5G前奏：LTE-A-Pro技术持续发展

              【来源：中国信息产业网-人民邮电报】

    业界广泛认为移动通信十年一个周期，目前第四代移动通信技术LTE已在全球大规模商用，第五代移动通信的技术研究和标准化提上议程。目前移动通信界已达成共识，5G阶段将有全新的空中接口和网络架构，同时LTE-Advanced将会持续演进，并将成为5G重要的一部分，此外，5G新空中接口将与LTE-Advanced增强技术紧密配合，提升整网性能。

　　移动宽带能力的进一步提升
　 引入全维多天线进一步提升系统容量。基于OFDM的LTE易于引入多天线技术，从LTE最初版本R8到LTE-A Pro即R13/R14，多天线技术持续增强。基于有源天线的全维多天线可以在水平波束赋形基础上进行垂直波束赋形，从而实现密集城市中对不同楼层的覆盖，支持高阶多用户MIMO，实现小区内和小区间干扰协调。LTE-A ProR13版本支持最大16端口的全维MIMO，R14在R13基础上进一步扩展端口能力，支持最大32端口的全维MIMO。未来的5G系统将支持更多端口的全维多天线，如64端口、128端口。
　　载波聚合有效地利用各种离散频谱。LTE向更多载波数、不同类型频谱、更多技术间的载波聚合发展。LTE-AR10阶段支持5个载波的聚合（即支持100Mhz带宽），LTE-A Pro中支持32个载波的聚合，即最大640Mhz带宽，支持的峰值速率达到10Gbps，系统吞吐量达到2Gbps。
　　在移动宽带基本业务能力方面，LTE-A Pro及演进的能力基本匹配5G需求，但面向5G的虚拟现实等时延敏感型业务，LTE-A Pro技术还需要进一步优化。
技术和资源整合
　　1.LTE与WLAN深度融合
　　随着产业的整合，越来越多的设备提供商具备多技术研发能力，这为多技术间深度融合提供了基础和动力。随着LTE-A系统自身能力的逐步完善和稳定，3GPP开始研究如何能更好地实现LTE与WLAN技术的融合，提升用户体验和网络服务质量。最初，蜂窝技术通过统一业务和网络管理、策略控制、无线资源管理等紧方式实现与WLAN的融合发展，WLAN作为一种无线技术融入蜂窝网络。随着越来越多的LTE-A和WLAN双模基站设备的规划与研发，两个技术间信息的共享使得更深度融合成为可能，目标实现智能分流控制、无缝漫游及无缝业务分流，运营商在设备、网络部署和资费上，整合蜂窝和WLAN资源。
　　从网络侧到无线侧，3GPP和WLAN实现更精细化、更深度融合。最初，网络侧提供有助于网络发现和选择的数据及策略，实现辅助网络发现和选择（ANDSF）。在无线侧，LTE与WLAN从融合到聚合。LTE与WLAN融合是指通过RAN系统广播或专用信令发送WLAN详细信息，辅助接入网选择和业务路由。在LTE-A Pro阶段，3GPP进一步研究LTE与WLAN的聚合，即采用载波聚合或双连接架构，在无线侧将LTE和WLAN无线资源进行聚合，实现在支持WLAN接入的同时，WLAN对核心网是透明的。
　　2.使用免许可频谱资源
　　许可频谱是移动通信运营商保障服务和用户体验的最高优先级考虑，但随着可用许可频谱资源的日益匮乏，并且免许可频谱总存量与许可频谱相当，借用免许可频谱来满足不断增长的业务需求已成为运营商的重要补充。目前运营商在免许可频谱上使用WLAN，用以蜂窝数据的分流，但运营商希望使用统一的框架来管理许可频谱和免许可频谱，实现统一的网络架构、统一核心网单元、统一的移动性和安全框架，提出进一步优化免许可频谱上使用的技术，免许可LTE技术应运而生。
　　免许可LTE技术面向运营商市场，与运营商现有许可频谱捆绑使用。与同样使用免许可频谱的WLAN不同，免许可LTE技术聚焦运营商场景，主要应用于室内和室外热点场景，目前不考虑企业市场的应用。为确保网络的整体服务质量，并避免未来可能的外部竞争，目前LAA中免许可频谱自身不能独立工作和组网，仅负责容量提升，必须通过被许可频谱聚合才能使用，也就是说用户必须先通过许可频谱接入系统，然后通过许可频谱的调度，用户才可以使用免许可频谱资源。为了满足不同区域免许可频谱的管制要求，LAA采用“发送前监听”的信道占用和接入方案，支持最大传输时间受限的非连续传输、动态的频率选择、载波选择等机制。
　　面向免许可频谱，3GPP为运营商提供了多套方案，同时IEEE也正在面向运营市场优化WLAN技术，这些方案都能在一定程度上解决目前运营商面临的问题，但解决问题的程度不同，涉及的产业阵营和利益环节不同，具体市场的成功与否还取决于成本、产业和市场模式推动等因素。

　　务能力扩展
　　LTE-A Pro在进一步提升移动宽带能力的同时，积极拓展业务能力，向垂直行业延伸，扩大市场规模。
　　LTE-A Pro面向大规模物联网应用提供解决方案。从R10开始，3GPP启动面向物联网的L技术优化。LTE-A Pro在面向大规模物联网应用方面主要包含两条技术路线：窄带物联网NB-IoT和增强机器类型通信eMTC。NB-IoT系统带宽为180kHz，主要支持数据速率约为100kbps、低功率、广覆盖（LPWA）物联网应用，如抄表、消防监控、环境监测、智能停车等。NB-IoT主要解决广覆盖、低终端耗电、低终端成本的问题，NB-IoT系统带宽为180kbps，支持三种部署模式：独立部署、LTE保护带部署、LTE带内部署场景。eMTC系统带宽为1.4Mhz，主要支持面向数据速率约为1Mbps的物联网应用，如智能家电、物流跟踪等，eMTC支持LTE带内部署，即在LTE系统带宽内选取1.4Mhz资源用于eMTC。预计NB-IoT和eMTC产品最早于今年年底或明年年初面世。
　　基于LTE的车联网（LTE-V）是LTE-A Pro的重要发展方向。车联网、智能汽车加速发展，现有的车联网技术IEEE 802.11p存在一定技术缺陷，难以完全满足V2X应用需求，为LTE-V留下了市场空间。整体上来讲，车联网技术发展包含两个阶段，第一阶段为行驶安全，提升交通效率；第二阶段为自动驾驶。两个阶段相比，第一阶段对车辆之间广播通信的容量有较高要求，第二阶段对时延和可靠性有很高要求。LTE-A Pro目前正面向第一阶段开展标准化工作。LTE-V包含车车通信、车-基站/设施通信，其中车车通信基于LTE终端直通技术进行增强，重点研究高速移动物理层、同步、资源分配与调度等技术方案；车-基站/设施通信在传统蜂窝技术上增强，重点研究相关的系统架构，增强现有的两种广播模式，同时增强上行持续调度传输机制等。
　　LTE-A Pro面向垂直行业应用深度优化，在满足垂直行业应用需求的同时，也希望依托蜂窝移动通信产业基础，打破长期存在的物联网市场碎片化局面，为行业用户提供全球标准化的技术解决方案。
　　目前，3GPP已启动5G新空口技术预研，与此同时，LTE-A Pro也将持续发展，比如面向大规模物联网的增强、低时延优化等等，LTE-A pro技术研究中积累的经验也将应用于5G新空口技术的研究。