| 超過10 M 的行動寬頻時代終於來臨 
3.9G 行動電話係現有3G 行動電話演進後的行動通訊系統。3.9G 與3G 在規格上有2項不同, 其一, 「3.9G 的傳輸速率可達下載每秒1 0 0Mb, 上傳每秒5 0Mb 以上」；其二, 「3.9G 系統可支援時速2 4 0km 的高速移動」。 L T E 係發展自W-CDMA 和CDMA2000 目前, N T T D o C o M o、S o f t b a n k M o b i l e、EMO B I L E 採用的3G 系統為
「W-CDMA 」。以W-CDMA為基礎的3 . 9 G 系統就是「LTE 」 ( 圖1-3)。W-CDMA
根據「3G P P 」系統規範計劃, 將已提升傳輸速率的3.5G「HSDPA/HSUPA」系統, 再進一步升級為「H S P A + 」, 而L T E 則是這些系統的進階版,同樣由3GPP制定。 此外, 3GPP2曾以KDDI 目前採用的3G 「CDMA2 0 0 0」為基礎, 制定進階系統
「UMB 」。UMB 系統, 係由3G P P2由C D M A2 0 0 0開始, 經過「1xEV-DO Rev.0」、「Rev.A」、「Rev.B」等過程進化而來。然而, 日本國內外的主要通訊業者, 多是選擇L T E 作為次世代行動通訊的系統。 實際上, 日本國內的電信業者中, KDDI/沖繩cellular電話、NTT DoCoMo、EMOBILE、Softbank Mobile等, 皆已表明將採用LTE系統提供3.9G的服務。2 0 0 9 年6 月1 0 日, 日本總務省在指定新傳送頻率的同時,也完成了各業者服務架設計劃的認定。其中, NTT DoCoMo預計將於2 0 1 0年開始L T E 服務, KDDI 則是2 0 1 2 年。這2家業者皆決定自目前的3.5G 服務, 一舉升級至LTE系統 。 另一方面, E M O B I L E 和Softbank Mobile 則提出階段性升級的時程。此2家業者, 將於這1 ∼ 2年間強化3.5G , 之後再導入3.9G 的LTE 系統, 它們皆選擇DC-HSDPA 系統,作為前進LTE系統的跳板。 另外, 負責國際無線電信管理的國際組織「I T U - R」, 將LTE分類至同屬3G系統標準的「IMT-2 0 0 0 」, 這代表LTE所使用的頻段應與3G 系統相同。在日本國內, 預計會使用8 0 0MHz、1.5GHz、1.7GHz、2GHz 等頻段 ( 請參考p.3 5的附記)。 行動電話進化史 行動電話的「世代 (Generation, 通常以G 來表示) 」, 係用於區別通訊模式和傳輸速率的通稱。下圖中顏色較淡的系統名稱, 表示其將不會導入日本市場。 圖1-3 
PDC:personal digital cellular
CDMA:code division multiple access
EV-DO:evolution-data only
HSDPA:high speed downlink packet access
HSUPA:high speed uplink packet access ※上述年代為服務開始的年份,紅字的部份為理論上的最高傳輸速率 「1 x E V - D O R e v . 0」、「R e v . A」、「Rev.B」等過程
1xEV-DO Rev.0 為1x evolution-dataonly 的縮寫, 乃CDMA2 0 0 0 系統演進後的高速數據通訊系統。R e v . 0的最大傳輸速率為下載每秒2.4Mb、上傳每秒1 5 4Kb。
Rev.A 為下載每秒3.1Mb、上傳每秒1.8Mb。Rev.B 的特徵在於其多載波形式, 當其同時使用3 載波時, 最大傳輸速率為每秒1 4.7Mb。 一舉升級至LTE系統 K D D I 預計在2 0 1 0 年將1 x E V - D ORev.A多載波化後, 轉移至LTE系統。 DC-HSDPA Dual-Cell High Speed Packet Access 的縮寫。利用HSPA 的2 個通道, 達到每秒4 2M b 的最高傳輸速率。在
日本, 其與L T E 同樣被定位為3.9G的技術。 IMT-2 0 0 0 I n t e r n a t i o n a l M o b i l e T e l e c o m -munication 2 0 0 0的縮寫。為3G 行動電話服務的標準規格, 於2 0 0 1 年開始運用於行動通訊中。 
3.9G重點技術大革新 雖然L T E 被視為3G 系統的「接班人」, 其結構卻與3G系統完全不同。3.9G 乃將4G 系統的技術率先導入3G架構之中,因此可謂「與4G系統極為相近」,其所採用的技術與3G 系統有著極大差異。 例如, 3G和HSDPA等3.5G系統, 基地台採用CDMA 多工存取技術, 以區別通訊對象。CDMA 為3G 系統的基本技術,其配予每個用戶一個「展頻碼」,以允許多個用戶同時使用同一個頻率。 L T E 方面, 其使用的為「O F D M A 」技術, 而非CDMA。OFDMA 技術在同一
個頻寬中, 使用多個細小的載波 (副載波), 以提升傳輸速率。多個用戶則在不同時間分別使用不同的副載波。 而LTE 上傳時採用的多工存取模式為SC-FDMA (圖1-4)。 SC-FDMA 係以單一載波傳送數據, 與OFDMA 分割載波的方式不同。「OFDMA 發射功率的峰 (Peak) 均 (Average)差過大, 使得發訊端的放大器功率下降, 增加用電消耗」 ( 日本Ericsson 北東亞CTO• 藤岡雅宣先生)。因此, OFDMA 需要較高性能的放大器, 很容易造成終端裝置設計上的負擔。發訊端改採SC-FDMA 技術運作後,
就能解決上述問題。 另外, LTE 實現高速化的方法還有增加頻寬们, 以及增加調變模式種類。L T E 也將採用「MIMO 」技術, 以透過發/收訊端的多支天線, 提升數據的傳輸速率。 服務初期先以下載速度每秒近40Mb為目標 在規格上, LTE 的通訊速率為下載每秒3 2 6M b、上傳每秒8 6M b , 這是使用最大頻寬2 0MHz, 且採用發/收訊端各有4支天線的4×4 MIMO的情況下, 才能夠達到的理想值。 在服務初期無法達到這樣的速率。因為, 各通訊業者用於LTE 的頻寬是浮動的, 且於小型終端裝置中安裝多支天線,也有技術上的困難。日本通訊業者中, 率先提供LTE 服務的N T T D o C o M o 如是說：「實際能夠運用於LTE 系統的, 為5MHz 至1 0MHz 的頻寬, 以及2×2 MIMO 系統」 (NTTDoCoMo 無線存取開發部• 尾上誠藏部長)。 當LTE 系統使用頻寬5MHz且採用2×2 MIMO 時, 其最高傳輸速率預計為下載約每秒
3 7.5M b、上載約每秒1 0M b。使用頻寬1 0MHz 的情況下, 傳輸速度約為使用5M H z 時的2倍。LTE 服務開始初期, 差不多就是這樣的水準。 不過, 上述速率皆為理想狀況時的最大值, 用戶在實際使用時, 速率會更慢。 目前將與3G共用系統架構 3G和LTE的通訊方式差異很大, 因此彼此的系統間毫無互換性。也就是說, 3G 終端裝置無法與LTE 基地台通訊, 反之亦然。假如將既有的基地台系統完全置換成LTE, 目前的3G終端裝置就無法再使用。但是若因而在3G 基地台之外, 重新建構LTE 的服務範圍, 在成本考量上太過不切實際。 因此, 各通訊業者預定在現有3G 基地台中新增硬體, 逐步增加同時支援3G 和L T E 系統的基地台。 L T E 的終端裝置在進行數據通訊時, 使用的是LTE 系統；而進行語音通訊時, 則使用舊有3G 系統。因此, 支援LTE 的終端裝置中, 同時也具備支援3G的設計。 接著來看看, 支援LTE 的終端裝置和基地台之間, 是如何通訊 (圖1-5) ？進行語音通訊時,係經由舊有基地台控制裝置和線路交換器, 來存取線路交換網。進行數據通訊時, 則是經由LTE的Access Gateway, 以存取IP網路。 另外, 未來也可能使用LTE系統和透過IP 封包, 提供語音通訊服務。NTT DoCoMo 與K D D I 認為「當取代既有線路交換器等語音系統的時機成熟,可能會將語音通訊整合至I P 網路」。然而, 這對2 0 1 0 年來說,尚嫌太早。 終端裝置是行動電話, 還是？ L T E 的終端裝置有哪些類型呢？除了既有的行動電話、智慧型手機, 通訊數據卡等, 還有小型網路終端裝置。此外, 未來也可能將L T E 模組建入各種機器設備中, 初期預計會先從家電開始, 如相機、電視、機上盒 (Set-Top Box) 以及家用路由器等等。 4G ITU-R 將4G 分類於「IMT-Advanced」標準中, 預計將使用與ITM-2 0 0 0 不同的頻段。所使用的頻寬 (1 0 0MHz)將遠大於3.9G , 最大傳輸速率可望達到每秒1Gb。目前有關4G 的詳細技術內容皆尚未定案。 CDMA Code Division Multiple Access 的縮寫, 譯作分碼多工存取模式。係一種利用「展頻碼」區分用戶的存取模式。由於所有的用戶皆可利用相同的頻率和時間, 因此可大幅提高頻段的使用率。 SC-FDMA S i n g l e C a r r i e r F r e q u e n c y D i v i s i o nMultiple Access 的縮寫, 為多工存取模式的一種。SC-FDMA 係以單一載波 ( S i n g l e C a r r i e r ) 傳送數據, 與OFDMA 分割載波的方式不同。 
.....更多內容請見《絕對看得懂！超圖解行動寬頻網路技術入門 》 
|
第290 期
沒有留言:
張貼留言