用lte direct 拓展你的视野用lte direct 拓展你的视野支持下一代邻近服务...

用LTE DIRECT拓展你的视野支持下一代邻近服务

2015年9月

Signals Research Group编制

受Qualcomm委托撰写

受Qualcomm委托，Signals Research Group对LTE Direct发展前景展开研究。我们利用过去几个月与LTE Direct早期用户的非正式讨论、从互联网获取的公开信息以及与Qualcomm的交流确保我们对该技术的理解是正确的。

作为本白皮书的唯一作者，我们完全支持本白皮书中提出的观点。除提供无线相关主题的咨询服务（包括性能基准研究）之外， Signals Research Group还是《Signals Ahead》研究通讯(www.signalsresearch.com)的出版方。

www.signalsresearch.com

22015年9月


用LTE Direct拓展你的视野支持下一代邻近服务

摘要

LTE-D是3GPP国际标准的一部分，全球75亿个连接和接近40亿用户驱动其发展。LTE-D，也被称为邻近服务或ProSe，在3GPP Release 12中被定义。移动通信主要在网络一定范围内发生，手机通过基站接入核心网络。LTE-D是一项端到端（D2D）技术，可真正支持终端直接侦测邻近范围内的另一部终端。LTE-D将网络交互最小化，仅在授权、同步和支持终端功能等少数情况下进行网络交互。LTE-D在公共安全、车对车（V2V）通信和离线通信方面的进

一步增强将进入3GPP的未来讨论，但这不是本白皮书的重点。LTE-D的另一个独特之处在于，它为利用该技术的移动网络运营商、厂商、移动应用开发者、广告商和消费者带来同样乐观的机会。较之任何现有邻近技术，LTE-D致力于提供更好隐私保护、更长电池续航、更强可扩展性和互操作性，该技术前景可期。

首先我们必须了解位置和邻近的概念。这两个术语通常交替使用，但在本研究的语境下它们完全不同。位置可定义为一个地点或方位。1 我们通常使用街道地址或通过经纬度坐标这样的实际术语指代位置。要从一个地点移动到另一个地点，需要知道您的位置。邻近在此被定义为在地点、时间、顺序、出现或关系上的接近。我与某人或某物邻近，实际上是基于我与该人或该物的关系而非离散的定位。LTE-D融合这些概念以创造邻近位置感知，这样您，而非网络，便可基于位置、时间、顺序、出现和关系接近来确定您与他人的邻近。

1 定义请参考 www.dictionary.com

与LTE一样，LTE-D基于国际3GPP标准，并且是

3GPP标准的一部分。

邻近和位置各不相同。

白皮书要点无线网络在历史上一直通过中心辐射型架构进行通信。无论您是使用Wi-Fi、LTE还是其他蜂窝移动技术，您都很可能是通过基站或接入点接入网络并进行通信的。变革正在发生。随着更多可用的计算和路由能力出现在网络边缘，我们的终端开始具备始终连接和感知网络的能力，并能像人类一样以个性化和邻近的方式沟通交流。LTE Direct（LTE-D）利用授权频谱和全球LTE生态系统实现现有技术难以提供的强大的端到端邻近服务。除了把控制权交给最终用户外，LTE-D范围广阔并可在现有移动网络运营商频谱上无缝运作。同样重要的是，它可以帮助商业运营商和第三方移动应用开发商提供大量新服务。此类新型邻近服务可在两个主要交互模型中考察。第一个模型是个人对企业或环境连接模型。面向Etsy、Groupon、Amazon Local、Living Social、Google Offers和Facebook Deals的超本地化广告信标已成功打造出基于邻近服务的全新个性化商业模式。第二个通用交互模型是基于社交网络服务的个人对个人模型，着眼于在连接拥有共同兴趣的人的同时能够基于他们的交互实时地采取行动并创造价值。LTE-D还将支持更加去中心化的网络架构，可利用移动边缘路由尽可能实现网络的最佳连接。有别于使用非托管信标，LTE-D的用户和移动网络运营商都可确定他们与其他人和企业互动的各种因素，包括人物、事件、时间、地点和方式。LTE-D技术的性能特性明显优于市场上的其他竞争技术，此外LTE-D还可受益于移动网络运营商提供的全球商用LTE现网布局。正如所有新兴技术一样，LTE-D仍需应对多项挑战，但如果业界愿意通力合作，LTE-D的前景也十分光明。

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LTE-D对运营商网络的影响对于移动网络运营商来说，LTE-D可为他们及其客户带来许多益处。LTE-D在运营商正使用的LTE授权频谱上行链路2 中工作，频谱分配对其并不产生影响，因为LTE-D可支持FDD和TDD。由于LTE-D利用上行信道和时隙，宏网络中负载很重的下行链路受到了保护。经过LTE-D调整的eNodeB将不会在LTE-D发现期间安排上行数据。尽管该方式看起来会对容量产生巨大影响，但在LTE单信道上仅有不到1%的上行链路为LTE-D所利用，因此总体上说LTE-D对网络的整体压力较小。LTE-D发现仅需少量数据交换即可正常工作，将对网络容量的影响最小化。此外，无线接入网络（RAN）向全部LTE-D终端提供时间点以将他们的上行传输全部调整至同时同步发生，从而帮助它们发现和查找彼此。LTE网络还可向移动终端或用户设备（UE）提供配置信息和授权服务。

对拥有LTE-D用户的小区而言，该技术对总体网络资源的系统影响已显示出优异成果。德国电信在德国波恩开展的首个系统试验显示，实现LTE-D发现使用约4.1%的上行资源，而小区下行吞吐量减少不到1.2%。试验仅使用德国电信的一个频段——2600 MHz（Band 38），本频段在该网中是一个5MHz TDD单信道。需要注意的是，该试验使用基于Release 12预发布版本的终端和基础设施进行，实现商用时会有一些变化以进一步优化部署。3GPP Release 12中的一大新变化在于发现信号的实现——发现被固定为 2 个物理资源块（如20 MHz对应100 PRBs）和 1 个子帧。随着这些持续加强的特性被引入到Release 12，预计LTE-D对商用LTE网络性能的实际影响在上行链路将会低于1%，在下行链路将低于0.1%

。如果移动运营商能够在一个或多个区域和全球邻近服务的通用频带上协调LTE-D部署，那么系统效率还可获得进一步提升。

通过利用网络运营商的授权频谱，网络运营商可以控制接入该频谱的终端和信标。不同于非授权技术的这一关键差异点可给予LTE-D更好的控制、管理和隐私。最重要的是，LTE商用网络覆盖面要远远大于像低功耗蓝牙（BLE）和Wi-Fi这类的非授权技术。LTE更大且更稳健的覆盖区域还可在传输层提供网络可用性和可靠性。实现与现有移动网络的共存并将对其的影响降至最低，这对于实现LTE-D稳健且广泛的部署至关重要。

2 未考虑使用 LTE-U

LTE-D对系统性能的影响微乎其微。

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LTE-D将邻近服务功能和邻近服务应用服务器3 两个新网元引入到LTE演进分组系统(EPS)。这些新网元可为使用LTE-D的配置终端提供三大功能 4，包括：

1. 直接提供

2. 发现名称管理

3. EPC发现

3 3GPP TS 23.303 - ProSe services Stage 2文件4 http://cdn.rohde-schwarz.com/pws/dl_downloads/dl_application/application_notes/1ma252/1MA252_WP_LTE_Rel12_1E.pdf

3GPP Release 12 的LTE-D将邻近服务（ProSe）

功能和邻近服务应用服务器两个新网元引入到LTE演进分组核心（EPC）。

图1：LTE-D网络接口和组件

用户设备演进分组核心

用户设备

E-UTRAN

ProSe应用

ProSe功能ProSe应用

LTE-Uu

LTE-Uu

S1 SGi

PC4

PC2

PC5

PC3PC6

PC1

ProSe应用服务器

资料来源：SRG根据3GPP资料制作

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非公共安全LTE-D终端必须经过网络授权才能够使用“直接发现”功能。邻近服务功能负责处理终端服务授权和终端发出的邻近服务直接服务管理对象（MO）。该管理对象可采取两种主要形式其中的一种——通报策略或监控策略。这些策略可以帮助确定许多事情，例如是否允许终端通报自己或限制其监控。一旦完成发现请求和响应，终端或用户设备（UE）将利用PC5直接接口发出发现消息，直接邻近在此将真正起作用。该情况下LTE-D终端可以发出特定的邻近服务应用码（ProSe Application Codes）。

eNode B

用户设备#1（通报设备）

用户设备#1（通报设备）

用户设备#2（监控设备）

用户设备#2（监控设备）

ProSe功能

ProSe功能

演进分组核心

演进分组核心

事务ID、ProSe应用码、有效性计

时器等事务ID、ProSe应

用码、命令通报、

应用ID

事务ID、ProSe应用码、用户设备

ID（IMSI）、MIC、UTC、元标记

发现响应

发现响应

直接发现

配对报告配对报告ACK

（确认或拒绝）

发现请求

发现请求

事务ID、应用ID、用户设备ID

（IMSI）、命令通报、应用ID

事务ID、发现过滤器、过滤ID等

eNode B

图 2：LTE-D直接发现响应

资料来源： SRG根据Rohde & Schwarz资料制作

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整个呼叫流真正优雅之处在于，终端始终不显示用户身份，一方面可以提高隐私保护，另一方面整个流程对最终用户来说是自主的，这样他们可以在没有直接介入或中断应用的情况下始终知道什么与其相关。

邻近服务功能充当不同角色，确保应用标识符（App ID）和邻近服务应用码（ProSe App Code）的相互映射及正确分配。应用标识符也称为从信标或LTE-D终端发出的“表达”。广播这些表达，通过广播表达可向LTE-D用户提供多种类型的信息，包括社交网络兴趣、咖啡优惠或其他类似的邻近服务。在3GPP Release 12中，表达ID比特数增加到了惊人的184比特，其中为PLMN ID此类项目预留了最高达23比特。

LTE-D还使用通过LTE无线接入网络(RAN)传输的两个全新系统信息块(SIB)。具体而言，3GPP创建了SIB18和SIB19以支持LTE-D终端的直接通信和直接发现功能。有趣的是，面向LTE-D发现和连接的PC-5接口现在被称为“侧链路（sidelink）“，并在引用各种物理和逻辑空口信道时使用。

LTE-D使用与LTE相同的安全架构向网络、用户和应用域安全提供全球用户身份模块（USIM）和授权。除了上述特性，根据3GPP TS 33.303定义，LTE-D拥有一些非常独特的功

能以确保用户和终端的隐私与安全。LTE-D在网络覆盖中直接发现另一台LTE-D终端需经过多重独立安全过程，包括

➤➤ 服务授权 – 家庭网络可授权或禁止用户实现直接发现

➤➤ 发现请求 – 终端获取表达标识符（Expression ID）使用的配置信息

➤➤ 发现过程 –发送和接收终端之间类似于表达标识符的校验和(Checksum)

➤➤ 配对报告 – 针对网络检查接收到的、来自LTE-D终端的表达

RAN架构的总体变化较小并且被认为是3GPP已定义的路线图项。集成邻近服务功能和邻近服务应用服务器是一项较容易集成于运营商应用服务器网络的功能，运营商也希望在基于网络功能虚拟化/软件定义型网络（NFV/SDN）的网络将LTE-D作为一项 “虚拟网络功能”

（VNF）实现商用部署。但是，邻近服务应用服务器有可能在运营商网络外完成部署和管理。这对网络运营商意味着，应尽快集成该技术，并将集成新型邻近技术的成本降到最低。

通过广播表达向LTE-D用户提供多种类型信息或

其他类似的邻近服务。

LTE-D将两个新的SIB消息引入到SIB 18和SIB 19中。

3GPP将安全性作为 LTE-D的重要工作项。

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LTE-D终端集成因为 LTE-D是3GPP标准的一部分，所以它将被嵌入到射频（RF）和基带芯片组中，这将意味着每个应用都能够访问采用LTE-D芯片组终端中的LTE-D功能。在商用部署过程中，邻近服务5 应用将通过终端操作系统（OS）中的应用程序编程接口（API）实现访问，从而支持访问底层的LTE-D功能。将LTE-D紧密地与智能手机完成垂直整合，可支持应用开发者以横向方式访问和实现LTE-D的通用和定制功能，从而给予应用开发者在将LTE-D功能与软件集成方面的更高自由度。

LTE-D的API将为最终用户、应用开发者和网络创建访问LTE-D功能的单一接触点。这是LTE-D的一项重要特性。网络运营商、应用开发者和最终用户都通过相同机制访问LTE-D功能，这通常被称为“无摩擦”接口。多个应用可共同访问邻近信息（与单一蓝牙应用形成对比），并为最终用户提供更好和更轻松的体验。它的实现主要通过通用表达数据库完成（我们将在本文以后章节讨论）。

为了支持LTE-D的普及，Qualcomm专门面向早期开发者创建端口从而为其提供LTE-D软件开发包（SDK），已获多家公司积极采用。6 来自Qualcomm和一加的试验终端也已经能够用来进行早期试验和测试。在我们与一些早期开发者的访谈中，他们全都表明自己已非常成功地使用SDK，将其集成于他们开发的应用之中并在试验终端中成功使用。

竞争 –早期邻近服务技术社会的整体趋势是向个性化、高度集成且本地化的交流和商业方式转变。位置感知和移动连接的结合已出现了相当长时间。最初，基于位置的服务（LBS）使用内部GPS和蜂窝信号（如被称为A-GPS的到达时间差定位法）等其他机制提供的位置以确定用户的地理位置。随着每台移动终端都开始支持GPS和蜂窝信号，应用厂商可以相对容易地推广LBS服务。但是，当您仔细观察LBS如何被用于邻近服务，您会发现一切并没有那么顺利。应用开发者必须先创建他们自己的特定应用以获得LBS数据，并仔细创建地理围栏以将终端的邻近度和商店关联起来，这技术在室外没有问题，但在室内几乎无用。

因此，每个应用都有自己的实现方式，同时创建了一个个彼此难以互操作的孤岛。此外，在GPS上的持续追踪是要获取关于用户或终端任何有用的更新的必要条件。该条件带来两个截然不同的问题——电池续航和隐私。任何在智能手机上使用过那些持续利用 GPS技术的应用的人都可以察觉到电量的快速消耗，一些终端将其接近30%的电量用于为GPS供电。在应用定期获取位置数据时，GPS数据速率缓慢且不允许终端进入睡眠模式，这将耗费手机上的宝贵电量。

另一个问题是在追踪用户终端时的隐私问题，GPS可能会将最终用户不希望分享的数据信息提供给应用开发者或广告商。几年前来自Pew的一项投票调查研究7 发现，30%的智能手机用户因担心他人获得他们的位置信息而关闭他们手机上的位置追踪功能，在18-24岁的年龄段中该数字上升到44%。只要有数据，就会有人想通过数据泄露而获取数据。mSpy等公司已开发出大受欢迎的手机追踪软件，允许家人获取孩子的位置信息。然而，该系统最近被恶意入侵8 ，敏感数据在互联网上被公开。您分散的移动终端位置详情被公布在互联网上，这是任何人都不愿意发生的事情，因此需要一个更佳的解决方案来解决这个问题。

第二代邻近位置服务使用信标来解决基于A-GPS/GPS的解决方案的一些缺陷。低功耗蓝牙（BLE）或Bluetooth Smart（智能蓝牙）已出现多年，但直到2013年苹果在其全球开发者大

5 LTE-D在3GPP中被称为邻近服务或ProSe6 https://ltedirect.qualcomm.com/7 http://www.pewinternet.org/2012/09/05/main-findings-7/8 http://www.bbc.com/news/technology-32826678

为了支持LTE-D的普及，Qualcomm专门面向早期开发者创建端口从而为其提供试验性的LTE-D SDK，

已获多家公司积极采用。

尽管GPS是主流技术，但它在室内不起作用，使用时耗电较高，

并会涉及隐私问题。

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会(WWDC)上发布iBeacon后这些技术才真正获得广泛接受。低功耗蓝牙的PXP（邻近配置文件）和iBeacon是同义词，而iBeacon邻近公司（实际上数百家）已打造一个全新终端生态系统并支持新的广告市场与其客户接触。

上述的新市场已针对互联网连接、医疗健康、健身、传感器和邻近感知创造出不同类型的终端。低功耗蓝牙在绝大多数的新垂直市场表现良好，比如连接健身传感器等配件。与GPS相比，基于信标使用的低功耗蓝牙具有明显优势，且可克服我们前面讨论过的一些问题，但它无法像LTE-D一样完全解决邻近相关的问题。顾名思义，低功耗蓝牙是一种低功耗的终端，它耗电非常低，它在零散工况下对电池续航的影响也比传统蓝牙或Wi-Fi好得多。它可以使用广播模式以提供更佳的隐私敏感性，其标准可支持AES128加密；但是，大量的低层级终端并未采用该技术。已有多家制造商遭黑客入侵，您甚至可以借助简单的硬件和免费软件追踪邻近的低功耗蓝牙终端。9

低功耗蓝牙使用非授权的2.4 GHz频段，因此可采用现成的硬件，但它使用的频段非常拥挤。尽管低功耗的特性可以提高电池续航表现，但其代价是其覆盖范围的大幅缩小。根据相关标准低功耗蓝牙可支持最远50米的范围，但在现实世界中低功耗蓝牙和iBeacon在室内条件下仅能覆盖二三十米。在室内低功耗蓝牙的有效范围一般难以超过30米，而其典型近场性仅能在0.5-2米范围内有效。

低功耗蓝牙的基本性能本身存在一些问题。低功耗蓝牙信标传输周期在低端上为数十毫秒，而在高端上可达10秒。这导致传输彼此异步工作，同时iBeacon默认间隔为100毫秒（10次/秒）。不同于LTE-D，低功耗蓝牙信标并不同步，导致人口稠密地区（例如购物中心）的信标会出现问题。问题在于，对于每一个与您手机配对或被允许侦听的信标，您的终端必须被唤醒并采集数据——这对手机中低功耗蓝牙无线电的工作产生巨大压力。在8小时周期内，普通终端侦听一个信标后仍有97%的续航时间（较之基准工况），但在相同工况下增加到10个信标时，其剩余电量降至77%——这20%的变化在于区域中的信标出现。10 需要注意的是，占空比（您区域内有多少个信标）、电池和低功耗蓝牙实现在性能中发挥重要作用，而且随终端而异。因此从扩展角度，低功耗蓝牙或许不能很好地处理大量信标。

但是，低功耗蓝牙为数量众多且日益增加的终端和独立信标所使用。信标厂商已开始应对市场需求并开始解决问题。更新的信标有可编程的广告间隔和功率级。上述调整可延长独立信标电池续航时间至数年活跃使用。这使得基于低功耗蓝牙的独立信标可以很好地适配于更邻近、低间隔和长使用寿命的应用。

被命名为“Wi-Fi感知”的技术是Wi-Fi联盟的最新发展成果，在2015年国际消费电子展（CES 2015）上发布，也被称为“Wi-Fi周边感知联网”(NAN)。11 NAN前身是目前正在使用、

需要对等连接的Wi-Fi Direct解决方案。Wi-Fi Direct对终端与服务的发现需要两步，这对终端用户是极其痛苦的体验。对于实时邻近服务而言，广播/查询请求与单播响应一直都很不方便，因此创建了NAN。

NAN尚未实现部署，但该Wi-Fi的实施则旨在提供类似信标的服务。利用相同的Wi-Fi频谱分配，唤醒Wi-Fi无线电向信标心跳提供一种新的协议，包括已实现同步的全新已发布和已订阅的消息。大部分数据交换信息将在应用层级进行处理。此外，安全实施则留给应用开发者。冒名顶替NAN同步信标帧对NAN设计组来说是已知问题，并且可能带来拒绝为NAN服务的攻击。但是，Wi-Fi联盟在NAN上没有采用IEEE 802.11 MAC层安全，我们也对未来结果拭目以待。

9 http://www.contextis.com/resources/blog/emergence-bluetooth-low-energy/10 http://www.aislelabs.com/reports/ibeacon-battery-phones/11 Wi-Fi周边感知网络技术规范1.0

iBeacons 和Wi-Fi Aware（Wi-Fi感知）可支持端到端通信并

为广告商开辟与客户接触的新市场，但其未能解决LTE-D所解决的邻近问题。

低功耗蓝牙在多个信标下不能实现良好扩展且对手机续航产生负面影响。

不同于LTE-D，Wi-Fi感知使用非授权频谱或许存在严重的同

步、电池续航和安全问题。

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主终端和辅终端提供并使用彼此时间，使得NAN同步成为另一个相关概念，同时，目前尚不知道该方法在大型部署中扩展性如何。操作系统为NAN设定的、可将相关应用绑定到NAN MAC相关API目前也未明确——使得厂商不可能有效地实现该技术。但是，未来的LTE-D和NAN试验都将使用API，我们将看到它们如何进行工作，同时如何潜在地彼此互补。然而，这种做法的前提是彼此邻近的终端与彼此创建Wi-Fi Direct会话。如果您尝试在不同移动终端之间使用Wi-Fi Direct，那么连接终端，也因不同协议和不同的OS使用而很难实现。最后，尚不清楚该信标使用将如何影响电池续航或电池续航在移动终端中将受到何种影响。鉴于Wi-Fi耗电较大，连续信标可能对电池续航有较大伤害。

我们应该指出，NAN是Wi-Fi领域的新方案，我们全部的假设都基于有限信息。Wi-Fi联盟及其厂商已证明能够成功地处理安全性相关问题。他们在处理时间和安排邻近用户的方式上也从LTE-D寻找一些答案。LTE-D与NAN可实现良好地互操作，鉴于Wi-Fi设备的庞大的安装基础，它应该会创造巨大的市场机会。我们预期，NAN邻近服务在规模和体验上将会类似于低功耗蓝牙信标服务。

红外邻近传感器和ZigBee邻近侦测是市场上的其他邻近解决方案。红外在终端上用于近处面部识别，它会在靠近您的头部时自动关闭终端屏幕，还可用于其他极近距离的使用情况。一些公司已在手机上使用LED照明和红外相机向手机发送数据，但这仅限于非常有限的用例与功能。12 尽管在家庭音频和安全系统（以及Arduino用户）中流行，但ZigBee在普通智能手机中并不常见。其邻近服务需要智能手机且包含另一种无线电技术，这足以证明其本身存在问题。在移动终端邻近服务中广泛使用ZigBee技术的可能性非常小。

12 http://www.ledsmagazine.com/articles/2014/02/philips-lighting-demonstrates-led-based-indoor-location-detection-technology.html

红外（IrDA）邻近传感器和ZigBee邻近侦测是市场上的其他邻近解决方案。

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来自运营商级别邻近服务的新商机我们与一些已经开始使用和考虑将LTE-D集成于软件的公司进行交流，看看LTE-D如何真正引领下一代个人通信。

LTE-D市场引导公司Compass.To是一家采用LTE-D技术的公司。13该公司的使用案例是，在任何平台上面向社交网络分享邻近内容（任何您可以想到的事物都可以被分享）。它的设计理念是，基于兴趣和邻近位置把人们聚集在一起并支持相互连接。最初，公司使用Wi-Fi Direct和低功耗蓝牙，结合GPS和互联网连接，来分享故事、照片和信息。但是，像Foursquare和Swarm一样，他们未能在合适时间和合适地点以“无摩擦”的轻松方式接触合适的人。而利用LTE-D，公司能够建立实时邻近图表并利用数据把用户和终端连接在一起。

其应用旨在成为像Facebook附近好友、Instagram和其他类似社交网络应用的平台，获取并利用邻近客户信息。零售使用场景广泛，例如Etsy 卖家可在大型跳蚤市场发现邻近买家，还有比如乐队营销经理可通知粉丝在SXSW上听乐队演奏，因为粉丝在Spotify播放列表上加有乐队，粉丝可受邀参观乐队后台。大型集团正考虑在该平台上进行差异化且更有效的市场营销。许多市政府和英国政府也接触Compass.to来创建更智慧的城市。例如，此应用可以提醒大众公交车或火车晚点多长时间。

Compass.to的LTE-D发现的有效范围是室内300米、户外超过500米。其邻近接触范围比其他技术远得多，使得公司可创建强大的邻近分析引擎，供其他公司在新业务中进行使用。Compass.to还可延长终端电池寿命，电池续航时间较之基于GPS的现有解决方案提高近100%。14

在一位早期应用者看来，LTE-D的表达ID是现实世界的元数据，这确实是一个有趣且合适的解释。R/GA Labs等公司正在考虑在极端拥挤的区域提供邻近服务，例如除夕的纽约时代广场上，他们声称500米半径内可容纳超过一百万人。LTE-D是唯一一项能够在体育馆、音乐厅和高人流量区域提供大量无缝品牌体验的技术，同时无需进行大型基础设施部署。

Compass.to正打造的更明智的新商业场景之一是反转限时抢购，为产品创造人为的需求。消费者广播其所需产品（例如新牛仔裤），当零售商看到您针对特定产品的需求广播时，就开始为争取您的消费而竞争。购物中心内的店面实时地获取消费者信息，而这些信息提供颇有价值的参考，让厂商/零售商在消费者靠近时可以实时优化产品销售，瞄准消费者需求。品牌对该战略非常感兴趣，以获取从产品销量到增加人员编制等各个方面的关键绩效指标

（KPI） ——而这些仅LTE-D能够提供。

13 http://www.compass.to/14 SRG无法对Compass.To声称的性能进行独立核实

支持LTE-D的Compass.to应用较之GPS支持的相同应用实现

近100%的电池续航改善和1.5千米最大信标侦测范围。

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美国职业篮球联赛（NBA）萨克拉门托国王队正打造的可能是全球最先进的篮球馆之一，他们希望球迷可在此拥有完全互动、身临其境且完美无缝的体验。利用LTE-D商用发现，数据器可让人群通过社交媒体进行互动，未来它将支持端到端互动游戏和实时扩增现实。国王队老板相信即使是2秒优势，稍微提前获得一点点信息，也比在六个月后获取全部信息更有价值。球队老板认为，LTE-D可帮助他们为球迷实现这些。

LTE-D边缘路由我们看到利用该技术开展业务的一家公司是M-87 (www.m-87.com)，他们以非常独特的方式使用LTE-D邻近。M-87试图将边缘路由和网络共享提升到新水平。在无线包交换网络中，核心路由器提供网络内连接，边缘路由器通常位于网络边缘、在不同网络之间进行路由。M.87应用自动扫描区域，发现其他集成LTE-D、M.87应用的终端。它利用网络运营商控制的私有数据集和终端用户。因为这些数据集不公开广播，所以它在LTE标准安全协议和M.87在应用中集成的Wi-Fi IPSEC和WPA2协议之外提供额外安全层。M-87应用始终力争为用户保持最佳覆盖率和数据速率，它通过寻找具有更佳射频状况的候选或网关设备来完成该任务。发起端终端通过Wi-Fi将旨在用于互联网APN的全部数据发送给在蜂窝连接上具有更佳覆盖的网关设备。智能路由设计对网关设备的用户体验几乎没有影响。

本情景的范例将是，当您坐在咖啡馆较后面的区域时LTE信号差；但是，其他人坐在靠窗处，覆盖率和可用容量都更佳。而借助该应用，现在您享有一流覆盖，利用LTE-D查找有更佳覆盖的用户并利用Wi-Fi Direct进行连接。当坐在靠窗处的人离开咖啡馆后，M.87切换到已在

制作工具内容生成与更新

内容服务器•存储联系人

注册服务信息登记

基于Web简单制作工具生成

的广告

麦当劳餐厅

客户应用•发现过滤

发现ID分配01101011011

发现ID

内容请求

D2D 服务器• 发现ID&服务信息映射• 授权与安全• 计费政策（平价，按活动收费，按注册收费）

用户服务器•账户控制

服务信息（如 URL）服务请求

$

$

$

$

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提供内容（广告、优惠券）

针对性推广广告商情通知

（例如麦当劳餐厅）

主页快速面板Panel

内容广告设备

蜂窝网络

图 3：LTE-D实现

资料来源：SRG根据三星资料制作

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LTE-D扫描过程中侦测到的更新的候选网关设备。在扫描过程中，LTE-D侦测其他LTE-D终端，利用数据集ID，源终端可从响应中判断哪台设备有最佳覆盖、有Wi-Fi支持并且是可用候选网关。LTE-D具有比Wi-Fi更长且更佳的发现范围，而该差异为M-87边缘路由的实施带来独特优势。目前M.87实现利用Wi-Fi进行邻近侦测、定位和路由的流程可能要达30秒，并且因其在非授权频谱上操作而有距离限制。借助LTE-D，M.87源终端能够在Wi-Fi有效支持的范围之外“看得更远”，可让终端侦测更多候选网关、确定最佳路由并创建动态路由列表。在射频环境快速改变的室内位置，M-87应用可在射频状况恶化前研究未来列表并选定最佳候选网关。然后，以对网关边缘设备和最终用户终端无缝的方式创建面向新设备网关的动态、安全、虚拟本地局域网（VLAN）连接。

在M.87的试验中，公司发现LTE-D信标探测距离大约为500-600米（1600 – 1968英尺），可因需求调整150-200米。借助Wi-Fi，M-87应用在性能最低的情况下可实现最远60米的探测距离。Wi-Fi实现同时也会做适当调整以将对电池带来的影响降到最低，鉴于应用使用情形及其需要支持的距离，公司认为低功耗蓝牙并不切实可行。

除无线环境性能更佳之外，集成LTE-D可使应用在约2秒内定位并连接候选终端，而商用部署时连接时间可为10秒。借助Wi-Fi，发现和连接的可比时间为大约30秒。此外，Android系统和iOS系统上的签名应用给予它们跨平台的互操作性。

M.87应用使用LTE、LTE-D和Wi-Fi的场景是耐人寻味的，其应用能够创造一些有趣的商业模式。尽管一些人或许认为让其他人通过其智能手机漫游互联网有些奇怪，但在亚太区国家和在英国，千禧一代对共享持非常开明的态度——特别是当他们从中获益时。运营商们正在研究如何实施类似数据共享计划，因其能够为客户营造更佳的用户体验并从拥堵的网络卸载流量。处理授权和计费的问题将由运营商网络的ePDG负责，这样您可以允许其他用户连接或利用Wi-Fi路由计费。为激励客户使用此服务，鼓励用户共享连接，作为回报，运营商将在其套餐中奖励更多、高速数据——最终用户可以控制应用的使用时间，但是参与越多将带来更高数据额度。从商业方面讲，通过释放拥堵的网络，移动网络运营商可节省成本，并在网络上支持更多用户，从而减少客户流失。

当LTE-D出现时，Facebook等公司正考虑怎么应用LTE-D让他们围绕附近朋友或活动的应用营造出用户体验。Facebook是应用LTE-D的典型代表，公司的用户群体要求“附近好友”的应用，但是又不能侵扰与跟踪相关的隐私屏障，同时位置跟踪还可能因网络ping而消耗电量。在超连接世界里拥有一个终端能够感知环境、了解您的偏好、筛选出与您相关的东西，然后找到您周围满足条件的东西并与您互动，这种能力不再神秘。借助LTE-D，此时此刻即可实现。

132015年9月



新LTE-D路线图特性LTE-D愿景、范围和能力随每个3GPP Release的升级而发展。Release 13和未来Release在商用和公共安全使用中有重大特性增强。

目前在3GPP Release 13中，涉及这些全新增强特性和邻近服务演进时使用术语eProSe。 LTE-D的公共安全特性包括出于公共安全使用的发现、网络中断、端到端中继和LTE-D直接通信（直接一对一）。甚至出现了更多面向公共安全的安全增强特性，而一对多的邻近服务功能也被定义。这些新特性和增强安全特性已表明，3GPP已采取非常严肃的措施确保LTE-D安全和隐私。

对于非公共安全使用，将实行LTE-D受限发现以改善隐私。在网络覆盖和邻近使用之外，面对现有非公共安全的LTE-D服务的增强和支持多载波PLMN网络也在讨论中。随着政府对智能公路需求和要求增加，面向车对车通信的LTE-D其他用例和特性也在考虑中。

ProSeFunction

演进分组核心

邻近服务利用邻近服务进行直接通信

邻近服务利用邻近服务进行本地路由通信

邻近服务用户设备到网络中继

ProSe功能

ProSe功能

演进分组核心

ProSe功能

演进分组核心

ProSe功能

图 4：R13 LTE-D增强

资料来源：SRG根据3GPP资料制作

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LTE-D实现的挑战邻近服务不是没有挑战。当与LTE-D的早期开发者交谈时，他们表示电池续航和探测范围不再具有过往技术（例如低功耗蓝牙和Wi-Fi）的局限性，他们的挑战在于了解LTE-D技术的潜在用途。尽管并没有切中要点，但应用开发者一直都希望拓宽我们的应用边界。为此，他们需要频谱、终端和运营商的更多支持。

让LTE-D进入领先手机制造商的新智能手机是成功的基础。让大量的终端支持LTE-D技术毫无疑问将成为一个挑战，因为这涉及到在所有层级的终端上，从低端信标和终端到旗舰手机，采用LTE-D。随着3GPP Release 12标准的完成和2016年的初步部署，LTE-D在Android终端和iOS终端中的部署和广泛应用很快就会实现。我们认为，LTE-D商用市场预计在2016年末和2017年初开始升温。

另一个挑战在于，因为传输在上行频带上工作，LTE-D终端需要在射频前端采用其他组件。对于LTE TDD终端/频段，该需求应该不是问题，但对于纯FDD终端，这会是一个小的设计上的挑战，我们认为OEM厂商需要有效的管理和应对。

早期开发者问道，当相互对比时，集成LTE-D的终端是否能提供相似的表现。出现该顾虑的原因之一是，iBeacon性能存在普遍一致性，而应用开发者想知道LTE-D终端间能否提供性能一致性。幸运的是，3GPP RAN 5一直在努力完成LTE-D射频、无线资源管理（RRM）和协议一致性测试规范。其工作大体上已完成，目前测试设备厂商、GCF和PTCRB正努力实现新测试场景来确保标准互操作性和性能（例如3GPP TS 36.521-1、36.101）。

LTE-D需要多家网络运营商部署LTE-D来确保网络运营商之间的互操作邻近与探测并将其作为频谱战略的一部分。在3GPP定义的44个RF频段中，目前仅已指定10个频段支持LTE-D功能（这很容易增加）。3GPP要求网络运营商将LTE-D频段支持集成在标准中，这可能由消费者/企业需求驱动——对于LTE-D支持的期待使得现在必须做出规划。如果需要实现新频段，那么在OEM厂商终端生态系统中实现可能需要9-12个月周期。

为了了解该问题，我们需要理解的是目前LTE-D在授权频谱上行链路上工作并且每家运营商保持独特的频谱分配。为确保区域或全球LTE-D互操作性，运营商将必须同意在公共漫游频段上部署LTE-D、利用公共频段进行探测（例如频段20），或使用PPDR/公共安全频段（频段14和频段28）。该问题可能对LTE-D 广泛使用和获得成功构成更大障碍。

最后，需要在全球或区域范围内管理用于识别发现的LTE-D“表达“。该要求与LTE-D数据库映射LTE-D所用的160比特表达相关。该要求并不难，但是却十分必要，以确保互操作性和可用性。目前，没有任何组织拥有官方公开的LTE-D数据库。但是，有实体组织可以做管理工作。例如GSMA以及一些区域性标准组织，例如ATIS，可创建、管理和分配LTE-D表达数据库并与其他区域性组织和/或GSMA进行协调 – 类似于面向PLMN ID所做的工作。另一个方式是，利用第三方公司来维护信标数据库。这些公司能够管理LTE-D表达数据库并且能够以更快和更用户友好的方式接触LTE-D开发者和广告商——看看GoDaddy 的域名和互联网世界的 Host Gator就可想而知。

更多扩展性试验将有助于发现任何可改善环节，

但LTE-D确实还有一些主要障碍需要克服。

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