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2011 年被定位為TD-LTE商用化元年,除了日本第3大電信營運商Softbank推出TD-LTE網路服務,印度最大電信營運商Bharti Airtel、沙烏地阿拉伯電信營運商STC與Mobily,以及波蘭營運商Aero2,也在2011年開通TD-LTE網路服務。

截至2011年10月底,包括北美、歐洲、亞洲等地區,已有超過30家電信營運商部署TD-LTE試驗網,其中10 家已制定商用計畫;另外,由中國移動、Softbank、Bharti、Vodafone、Clearwire等運營商更發起成立的「TD-LTE全球發 展倡議(GTI)」,目前已經有來自歐亞美與大洋洲等地區的32家電信營運商成員。

至於在大陸的發展,日前中國移動在深圳、南京、上海、杭州、廈門、廣州6個城市的TD-LTE試驗網已完成第1階段 測試,負責建置網路的系統設備商為易利信(Ericsson)與華為、大唐電信、上海貝爾、諾基亞西門子(Nokia Siemens)、摩托羅拉(Motorola)與中興通訊,共建置1,320個基地台,覆蓋面積達200多平方公里,預計2012年6月完成第2階段測 試。

隨著越來越多電信營運商投入建設,TD-LTE似乎已成為全球主流行動寬頻技術標準之一。觀察TD-LTE之所以快 速獲得全球電信營運商的青睞而積極布署,除其較FDD-LTE具備佔用頻譜空間較少的優勢外,中國移動積極推動TD-LTE與另一4G技術標準FDD- LTE網路技術的融合,也是關鍵因素。

TD-LTE發展歷程
資料來源:DIGITIMES整理,2011/12



TD-LTE與FDD-LTE技術差異小 互補多於競爭

分析TD-LTE與FDD-LTE兩種技術,前者由中國大陸規格的TD-SCDMA演進而來,後者則由WCDMA演進,且吸收CDMA2000標準。由於FDD-LTE向下相容3G時期普及率最高的WCDMA與CDMA2000,使其成為目前最被廣泛接受的4G標準。

截至2011年10月,全球已有200多個國家建置FDD-LTE試驗網,其中多達32個網路正式邁 入商用化。再觀察TD-LTE,雖然為後起技術標準,但因其採取的分時雙工(TDD)傳輸模式,較採用分頻雙工(FDD)的LTE-FDD系統,具備頻利 用率較大優勢,使其逐漸成為4G主流技術標準,2~3年後全球LTE用戶數將達到上億戶的預測時有所聞,其中雖然FDD-LTE將佔多數,但TD-LTE 用戶數的成長率卻將會是FDD-LTE的兩倍,足見其後勁潛力。

TD-LTE與FDD-LTE兩種技術標準的差異,主要在於TD-LTE為滿足在非成對頻譜上,提供 不同比例的上下行雙工鏈路,因此必須改變物理層(Physical Layer)的不同訊框結構(Frame Structure),其他層面技術與規範基本上與FDD-LTE相同。

由於技術差異性不大,TD-LTE與FDD-LTE的競合關係,將走向互補多於競爭。

在此狀況下,不僅第3代合作夥伴計畫(3rd Generation Partnership Project;3GPP)積極針對TD-LTE與FDD-LTE的系統架構演進(System Architecture Evolution;SAE)進行標準互通測試;GTI(Global TD-LTE Initiative)為解決此兩種技術之爭,也全面展開兩種技術標準互通的制定工作,另外「下一代行動網路(Next Generation Mobile Network;NGMN)聯盟」與「分時─同步分碼多重存取產業聯盟(TD-SCDMA Industry Alliance;TDIA)」,也都致力於推動TD-LTE與FDD-LTE兩種技術標準間的互通。

TD-LTE與FDD-LTE技術近95%的技術規範相同
資料來源:台灣愛立信,DIGITIMES整理,2011/12



技術成熟 TDD/FDD LTE共用平台到位

由於TD-LTE與FDD-LTE技術規範的相近度高達95%,因此這兩種技術的核心網路架構,除了 基地台射頻卡板外,其他硬體的功能元件幾乎都相同,系統設備商要開發TD-LTE與FDD-LTE網路的共用平台,難度並不高,目前全球各大系統設備商也 都積極推出端到端系統解決方案。

已經投入發展TD-LTE的系統設備商包括華為、中興通訊、大唐移動、諾基亞西門子、上海貝爾、普天、新郵通、愛立信、烽火通訊與三星(Samsung)等,其中愛立信、中興、華為、阿爾卡特朗訊(Alcatel Lucent)、諾基亞西門子都已提供融合解決方案。

大陸廠商部分,過去以發展FDD-LTE技術為主的中興通訊,於2011年11月,針對FDD- LTE與GSM/UMTS/TD-LTE/CDMA-EVDO等多種網路技術進行相互操作測試,其中TD-LTE與FDD-LTE融合系統平台的測試包括 網路吞吐量的極限,及高解析度視訊傳輸測試。此前,中興通訊也已完成TD-LTE與TD-SCDMA、GSM的相互操作測試。

截至2011年9月,中興通訊已在歐洲、獨立國家聯合體、印度、亞太、東南亞等區域的16個國家,為29個電信營運商建設TD-LTE實驗局和商用網路。

大陸另一家設備大廠華為的TD-LTE與FDD-LTE融合平台解決方案—SingleRAN LTE,其網路上行速率為124.8Mbps、下行速率為134Mbps。

至於國際系統設備商的布局,目前在FDD-LTE已有完整布局的愛立信,對TD-LTE也相當積極, 目前其端到端解決方案已商用化,系統穩定性達99.999%,且早就積極朝發展TD-LTE與FDD-LTE共通的融合平台,並於2008年2月對外展示 在同一基地台支援兩種網路的模式。

2011年愛立信於中國國際資訊通信展正式對外展示RBS 6000平台,只要透過軟體、短短3秒速度即可在TD-LTE與FDD-LTE間進行切換,且可穩定使用隨選視訊、Skype視訊等應用需要高頻寬支援的應用。

至於阿爾卡特朗訊也早在多年前就積極以共用平台策略,提供營運商LTE-TDD及LTE-FDD的端到端解決方案。另外。諾基亞西門子也同時發展TD-LTE與FDD-LTE, 2011年初並在MWC展示可融合TD-LTE與FDD-LTE網路的技術。

系統設備廠在TD-LTE與FDD-LTE共用平台上的技術已相當成熟,且也已有電信廠商開始採用共 用平台解決方案建置TD-LTE與FDD-LTE雙網融合網路。如波蘭電信營運商Aero2已採用華為的融合解決方案建置TD-LTE,預計2012年開 通服務,屆時將與Aero2於2010年9月開通的FDD-LTE網路共同運轉。另外,瑞典和黃3G(Hi3G)已與中興通訊簽定TD-LTE與FDD- LTE雙模網路建設合約。

從多家系統設備商積極發展TD-LTE向下與TD-SCDMA、GSM等舊版技術融合,以橫向與FDD-LTE相容,加速TD-LTE網路部屬進度,也讓未來TD-LTE的發展更顯得明朗。

各大系統設備商TD-LTE與FDD-LTE共用平台概況
資料來源:DIGITIMES整理,2011/12



融合TD-LTE的多模晶片陸續問世

基於TD-LTE與FDD-LTE融合趨勢底定,包括高通(Qualcomm)、意法易利信(ST Ericsson)、Sequans Communications、Altair、海思等晶片廠,也紛紛推出相容於這兩種網路技術的晶片解決方案。

其中,高通於2011年2月發表適用於中低階智慧型手機的MSM8930,為單核心處理器,除了向下 相容EV-DO與HSPA+,同時也支援FDD-LTE;2011年5月在COMPUTEX展中,高通再發布採用雙核心的Snapdragon第4代處理 器MSM8960,為全球首款整合3G網路與4G TD-LTE、FDD-LTE的雙核心處理器,不僅適用於智慧型手機,也可搭載在平板裝置中。

至於搭載於數據機的晶片解決方案,高通已推出多款產品,包括MDM9x00系列晶片組MDM9600 與MDM9200,以及MDM96XX系列,包括MDM9615、MDM9625、MDM9225。其中MDM9625與MDM9225可支援FDD- LTE和TD-LTE UE Category 4行動寬頻標準,提供高達150Mbps的下載傳輸速率、50 Mbps的上載傳輸速率。MDM9625晶片組同時向下相容HSPA+、EV-DO、EV-DO增強型以及TD-SCDMA,讓沒有LTE覆蓋的地區,可 以採用舊版網路進行上網。

意法半導體(STM)為布局高階市場,已經推出搭載於智慧型手機與平板裝置的多頻多模4G晶片組解決方案Thor M7400,可支援HSPA、TD-SCDMA等3G技術以及TD-LTE與FDD-LTE 4G技術,終端產品預計於2012年初問世。

從WiMAX領域轉進LTE的Sequans,除了早先推出的第1代LTE基頻系統晶片 SQN3010,2011年10月20日進一步發布第2代LTE平台解決方案,此解決方案包含2個平台及4款基頻晶片,分別為:1、專為行動路由器、 CPE、USB數據卡等終端設備設計的Mont Blanc LTE平台,採用的基頻系統晶片為SQN3120;2、專為平板電腦與智慧型手機設置的Andromeda LTE平台,該平台所採用的基頻系統晶片為SQN3110、SNQ5110與SNQ3140。

整個解決方案主要採用40奈米製程,符合3GPP R9標準,最高下載速率達150Mbps,能夠支援頻段範圍從700MHz至3.5GHz以上,可同時滿足LTE與WiMAX在全球範圍的頻段需求。

4款晶片皆可支援FDD-LTE與TD-LTE,其中SNQ5110為全球首款可同時支援FDD- LTE、TD-LTE與WiMAX的雙模基頻解決方案;SNQ3140則是支援TD-LTE與WiMAX的解決方案,SNQ5110與SNQ3140主要 商業利基點在於協助WiMAX營運商順利轉移到LTE。為了強會自身在LTE上的布局,目前Sequans已與華為、諾基亞西門子、愛立信、中興、阿爾卡 特朗訊等系統設備商合作,進行系統相容性測試。

以色列4G晶片組開發商Altair Semiconductor的FourGee-3100/6200晶片組,也可同時支援TDD和FDD,可應用於路由器、平板裝置、NB、智慧型手機、 USB數據機等終端設備。此前,該晶片組已經被使用在Lantiq的XWAY GRX系列網路處理器。

大陸廠商部分,華為旗下的海思已發展出商用版本的5模晶片,可同時支援GSM、CDMA、UMTS、 TD-LTE、FDD-LTE等規格,預計2012年量產;台灣晶片廠聯發科目前雖然還沒有推出融合TD-LTE與FDD-LTE的晶片解決方案,但也已 推出TD-LTE晶片組,2012年將進一步推出NTT DoCoMo合作發展的FDD-LTE手機晶片,聯發科在2012年推出TD-LTE及FDD-LTE雙模手機晶片解決方案的可能性也相當大。

除了上述幾家已經推出融合晶片解決方案的廠商,由IT端切入的英特爾(Intel),及從品牌終端角色跨進4G晶片領域的南韓三星與樂金(LG),也多採取融合FDD-LTE與TD-LTE兩種技術規格的產品。

觀察TD-LTE晶片廠商的產品推出成果與計畫,可瞭解發展融合晶片組在技術上已相當成熟,且為達到最大市場規模,可融合TD-LTE與FDD-LTE的產品,絕對是未來決勝市場的關鍵之一。

全球晶片廠融合其他4G網路的TD-LTE晶片解決方案一覽
資料來源:DIGITIMES整理,2011/12



TD-LTE與FDD-LTE雙模終端仍欠缺

儘管TD-LTE與FDD-LTE共用平台以及雙模晶片相關解決方案皆已到位,但是,整個4G生態系 統中,終端設備如果不夠普及,市場發展仍然無法全面開啟。觀察目前4G終端設備發展態勢,別說FDD-LTE與TD-LTE終端款式相當少,融合TD- LTE與FDD-LTE的多模終端設備更是有限。

目前包括普天、大唐、諾基亞西門子與華為都推出TD-LTE終端設備,不過各家廠商所推出的產品多以 數據卡為主,華為2011年7月推出的數據卡E392,為一款可同時支援?TD-LTE/FDD-LTE/UMTS/GSM與CDMA 的多模USB數據卡,為全球首款TD-LTE與FDD-LTE雙模終端。

智慧型手機方面目前僅中興通訊推出一款TD-LTE手機,且僅向下相容TD-SCDMA/GSM,並不支援FDD-LTE。中興通訊預計最早要到2012年第2季才會推出相容於FDD和TDD的手機。

在4G生態鏈發展中,通常是網路系統、晶片到位之後,接著才發展到終端設備,因此在融合TD-LTE 與FDD-LT的晶片組才剛到位不久的現在,就算積極推動TD-LTE與FDD-LTE融合的中國移動,基於要先求終端性能穩定度,因此在大陸6大城市的 第1階段測試,終端設備測試仍以TD-LTE單模終端為主,這意味著,現階段發展多模TD-LTE終端設備,在技術上仍然不是時候。

中國移動在第2階段測試中,將進一步要求測試終端必須同時支援TD-LTE與FDD-LTE,助於 TD-LTE與FDD-LTE雙模終端設備的發展。不過,依照中國移動的預計時程,第2階段測試完成時間點約為2012年6月,顯示TD-LTE多模手機 要邁向與FDD-LTE相容,還有一段路途要走。

從過去經驗來看,多模手機發展初期將先以多模雙卡待機機種為主,而一開始的產品必然是向下相容TD-SCDMA/GSM的手機為主,之後才會朝發展多模單卡待機機種,屆時,單SIM卡機種,才能符合市場對輕薄短小的需求。

不過,就算廠商突破技術瓶頸,成功研發出多模單卡手機,但是仍然要面臨一大挑戰,即國際電信聯盟 (International Technological University;ITU)所發放的TD-LTE與FDD-LTE頻譜,在部分頻段上兩者非常接近,可能使支援TD-LTE與FDD-LTE的手機, 出現訊號干擾問題,這也是現階段廠商發展多模手機必須同時解決的問題。




結論

整體而言,由於全球2G與3G網路發展已相當多年,電信營運商均具備相當完善的網路,再加上數億的用戶基礎,FDD-LTE因此成為最被看好的4G技術,目前全球已經有248個電信營運商投入部署,網路覆蓋2億多個人口。

從數據清楚看出,FDD-LTE的發展仍遠勝過TD-LTE,因此,TD-LTE技術如何藉由相融於FDD-LTE的特性,降低營運商切入的門檻,成為未來TD-LTE是否能夠更快速普及的關鍵。

目前TD-LTE生態鏈各個環節與FDD-LTE融合的發展,在網路技術上,系統設備商已具備融合雙 網的能力,且積極推出融合雙網的平台解決方案。在電信業者端,儘管已有電信營運商著手建置TD-LTE與FDD-LTE雙網融合系統,但基於建置雙網畢竟 需要不少成本,後續恐怕不會有太多營運商跟進者。

不過,就算投入建置雙網系統的電信營運商不多,但基於國際漫遊問題,晶片業者仍得提供同時支援於兩種 網路的解決方案,才能滿足終端製造廠推出橫跨於兩種網路的終端設備。因此,目前絕大多數晶片廠商都朝發展融合TD-LTE與FDD-LTE的晶片解決方案 邁進,至今已出爐的解決方案也不在少數。

最後,TD-LTE要全面普及,關鍵還是TD-LTE終端設備是否到位,及可同時支援TD-LTE與 FDD-LTE的終端是否成熟。現階段,在TD-LTE終端設備仍相當少的情況下,可同時支援TD-LTE與FDD-LTE的產品當然更是不足,要等到技 術與產品成熟的日子到來,還要不少時間。

TD-LTE與FDD-LTE發展現況比較
資料來源:GSA,DIGITIMES整理,2011/12

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