LTE與WiMAX誰出頭？ 4G雙巨頭分據行動網路與網際網路山頭

台揚科技

隨著4G無線通訊全新世代的即將到來，LTE與WiMAX兩大4G寶座候選人，到底最後由誰勝出，一直成為眾所注目與爭執已久的焦點。如今，業界甚至也出現兩大標準會走向整合的說法與支持聲音。不論如何，可以確定的是，兩者並不會相互取代，而將分據4G行動網路與4G網際網路山頭。

基本上，WiMAX與LTE都屬於4G技術之一。對此，台揚科技是將WiMAX定義為4G的網際網路，主要承襲自無線WiFi而來，並且採用無線基地台的方式進行佈建；至於LTE則視為4G的行動網路，是由既有2G與3G為基礎所發展的全新技術。也因為如此，LTE與WiMAX之間並沒有誰取代誰的問題，就如同當前主要應用於無線網際網路領域的802.11a/b/gt，與3G行動網路之間不會相互取代的狀況一樣。

高速率與低延遲為LTE兩大關鍵優勢

LTE是第三代行動通訊組織((3rd Generation Partnership Project；3GPP)正式制定通過的全新技術，其發展是從2G GSM、2.5G GPRS、2.75G EDGE，到3G WCDMA、CDMA2000、TD-CDMA，以及3.5G的HSDPA、HSPA+等基礎所延伸而出。不論上述何種標準，甚至EVDO(Evolution-Data Optimized)，最終都會像江海納百川般地走向LTE，這是今後行動網路必然的發展方向。MTI Lab台揚科技美國分公司總經理凌閣表示，LTE最引人矚目的一大優勢，莫過於可直接建基於既有的3G網路基礎設施上，對於建置成本的降低有極其明顯的效益。再加上當前有愈來愈多的電信服務供應業者紛紛投入LTE的懷抱，在在說明LTE必然成為今後行動網路的最終一統技術。

凌閣進一步指出，LTE相對於當前3G而言，擁有高速率與低延遲兩大關鍵性改善優勢。首先就速度上的明顯提升與改善而言，LTE的資料傳輸速率，目前下行鏈路(Downlink)傳輸速度最大理論值已達150 Mbit/s，至於上行鏈路(Uplink)速率則可達50 Mbit/s，比起當前3G快了差不多10到20倍之多。對於多媒體等高頻寬應用而言，過去3G無法達到的要求，在高速4G網路下將可迎刃而解。再就低延遲而言，LTE擁有極低的延遲時間(Latency)，尤其是單向傳輸延遲(One-way user plane latency)，目前甚至定義在5ms以下。基本上，延遲時間愈短，對於遊戲等互動性要求高的應用效益及順暢感也就愈高。

LTE與WiMAX最大差異在於上行鏈路PAPR

值得注意的，在傳輸速率上，由於LTE與WiMAX下行鏈路皆採效率頗高的正交分頻多工接取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)技術架構，所以兩者下行鏈路速度大致一樣快。不過兩者在上行鏈路上的速度並不相同，WiMAX上行鏈路一樣採用OFDMA架構，但LTE卻採用單載波分頻多工接取(Single Carrier Frequency Division Multiple Access；SC-FDMA)技術架構。

凌閣表示，上行鏈路兩者最大差異在於峰頻比(又稱峰值功率與平均功率比，Peak to average Power Ratio；PAPR/PAR)上。LTE所採SC-FDMA架構之峰頻比值大約只有5dB左右。反觀WiMAX採用的OFDMA架構峰頻比值卻高達10dB，所以效率遠比前者來得差，而這也成為當前OFDMA架構的最致命待解的問題。由於非得透過功率放大器(Power Amplifier；PA)來處理上述的高峰頻比值，自然會有不小的功率消耗。由於SC-FDMA架構擁有極佳的效率與功耗表現，所以能夠顯著提升裝置電池壽命。這點對待機時間要求極高的行動裝置而言，尤其重要，這也是何以LTE被行動業者看好的原因之一。

效率更佳的全面IP化超扁平網路架構

由於未來所有裝置都有個自的IP，所以身為未來4G網路的LTE，自然會支援全面IP化這個未來必然的潮流趨勢與架構。全面IP化架構，讓電信服務業能夠更具彈性地與現有網路整合，並迎合各種服務需求。對此，凌閣指出，LTE會建構在所謂的演化式封包核心網路(Evolved Packet Core；EPC)上，並從架構與演算法上進行改善。透過EPC此一基於IP網路協定架構的核心網路，服務供應商可以彈性地建置3GPP或非3GPP系統的無線存取網路。在演算法方面的改善，則進一步地提升低延遲性的表現。不僅如此，LTE也讓過去3G雙層式網路架構，更加扁平化地變為一層式架構，益使得整體反應速度更加直接、快速。這些都是WiMAX難以望其項背的地方。

除此之外，LTE另一個比較特殊的地方，在於本身的頻寬具備可變動性。換句話說，該技術可以依照使用者的需求進行傳輸量頻寬(1.4MHz、3MHz….20MHz)的調整變動。同時，未來LTE頻寬大致可分成對稱頻譜(Paired Spectrum)的頻分雙工 (FDD) 模式與非對稱頻譜(Unpaired Spectrum)的時分雙工(TDD)模式 ，後者與中國大陸推展的TD-LTE如出一輒。以頻寬的使用效率來看，可隨時調整需求的TDD會比FDD來得好。

兼顧行動網路端與使用裝置端的硬體開發

當前LTE之發展，除了使用者端的支持外，另一方面全看大廠的動作而定。目前主導LTE發展的4大電信設備大廠，包括Ericsson、Nokia-Siemens、華為(Huawei)與Alcatel-Lucent。由於此4家大廠的強力主導下，使得服務供應商不得不起而效尤。當前知名的通訊服務大廠，包括美國AT&T、Verizon、T-Mobile與Sprint Nextel，英國Vodafone及日本NTT Docomo等，莫不宣布將大力展開LTE技術與服務的開發與佈署作業。台灣服務供應商，會採取和上述全球各大通訊服務大廠一樣的策略與走向。

不論任何系統架構，想要有良好健全的發展，必須同時兼具行動網路端與使用裝置端的硬體開發才行。前者亦指網路端與基站台設備之開發，例如LTE網路的eNode-B基站台；後者則包括Dongle、PCMCIA卡等傳輸裝置。總而言之，唯有兩端硬體裝置的兼顧開發，才能讓新的系統得以健全發展。如此一來，其後的內容供應商才能提供豐富多元的內容，並吸引更多的服務供應商服務更多使用者。