援32位使用者進行數據傳輸。其最大優勢為手機使用者無須手動切換4G或Wi-Fi模式,即可享受高速飆網、高音質影音串流的無縫行動寬頻體驗。

圖1 外觀簡潔圓潤之SCB107Ev2是全球首支商品化的LWA small cell  (資料來源:中磊電子網站)

圖1 外觀簡潔圓潤之SCB107Ev2是全球首支商品化的LWA small cell (資料來源:中磊電子網站)

圖2 Sercomm LWA Small Cell - SCB107Ev2主要規格 (資料來源:中磊電子網站)

圖2 Sercomm LWA Small Cell - SCB107Ev2主要規格 (資料來源:中磊電子網站)

此機種已獲中華電信採用,加入LWA小型基地台規模商用布署計劃。中華電信的LWA布署規劃,由中華電信自身進行4G核心網路建置,並藉由中磊LWA小型基地台整合LTE與WiFi異質網路(HetNet),隨時控管調配行動網路流量,協助電信營運商進行數據分流,可提供手機用戶於LTE及WiFi網路間無縫切換的使用經驗,大幅提升行動通訊傳輸速度並解決網路壅塞問題。用戶端裝置採用HTC在2017年1月發表,內建聯發科Helio P10八核心處理器的HTC U Play。台灣於LWA小型基地台產業從晶片端、Small Cell(小型基地台)端到手機終端業者緊密合作,小型基地台作為新一代異質網路(HetNet)融合裝置,一次整合台灣資通訊產業的關鍵廠商的核心技術,顯示台灣小型基地台產業生態鏈已然成形。

國際展示宣告台灣進展

2017年9月,世界資訊科技大會(World Congress on Information Techonology, WCIT)睽違17年於台北舉行,在國家館「5G主題區」中,中磊電子以全球固網與行動融合設備領導廠之名,展出全系列Pre-5G及4G小型基地台產品,包括家用、企業級及戶外型產品。會中亦動態展示Pre-5G LWA企業級小型基地台。藉由WiFi分流、降低LTE負載,以實現異質網路(HetNet)融合的優勢。2018年2月於巴塞隆納舉行之全球行動通訊大會(Mobile World Congress 2018, MWC 2018),中磊亦於會中盛大發表「小型基地台私網系統(Private LTE Solution)」及另兩大主軸之智慧物聯網解決方案—「物聯網設備(Mobile IoT Device)」及「智慧家庭(Smart Home Solution)」,再次向國際展示此全球首台LWA小型基地台,宣告目前台灣在5G LWA領域的進展。

LWA之未來發展

因應pre-5G下世代網路的快速發展,諸如4K高清視訊和虛擬實境(VR)遊戲等高頻寬需求的應用服務已經更加多樣化及普及。為了能最大限度地利用有限的頻譜資源並應對異質網絡(HetNet)融合的趨勢,LWA已成為結合許可(licensed)和未許可(unlicensed)頻段的載波聚合(carrier aggregation)技術替代解決方案。小型基地台除改善室內訊號覆蓋率外,更兼具提高網路容量、傳輸品質優化功能,可有效補足未來5G系統運行於高頻段時,穿透力與覆蓋範圍不足的問題。

中磊電子於LWA技術之領先趨勢,工研院資通所現與其共同開發3GPP Release14 訂定之eLWA(enhanced LTE/Wi-Fi Aggregation)技術,朝更高階之小型基站相關技術持續發展。Release 14的eLWA,加入了在WLAN上行傳輸的支援;新增支援60GHz頻帶WLAN的量測回報,用以因應802.11ad、802.11ax、802.11 ay產品;另亦增加回報項目以支援暫停/延續功能、週期回報WLAN量測結果、回報非配置的WLAN擷取點以及裝置支援的WLAN資料傳輸速度;以及當WT處在多個eNB連線範圍時的換手問題和新的LWA終止標記封包與使用時機。規劃將於2019年完成相關之技術開發。

總結而言,5G在國際各國正如火如荼的發展著,各個領導廠商無不摩拳擦掌等待著標準抵定的那一聲槍鳴。由於5G將是異質網路(HetNet)融合的時代,而台灣已率先全球推出LWA商用網路,可以說台灣是從小型基地台切入5G產業。4G有75%的流量集中在室內,因此改善室內網路品質甚是重要,LWA技術是室內蜂巢式網路性能提升的解決方案,與其他技術選項不同,透過簡單的軟體升級便可啟用,無須重新部署。透過台灣幾家LWA發展有成之領導廠商如中磊電子、中華電信、聯發科、以及工研院,未來繼續帶動台灣小型基地台相關業者共同成長,為未來5G商用建網做好準備。