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載波聚合: 使整體勝于其各部分的總和

五年后的從最初的商業推出的長期演進（LTE）, 到最新的第四代蜂窩技術, 為設備例如智能手機與平板電腦支持著完整的移動性連接，很顯然，消費者對更快速度和更低的延遲連接的需求還未滿足，事實上反而還在增加。鑒于下一代技術，如LTE可實現或啟用，從高清視頻流，到以無處不在的快速接入以云端技術為基礎的信息，可看到現在消費者對于他們的移動設備和網絡的要求比以往還要更高。

高清內容是這種需求增長的一個典型的例子。是由什么啟動呢？是因為消費者已習慣看高清電影，視頻和其他內容，已經演變成一個習慣性的高需求用于上傳用戶生成的內容，不僅在高清，而且也在諸如4K的分辨率上啟用與享用，以及用在消耗更大屏幕顯示例如用在支持4K以上的電視。高清內容消費的最初需求已是夠用于解決指數倍增增長的信息下行，但由其帶來的用戶產生的內容增長使得上行也更具有挑戰性。復合性雙向的信息傳送增長，高清和4K內容的文件也隨著增長， 造成需要更高容量的帶寬和更低的延遲性能以確保消費者不會花費太多時間等待在上傳或下載自己的照片或影像。由于LTE的初步能力可提供較大的文件，不僅是消費者，而且網站設計師也紛紛開始再增加圖像和影像的分辨率， 因而進一步增加了網路的需求與負擔。

這僅僅是一個例子，現在，消費者已活在其數碼世界中以高清快速分享和使用其信息與內容，況且，也期盼現有服務提供商與設備能符合或接近需求。這種使用情況動態創建的需求正在迅速超越LTE基本功能，并拉動行業繼續提供更有利的能力與技術以滿足消費者的高清生活的要求。

因此，載波聚合可以幫助了解LTE的下一階進化，IHS公司提供一系列的載波聚合見解，進一步探討最新的發展，和針對對移動網絡操作商（MNO），設備OEM與最終消費者的影響。本文是本系列中的第一份發行。

探索的關鍵領域

在一系列的過程中，IHS將探討以下內容：

什么是載波聚合？它是如何可以幫助MNO們和OEM們，以及如何以最佳方式傳達知識給予不太了解其技術復雜性的消費者？
在采用循環中，目前載波聚合所占的位置是哪里？這是否是真的還是仍然只是一個理論上的概念？
什么是載波聚合接著下來的作為，以及其在實現高清晰度生活中所扮演的角色？

載波聚合技術：這是什么呢？

于第三代網絡相比，LTE的主要優點是帶寬的提高，延遲的減少和改進的頻譜效率。然而，這些益處，相對于HSPA +還未完全實現，直到信道帶寬被使用高于10兆赫。在10兆赫的信道寬度， 與HSPA + 同時相比，LTE的性能可以說是勉強比較好些。因此，為了優化用戶體驗以及運營商的投資回報構建出LTE網絡，出現了查找使用15，20，40，甚至60兆赫以上頻道方式的需求。不幸的是，由于現有許可的頻譜使用量，大多數國家的頻譜規劃都不允許接近20兆赫的信道。另外，即使它確實有，該技術本身最大的單信道帶寬只具有的20兆赫。因此，要讓特定應用程序或網絡設計需要的40或60兆赫，是必須使用載波聚合技術。這就是載波聚合，在LTE標準的第10版中引入的原因。在最簡單的形式中，載波聚合可使啟用設備將2個，更小的，和非連續的信道合并到一個較大的信道，此信道的優點是和相同尺寸較大的鄰接信道相同。然而，如在有關LTE中最多的事，實施載波聚合將不局限于此最基本的形式。設計使得載波聚合將需要考慮到許多不同類型的信道組合，其中包括了但不局限于：

多達5個相同或不同帶寬的聚集頻道;

在同一頻帶里有數個不相鄰頻道（即全部在700兆赫頻段以內）;

數個使用相同頻帶相鄰頻道- 通常是在試圖達到40和60兆赫的組合時使用，但是也可以和具有較小的帶寬的一起使用;

從2個不同的頻帶的頻道，但是，從兩者都是處于頻譜的高端（一個頻道是從1.9GHz的頻帶和另一個從2.1GHz的頻帶）;

從2個不同的頻帶的頻道，但只有一個從頻譜的低端，而另一個從頻譜的高端是（一個頻道從700MHz頻段和另一個從2.1GHz頻帶）;

后兩種情況都是同一類型的帶間載波聚合，但值得一提是，它們離聚集信道越遠，將導致調制解調器為了解決這些RF信號中不同的物理特性，使設計更加復雜化。

聚集頻道的數量及其個別帶寬數會導致在理論中不同的最高速度，然后決定LTE用戶設備（UE）所支持的種類。下面列表提供了載波聚合的組合和其中能使用 LTE UE 種類的一些例子。

一旦結合，聚集的信道通常會得到比一般單獨行動，但擁有同樣數目的頻道的表現的更好，尤其是對于突發流量的數據。除了其他的原因，這是由于聚集的信道能夠分享信號和開銷控制，及與不同的RF特性相關的信增益，環境，還有聚集頻道的傳播路徑。

載波聚合其中一個挑戰是為了正確實施，在LTE基本功能和后續的專業知識里奠定堅實的基礎，由于每一級更高的類別上實現前一類建筑是需要的。這種類型的能力，在以前的分類建筑只能通過多年迭代的工程和設計開發。幸運的是，正當LTE不斷成熟和實現其長期發展的承諾。現在消費者也開始從一些供應商的芯片組，設備和基礎設施設備看到商用解決方案。

載波聚合：MNOs和消費者的最終勝利

由于在上行鏈路和下行鏈路的消費需求快速增長，頻譜資源的稀缺性以及具有競爭力的價格壓力限制收入增長，MNOs急于尋找更有效的方法使用他們已經擁有的頻譜以提供更高的數據速率和更低的延遲，同時并沒有增加他們成本基礎–或者至少，如果他們需要投資新的頻譜以實現CA，在這樣一個資本支出的投資回報率將超過網絡容量和性能提升，競爭力和用戶體驗方面的回收。由于固有的技術改進，從調制方案的糾錯與信令和編碼效率，LTE和隨后的每一個更高類別的載波聚合為上行鏈路和下行鏈路提供了更高頻譜效率。因此，當MNO實踐越來越高水平的載波聚合，在提供相同或甚至更高的性能給最終消費者時，享有更低的每位成本。

對于消費者來說，每個高水平CA啟動的更高的吞吐量和低延遲，不僅使某些實時應用可能發生，而且也增加其可用性。例如，4K視頻流可能在前幾代版本里出現。然而，如果消費者必須等待多分鐘讓足夠的內容以在本地存儲緩沖足夠的數據來開始播放視頻，然后又在5分鐘或10分鐘要等待更多的緩沖的發生，消費者體驗就會降低到連這樣的服務變得不可用了。此外，考慮到在傳輸和接收數據的過程中，移動設備的電源是最常用的，增加對調制解調器啟用周期時間使這糟糕的用戶體驗，將大大減少電池壽命而導致更進一步的降低整體經驗。與此相反，CA減少了緩沖時間，以及減少手機調制解調器使用的實際上發送和接收的時間。

這個在多個方面改進的用戶體驗的例子，會導致MNOs較低的流失率(計算一個MNO在競爭里，喪失了的用戶人數) 和最終增加消費者使用的數據量，從而推進它們更高的數據資費水平。

我要注明的，這只是一個移動網絡運營商和最終消費者都得益的例子。隨著消費者越來越多地使用其他服務和需要實時或近實時通信的應用程序如以云端為基礎的服務，將更有充分的理由，使CA從一個選擇性的使用變成一種需要。

原廠設備制造商們: 忽略載波聚合(CA)技術的風險

由于，為了無線電的調制解調器設計，而增加了元件的容度，并且實際上并非所有芯片供應商都具有商業化的CA技術，因此此技術通常被認為是一種僅適用于高端設備和某些已經取舍其他功能的少數中端手機里的特點。然而，在過去的12至18個月里，芯片供應商已相繼在市場推出了解決方案，已讓CA能為不同層面的手機，從高端到低端，或者是中端的，專門設計不同類別的功能。

因此，現在不僅是小區域OEM開始在他們的進度表規劃和實施CA，但IHS預計，就算沒有此進度表，跨界且不管是針對最高革新階段，或者是低成本，生命周期短設備的OEM，都會因在下一個設計周期里覺得競爭力不足，而感到壓力。那些透過MNO們推銷設備的OEMs已經看到這一點，因為他們已收到MNO們的上面所提到的高效率和功能更好要求的招標書(RFPs)。由于這些MNO們已開始通過那些需要CA的非技術性營銷新服務向消費者推銷改進的功能，即使是那些主要使用直接面向消費者渠道的OEM廠家也將開始感受到壓力。由于競爭激烈，并且需在短時間內把之前所提的渠道需求推出市場，因此盡早把CA包含在當前的路線圖，能在接著的設計周期里增加更多的利潤。

另外，既然一樣的OEMs提升了自己產品的其他功能，以增加競爭力，例如能支持更多的傳感器，高分辨率相機，大屏幕顯示等，顯然的通過啟用LTE的廣域網連通性保持速率是當務之急，以確保當生產和消費內容，或者使用那些需要實時連接到云端的應用時，不會降低用戶體驗。這將是持續性的與今天和未來所提供的新一代應用和服務一同成長的一種趨勢。

理論 vs 現實

很明顯的，為了實現現今消費者所需的高清晰度的生活方式，CA是一個關鍵的進化步驟。但事實上有多么真實呢？在真正的蜂窩設備里，當涉及到先進功能時，往往出現雞生蛋還是蛋生雞的說法。即使該設備有可支持的能力，但其所使用的網絡能否這樣做呢？另一方面，假設MNO們為支持該功能，而在建立基礎設施上投入了資金和時間，屆時是否有配備將利用此功能的先天優勢，進而讓MNO們的投資得到回報呢？

在接著的LTE載波聚合見解的發行里，IHS將探索在大家在可用商業化的CA技術行業里所占的位置。也許還能解答，您的策略是否已經站穩腳步，還是已經在市場曲線里落后了？