HSPA+/LTE引入策略探讨

网络 无线技术
随着移动宽带市场的发展,HSPA+与LTE越来越成为业界关注的焦点,其商业化进程也在日益加速,下面就中国3G网络引入HSPA+/LTE的相关策略进行初步探讨。

从茶马古道到高速公路,从钻木取火到太阳能的利用,从飞鸽传书到即时通信技术的出现,科技一直在服务着人类的生活。当互联网的使用深入人心,当人们不再满足于简单的语音通信时,互联网与移动网络的结合,就成了无线通信科技发展的新动力。

随着手机上网用户数迅速增长,移动运营商也在不断开发新的数据业务:在线多媒体(如在线音乐、在线阅读、在线流媒体)、移动即时通讯和信息推送业务(如手机报、手机邮箱、便民服务)等。运营商试图通过宽带数据业务与移动通信网络的完美结合,将PC上成功的数据业务应用植入移动终端,挖掘数据业务应用的新市场,吸引互联网用户向移动宽带用户转型,从而提升移动运营商的市场份额。

随着HSPA网络在世界各地的部署与商用,宽带数据业务在全球移动市场得到规模应用。但是高速数据服务,尤其是视频、音乐、游戏等业务源的引入对移动网络不断提出新的要求,因此,如何获得更高的速率,更大的系统容量,更完美的用户体验,如今则更成为焦点。随着移动宽带市场的发展,HSPA+与LTE越来越成为业界关注的焦点,其商业化进程也在日益加速,下面就中国3G网络引入HSPA+/LTE的相关策略进行初步探讨。

HSPA+和LTE带来的技术革命

HSPA+是HSPA的增强与演进,从技术角度看,“+”意味着调制、天线等多种无线技术的改进。而LTE作为向第四代移动网络演进的技术,则引入了更多新的技术革新。

自然而然,首先考虑的新技术就是如何提升网络容量,提高业务下载速率,HSPA+和LTE在提高速率上有共同之处,也有制式不同带来的差异之处,但他们都使得无线移动网络带宽有了质的提升,特别是LTE已经能达到和固网宽带相媲美的程度。

提升系统容量的关键技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术是HSPA+和LTE都采用的关键技术,其基本原理是在发射端和接收端均采用多天线技术,利用多天线来抑制信道衰落,在不增加带宽和天线发送功率前提下,提高无线信道容量和频谱利用率,改善信道可靠性,降低误码率。因此,MIMO技术可以通过信道复用来提高系统容量,也可以通过分集增益来改善信道传输质量,在3GPP中规范了多种MIMO应用方案,对于不同的应用场景,系统可根据用户应用环境的改变在不同的MIMO方案之间进行灵活切换。

提升容量的另一个有效方法就是采用高效的调制模式。HSPA+下行链路可采用64QAM调制,上行支持16QAM调制。就下行而言,64QAM的调制效率比16QAM提高了50%,单用户峰值速率可达到21.6Mbps,当64QAM和MIMO技术同时使用时,小区峰值速率可以达到43.2Mbps。为了使上行速率与下行数据速率相匹配,HSPA+系统针对HSUPA引入了16QAM调制,采用16QAM技术后上行峰值速率可达11.5Mbps。而LTE采用了OFMD调制技术,支持灵活的带宽配置与频谱分配机制,带来更高的峰值速率,在20M带宽2×2 MIMO情况下,下行峰值速率达到150Mbps,上行达到50Mbps。

此外,还有多种提升系统容量的技术,如MC HSPA(Multi-Carrier HSPA)多载波技术,使得基站可以在上/下行双小区(甚至多小区)中并行接收/发送数据,再与16QAM、64QAM、MIMO等技术耦合,可支持上行23Mbps/下行86Mbps的峰值速率,为用户提供更高速的体验。对于分组数据业务的大量应用,连续性分组连接(CPC)技术则可以减少在线用户占用系统资源,支持更多的用户长期在线,提升系统利用率。

扁平化架构和智能化网络

HSPA+为了更好的兼容性,基本是沿袭了HSPA的网络架构,而在LTE系统中,则有了全新的变化。首先是无线接入系统只有一种网络结点:eNode B,替代了3G网络中Node B和RNC的功能,eNode B和eNode B之间引入了X2接口,一部分业务流量可直接在基站之间直接处理,而不用再发往核心网络,大大提高数据处理效率。而LTE的核心网节点也进行了简化,通过网络扁平化进一步提升网络性能。

大家都知道,无线网络站点分散,数量众多,因此网络开通、网络配置、网络优化以及网络维护工作非常繁复,成为运营商运营成本和管理成本的主要组成。而且网络覆盖越广泛,成本上升急剧增加。因此在LTE中引入了SON技术,即“自组织网络”,它具有四大功能:自配置、自优化、自愈合以及多运营商共享管理,能够实现无线邻区自动配置,快速恢复故障,网络设备的实时检测与KPI上报,用户和设备的跟踪等网络自我管理功能,大大减轻人工配置维护网络的工作量,降低运营商的OPEX成本。

无线接入网,如何面对HSPA+/LTE时代的到来?

网络IP化,应对数据激增

随着HSPA市场发展,将基于PC的数据业务引入移动终端已成为移动宽带业务发展的一大趋势;广告、搜索服务这些固定数据网络中的经典应用,将成为移动宽带市场的潜力收益业务。而HSPA+,乃至下个阶段的LTE技术,将为移动宽带市场注入更强劲的驱动力——更快的业务速率、更优质的QoS表现,以及支持用户长期在线的特性,为系统承载宽带业务创造了得天独厚的优势。这也决定了HSPA+、LTE的无线接入网络须具有极高的数据吞吐能力,以满足宽带业务大规模应用的需求。

首先,不论HSPA+,还是LTE,其无线接入网应实现“网元IP化”,即要求RNC、Node B,以及eNode B基于全IP硬件平台构建、对外提供IP接口,同时软件支持IP/ATM全协议栈,以实现从ATM传输、ATM/IP混合传输,到全IP传输的平滑过渡,最终在全IP网络上承载高速无线数据业务。

其次,HSPA+、LTE要求传输网络IP化。不仅如此,LTE要求IP传输网络架构更加扁平化;同时,LTE系统X2接口引入后,传输网络架构也需要相应调整,以适应LTE的Mesh状组网结构。LTE对于传输网络端到端时延提出更高的要求,IP传输网需提供更高的QoS指标;在安全方面,由于IP网络的开放性,以及LTE在S1接口上的明文传输特点,要求IP传输网提供相应的安全保障,这些都对传输网络的设计和部署提出了新的要求。

软件升级,保护既有投资

事实上,HSPA+的产生就是为了让HSPA网络以尽可能小的代价演进,达到提升系统性能、挖掘WCDMA网络潜力、保护运营商投资,同时保证用户使用网络服务连续性的目的。基于这样的目标,绝大多数HSPA+技术均可通过软件升级实现(除了MIMO),这也最大程度实现了保护既有投资的目的。

采用中兴通讯ZXSDR 8000系列基站部署的HSPA网络,只需要通过软件升级,即可实现HSPA+各阶段的功能特性,全面实现向HSPA+的平滑演进,不仅将系统演进成本控制到最低,而且丝毫不影响现网业务运营。在罗马尼亚,中兴通讯用不到1个月的时间,对ZAPP的HSPA系统进行了软件升级,在不影响现网业务的前提下,帮助ZAPP发布了HSPA+商用网络,使得这位罗马尼亚移动数据业务引导者又一次抢占先机,推出了罗马尼亚,乃至东欧#p#

移动市场第一张HSPA+商用网络!

双赢策略:HSPA→HSPA+→LTE

随着竞争加剧,ARPU值持续降低,移动运营商在进行网络建设与升级时,不仅仅要考虑技术的领先性,更需考虑如何保护既有投资,降低成本。LTE是未来网络发展的目标,但由于LTE不能向后兼容,运营商必须投入高额投资购买新频段,部署新网络。同时,现阶段的LTE产业链无论在标准、芯片、终端,还是用户使用习惯的培养上,都尚不成熟。正因为这样,3GPP组织在确立了LTE的演进目标之后,出于对实际市场进展的考虑,又启动了HSPA的升级版本——HSPA+。HSPA+在性能上向LTE靠近,却远低于LTE的建网成本,而且HSPA+终端市场已日益成熟,显然更适合作为现阶段乃至今后几年的网络发展方向。对于运营商而言,部署HSPA+网络不需要更换已有的HSPA设备,也无需购买额外的频段,就获得更理想的网络性能与容量,进一步深挖WCDMA系统潜力,使已有网络实现利润的最大化。

而且,运营商还可以利用HSPA+网络的高速数据能力尝试开展IMS等新数据业务,在LTE成熟之前培养用户习惯,避免盲目新建网络所带来的经营风险。

显然, HSPA→HSPA+→LTE的发展路径更适合作为现阶段乃至今后几年内的网络发展方向。中兴通讯推荐的HSPA→HSPA+→LTE演进策略如图1所示,其核心思想是“先HSPA+,后LTE;先软件,后硬件;先热点,后全面”。即先通过软件升级,演进到HSPA+阶段,在近几年时间内,满足用户较高的速率要求,提升用户体验,并培养用户使用新业务的习惯。当未来出现更高速率和容量需求,而LTE产业链也日趋成熟时,再通过软/硬件的协同升级,演进到LTE阶段,以满足用户不断增长的需求。在演进过程,也可遴选热点地区,根据其市场业务需求,越过HSPA+阶段,直接部署LTE网络。

图1 HSPA→HSPA+→LTE演进策略

对于LTE阶段的引入策略,有以下部署建议:首先在新的LTE 2.6G频段上部署网络,这些LTE系统将与现有的2G、3G网络共存。随着网络的发展,用户逐步向LTE前移,原有的2G/3G网络频带逐步空余出来,届时可在空闲频段上新建LTE网络,形成“G/L”、“U/L”或者“G/U/L”多模网络。最后,运营商可以部署单一的无线接入网络,在一个RAN网络上运行多种网络制式,形成多种模式长期共存的局面。多制式并存的无线接入网络如图2所示。

图2 多制式并存的无线接入网络

目前全球一些高端运营商已经开始部署HSPA+和LTE网络,如香港最大的移动通信运营商CSL在2009年3月正式发布全球首个基于SDR技术的HSPA+网络,采用全IP组网,通过软件升级网络速率提升至21Mbps,并以此开发了歌曲下载、视频点播、互动游戏等丰富多彩的多媒体业务,市场拓展大大领先其他运营商。2009年9月2日,CSL再次宣布其LTE网络部署规划,其计划在2010年实现LTE网络的正式商用,建设方案就是利用现网SDR基站平台的前瞻性设计和良好的演进性,通过对现网系统的简单升级和改造,平滑演进到LTE ,实现2G/3G/4G融合的“Single RAN”组网目标。

从长远来看,移动通信网络中LTE及其以后的无线技术最终可能取代GSM与WCDMA网络,但其必然经历从标准成熟到规模商用,然后逐步替代现有网络的长期过程,给WCDMA网络留下了极大的发展空间。而HSPA+凭借自身的优势,将在此空间中承前启后,大有作为。基于SDR技术的Uni-RAN多制式、多频段组网解决方案,采取兼顾运营商投资和网络发展的演进策略,更多的通过软件升级和平滑演进实现网络发展,避免运营商在移动通信市场激烈竞争、新需求新技术不断涌现、网络升级和演进的步伐越来越快的今天重复投资,同时也有利于加快网络性能提升和业务稳定运营。

责任编辑:许凤丽 来源: 中兴通讯技术
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