LTE高速和低資料率雙線並進發展日益明朗。3GPP近期除提出多頻載波聚合、LTE-U、LTE Broadcast等新技術衝高LTE傳輸速率外，也積極推動低資料率、低功耗且低成本的LTE MTC規格，期將LTE打造成萬物互連時代的技術共主。
長程演進計畫(LTE)技術發展路線將更加多元。為促進LTE同步滿足高頻寬行動裝置，以及低速率、低成本的物聯網應用需求，第三代合作夥伴計畫(3GPP)除持續推進Cat. 9/10/11等高速標準外，亦已積極展開LTE機器類型通訊(MTC)標準的制定工作，期將LTE的勢力版圖擴張至物聯網各個應用領域。
新技術輪番端出 3GPP衝刺LTE傳速率
由於影音數據流量快速激增，因此3GPP正不斷翻新LTE-A載波聚合(CA)、MIMO等技術規格，並同步提出LTE廣播(LTE Broadcast)、LTE免授權頻段(LTE-unlicensed, LTE-U)等新技術，提高核心網路頻譜利用效率，以實現600Mbit/s，甚至1Gbit/s以上的速率。
以載波聚合技術來看，現階段LTE主要電信商已積極透過雙頻(2CC)、三頻(3CC)，甚至是四頻或TDD/FDD混頻載波聚合的方式，將手中頻譜資源做最有效的利用，以達到更大寬頻容量。
除同質LTE頻段的聚合運用外，3GPP近期也提出聚合5GHz免授權頻段的LTE-U技術，擴增載波聚合的彈性。
另一方面，LTE Broadcast技術也可望紓解現今LTE網路容量捉襟見肘的問題。LTE Broadcast係奠基於演進式多媒體廣播群播服務(eMBMS)技術，可讓電信業者透過現有LTE網路提供行動電視廣播服務，達到減少LTE網路影音流量的目的。
顯而易見，因應網路資料量急速增長趨勢，3GPP正緊鑼密鼓研擬後4G(B4G)時代所需的LTE-A技術規範，進一步提高頻寬和傳輸速率，為使用者帶來更好的聯網體驗。
搶攻M2M應用 LTE MTC標準制定腳步加快
瞄準穿戴式、智慧工廠及機器對機器(M2M)等龐大的低速、低功耗應用，3GPP則提出Cat. 1、Cat. 0等MTC規格，並正加緊於Release 13新版標準中，制定更低延遲、更低成本的Cat. 00規格，預計於2015年底前完成制定，2016~2017年開始導入終端裝置和基礎建設。
u-blox商業開發經理黃俊豪(圖1)表示，3GPP的MTC標準是針對低資料傳輸率、低耗電量要求的M2M通訊應用而生。M2M應用需求讓原本講求高資料傳輸率的LTE技術另闢蹊徑，除了朝更高傳輸速度發展外，也走向低資料傳輸率的技術演進，因此3GPP開始在Release 12中訂定Cat. 0標準，其資料傳輸率只有1Mbit/s，而在最新的Release 13中更進一步提出Cat. 00標準，資料率一口氣降至200kbit/s，讓收發端耗電量顯著降低，大幅提升LTE技術在M2M應用中
的競爭力。
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| 圖1 u-blox商業開發經理黃俊豪表示，LTE MTC標準可滿足M2M應用對低資料率、低耗電量及低成本的要求。 |
據了解，Cat. 00標準制定目標是希望能降低模組設計複雜度以降低製造成本，而200kbit/s資料率僅需要單一收發天線，採用半雙工(Half-duplex)傳輸模式，也就是在不同的時間下，資料能進行雙向傳輸，但在同一時間內，資料只能單向傳送，如此可降低射頻(RF)設計複雜度。這些設計都是專為要求低功耗、低成本的應用而設計，像是智慧電表(Smart Meter)。
黃俊豪進一步指出，上述應用不像行動裝置講究大量資料傳輸的即時性和低延遲性，這些應用只須傳送微量資料，且可以容忍較高的延遲性，所以3GPP特別將LTE MTC的接收頻寬從20MHz降為1.4MHz，從而減少基頻(Baseband)處理功耗。
黃俊豪提到，LTE Cat. 1/0和Release 13的Cat. 00規格，將有助於簡化營運商的部署過程；目前已有部分網路可支援Cat. 1，預計2015年6月可望進入商轉。至於Cat. 00規格預計於今年底前制定完成，2016?2017年間開始導入，2018年邁入商用部署階段。
LTE全速滲透物聯網 晶片商搶搭順風車
LTE邁入高速和低資料率雙重路線發展，除可加速壯大其物聯網勢力外，亦為晶片商帶來龐大市場商機，包括主要LTE基頻晶片商及相關射頻元件供應商，皆可望受惠。
載波聚合正夯 LNA/RF Switch需求走揚
低雜訊放大器(LNA)和射頻開關(RF Switch)將搭上載波聚合風潮順勢成長。智慧型手機進入LTE-A時代後，載波聚合已成為網路營運商用來提升網路頻寬利用率的熱門技術，因而推升LNA和RF Switch元件的市場需求。
英飛凌(Infineon)射頻及感測元件、電源管理及多元電子事業處資深應用工程師游勝凱(圖2右)表示，智慧型手機進入4G規格後，須向下相容2G/3G不同的行動網路系統，同時載波聚合技術也增加裝置要支援的頻段數量，兩個因素皆使得裝置系統變得更加複雜。為了保持裝置LTE系統靈敏度，LNA和RF Switch遂愈形重要。
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| 圖2 英飛凌射頻及感測元件、電源管理及多元電子事業處經理吳柏毅(左)指出，LTE載波聚合的發展將使LNA與RF Switch重要性更增。右為資深應用工程師游勝凱 |
英飛凌射頻及感測元件、電源管理及多元電子事業處經理吳柏毅(圖2左)指出，智慧型手機導入載波聚合技術後，接收端天線訊號進來後須仰賴RF Switch同時打開兩路，以實現兩個載波聚合，但這將造成很大的接入損失(Insertion Loss)，而LNA的功能就在於降低雜訊、放大訊號，讓裝置LTE系統在接收網路訊號時更為靈敏。
值得注意的是，不同頻段所對應使用的LNA也不同，換言之，支援越多頻段的高階智慧型手機所使用的LNA數量，將比支援特定頻段的機種更多。
據了解，過去的3G智慧型手機只有GPS需要一顆LNA，在載波聚合技術的推波助瀾下，現在4G手機有三到七顆LNA已是常態；吳柏毅也提到，裝置商選擇LNA時，雜訊指數(NF)、訊噪比(SNR)、增益(Gain)及線性度是幾個重要的指標規格；以英飛凌的LNA方案為例，約可讓整個LTE系統有2dB靈敏度的改善。
另一個受惠於載波聚合技術而爆發市場需求的還有RF Switch元件。游勝凱提到，以往手機一般只有一支天線，而現在4G智慧型手機都是主、副天線設計，且兩支天線須同時接收，因而需要RF Switch進行切換；加上支援頻段數量增加，因此RF Switch的使用數量愈來愈多。
游勝凱進一步分析，以往3G手機使用的RF Switch數量只要一到兩顆，現在4G手機則是動輒七到八顆不等；而手機製造商對於該類型元件的要求多半是低接入損耗、支援高功率及線性度佳。
據了解，英飛凌目前在LNA市場已搶得龍頭地位，而在RF Switch市場，該公司則挾CMOS技術的成本競爭優勢快速攻城掠地。針對客戶不同需求，英飛凌除推出不同效能和功能的LNA、RF Switch，亦推出LMM模組，將LNA和Switch整合在一起，相較於採用分離式元件設計，LMM模組化方案整體尺寸更為精巧，並可降低開發的複雜度。
搶LTE MTC商機頭香 Altair/思寬忙卡位
看好LTE在M2M等物聯網應用領域的成長前景，LTE數據機晶片開發商思寬(Sequans)與Altair已相繼推出支援LTE MTC規格的Cat. 1和Cat. 0晶片組，期挾小尺寸、低功耗及低成本等特點，進擊LTE物聯網市場。
Altair聯合創辦人暨市場行銷和業務發展副總裁Eran Eshed表示，支援傳輸速率較低的LTE版本如Cat. 1/0的晶片問世，對於穿戴式裝置、智慧家庭和智慧電表等物聯網應用非常關鍵。在此之前，業界在這些低速LTE晶片的發展和物聯網裝置之間存在難以跨越的鴻溝。
另外，思寬則是發布支援Cat.1的LTE晶片組—Calliope，搶攻LTE M2M應用市場。思寬執行長Georges Karam表示，Calliope為一款Cat. 1 LTE晶片解決方案，是特別為物聯網應用所量身打造；它可以比現今入門款3G方案更具競爭力的價格，滿足快速成長的LTE裝置設計需求，尤其是那些對成本高度敏感的應用，如不需高傳輸率的穿戴式產品。