全球營運商佈建4G-LTE網路的新動向

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科技產業資訊室 (iKnow) - 賴明豐發表於 2016年4月13日

圖一、全球營運商佈建4G-LTE網路的新動向

2016年開始，全球營運商除了持續推廣共通頻段、衝高4G-LTE用戶數之外，為提升頻譜使用率，對於用來拉高營業額的加值服務會有更多著墨，而今年主推的熱點服務則是高品質影音通話服務，後續業者的競爭將回歸資費內容與服務的本質，大趨勢都是往數位匯流邁進，因此布局方向會以智慧家庭相關應用發展，例如隨選視訊或居家保全等等。從全球行動供應商協會(Global mobile Suppliers Association，簡GSA)的研究調查結果來看，截至2015年第3季為止的統計，全球LTE網路已達到9億用戶規模。

全球186個國家裡面有708個營運商投入佈建LTE網路基礎建設，其中有480個已經開始商轉，比2014年成長了將近三成。GSA預料到2016年底將會繼續增加到550家。值得注意的是，有將近44.4%的營運商都使用1,800MHz頻段、宣佈投入VoLTE語音服務的營運商有118家，而且已經有46家開始商轉VoLTE-HD機制。另外，目前已經有72個國家163家營運商開始投入LTE-Advanced行動無線網路技術的研究、測試或基礎建設的佈建工作中，足見各家廠商對LTE-Advanced技術可能帶來的商機與應用機會的高度重視。

213家營運商選擇商轉LTE1800系統

目前已經有100個國家(或地區)使用1,800MHz做為LTE網路商轉頻段(Band 3)之一。事實上，根據GSA統計有將近150個國家超過350個營運商都擁有1800MHz的商轉執照，因此，LTE1800可以說是未來全球被使用來商轉4G-LTE網路比例最高的黃金頻段。對營運商來說，選擇使用LTE1800運行的優勢包括：(1) LTE1800是許多國家原本商轉GSM或是WCDMA-HSPA的頻段，未來可以透過多重無線存取技術(即Multi-RAT)，在相同的頻段上同時服務三種不同類型的使用者，而且 (2) 隨著使用LTE1800的國家及營運商愈來愈多，使用者不論是在歐洲地區、亞太地區、中東地區、非洲地區，或是南美洲都能直接使用相同裝置連上當地的LTE網路，像是台灣的中華電信、遠傳跟台哥大的4G-LTE網路都支援1800MHz頻段。據統計，截至2015年11月，市面上支援LTE1800的使用者裝置已經多達1,930款，其中智慧型手機有1,259款(約佔65%)，平板則有176款。

118家營運商宣佈投資VoLTE語音服務

有56個國家(或地區)的營運商宣佈投資VoLTE語音服務。未來，使用者可以直接在4G-LTE網路上進行語音通話與影像傳輸，而不必用回3G網路提供的電路交換回退技術(Circuit-Switched Fallback，簡稱CSFB)。目前已經有29個國家46家營運商正在商轉VoLTE-HD機制，為4G-LTE網路用戶提供高品質的語音通話，讓聲音更立體、話質更清晰，也能夠隨時切換語音與視訊通話，大幅優化用戶手機通話體驗。像是台灣的亞太電信跟台哥大正在其4G-LTE網路上佈署VoLTE語音服務機制。不過，如果要明顯突出VoLTE服務品質，首先就是通話雙方的手機必須都能支援VoLTE，再來就是讓4G-LTE的訊號涵蓋率達到80%以上，最後就是營運商之間必須事先溝通好漫遊協定。否則很容易讓VoLTE語音服務遭遇到「英雄無用武之地」的窘境。

163家營運商開始準備投入LTE-A基礎建設佈建行列中

所謂LTE-A是指技術水準至少已經具備第十版規格要求，重要的技術特色包括載波聚合(可以動態徵用多個頻段提高資料傳輸速度)、較先進的天線機制(即MIMO技術)，以及強化後的中繼功能。與LTE技術最明顯的差異點會在異質網路之間資料傳輸的效率上，像在基地台端資料處理效能、本地端IP資料量的分流功能、機器對機器(M2M)的接取模式，以及SRVCC與eMBMS等機制的導入都能有效強化LTE系統的運作機能，這些都是第十版技術規格中的新設計。另外在第十一版技術規格裡面，則是針對天線機制進一步提出協調式多點處理機制(即CoMP技術)，以及與之搭配的增強型小區間干擾協調機制(即eICIC技術)。前者在改善小區邊緣和系統的處理速度，後者則是使小型蜂巢基地台能相互合作，並與重疊的大型蜂巢基地台合作運行。
以目前來看，全球已經有57個國家116家營運商開始商轉LTE-A網路系統，台灣的中華電信、遠傳與台灣大哥大則在持續佈建中。就市場發展趨勢來看，營運商們的下一步動作會把導入重點放在三載波聚合技術上。台灣的中華電信剛剛在3月24日搶先宣布推出三載波聚合服務，中華電信即希望能透過載波聚合技術整合可用頻寬後(如下表整理，相關資訊逕參註5)讓資料傳送速度提高到100Mbps以上，預計在加入2.6MHz頻段後，再透過三載波聚合(3CA)技術將能使傳輸速度繼續飆升一倍超過200Mbps[註6，其他營運商相關資訊逕參註7與註8]。據統計，市面上支援LTE-A的使用者裝置已經有1,576款，其中有42%已經可以支援150Mbps到300Mbps下行鏈結傳輸率的要求，相關裝置包括小型基地台、路由器、MiFis、智慧型手機跟平板。

圖一、台灣各營運商4G網路使用的頻率與頻寬

*：需再加上Guard Band 5
**：指TDD Guard Band使用的5MHz
***：上下行傳輸通道總頻寬

從前面的內容可以知道，1800MHz是未來全球共通性最高的4G-LTE頻段。為了要讓4G-LTE網路也能具備語音通話的功能，而不需要為了用回CSFB而降速到3G網路中，已經有118家營運商開始投入VoLTE語音服務機制。不過，包括持續擴大4G-LTE網路訊號涵蓋率與營運商之間要協調出適合的漫遊機制等等都會影響到VoLTE-HD的服務品質與範圍。許多營運商已經開始馬不停蹄投入LTE-A網路基礎建設，目前導入的重點會放在載波聚合機制上，初期目的在提升整個網路的資料流量和速度。

另外，4G-LTE技術許多熱點技術都還在如火如荼開展中，但市場中對於5G技術的研發工作卻早已展開序幕。國內營運商除了關注提供更多元豐富的服務讓獲利繼續成長之外，對於以軟體為基礎的自適應調控網路運作組態的相關機制的研發腳步也必須加快，包括軟體定義網路(software-defined networking；SDN)或網路功能虛擬化(network functions virtualization；NFV)等等未來布局5G網路的重要基礎技術，順利接續打造新一代行動網路架構。(1828字；表1)

參考資料：
註1：台灣4G LTE頻段：1800MHz(B3)、900MHz(B8)、700MHz(B28)，以及2600MHz(B7)。其中，2600MHz主要布建在人潮稠密的都會及商業區。(逕參http://tu0925399900.pixnet.net/blog/post/207507349 -【電信服務】台灣4g頻譜最新核可狀態與解析)
註2：台灣行動寬頻業務管理規則(逕參http://www.ncc.gov.tw/chinese/files/13080/189_2015_140408_1.pdf)
註3：2600MHz頻率的部份，各家營運商標得的頻段及頻寬狀況：D1為台灣之星66.15億元、D2為中華電信69.5億元、D3為遠傳電信69.5億元、D4為中華電信30.05億元、D5為亞太電信22.25億元、D6為遠傳電信21.8億元。(逕參：http://chinese.engadget.com/2015/12/07/4g-lte-2600mhz-taiwan/?ncid=rss_truncated；http://k882010.pixnet.net/blog/post/111490696 -[電信]-台灣4g-lte機種與2.5ghz~2.6ghz-4g頻段支援；https://tw.news.yahoo.com/標中tdd頻段-遠傳亞太電搶布局-084849344--finance.html)
註4：頻率(Frequency)是指單位時間內某事件重複發生的次數，而頻率的單位是赫茲(即Hz)；1Hz表示事件每秒發生1次(逕參https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A0%BB%E7%8E%87)。頻段(Band)是指某一段頻率範圍，例如藍芽是運作在2.4GHz頻段上。頻寬(Bandwidth)是指傳送訊號時，該訊號所占據的頻段寬度(逕參https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%A6%E5%AE%BD)，也可以說是單位時間內可容許通過的資料量，例如GSM可以用來接收跟傳送資料的總頻寬是70MHz，使用的頻率在900MHz，上傳資料使用的頻段範圍是在890MHz～915MHz，下載資料使用的頻段範圍則是在935MHz～960MHz。
註5：逕參http://3c.technews.tw/2016/03/30/support-3ca/、http://tacolin.blogspot.tw/2014/10/lte.html，以及http://www.eprice.com.tw/mobile/talk/5035/4978194/1/等
註6：逕參http://www.emome.net/4g/4g_kw
註7：逕參http://www.fetnet.net/cs/Satellite/eCare/4GService_Question
註8：逕參http://corp.taiwanmobile.com/press-release/news/press_20140829_305849.html

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