LTE利用免许可频段：在争议中前行

燚先生

伴随着移动互联网的快速发展，移动数据流量飞速增长，利用免许可频段分流LTE网络流量，成为缓解流量压力的重要手段。然而，LTE利用免许可频段，在标准、监管乃至应对WLAN竞争中，都面临着不小的挑战，注定了其实现不可能一蹴而就。 ——编者

面对流量压力，LTE应该怎么办？

WLAN能否成为“灵丹妙药”？答案是否定的。由于LTE与WLAN标准差别较大，两个网络深度融合的难度大，且工作在2.4GHz频段的各类设备较多，干扰问题突出，单纯通过部署WLAN网络缓解LTE流量压力效果不佳。

那么“押注”载波聚合呢？LTE-Advanced商用后，运营商越来越依赖于通过载波聚合提高带宽。但载波聚合需要运营商拥有较大带宽的频谱资源，而在频谱稀缺的今天，运营商很难一次性拿出数个10MHz甚至20MHz的频谱资源进行载波聚合，频谱资源供需矛盾突出。与此同时，全球的免许可频谱资源较为丰富，尤其是5GHz频段使用率较低，还未被充分利用，大部分主要国家的5GHz频谱量都在400MHz以上。

利用5GHz免许可频段部署经过改进的LTE系统，实现授权频段和免许可频段LTE系统的深度融合，也许是解决之道。这样做的好处是一方面能够充分利用资源丰富且尚未被充分利用的5GHz免许可频段，另一方面则可以降低运营商使用频谱资源的成本，因此成为LTE发展演进的一种新思路。

标准化待完成，商用分两步

LTE利用免许可频段尚处于起步阶段，其技术发展仍在产业竞争中不断进行着探索和尝试。目前，高通已联合阿朗、爱立信、三星、Verizon等企业成立了LTE-U论坛，对LTE标准进行了部分修改，使其能够与WLAN在一定程度上共存并工作在5GHz的免许可频段。

由于谷歌、IEEE等标准组织和企业的质疑，LTE-U技术方案并未被3GPP纳入正式的LTE标准之中，但这一思路已经成为LTE技术演进的重要方向。

3GPP在R13中正式立项制订LAA标准，重点工作在5GHz免许可频段。目前LAA主要有两种模式，一是补充下行链路模式（SDL，Supplement Downlink），免许可频段只被用来做下行数据链路传输；二是载波聚合模式（CA，Carrier Aggregation），免许可频段可用于下行数据链路和上行数据链路，这一模式的优势是可灵活调节上行和下行链路免许可频段带宽。在SDL和CA模式中，免许可频段都仅用于数据层，所有的控制层流量都由授权频段承载，运营商对授权和免许可频段资源同时进行控制。2016年即将冻结的LTE R13会形成SDL模式标准，可以实现简单部署和运营，3GPP还将在后续的5G标准中进一步研究制订LAA的CA模式标准。

当前，部分频谱资源匮乏的运营商正在积极推进LTE在免许可频段上的部署。但是，由于运营商策略及所处监管环境的不同，LTE利用免许可频段有可能将分为两个阶段实现商用。第一阶段是基于LTE-U的商用，高通的FDD版本芯片已经准备就绪，Verizon计划从2016年开始部署LTE-U技术；第二阶段是基于3GPP Release 13的LAA技术，Vodafone已经在荷兰进行了试商用，利用20MHz的1800MHz许可频段与20MHz的5GHz免许可频段进行载波聚合，下行传输速率达到了274Mbps。DoCoMo、T-Mobile、SKT、LG U+等运营商也正在积极测试，在标准化完成后可以实现商用，届时将会有更多的运营商采用。

不同监管环境，不同应对策略

免许可频段是指在满足相关技术的要求下，不需要管理部门许可就能直接使用的频谱资源。目前，全球各国对5GHz免许可频段的监管政策主要分为两类。

一类政策是不涉及具体的共存要求和规定，主要限制发射功率，以避免对相邻频段和共享频段的主要用户造成干扰，如美国、印度。针对LTE利用免许可频段可能引发的干扰问题，美国FCC还在广泛征集各方意见并进行全面评估，尚未做出明确规定。

另一类政策是设定具体的共存要求和使用区域（室内），要求必须具备发射功率控制（TPC）及动态频率选择（DFS）干扰抑制技术。该技术要求类似于WLAN标准中的“先听后讲”（LBT,listen before talk），保证与无线电定位等其他无线电业务的共存，如日本、欧盟。由于这些国家的监管要求更为严格，而LTE-U并不符合监管要求，因而促使当地部分运营商正在积极测试符合监管要求的LAA技术。

LTE与WLAN两个阵营两种立场

对于部署工作在5GHz免许可频段的LTE系统可能与WLAN等技术产生干扰的问题，产业界已经引发巨大争议。

例如，美国运营商Verizon和T-Mobile计划部署LTE-U技术，遭到了来自WLAN阵营的反对。LTE-U技术规范主要基于LTE的R10及后续版本空口接口进行修改，加入了避让、载波选择、功率控制等功能，采用SDL模式与授权频段配合使用。LTE-U论坛认为LTE-U能够在不影响WLAN的情况下，可以提升LTE网络性能。但以Wi-Fi联盟、已经大规模部署了WLAN网络的有线电视公司和以谷歌为代表的WLAN阵营企业，纷纷提出了明确的反对意见，认为LTE-U不是标准化的技术，如果LTE-U部署将会严重影响WLAN的性能，敦促FCC暂缓LTE-U设备的认证。

考虑到一些国家免许可频段规定和WLAN等技术特点，R13的LAA建议工作在5470~5725MHz、5725~5850MHz和5150~5350MHz（部分地区）频段，一方面符合各国监管机构关于免许可频段的规定；另一方面从共存角度出发，在空中接口方面引入了LBT、自适应小区开关、载波选择等功能，从目前3GPP的仿真结果看，LAA可以与WLAN实现较好共存，但IEEE认为还需要通过一系列研讨，才能确定LAA与WLAN共存的合适方式。

未来，LTE将与新一代WLAN技术（802.11ac）不可避免地在5GHz频段展开竞争。

客观来看，WLAN在免许可频段称霸多年，尽管有蓝牙、ZigBee等技术也使用免许可频段，但其市场规模和影响力远不及WLAN。随着智能手机及移动互联网的发展，WLAN更是逐渐成为移动互联网流量的主要承载网络。根据思科2015年年初发布的数据，2014年WLAN分流的移动互联网流量占总量的46%，预计2017年会占51%，到2019年将会进一步扩大到54%。

LTE使用免许可频段，将对WLAN产业产生重大影响。一方面，这样做可以提升运营商室内覆盖能力，摆脱对WLAN分流的依赖；另一方面，LTE将与WLAN刚刚投入商用的新一代技术——802.11ac在5GHz频段上展开正面竞争，争夺频谱资源。802.11ac也使用5GHz频段，最高传输速率可达3.2Gbps，2014年相关产品已经占到了全球WLAN出货量的11%。若该技术快速在全球得到部署，5GHz的频谱占用率将提高，影响LTE系统在免许可频段的使用效率。

结 语

传统上一直使用许可频段的蜂窝技术开始拓展免许可频谱资源，一方面体现了频谱资源的紧张，多种技术共享频谱的理念已经逐渐被产业界接纳，用频模式正在发生巨大转变；另一方面，LTE使用免许可频段作为未来蜂窝技术发展的一个新方向，其发展对运营商的网络升级和技术演进策略都会产生一定的影响，同时也将牵扯到其他利用免许可频段的无线技术产业发展。客观来看，LTE利用免许可频段技术仍面临很多挑战和不确定性，干扰共存的技术问题、监管机构的态度、两大产业的发展速度等，都可能对其发展产生巨大影响，值得我们长期关注。