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4G無線邁向下一代
更靈活及更高效能的無線網路發展

【作者: Anil Mudichintala】   2011年03月16日 星期三

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部署和維護基礎設施的挑戰在於不斷增加的資本支出和營運成本,導致投資報酬率的降低。這情形可明顯的從2G到3G網路相關技術的轉移中發現,對有些營運商來說,這種情況並不會幫助基礎設施的升級。隨著3G往LTE邁進,雖然資料傳輸速率可達到50Mbps乃至100Mbps,上述問題仍將繼續存在。因此,重新設計解決方案以求深入解決基礎設施內部問題是必要的。


演進封包系統標準(Evolved Packet System Standard),也稱為長期演進-系統架構演進(LTE-SAE)架構是從第三代合作夥伴計畫(3GPP)所推出的下一代主要技術。LTE採用獨立的分頻多工(OFDM;正交分頻多工)做為其無線存取技術,並同時採用多重天線技術(MIMO;多重輸入多重輸出技術)。該標準可大幅提升資料傳輸率和傳輸量。除了LTE之外,3GPP還定義了以網路傳輸協定為基礎的扁平式網路架構。LTE無線存取網路也稱為E-UTRAN,由提供LTE用戶層(PDCP/RLC/MAC/PHY)的eNodeB以及趨向UE的控制層(RRC;無線資源控制)協定終端所組成。eNodeB是透過x2介面彼此互相連接。eNodeB也可透過S1介面連接到演進封包核心網路(EPC)。


採用1.5MHz到20MHz的廣泛頻寬後,LTE透過降低延遲目標,並同時改進系統容量、覆蓋使用者資料速度和成本,進而達成標準化。LTE還採用可簡化無線電網路運作,並達到自動化的自組網路(SON)等新功用,以降低營運開支並改善網路效能。


由於目前很多領域都非常依賴無線網路的演進活動,因此技術供應商所面臨的最大挑戰之一就是確保無線資料使用者,都能像在有線網路上一樣高效率地存取資料。然而,智慧型手機應用並非專為無線基礎架構而設計,而傳統的無線網路還內建RLC/PDCP等其他層,並另外處理無線媒介問題的媒介存取控制(MAC)。這些層可確保無誤地傳輸資料。我們必須使用壓縮和其他編碼技術,來達到無線資源的高效共享,然而這種資源在共享的無線範圍內總是不足的。這些額外的處理層會增加設備架構的複雜程度。當資料速率達到數百Mb/s時,問題就會逐漸浮現。


在技術轉移中,無線運營商關注的重點是控制資本開支和營運成本,並同時提供最優質的使用感受。推動升級的條件有很多,其中最主要的就是可擴充性和靈活性。在基地台中,解決方案必須要從單一領域向多領域或多無線通道方向擴充,並應支援E-UTRAN中多Gb線速網路排程和封包路由傳輸量。解決方案需要讓傳統網路能支援IP和轉移路徑,也能與3G和2G網路相通操作。


解決方案以支援無線和網路資源的高效運用配置也是升級的決定因素。隨著使用模式根據地點和時間改變,解決方案須做出適當應變,以支援不同速度和使用者數量。當解決方案從單一領域至多種領域應用擴展時,必須具可配置性以支援使用者和控制層的需求。


同時,解決方案必須提供點對點的安全性和資料隱私保護,以協助使用者免於不斷增長的垃圾郵件、惡意軟體、DoS和病毒攻擊。


此外,深層封包智能(deep-packet intelligence)是非常重要的,可在內建智能系統中透過無線網路檢測所有資料,協助運營商擁有可視性並更有效率地管理IP網路。這也有助於解決可用性、延遲和品質問題,且能有效解決網路覆蓋和安全性問題。


相對於重要推動因素,促進4G技術轉移發展可分為三大架構類型,包含資料層處理器、多核心處理器,以及多核心與加速器的組合。


理想的解決方案必須提供線速L3效能和使用訂戶獨立L2效能。現階段技術還尚未完全達到有關準則。


非對稱的多核心技術在另一方面,可將多核心處理器與網路最佳化加速器引擎融合在一起。這種技術採用可將高效能處理器和加速器連接在一起的軟體可配置互聯架構,以提供線速級效能及用戶的獨立性。


總而言之,新型智慧型手機裝置的出現和進階無線標準的發展,以及隨之而來的速度提升、延遲減少,將為我們帶來真正的行動寬頻體驗,同時也為運營商和電信廠商帶來更多挑戰。組合不同頻率的不同無線電技術,並處理不同協定要求,所需要的智慧技術和較高靈活性,將是今後發展的必然要求。


多標準無線基地台和非對稱多核心處理器技術僅實現LTE技術順利轉移的第一步。轉移需要更多靈活性,同時能以更低功耗和成本提供更強化的效能。在此領域提供解決方案的晶片製造商,將在下一代無線網路建構的過程中,扮演非常重要的角色。


---作者為LSI半導體解決方案部門業務暨行銷總監---


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