提升LTE上行速度的三种方法
2022-08-09

  身为智能手机使用者,我们已经很习惯每天用它看新闻视讯、下载应用程序与游戏,或是观看YouTube的视讯片段;而我们也越来越常把自己拍摄的影片上传到YouTube──根据该公司的统计,全球每一分钟就有300小时的视讯内容上传。此外,全球一天有7,000万张照片被上传到Instagram。

  显然使用者渴望与其他人分享生活体验,而值得注意的是,在一些大型体育赛事或文化活动期间,移动通讯网络上行流量(uplink traffic)就会大幅增加。我们会想要用智能手机做更多的事情,对网络流量的需求也越来越高,但目前的瓶颈在于上传速度。随着高画质的1,200万 以上像素、支援4K视讯的摄影机成为手机标配,我们的移动通讯网络必须要适应急遽增加的上传流量。

  有三种方法能提升LTE网络的上传速度,第一个、也是提升效果最显着的是透过载波聚合(carrier aggregation,CA),这是增加上行/上传速度的主要解决方案。透过结合两个以上的载波,整体网络频宽得以扩展;正成为主流标准的LTE Cat 6,可利用单个20MHz的载波提供50Mbps的上行速度,即将问世的Cat 7标准则能利用两个20MHz载波,将上行速度提升一倍,达到100Mbps。

  三种方法提升LTE网络上传速度

  提升LTE网络上传速度的三种方法

  (来源:Will Strauss)

  二个提升网络上行速度的方法是透过高阶调变(higher-order modulation);基本的LTE利用正交振幅调变(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)让每个发射出的符号代表更多位元,因此在相同的总频宽能提高资料传输速率。16 QAM能透过载波聚合让两个20MHz频段结合,让上行速度达到100Mbps。

  而利用64QAM,上行速度可增加50%达到 150Mbps,不过转移至64 QAM需要更好的讯号杂讯比(signal-to-noise ratio);这会在智能手机靠近基地台时发生,而随着在人口密集的都会区有越来越多的大型或小型基地台布署,64QAM变得实际可行,能改善使用者体 验。

  三种方法提升LTE网络上传速度

  以高阶调变提升上行速度

  (来源:Will Strauss)

  第三个提升网络上行速度的方法是高通(Qualcomm)独家、从智能手机端进行的上行资料压缩(Uplink Data Compression,UDC)技术;这种创新的数据机导向解决方案,能带来额外的上行增益。基本上,该技术是藉由压缩所有的上行TCP/UDP标头与 资料,让发射到上行频道的位元变少;因为占据频道的资料位元较少,这种方法能降低干扰,特别是在遥远的基地台边缘区域(cell edge)。

  解压缩则是在基地台进行(eNodeB),“重建(reconstructed)”过的资讯在较低网络层与应用程序之采用非高通LTE数据机芯片的目标智能手机,都是透明化的。高通的UDC压缩增益程度会因应用程序而异;举例来说,网络浏览可达到令人印象深刻的70%压缩增益。因为较少的位元被发射到频段 中,也能减少对其他流量的潜在干扰。

  三种方法提升LTE网络上传速度

  高通的UDC技术

  (来源:Will Strauss)

  使用者能从上行速度的改善取得许多好处,特别是更好的摄影机、社交媒体、云端服务或网络体验;云端储存已经逐渐成为受智能手机使用者欢迎的服务,更快的上 传速度能强化使用者体验。而应用程序开发商则能因为从3G时代升级的体验而获益,能以提高的位元率透过Skype、Apple FaceTim等程序分享照片与双向视讯。

  LTE网络有两种形式,FDD (frequency division duplex)与TDD (time division duplex)。FDD有专属的上行与下行无线频道,因此能得益于上行速度的改善;而TDD因为分享单个上行/下行频道,能因为上行速度的改善而获益更 多。

  最近产业界首次UDC的商用TDD网络验证,在不久前由中国移动与华为(Huawei)合作在杭州进行;如前面所述,UDC能让移动通讯服务业者将上行资源最大化,因此大幅增加上行使用者的数量,并针对不同应用程序达到显着的压缩效率。

  三种方法提升LTE网络上传速度

  TDD网络能因为上行速度改善而获益更多

  (来源:Will Strauss)

  支援Cat 6与Cat 7分别达100Mbps与 150Mbps上行速度的LTE-Advanced数据机,能让智能手机供应商透过早期采用先进产品,提供领先技术与产品差异化。网络营运商则能取得更多的上行容量与效率,使他们能提供差异化的服务。

  因为先进的上行技术需要与营运商网络设备合作,大规模的布署会需要一些时间;不过推动更快速的LTE网络上行速度,将有益于整体移动通讯产业生态系统。这也将满足使用者对更加智能手机体验的愿望,并推动装置制造商保持技术领先。

  三种方法提升LTE网络上传速度

  改善上行速度有益于整体移动通讯产业生态系统

  (来源:Will Strauss)

  编译:Judith Cheng

  (参考原文: Boosting Upload Speeds from Smartphones to Networks,by Will Strauss;本文作者为市场研究机构Forward Concepts创办人暨总裁)

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