特約撰稿人 | 聶小云

Wi-Fi與LTE走向融合優(yōu)勢互補攜手共贏

特約撰稿人 | 聶小云

預計2020年前，Wi-Fi和LTE小蜂窩基站技術仍將繼續(xù)融合，帶來最佳的用戶使用體驗，而LTE-U、LTE-LAA、LWA和多鏈路TCP則是融合這兩大無線技術的路徑選擇。

目前Wi-Fi和蜂窩技術已經(jīng)成為兩大最為成功的無線技術。多年來，它們一直優(yōu)勢互補，而此時它們正在走向融合。人們對無線容量的要求一直很高，而現(xiàn)在正是促進技術融合的最佳時機。但這一切如何實現(xiàn)，卻完全是另一回事情。

Wi-Fi最大的優(yōu)勢在于它是在未授權頻譜上運行的，任何人都可以部署Wi-Fi網(wǎng)絡，而且能夠支持人們所能想到的幾乎所有智能手持設備和物聯(lián)網(wǎng)設備。Wi-Fi最適合的是大容量、高密度、低移動性的室內(nèi)應用。另一方面，蜂窩技術在過去幾十年橫掃全球，打造出了一個數(shù)萬億美元的電信行業(yè)，蜂窩技術具備無處不在的室外覆蓋、無縫的移動性等優(yōu)點，更能支持語音和流媒體等實時應用。兩項技術的結合將為整個行業(yè)帶來巨大希望，但問題是二者如何結合。毫無疑問這兩項技術將繼續(xù)專注于為用戶提供“始終保持最佳連接”的體驗目標。然而實際上，用戶在乎的只是快速、可靠且經(jīng)濟實惠的技術，但是具體使用何種無線技術他們并不在乎。

各行各業(yè)不斷嘗試Wi-Fi與蜂窩網(wǎng)絡的融合，隨著技術的不斷推進，了解這些不同方法之間的區(qū)別非常重要，其實答案并沒有正確或錯誤之分，只是選擇不同而已。與所有事物一樣，市場會決定最終在什么時間采用什么方法。

未授權頻段中的LTE（LTE-U和LTE-LAA）

經(jīng)過高通和其他無線接入網(wǎng)（RAN)）供應商的推廣，LTE-U成為最近人們的關注熱點。LTE-U是在5GHz未授權頻段上直接運行LTE的一種方式。這種方式為了得到更多的無線頻譜來支持移動服務，在覆蓋度上的優(yōu)勢就會降低。LTE-U仍在3GPP下開發(fā)，以期符合R13標準中的輔助授權接入（LTE-LAA）。

LAA繼續(xù)運行已授權頻段中的所有LTE控制和數(shù)據(jù)信道，采用LTE-Advanced實現(xiàn)它們之間的信道綁定。未授權頻段旨在提供額外的數(shù)據(jù)平面性能，實現(xiàn)實際數(shù)據(jù)平面性能的提升。這種方法的最大挑戰(zhàn)就是，解決LTE與Wi-Fi在未授權頻段中的和諧共存問題，但是共享頻譜并不是LTE的固有特性。

有關人士表示，LTE-U可以與未授權頻段的Wi-Fi輕松共存并保證其運行，這與現(xiàn)在不同Wi-Fi網(wǎng)絡共享頻段的方法類似。但同時也有人擔心，LTE的固有性質會導致其將Wi-Fi擠出這些頻段。不同于Wi-Fi先到先得的基于競爭性的訪問模式，LTE假定可以完全控制其所運行的頻段，LTE的目的并不在于爭搶接入介質。

圖1 聚合的數(shù)據(jù)管道

Wi-Fi采用的是“先聽后說”（listen-before-talk，簡稱LBT）的機制，即希望使用該頻段的任何設備必須先聽，看此頻段是否被占用。如果此頻段不繁忙，設備就可以占用并開始傳輸。此頻段最長只能保持10微秒，之后將被釋放并重復進行LBT。這可確保對介質的公平訪問，同時也是一個非常有效的共享未授權頻譜的方法。目前需要解決的問題是如何在未授權頻段中使用LBT并取得最佳實施效果，因為這會引發(fā)介質訪問控制層的變化。

如果不能很好地實施LBT機制，LTE-U技術的可行性就可能會受到限制，因為公共場所的所有者和其他企業(yè)不愿意部署任何可能對未授權頻段產(chǎn)生負面影響的設施。酒店、會議中心、體育場和交通樞紐等公共場所都是需要海量數(shù)據(jù)的理想場所?，F(xiàn)在，高質量的Wi-Fi服務發(fā)揮著至關重要的作用，它們可以吸引用戶進入并停留在上述公共場所中。這還會有效地使公共場所重視保護未授權頻段，許多場所現(xiàn)在甚至聘用員工追蹤這些頻段的使用情況。這樣就必須確保3GPP出臺的LTE-LAA標準都根據(jù)IEEE規(guī)范支持LBT機制。

圖2 LTE+Wi-Fi鏈路聚合

LTE +Wi-Fi鏈路聚合（LWA）

采用未授權頻譜LTE的另一個方法就是LTE Wi-Fi聚合（LWA），這種方法在業(yè)界將會更受歡迎。

這種高通大力推廣的技術，雖然與LTE-U和LTE-LAA存在一些差異，但是其效果與LTE-U和LTE-LAA非常類似。借助LWA，可分離LTE數(shù)據(jù)有效載荷，一些流量會通過Wi-Fi傳輸，剩余的則通過LTE本身來傳送，從而大大提升LTE服務的性能。人們預計，LWA會在標準化過程中快速發(fā)展，并被3GPP納入2016年夏天發(fā)布的R13標準。LWA集中采用Wi-Fi接入點來增大LTE RAN，在802.11 MAC框架中傳送LTE，因此雖然它正在傳送LTE數(shù)據(jù)，但是看起來卻像另一個網(wǎng)絡的Wi-Fi。

采用LWA，Wi-Fi在未授權頻段上運行，而LTE在授權頻段上運行，這兩種無線技術的結合會帶來絕佳的用戶體驗。這兩種技術都可以發(fā)揮各自所長，LTE無需再執(zhí)行任何不正常的操作。與未授權頻譜中LTE的部署不同（此部署需要全新的網(wǎng)絡硬件和智能手機），LWA只需簡單的軟件升級就能啟用，智能手機采用LWA就能為這兩種無線網(wǎng)絡供電并拆分數(shù)據(jù)平面流量，從而使一部分LTE流量通過Wi-Fi進行隧道傳輸，剩余流量通過LTE自身運行。在Wi-Fi接入點收集的流經(jīng)Wi-Fi的流量，隨即會被傳送回LTE小蜂窩基站，可有效錨定會話。這些流量在LTE小蜂窩基站結合到一起，然后發(fā)送到移動分組核心網(wǎng)（EPC），并從那里傳送到互聯(lián)網(wǎng)。

這種方法的最大優(yōu)勢是，所有Wi-Fi流量都能從移動運營商EPC提供的服務中獲益。這些服務包括計費、深度包檢測、合法攔截、策略、身份驗證等，不勝枚舉。如果LTE信號丟失，此服務就會掉線，而用戶可以通過Wi-Fi重新連接互聯(lián)網(wǎng)。這種方法與多鏈路或多路徑TCP有點類似，不同的是，流量可結合到蜂窩RAN，而不是返回互聯(lián)網(wǎng)。

LTE+Wi-Fi鏈路聚合要求在一個固定場所內(nèi)部署LTE小型蜂窩基站，場所的任何Wi-Fi接入點都要進行軟件升級從而支持LWA。Wi-Fi接入點也可以繼續(xù)支持獨立SSID上的非LWA流量，這比在未授權頻段中使用LTE有更多的優(yōu)點，同時又避免了缺點，結合了兩者的優(yōu)勢。因此LWA成為一個既不影響未授權頻段，又能充分利用現(xiàn)有Wi-Fi接入點，并提升室內(nèi)蜂窩性能的解決方案。

未來將會怎樣？

預計2020年前，Wi-Fi和LTE小蜂窩基站技術仍將繼續(xù)融合，帶來最佳的用戶連接體驗，而LTE-U、LTE-LAA、LWA和多鏈路TCP則是融合這兩大無線技術的路徑選擇，當然業(yè)界也將探索更多方式以達到這一效果。電信級Wi-Fi技術和LTE小蜂窩基站的前途一片光明。