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技术观察：LTE-U面临行业争议部署是否已成定局

在今年初于巴塞罗那举行的移动世界大会（MWC）上，与会者们讨论的一个热门话题是：无线运营商们如何以及何时应该在未授权频谱上部署LTE（LTE-U）。对于运营商来说，在未授权的频谱上部署LTE这一想法拥有着巨大的潜力，因为这使他们可以在无需耗费数十亿美元竞购授权频谱的情况下增加网络容量。
像美国Verizon这样的运营商已经对LTE-U技术进行了测试，该公司表示，Verizon计划从2016年开始在5 GHz和3.5 GHz频段上部署LTE-U技术。同样，T-Mobile美国公司今年也宣布，该公司将于2016年在5 GHz频段上部署其称之为授权协助接入（Licensed Assistance Access,LAA，LTE-U的一种形式）的技术。
尽管像Verizon和T-Mobile这样的运营商对LTE-U持看好态度，但是在使用未授权频谱的Wi-Fi技术和其他设备能否与LTE-U和LAA协议共存方面，仍有大量的担忧和疑虑存在。Wi-Fi技术是未授权频谱一个相当大的使用者，Wi-Fi提供商担心LTE将不会采用Wi-Fi使用的Listenbefore-Talk (LBT)协议来避免干扰。
同时，LTE-U的支持者坚持认为，该技术具有一种频谱感知能力，能够识别未被其他未授权用户占用的开放频率。他们还表示，LTE-U具有自适应占空比（adaptive duty cycle）能力，使其能够与其他用户轮流进行使用。
T-Mobile表示，该公司正在考虑像LBT和动态信道选择(Dynamic Channel SeleCTIon, DCS，LAA使用了这一协议)这样的协议，来帮助确保LTE与Wi-Fi的共存，但是该运营商表示，目前就讨论这些协议的具体技术能力来说有些为时尚早。
作为LTE-U重要支持者之一的高通，已经对其LTE-U产品进行了许多测试。最近高通表示，给公司进行了更多的测试，这些测试表明，LTE-U不仅能够与Wi-Fi和谐共存，同时相较于Wi-Fi保护自身来说，LTE-U能够在更大的程度上对Wi-Fi起到保护作用。在一份提交给FCC的文件中，高通表示，所有三个版本的LTE-U技术（包括LAA和其自有品牌MuLTEfire产品），都将能够与Wi-Fi成功进行频谱共享使用。
然而，争论仍在继续。在来自FierceWireless这一长篇报道中，我们将与大家一起来探讨LTE-U的利弊。
【第一话：LTE-U既得到了行业支持，也引发了争论】
随着全球范围内无线终端设备的数量越来越多，对带宽的要求也越来越大，从而使得运营商对于频谱的需求只会增加。专家称，未来的无线网络将需要达到现在网络容量的1000倍。无线运营商们满足这些迅速增长的容量需求的一种方式是使用未授权的LTE频谱，也即LTE-U，或者是3GPP标准化版本的LTE-U——LAA。
目前供应商们正在测试LTE-U技术，通过授权和未授权频谱相结合（本质上是增加未授权频谱作为授权LTE频谱的一种补充）来作为提高覆盖和整体网络性能的一种方式。虽然仍处于测试阶段，不过LTE-U有望在移动通信领域引起轰动。
部署将会是什么样子？
专家们认为，LTE-U的部署已成定局：该技术已经获得了大量业界支持，不仅有来自高通和爱立信这些供应商方面的支持，还有来自Verizon和T-Mobile这样运营商方面的支持。虽然前景看好，但是分析师们在关于LTE-U的部署规模方面却意见不一。
几乎所有的主要small cell厂商都已承诺未来12个月将在其产品中增加（LTE-U）这一能力。Current Analysis无线基础设施高级分析师Ed Gubbins表示。他们通常不会追求那种只有短期承诺和未一致得到来自运营商真正兴趣的商业化技术。
市场研究机构Maravedis首席分析师Nadine Manjaro认为，LTE-U的部署规模将会是有限的。由于5GHz频段提供较小的覆盖半径，部署将被限制于提供室内覆盖。这样的部署将集中在small cell部署上。
ABI Research研究分析师Ahmed Ali认为，LTE-U的部署最初将集中于在室内场所使用small cell。主要的目标是企业和具有高数据流量的公共场所。这些场所已经覆盖了Wi-Fi。为了在这些场所部署LTE-U small cell，运营商们需要场所业主的同意和合作。如果这些场所认为LTE-U可能会导致对其Wi-Fi网络和用户体验产生干扰，他们不会支持该技术。所以，我认为，争取到这些这些场所的支持对于推动大规模的LTE-U使用是至关重要的。
LTE-U部署将会是有限的，直到它被证明不会对Wi-Fi产生干扰作用。Manjaro说。
影响LTE-U推出步伐的一个重大因素是确定技术标准的步伐。一些供应商已经承诺今年将会有支持LTE-U的产品。Gubbins说，
但是，这些早期产品可能无法在一些国家进行部署，因为一些（国家的）监管部门要求该技术需要包括一项防止LTE过多干扰Wi-Fi的LBT功能。
这项LBT功能直到2016年第一季度才有望最终被确定为LTE-U的行业标准。那些监管部门没有这一要求的国家（例如美国、中国、韩国和印度），你可以看到早期尝鲜者部署该技术。Gubbins说。在那些确实有这种要求的国家和地区（如日本和部分欧洲地区），部署可能要来得晚些。
很难说LTE-U的部署范围会有多大。一方面，这将会是small cell部署范围的一个子集。最近small cell的部署一直在节节攀升，但却远未能及业界此前对其预期的速度和数量。
底线是什么呢？到目前为止，那些对LTE-U/LAA展示出兴趣的运营商们只是在测试，他们尚未宣布未来采用该技术的计划。只有Verizon和T-Mobile美国这两家运营商致力于商用部署，即使是使用预标准的设备——如果可用的话。Ali表示，除非是FCC否决LTE-U部署，我认为Verizon和T-Mobile将继续他们的部署计划，但是可能是有限的小规模网络。在针对先进移动通信的3GPP标准完成定义和移动设备支持变得可用之前，我预期不会有很多运营商致力于商用部署。
LTE-U将会推动显著的成本节约吗？
一些业内人士预测，通过使用未授权频谱，运营商将能够切实节省资金成本，但是能节省多少呢？这将会在短期还是长期时间内发生呢？
LTE-U可以从两个方面推动成本节约。Ali说。授权频谱方面的成本节约——通过允许运营商使用免费的未授权频谱扩大其网络容量，和运营商Wi-Fi网络整合方面的成本节约。不过，运营商对未授权频谱的依赖是有限的，并不会影响到未来购买和使用授权频谱的计划。所以我认为在这方面不会有大的成本节约。至于在相较建设一张Wi-Fi网络的优势方面，运营商们仍然需要建设一张LTE-U small cell网络，其在设备成本方面要比Wi-Fi更贵。
Gubbins认为争论点并不在于钱这方面。对运营商而言，LTE-U/LAA的主要受益处在于，在面临有限的频谱资源的情况下，使用一种针对LTE的、共同的、统一的管理来增加网络容量。对LTE的这种管理要比运营和维护融合的 LTE/Wi-Fi网络更简单。因此，LTE-U带来的益处通常并不限定在直接的成本节约方面。
换句话说，不要指望运营商们会说，因为我采用了LAA技术，我将不再需要参与昂贵的频谱拍卖。不过，从长远来看，相较与更加分散的LTE/Wi-Fi平台，Gubbins预期统一管理方面将开始产生一定的成本效益。另外，如果预期的性能效益——增加的容量、更流畅的管理、提升的网络可视性，为用户提供了更好的体验，这将为运营商在增加服务收入和降低客户流失率两方面带来经济利益。
Manjaro说：至于资金节约，运营商仍将需要为基线宏网络扩建购买频谱和设备。他们将仅在城市或流量密集地区使用未授权频谱来填补覆盖空隙和增加容量。在一定程度上，LTE-U的使用将会类似于现在Wi-Fi的使用方式。由于部署将会是有限的，基于市场体量，需要一段时间价格才会降下来，所以最初的基础设施成本将会很高。
Ali尚未找到一种具有说服力的商业模式——在有免费Wi-Fi服务存在的情况下，能够刺激企业和终端用户使用LTE-U。高通和设备厂商们认为，LTE-U相较于Wi-Fi更加有效（他说这听起来好像他们试图取代Wi-Fi），但是如果它无法导致移动数据价格的显著降低，那么它就无法与免费的、并且已经实现良好覆盖的Wi-Fi服务相竞争。
【第二话：LTE与Wi-Fi可以共存于同一个频段吗？】
对于参与有关LTE讨论的运营商和厂商来说，主要的挑战将会是证明LTE-U/LAA能够与Wi-Fi一起在未授权的频谱频段上共存。Wi-Fi会在开始行传输前对信道活动进行判断和感知，如果发现信道被占用后就会自动退回。这种技术被称为Listen Before Talk (LBT)——一种LTE没有执行的技术。LAA（也即3GPP标准化版本的LTE-U）可能将解决这一问题，并通过使用包括LBT在内的技术确保对频谱的公平使用。不过，高通和LTE-U论坛开发的LTE-U则不支持LBT。
ABI Research研究分析师Ahmed Ali表示，相反，LTE-U使用了一种被称为载波侦听自适应传输（Carrier Sensing Adaptive Transmission,CSAT）的算法，这是（信道）分时的一种形式。从高通和其他LTE-U支持者的角度来看，这是‘公平’的，但是我仍然认为，这将会对Wi-Fi产生负面影响。首先，CSAT在传输之前不会对信道进行侦听和感应，所以它仍会干扰Wi-Fi传输；第二，在这种情况，传输时间和资源分配将完全由LTE-U控制。
LTE-U的前景伴随着这种共存争议的阴影。虽然LTE-U的目的是在未授权频谱上发挥作用，并避免对现有的其他标准(如Wi-Fi)产生干扰，但是一些业内人士仍对此持怀疑态度。
互补技术？
综合报告《LTE-U和Wi-Fi：超越共存》的作者Senza-Fila分析师Monica Paolini认为，LTE-U给频谱造成的负担相当于另一个Wi-Fi接入点（AP）。在拥堵方面，无论你用的是Wi-Fi还是LTE-U都不重要。频谱就是其所是，而我们必须分享它。她说。从这个角度来看，LTE-U的确与Wi-Fi有竞争，但是与Wi-Fi和LTE竞争的方式一样。
假设你有五个信道和五个用户，Paolini说，那么每个用户将获得一个信道。如果你有五个信道和十个用户，那么平均每个信道会有两个用户。在这种情况下，LTE和Wi-Fi固有地必须对频谱进行竞争。但是这与Wi-Fi和其他Wi-Fi用户的竞争并无不同。因此，在一个信道内，你可能拥有两个LTE-U用户，或者一个Wi-Fi用户和一个LTE用户，或者两个Wi-Fi用户。而如果你有很好的共存规则，那么你就可以通过一种公平的方式拆分现有的资源。
那么从运营商的角度怎么来看呢？Paolini说，假设你是一家运营商，并且你在机场需要更多的网络容量。你会使用LTE-U还是Wi-Fi呢？你可以两者都用，但是如果你有这么多的钱来覆盖机场的话，其中一部分资金将会投到Wi-Fi上，另一些则会投在LTE-U上，或者全部只投入某一种技术，但是如果他们这么做了，同样的的共存规则也可以适用。因此，在这个意义上，从运营商的角度来看两种技术也是彼此进行竞争的。
仍存怀疑
值得一提的是，很长一段时间以来，运营商一直使用未授权的频谱来发展Wi-Fi。目前移动手机上所走的大部分流量是通过Wi-Fi，而不是蜂窝网络。Paolini说，因此，移动运营商习惯于使用他们并不拥有的频谱。在这种情况下他们无需支付任何东西。这是未授权的Wi-Fi基础设施——一种双赢的局面。
然而，使用未授权频谱发展LTE-U/LAA，运营商则必须对基础设施进行投资。这与使用Wi-Fi支持来自手机的额外接入从根本上是不同的。Paolini说，运营商需要在网络上进行投资，以支持未授权的频段。这实际上才是运营商一直迟疑的地方所在。
运营商可以根据他们认为合适的来拥有、管理和控制授权频谱。无论他们在此花费多少钱，他们知道这个基础设施是仅属于他们的。但是当运营商投资未授权频谱，无论是用于Wi-Fi还是LTE-U，他们则是在投资一种他们无法以同样方式进行控制的基础设施。他们必须与其他使用该频段的人进行配合。越多方想要使用这一频谱，性能将会越低。所以投资回报（ROI）这种概念会更加难以估量。
今天，一家运营商可能会发现一个他们能够自己进行使用的信道，但是他们不知道从现在开始的半年后、一年后、五年后，谁将会一起共享这段频谱。Paolini说。
技术难题
尽管关于LTE是否将排挤Wi-Fi用户的争论仍在继续，但是Towerstream公司CEO Jeff Thompson认为，大多数的技术难题已经得到了解决。我们认为，在上行中使用未授权频谱将使LTE成为一个好邻居。他说。最终，LTE-U相较仅有Wi-Fi或是仅有授权LTE网络来说将提供更好的用户体验。我们还认为，在运营商使用3.5 GHz频段发展LTE-U方面有着很好的机会。
许多制造LTE芯片的公司对不贬抑Wi-Fi提供财政奖励，所以促进共存工作符合许多公司的最佳利益。我们自己的试验和研究表明，相较于在同一个地点引入一个新的Wi-Fi设备，LTE可以成为一个更好的邻居。Thompson说。通过Towerstream公司在各大城市市场的系统，我们了解到了我们的Wi-Fi系统正在使用什么信道，并且在5 GHz频段上部署LTE将会有很大的优势。
阿尔卡特朗讯small cell副总裁Mike Schabel表示：真正的挑战是：如果你将使用未授权频谱，你如何采用一种公平的、标准化的（每个人都可以使用）以及不会真正改变其他现有技术性质或行为的方式来进行使用？它需要大量的协作和仔细的研究来正确完成。
【第三话：T-Mobile ：一个在LTE-U方面锐意进取的先行者】
T-Mobile有望在明年推出使用未授权频谱服务后，成为全球首批尝鲜LTE-U的移动运营商之一。该公司已经证实，预计将在今年下半年开始LTE-U试验，并于2016年使用未授权的5 GHz频段部署商用LTE服务。这一部署最初将聚焦于企业或者消费者的室内解决方案，此后将会扩展到室外使用。
虽然ATT和其他移动网络运营商都对LTE-U采取了更加谨慎的做法，但T-Mobile显然认为，该技术能够在投资相对较少的前提下帮助其增加网络容量和提升网速。该运营商将通过载波聚合技术将未授权频谱与其现有的LTE频谱进行整合，通过授权频谱提供网络的初始连接，然后使用LTE-U来增加下行链路上的网络容量。从短期来看，至少积极推出LTE-U可以帮助T-Mobile迅速扩大其LTE覆盖范围，目前该运营商的LTE覆盖相较竞争对手ATT和Verizon还相对比较小。
在未授权频谱上部署LTE的目的是对授权频谱部署进行补充。Zacks证券研究今年早些时候在该公司的博客上就T-Mobile的计划在一份报告中这样写道。因此，通过在授权LTE频谱和未授权频谱之间使用载波聚合技术，运营商们可以大大增加连接和传送数据的速度，其速率将比（仅）LTE提高一倍以上。
LAA之于LTE-U
T-Mobile的试验将使用来自阿尔卡特朗讯和爱立信支持LTE-U的small cell，这些small cell搭载了来自高通的small cell芯片解决方案。该服务将利用3GPP将在Release 13中编入的一个未授权LTE版本——LAA，该技术预计将在明年初敲定技术标准。新的LAA规格可能将不等同与LTE-U规格，并且可能会在T-Mobile推出服务的几星期内完成。
一个主要的问题是，LAA规范是否将包含一个类似于LBT的功能，该功能可以阻止其压制Wi-Fi和其他使用未授权频谱的技术。LBT在全球一些市场是有强制要求的，但是不包括美国在内。T-Mobile强调Wi-Fi仍然是其最优先考虑的，考虑到该运营商在Wi-Fi通话方面是一个市场领导者这一事实，这是合乎逻辑的。不过，尽管它支持增强移动和Wi-Fi设备之间在频谱公平分享方面的努力，但是T-Mobile拒绝透露其部署的LTE-U对否将支持LBT。
（T-Mobile）正在考虑类似LBT和动态信道选择(Dynamic Channel Selection, DCS）这样的协议，后者被LAA用来帮助确保LTE与Wi-Fi的共存。T-Mobile表示。目前就讨论这些协议的具体技术能力来说有些为时尚早，但总体而言，（T-Mobile公司CTO）Neville和团队通过LAA看到了一种新兴的LTE技术，并且大有前景。
LTE-U对于T-Mobile可能意味着什么
LTE-U的推出除了可能会对T-Mobile公司的移动数据业务起到很大的推动作用外，在该公司与其他大公司进行合并的前景上则可能会产生更大的影响。根据报道显示，康卡斯特、Dish Network和Sprint最近几个月都瞄准了T-Mobile，而不论在哪种情况下，提供基于LTE-U的服务将会使该运营商成为一家更具吸引力的合作伙伴：除了给两家电视服务提供商在无需建设自己的网络情况下进入移动通信市场的机会外，这还将使他们能够提升除了家庭之外的收视率。
不过，作为一个进入这一新领域的尝鲜者，T-Mobile面临着一些严峻的考验。任何与Wi-Fi、蓝牙和其他使用未授权频谱的技术产生的干扰问题，必将导致不只是消费者、还有商业模式是基于Wi-Fi的那些公司的强烈反对。随着物联网的兴起，干扰问题只会愈发加剧。目前物联网已经产生了各种各样新的连接设备。T-Mobile可能还需要找到一种方式来刺激消费者连接至未授权频谱而非传统频谱，用以最大限度地进行数据分流。同时，建造一张全国性的small cell网络也肯定会面临不少技术障碍。
LTE-U技术仍处于开发阶段，其标准仍旧在完成过程中。因此，即使到了2016年末，衡量这些新技术和服务将会如何成功可能依然为时尚早。但是，全球运营商们将会密切关注T-Mobile和其他先行者推出未授权频谱数据服务。事实上，他们确实已经准备好了。

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