LTE筆記: LBT (Listen Before Talk) 簡介

在之前LAA的介紹中, 我們提到了LBT (Listen Before Talk) 的技術,
事實上, 在先期的LAA的標準中 (LTE-U),
一開始並不包括LBT, 直接把5GHz的頻譜, 用CA的技術整合入LTE網路使用,
然而, 由於歐盟和日本對於ISM頻帶的要求,
LTE開始討論LBT的技術, 並在R13加入標準,

圖片來自: https://www.qualcomm.com/invention/technologies/lte/laa

LBT顧名思義, 就是在說話 (傳送封包) 之前先聽 (通道量測),
和CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 的想法一致,
然而, 兩者的差別主要在CA (Collision Avoidance),
對於WiFi網路而言, CA主要來自於兩個概念:
RTS/CTS的保護, 以及backoff (退避) 的技術.

我們先專注於兩者backoff技術的不同,
在WiFi網路中, 其中一個特點是當傳送失敗時,
下一次傳輸的平均等候時間隨著指數上升,
(正確來說, 是random backoff的window大小隨著指數上升)
這樣的設計是為了當環境中有許多AP互相干擾的時候,
能夠減少個基地台的傳輸嘗試次數, 減少碰撞的可能性,
進而增加每個基地台的傳輸成功機率,

然而, 在3gpp所設計的LBT中,
backoff的方式並不隨著指數上升,
而是從一個固定的區間中隨機選一個backoff數值,
如下圖所示:

來自: http://www.cablelabs.com/wi-fi-vs-eu-lbt-houston-we-have-a-problem

簡單來說, LBT比起WiFi的機制,
在干擾強烈的狀況下 (有許多AP或是smell cell共存),
更積極, 或者說更頻繁的傳送封包,
這樣的結果, 對於WiFi網路來說, 當然是不公平的競爭,

對此, LTE陣營提供的解釋是:
他們會藉由量測環境中的干擾量來決定small cell的總體使用,
例如, 當環境中有較多AP時, 使用較少的small cell進行LAA,
藉由small cell AP的調控, 降低對WiFi和其他LTE系統的干擾量,
同時, LTE方面也宣稱LBT的效率較WiFi更佳,
能夠提供低干擾, 高效率的ISM頻譜使用.

當然, 這樣的說詞也會受到批評,
畢竟, LTE系統只能夠對所屬的small cell進行控制,
這樣集中式的干擾消除機制,
在通道的存取上, 的確較分散式競爭機制調控干擾的WiFi網路更為積極,
並會壓縮到既有WiFi網路的存取機制,

對於WiFi以每個通訊節點為基礎的觀點來說,
LBT的確是一個不公平的競爭模式, 特別在於高干擾的環境中.