加速頻譜/頻段整合　電信商衝刺LTE物聯網應用

圖1　資策會MIC資深產業分析師蔡玉青表示，在電信商陸續啟動商用化網路後，全球LTE市場規模正迅速擴張。

全球長程演進計畫(LTE)用戶數快速增長，電信運營商為加快回收布建成本，正藉由整合頻譜、頻段提升傳輸速度，並提供多元化應用服務，提高單一用戶平均頁獻值(ARPU)。

資策會產業情報研究所(MIC)資深產業分析師蔡玉青(圖1)表示，2013年已有兩百六十家電信商正式商轉LTE網路通訊服務，總體用戶數已達一億五千萬的規模，前三大市場分別為美國、日本及韓國，而2014年這三個國家仍將係市場成長的主要動力，不過中國大陸的LTE網路也在中國移動的領頭下陸續商轉，因此用戶數可望達到三億之譜。

蔡玉青進一步指出，由於全球數據流量快速增長，電信商紛紛藉由整合分時(TD)-LTE及分頻雙工(FDD)-LTE不對稱的頻譜資源，提高頻譜使用效率及傳輸速度。如美國電信商Sprint，不僅擁有800MHz的FDD-LTE頻譜，還購併擁有全球微波存取互通介面(WiMAX)技術的Clearwire，並將WiMAX升級成為2.6GHz的TD-LTE服務，做為其數據分流的重要渠道。

此外，有多家電信商已先行跨足先進長程演進計畫(LTE-A)市場，以載波聚合(CA)技術整合多重頻段，滿足日益高漲的影音應用需求。例如韓國LG U+即已在去年8月導入LTE-A技術，並將在今年上半年結合800MHz及2.1GHz頻段，提供225Mbit/s的服務，下半年更將進一步整合2.6MHz頻段，推出300Mbit/s的傳輸方案。

圖2　安捷倫應用工程部門專案經理吳建樺提醒，電信商與3GPP皆已制訂載波聚合技術測項，終端廠商應密切追蹤標準動向。

安捷倫(Agilent)應用工程部門專案經理吳建樺(圖2)提到，因應電信商利用載波聚合技術提升頻譜使用效率的發展，第三代合作夥伴計畫(3GPP)也已制定載波聚合技術對應測項(Test Case)，而大部分的量測程序皆已發表於Rel-10版本標準，Rel-11版本則新增同頻不連續(Intra-band Non-continuous)的測項等；LTE-A終端廠商應導入自動化量測方案，以加速產品上市速度。

蔡玉青指出，提升網路速度是電信商改善ARPU表現的重要方法。目前電信商正全力推動電視影音、行動教育、聯網汽車、遠距醫療等多元化應用服務，希望藉由理想的LTE網路速度驅動消費者採用，並建立高使用流量的行為模式以及用戶忠誠度。

以德國電信(Deutsche Telekom)為例，其於2013年第一季與寶馬(BMW)合作，以內建於車內的LTE熱點提供多媒體語音服務，且前12個月免費使用；至第三季德國電信進一步與BMW以及汽車出租業者Sixt合作，乘客可以利用車內的LTE熱點同時接取八個無線區域網路(Wi-Fi)設備，且於2014年7月前租賃者皆可免費使用。

圖3　行動終端量測部門專案經理鍾曜鴻指出，VoLTE服務係今年電信商推出的重點服務與關鍵獲利來源之一。

羅德史瓦茲(R&S)行動終端量測部門專案經理鍾曜鴻(圖3)指出，LTE除已進駐汽車市場，也開始以VoLTE(Voice over LTE)型態出現，其中，韓國電信商SK Telecom已於去年11月推出二十六種支援VoLTE終端，且已擁有超過八百萬的用戶；與此同時，韓國其他電信商LG U+、KT以及德國電信商O2、亞塞拜然(Azerbaijan)電信商Azercell等也已陸續開始提供VoLTE服務。

值得一提的是，電信商如NTT DOCOMO、AT&T等也分別推出遠距醫療及針對教育市場的師生互動平台、校園定位服務等，欲透過LTE網路全面滲透消費者生活，並藉高流量服務提升ARPU表現，打造LTE時代的獲利方程式。

為達到提高ARPU值的目的，電信商除透過載波聚合技術提高頻寬及頻譜使用效率外，也大力部署小型蜂巢式(Small Cell)基地台，因而帶動相關設備需求。

電信商爭相布建　Small Cell商機全面爆發

全球電信商除如火如荼布建LTE及LTE-A大型基地台外，更開始加快企業端、家用以及其他各式領域的小型蜂巢式基地台建置速度，期藉由提高覆蓋率及網路容量，滿足未來消費終端爆炸性的資訊流量傳輸需求。

圖4　諾基亞通信Small Cells事業開發部總監Sujit Bakre認為，Small Cell應用商機將於今年開始全面起飛，帶動晶片及相關設備龐大商機。

諾基亞通信(NSN)Small Cells事業開發部總監Sujit Bakre(圖4)表示，透過多樣化的應用程式(App)，行動裝置已可以實現各式各樣的功能。該公司預估，至2020年平均每位手機用戶每天將使用至少1GB的行動通訊流量，因此從去年開始，韓國、日本等地區的電信商已開始在LTE的技術基礎上，大量布建小型蜂巢式基地台，以確保基地台的覆蓋率，提升用戶體驗。

Bakre進一步指出，2010～2020年全球蜂巢式基地台將以十倍速成長，達五千萬座的市場規模，而其中八成將是小型蜂巢式基地台、毫微微型基地台(Picocell)或其他更小型方案，係整體市場的成長主力。

由於部分電信商僅標到有限的LTE頻譜，又無法重整(Refarm)全球行動通訊系統(GSM)頻譜至LTE網路，若要大規模建造大型基地台又必須投入相當可觀的投資金額，在面對愈來愈高的數據量傳輸需求下，小型蜂巢式基地台即成為理想的導入選項，有助電信商提出更為彈性的訊號覆蓋方案。

展望未來，LTE小型蜂巢式基地台、毫微微型基地台方案，以及LTE毫微微型基地台叢集(Cluster)將炙手可熱，而在3GPP制定LTE Rel-12標準版本後，Long Term HSPA Evolution(LTHE)、LTE-A與Wi-Fi間的異質網路整合方案，也將成為小型蜂巢式基地台的設計目標。

Bakre強調，電信商在布建異質網路方案的小型蜂巢式基地台時，須實現無縫移動(Seamless Mobility)的效能，讓使用者終端可以在各式規模的基地台、頻段間移動，並藉由干擾管理、流量控制(Traffic Steering)、通訊層優化、可擴展的智慧網路以及自我組織網路(SON)自動化等方式達到最佳連結效能。

小型蜂巢式基地台可以更低的建置成本協助電信商接觸到更多的潛在客戶，且安裝容易特色，因此已可見電信商瞄準企業室內應用、咖啡廳等公共室內場所、公車站、路燈等各式建置地點需求，依照耗電量、覆蓋範圍等加緊展開布局，可望帶動相關設備商機全面起飛。

在小型蜂巢式基地台的輔助下，LTE基地台的訊號覆蓋率可望大幅提升，而在LTE基礎建設更加成熟後，單模長程演進計畫(LTE-only)通訊方案需求也將明顯攀升。

強攻M2M商機　單模LTE模組嶄露頭角

圖5　u-blox商業開發經理蔡金源分析，不僅消費性電子，汽車/智慧電網等M2M應用皆將擁抱LTE技術。

由於行動裝置具備漫遊需求，多半導入多頻多模LTE模組，以向下相容2G/3G網路，不過智慧電網等機器對機器(M2M)應用則較無此一考量，而對成本和耗電極為要求，因此單模LTE模組已逐漸嶄露頭角，成為M2M市場炙手可熱的導入選項。

u-blox商業開發經理蔡金源(圖5)表示，LTE是無線市場擴張最快的技術，截至去年第四季，全球已有九十三個國家的電信商啟動兩百六十個LTE網路，預計至2017年將有超過十億的用戶，箇中原因不外乎LTE網路可提供高頻寬、低延遲性的可靠傳輸路徑，因此不僅消費性電子、智慧家電、汽車等產品已陸續導入LTE模組，未來M2M應用如電網、零售業、安全監控及健康照護等皆將擁抱LTE技術。

蔡金源進一步指出，目前車用、行動運算、數據終端(Data Terminal)、支付系統等為確保聲音、數據連結效能，多導入相容LTE/寬頻分碼多重存取(WCDMA)/GSM的多模LTE模組，而數位看板、安全監控設備、有線電視等則傾向採用單模LTE模組，但未來幾年待LTE相關硬體建置到位後，大部分的應用將全速轉向單模方案。

對於美國AT&T、Verizon以及德國、日本、韓國等LTE網路覆蓋率極高的國家的電信商而言，單模LTE模組將帶來諸多好處，因多數消費者皆已擁有LTE終端設備並習慣LTE網路的高速優勢，因此單模LTE模組將可以較多模方案更低的成本及耗電，滿足終端使用者的應用需求。目前已有晶片商推出單模LTE數據機(Modem)晶片，提供設備製造商新的設計選項。

圖6　司亞樂亞洲業務總監招勛龍透露，該公司於明年下半年將針對M2M應用推出低耗電、數據率較低的LTE模組方案。

司亞樂亞洲業務總監招勛龍(圖6)指出，LTE係讓物聯網風潮持續延燒的重要技術，目前業界正戮力開發低成本、低傳輸率的LTE方案，如M2M模組廠正在為智慧電表應用，研發較Category 1還要低數據率的Cat. 0版LTE低耗電方案，並力求成本與2G模組相同，以便讓設備商加速替換2G方案至LTE網路，且毋須擔心M2M應用占用過多LTE網路資源。

招勛龍強調，中國大陸、俄國及歐盟汽車市場皆開始推動汽車製造商在新的車款中導入嵌入式無線數據機晶片的政策或規範，以提升行車安全性，不過3G元件的矽智財(IP)十分昂貴，且多個地區的2G頻譜即將無法使用，因此知名品牌車廠多將目光聚焦在單模LTE模組設計上，盼能在兼顧汽車連結功能同時，降低導入成本。

更值得注意的是，招勛龍預估，3～4年內，LTE元件價格將逼近2G/3G方案，屆時無論是影音串流、網路電視、安全監控設備、M2M等應用，皆可透過LTE網路連結最後一哩(Last Mile)，特別是較為偏遠的地區、開發中國家更可將LTE網路做為替代昂貴有線傳輸方案的理想管道。

針對M2M等新興商業應用，3GPP正緊鑼密鼓制定LTE-A的R12版本標準，欲藉由三維(3D)波束成形(Beamforming)、全方位多重輸入多重輸出(FD-MIMO)等新技術，進一步提高LTE-A的網路流量與基地台密度，從而拓展新的應用市場。

提升網路流量/基地台密度　LTE-A R12版效能躍進

圖7　中華電信研究院無線通信研究所專案經理陳瓊璋指出，3GPP在Rel-12版本標準中將於今年中塵埃落定，以因應LTE未來應用的技術需求。

中華電信研究院無線通信研究所專案經理陳瓊璋(圖7)表示，3GPP在Rel-12版本標準中將就三大重點進行標準制定，分別是網路容量(Network Capacity)、基地台邊緣地區效能(Cell Edge Performance)以及新商業應用(New Business)；未來LTE-A網路將可承載較LTE技術高二十至三十倍的網路流量，以及高十倍的基地台密度，滿足各式通訊應用。

陳瓊璋進一步指出，3GPP為改善LTE-A網路在都會區深度室內的涵蓋範圍，特別提出3D波束成形通道模型，以動態控制方位(Azimuth)及海拔(Elevation)兩大方向波束，並針對未來更高頻應用中的大量天線，提出全方位多重輸入多重輸出技術，以提升基地台邊緣地區效能及區域網路容量。

此外，3GPP在Rel-12版本標準中提出增強版多點協調(Enhanced Coordination Multi-Point, eCoMP)以及網路輔助式干擾消除與抑制(Network-Assisted Interference Cancellation and Suppression, NAICS)技術，確保基地台連結不理想的回傳(Backhaul)網路時仍可維持穩定效能，同時能由網路端提供主要干擾源的側訊息(Side Information)，以協助手機等使用者設備消除干擾。

另一方面，由於全球已有多家電信運營商同時採用成對的FDD頻譜及不成對的TDD頻譜，因此3GPP提出FDD/TDD頻譜間的載波聚合技術，布建新一代的FDD-TDD異質網路(Heterogeneous Network, HetNet)，提升用戶資料速率。此外，3GPP亦提出LTE與Wi-Fi在無線接取網路(RAN)層級上更密切整合的技術，當Wi-Fi訊號不佳或Wi-Fi的Backhaul網路壅塞時，系統將自動切換回LTE網路，以增進分流(Offload)效果並提升用戶體驗。

交通大學電機系教授李大嵩指出，Rel-12版本標準中針對能源效率(Energy Efficiency)提出Lean Carrier模式，移除常時開啟(Always-on)蜂巢網路專用(Cell-specific)參考訊號，並以使用者裝置特定性參考訊號(UE-Specific Reference Signal)以及延伸同步訊號(Extended Synchronization Signal)取代，改善能源/頻譜使用效率並降低干擾。

陳瓊璋補充，Lean Carrier模式的低耗電特色適用於低資料速率、低資料量及不經常傳輸的機器對機器應用，如安全監控、智慧電網、健康照護、交通等領域，因而有助電信商開創LTE-A市場的新業務模式及獲利機會。

李大嵩認為，在Rel-12版本標準釋出後，LTE-A網路將不再局限於消費性電子的行動通訊應用，將挾可支援大量聯網裝置數據的優勢，成為物聯網(IoT)中機器對機器以及裝置對裝置應用的重要技術，未來無論係公共安全、精準行銷、社群網路等應用皆可見LTE技術蹤跡。