Wi-Fi与LTE走向融合优势互补携手共赢

特约撰稿人 | 聂小云

Wi-Fi与LTE走向融合优势互补携手共赢

特约撰稿人 | 聂小云

预计2020年前，Wi-Fi和LTE小蜂窝基站技术仍将继续融合，带来最佳的用户使用体验，而LTE-U、LTE-LAA、LWA和多链路TCP则是融合这两大无线技术的路径选择。

目前Wi-Fi和蜂窝技术已经成为两大最为成功的无线技术。多年来，它们一直优势互补，而此时它们正在走向融合。人们对无线容量的要求一直很高，而现在正是促进技术融合的最佳时机。但这一切如何实现，却完全是另一回事情。

Wi-Fi最大的优势在于它是在未授权频谱上运行的，任何人都可以部署Wi-Fi网络，而且能够支持人们所能想到的几乎所有智能手持设备和物联网设备。Wi-Fi最适合的是大容量、高密度、低移动性的室内应用。另一方面，蜂窝技术在过去几十年横扫全球，打造出了一个数万亿美元的电信行业，蜂窝技术具备无处不在的室外覆盖、无缝的移动性等优点，更能支持语音和流媒体等实时应用。两项技术的结合将为整个行业带来巨大希望，但问题是二者如何结合。毫无疑问这两项技术将继续专注于为用户提供“始终保持最佳连接”的体验目标。然而实际上，用户在乎的只是快速、可靠且经济实惠的技术，但是具体使用何种无线技术他们并不在乎。

各行各业不断尝试Wi-Fi与蜂窝网络的融合，随着技术的不断推进，了解这些不同方法之间的区别非常重要，其实答案并没有正确或错误之分，只是选择不同而已。与所有事物一样，市场会决定最终在什么时间采用什么方法。

未授权频段中的LTE（LTE-U和LTE-LAA）

经过高通和其他无线接入网（RAN)）供应商的推广，LTE-U成为最近人们的关注热点。LTE-U是在5GHz未授权频段上直接运行LTE的一种方式。这种方式为了得到更多的无线频谱来支持移动服务，在覆盖度上的优势就会降低。LTE-U仍在3GPP下开发，以期符合R13标准中的辅助授权接入（LTE-LAA）。

LAA继续运行已授权频段中的所有LTE控制和数据信道，采用LTE-Advanced实现它们之间的信道绑定。未授权频段旨在提供额外的数据平面性能，实现实际数据平面性能的提升。这种方法的最大挑战就是，解决LTE与Wi-Fi在未授权频段中的和谐共存问题，但是共享频谱并不是LTE的固有特性。

有关人士表示，LTE-U可以与未授权频段的Wi-Fi轻松共存并保证其运行，这与现在不同Wi-Fi网络共享频段的方法类似。但同时也有人担心，LTE的固有性质会导致其将Wi-Fi挤出这些频段。不同于Wi-Fi先到先得的基于竞争性的访问模式，LTE假定可以完全控制其所运行的频段，LTE的目的并不在于争抢接入介质。

图1 聚合的数据管道

Wi-Fi采用的是“先听后说”（listen-before-talk，简称LBT）的机制，即希望使用该频段的任何设备必须先听，看此频段是否被占用。如果此频段不繁忙，设备就可以占用并开始传输。此频段最长只能保持10微秒，之后将被释放并重复进行LBT。这可确保对介质的公平访问，同时也是一个非常有效的共享未授权频谱的方法。目前需要解决的问题是如何在未授权频段中使用LBT并取得最佳实施效果，因为这会引发介质访问控制层的变化。

如果不能很好地实施LBT机制，LTE-U技术的可行性就可能会受到限制，因为公共场所的所有者和其他企业不愿意部署任何可能对未授权频段产生负面影响的设施。酒店、会议中心、体育场和交通枢纽等公共场所都是需要海量数据的理想场所。现在，高质量的Wi-Fi服务发挥着至关重要的作用，它们可以吸引用户进入并停留在上述公共场所中。这还会有效地使公共场所重视保护未授权频段，许多场所现在甚至聘用员工追踪这些频段的使用情况。这样就必须确保3GPP出台的LTE-LAA标准都根据IEEE规范支持LBT机制。

图2 LTE+Wi-Fi链路聚合

LTE +Wi-Fi链路聚合（LWA）

采用未授权频谱LTE的另一个方法就是LTE Wi-Fi聚合（LWA），这种方法在业界将会更受欢迎。

这种高通大力推广的技术，虽然与LTE-U和LTE-LAA存在一些差异，但是其效果与LTE-U和LTE-LAA非常类似。借助LWA，可分离LTE数据有效载荷，一些流量会通过Wi-Fi传输，剩余的则通过LTE本身来传送，从而大大提升LTE服务的性能。人们预计，LWA会在标准化过程中快速发展，并被3GPP纳入2016年夏天发布的R13标准。LWA集中采用Wi-Fi接入点来增大LTE RAN，在802.11 MAC框架中传送LTE，因此虽然它正在传送LTE数据，但是看起来却像另一个网络的Wi-Fi。

采用LWA，Wi-Fi在未授权频段上运行，而LTE在授权频段上运行，这两种无线技术的结合会带来绝佳的用户体验。这两种技术都可以发挥各自所长，LTE无需再执行任何不正常的操作。与未授权频谱中LTE的部署不同（此部署需要全新的网络硬件和智能手机），LWA只需简单的软件升级就能启用，智能手机采用LWA就能为这两种无线网络供电并拆分数据平面流量，从而使一部分LTE流量通过Wi-Fi进行隧道传输，剩余流量通过LTE自身运行。在Wi-Fi接入点收集的流经Wi-Fi的流量，随即会被传送回LTE小蜂窝基站，可有效锚定会话。这些流量在LTE小蜂窝基站结合到一起，然后发送到移动分组核心网（EPC），并从那里传送到互联网。

这种方法的最大优势是，所有Wi-Fi流量都能从移动运营商EPC提供的服务中获益。这些服务包括计费、深度包检测、合法拦截、策略、身份验证等，不胜枚举。如果LTE信号丢失，此服务就会掉线，而用户可以通过Wi-Fi重新连接互联网。这种方法与多链路或多路径TCP有点类似，不同的是，流量可结合到蜂窝RAN，而不是返回互联网。

LTE+Wi-Fi链路聚合要求在一个固定场所内部署LTE小型蜂窝基站，场所的任何Wi-Fi接入点都要进行软件升级从而支持LWA。Wi-Fi接入点也可以继续支持独立SSID上的非LWA流量，这比在未授权频段中使用LTE有更多的优点，同时又避免了缺点，结合了两者的优势。因此LWA成为一个既不影响未授权频段，又能充分利用现有Wi-Fi接入点，并提升室内蜂窝性能的解决方案。

未来将会怎样？

预计2020年前，Wi-Fi和LTE小蜂窝基站技术仍将继续融合，带来最佳的用户连接体验，而LTE-U、LTE-LAA、LWA和多链路TCP则是融合这两大无线技术的路径选择，当然业界也将探索更多方式以达到这一效果。电信级Wi-Fi技术和LTE小蜂窝基站的前途一片光明。