從LTE發展看4G產業趨勢與商機

於智慧型行動電話與平板裝置的快速發展，使得行動上網人口大為增加；加上各種多媒體應用服務的興起，造成行動通訊業者現有2G/3G網路的處理容量受到嚴峻挑戰。在這樣的情形之下，行動通訊業者選擇將原有的行動網路進行升級4G標準，期待藉由其高速傳輸、低成本與低延遲的特性，解決2G/3G網路頻寬不足的問題，並提供用戶更好的使用者經驗。根據ITU最初的定義，4G網路必須提供使用者在高速移動時大於100Mb/s的傳輸速率，在低速移動與靜止時的傳輸速率能達到1Gb/s。ITU於2010年12月對4G網路的認定，除了先前通過的LTE-Advanced與WiMAX 2之外，其相關技術如LTE、HSPA+與WiMAX也同樣適用。依照ITU內部的流程，4G標準的細部規範將在2011年出爐，並於2012年初公布其最終的版本。而LTE系列標準與其他4G技術相比，有三個明顯的優勢：一是與WiMAX標準相比，LTE容易與現有的2G/3G網路整合；二是與HSPA+相比，LTE採用的是正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access，OFDMA）技術，能夠有效抵抗多路徑衰變（Multipath Fading）造成的影響；最後是LTE的傳輸性能優於其他標準，因此能提供用戶更好的使用者經驗。至2010年全球共有15家電信業者推出LTE商用網路，其中包括美國的Verizon Wireless與日本的NTT Docomo，由於這些營運商擁有龐大行動電話用戶數，因此帶動晶片、終端產品、局端設備、測試設備等業者加快LTE技術、產品研發的速度，使得LTE產業鏈快速成形。而受惠於逐漸成熟的LTE產業鏈，多元化之終端產品將如雨後春筍推出市場，實有助LTE用戶市場的起飛。

第一章　緒　論 1
一、研究背景與目的 1
二、研究範疇 4
三、研究方法 4
四、研究程序 5
五、章節架構 6
第二章　LTE技術發展分析 7
一、4G標準演進過程 7
二、LTE技術運作機制 11
三、通訊業者之LTE實體層專利布局 20
四、LTE語音技術發展現況 33
第三章　LTE晶片發展分析 39
一、LTE晶片發展概觀 39
二、行動通訊晶片大廠發展 40
三、WiMAX通訊晶片大廠 45
四、行動終端與電信設備大廠 47
五、LTE行動通訊晶片產業未來發展趨勢 50
第四章　LTE設備商發展分析 55
一、全球LTE商用網路之佈建現況 55
二、Ericsson之LTE設備發展策略 56
三、NSN之LTE設備發展策略 61
四、Huawei之LTE設備發展策略 66
五、小結 72
第五章　LTE市場發展分析 75
一、LTE頻譜發展 75
二、營運商之LTE佈建意向與頻譜配置規劃 84
三、全球營運商LTE佈建動態 88
四、終端設備發展與行動應用服務 108
第六章　結論與建議 117
一、結論 117
二、建議 136

圖目錄

圖1-1 ITU對4G網路之初始定義 2
圖1-2 研究範圍 5
圖1-3 本研究章節架構 6
圖2-1 行動通訊系統之演進藍圖 8
圖2-2 GPRS之網路架構 10
圖2-3 LTE之網路架構 11
圖2-4 OFDM之概念 12
圖2-5 OFDM與OFDMA之差異 13
圖2-6 OFDMA與SC-FDMA之比較 14
圖2-7 FDD與TDD之比較 15
圖2-8 LTE之訊框結構 16
圖2-9 SON之功能與其使用效益 17
圖2-10　載波聚合之概念 18
圖2-11　MIMO之示意圖 19
圖2-12　2007～2010年LTE-PHY專利宣告數 24
圖2-13　各技術規範類型累積LTE-PHY專利分布 25
圖2-14　2007～2010年各技術規範類型LTE-PHY專利宣告數 26
圖2-15　各通訊大廠累積LTE-PHY專利分布 27
圖2-16　2007～2010年各通訊大廠LTE-PHY專利宣告數 28
圖2-17　各通訊大廠累積於各技術規範類型LTE-PHY專利宣告數 29
圖2-18　SRVCC之架構 35
圖2-19　CSFB之架構 36
圖2-20　VoLGA之架構 37
圖3-1 全球通訊大廠取得LTE專利數目現況 53
圖4-1 2011年第一季全球電信設備大廠之市占率 56
圖4-2 Ericsson的Evo RAN之概念 59
圖4-3 Ericsson的固網電話與行動通訊網路整合方案 60
圖4-4 NSN的Flexi基地台之概念 63
圖4-5 NSN的分散式架構之概念 65
圖4-6 Huawei的Single RAN 68
圖4-7 Huawei的WiMAX網路架構 69
圖5-1 3GPP建議之FDD-LTE頻段 76
圖5-2 3GPP建議之TD-LTE頻段 76
圖5-3 美國700MHz拍賣結果 79
圖5-4 歐洲瑞典2.6GHz拍賣結果 80
圖5-5 2010年德國800MHz拍賣價格 81
圖5-6 日本1.5GHz審議結果 82
圖5-7 香港2.6GHz頻譜規劃 83
圖5-8 HSPA標準演進以及成本分析圖 85
圖5-9 LTE佈建優勢之示意圖 85
圖5-10　3GPP營運商頻譜搭配狀況 86
圖5-11　3GPP2營運商頻譜搭配狀況 87
圖5-12　3GPP TDD營運商頻譜搭配狀況 88
圖5-13　北美行動服務業者Verizon之LTE布局 89
圖5-14　歐洲行動服務業者TeliaSonera之LTE布局 90
圖5-15　歐洲行動服務業者T-Mobile之LTE布局 91
圖5-16　亞洲行動服務業者NTT Docomo LTE布局 92
圖6-1 承諾佈建LTE之營運商家數 117
圖6-2 2012年全球LTE用戶數規模 118
圖6-3 LTE終端產品 119
圖6-4 LTE智慧型行動電話 120
圖6-5 4G Enable四大新興商業模式 123
圖6-6 LTE通訊技術優勢 124
圖6-7 3GPP營運商平移計畫 125
圖6-8 3GPP2營運商平移計畫 126
圖6-9 TD-LTE營運商平移計畫 127
圖6-10　全球LTE頻譜使用概況 128

表目錄

表2-1　LTE基頻信號之頻寬與FFT點數之對應關係 13
表2-2　TSG RAN各工作群組職掌 22
表2-3　各類型廠商宣告LTE-PHY專利數 27
表2-4　全球主要LTE專利池籌劃組織 31
表3-1　Qualcomm LTE行動通訊晶片概觀 41
表3-2　ST-Ericsson LTE行動通訊晶片概觀 42
表3-3　Renesas LTE行動通訊晶片概觀 44
表3-4　Intel LTE行動通訊晶片概觀 44
表3-5　Altair LTE行動通訊晶片概觀 45
表3-6　Wavesat LTE行動通訊晶片概觀 46
表3-7　全球主要國家電信業者LTE商用或測試網路使用頻段 51
表5-1　2010年德國無線寬頻拍賣結果 81
表5-2　2009年香港無線寬頻拍賣結果 84
表5-3　亞洲LTE市場發展動態 93
表5-4　非洲LTE市場發展動態 96
表5-5　大洋洲LTE市場發展動態 97
表5-6　美洲LTE市場發展動態 98
表5-7　歐洲LTE市場發展動態 101
表6-1　TD-SCDMA與TD-LTE晶片供應商 130
表6-2　全球主要TD-LTE營運商 131
表6-3　LTE營運商與設備商合作現況 136