依據國際電信聯盟(International Telecommunication Union,ITU)的定義,固定通訊時必須在1Gbps以上,高速移動時的通訊必須在100Mbps以上,才能稱為4G(第四代)網路,那麼現有LTE(Long Term Evolution,長期演進)是否已屬4G?答案為不一定。

LTE/4G的發展歷程
LTE/4G的發展歷程

依據3GPP R8(Release 8)標準對使用者設備端(User Equipment,UE)的定義,LTE目前有5個類型,Category 1~5各擁有不同的速率,Cat. 1的下行速率為10Mbps,上行為5Mbps,Cat. 2則為50Mbps、25Mbps,依此類推。

LTE至Cat. 3時已是100Mbps的下行速率,可說是「平」4G的定義,更穩妥而言是Cat. 4的150Mbps為認定,事實上每年9月份的北京電信展(業界俗稱,正式稱呼為中國國際信息通信展覽會,PT/EXOP COMM China),今年即以4G為展會主軸,而現場所展示出的終端產品,即是以支援Cat. 4為訴求。

以LTE而言,最高即定義至Cat. 5,更高的速率定義則是納編在LTE-Advanced(簡稱LTE-A)中,包含Cat. 6、7、8等,持續向上提升速率,以Cat. 8而言,可支援最高1.2Gbps下行、600Mbps上行。

回溯既往

細膩的認定是LTE Cat. 4(含Cat. 4)之後即算4G,但LTE在初期發展時,下行速率遠不及100Mbps,因此不被認定為4G,之後的Cat. 2亦僅及半,因此LTE被認定為3.9G,如同其他不及100Mbps的標準,被迫在3G與4G間再行編列,如HSDPA被認定為3.5G,HSUPA被認定為3.75G等,而比HSDPA/HSUPA更高一階,但又比LTE低一階的HSPA+,則認定上相當尷尬,是3.75G?或3.9G?強行賦予3.xG,實現無太大意義。

而更回溯,事實上UE的Category速率定義亦不是自LTE開始,在此之前便有定義,以HSDPA而言,即定義了38個速率,從Cat. 1~38,從3GPP R5開始定義,一路定義至3GPP R11,最高至337.5Mbps速率,但要達成此速率,需要4個基地台同時支援同一個終端裝置,且是4x4的天線收發組態,及64QAM調變技術。

同樣的,HSUPA也有Category定義,但僅有Cat. 1~12,遠比HSDPA收斂,不過也是從3GPP R6開始,R6定義了Cat. 1~6,7~12則陸續在R7~R12標準中定義,其中Cat. 12可以達34.5Mbps,但必然與HSDPA相同,需要在多個基地台(Multi-Cell)同時覆蓋與同時服務下才能達成。

明年開始定義3GPP R12

值得一提的是,3GPP R12標準尚未定案,預計在2014年第2季、第3季完成定義,現行的3GPP R11則是在2012年第3季底定頒佈。而3GPP自R8開始定義LTE,自R10開始定義LTE-A,但不表示R5開始的HSDPA、R6開始的HSUPA、R7開始的HSPA+等,沒有在後續的Release版本中持續增訂、修訂。

除速率的提升外,新版的3GPP規格也經常強化過往即有的功效,例如R6即有支援多媒體廣播多播服務(Multimedia Broadcast Multicast Service),目前定義中的R12中將會有所強化,並稱為eMBMS(e為Enhanced)。而LTE-A支援的天線數較LTE為多,亦被稱為eMIMO。

類似的,R8開啟的基地台間干擾協調機制(Inter Cell Interference Coordination,ICIC)也有強化版,於R10中獲得強化,稱為eICIC,甚至R11版的再強化還稱為FeICIC(F為Further)。其他也包含SAE(System Architecture Evolution,指完全IP化的行動通訊網路)、強化版的SAE等。

上述所談,是以GSM/GPRS/EDGEUMTS/HSDPA/HSUPA/HSPA+LTE/LTE-A的大宗主流技術路線的觀點,但除此之外WiMAX也同樣精進,2011年其底層標準IEEE 802.16m亦達到100Mbps速率,並被ITU認定為4G網路的一員,並被稱為WiMAX 2、WiMAX R2或WiMAX Advanced等。不過,WiMAX技術生態系統遠不及3G主流軸線,原本擁抱WiMAX的業者,正透過TD-LTE轉回主流陣營。

最後,R12之後的R13亦已開放提案,但尚未見R14蹤影,看來3GPP Rxx系列標準會一路延伸到5G。

LTE-A(4G)技術類型
類型下行速率(Mbps)上行速率(Mbps)
Cat. 630050
Cat. 7300150
Cat. 81200600