HSPA+/LTE引入策略探討

從茶馬古道到高速公路，從鉆木取火到太陽(yáng)能的利用，從飛鴿傳書(shū)到即時(shí)通信技術(shù)的出現，科技一直在服務(wù)著(zhù)人類(lèi)的生活。當互聯(lián)網(wǎng)的使用深入人心，當人們不再滿(mǎn)足于簡(jiǎn)單的語(yǔ)音通信時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的結合，就成了無(wú)線(xiàn)通信科技發(fā)展的新動(dòng)力。

隨著(zhù)手機上網(wǎng)用戶(hù)數迅速增長(cháng)，移動(dòng)運營(yíng)商也在不斷開(kāi)發(fā)新的數據業(yè)務(wù)：在線(xiàn)多媒體（如在線(xiàn)音樂(lè )、在線(xiàn)閱讀、在線(xiàn)流媒體）、移動(dòng)即時(shí)通訊和信息推送業(yè)務(wù)（如手機報、手機郵箱、便民服務(wù)）等。運營(yíng)商試圖通過(guò)寬帶數據業(yè)務(wù)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的完美結合，將PC上成功的數據業(yè)務(wù)應用植入移動(dòng)終端，挖掘數據業(yè)務(wù)應用的新市場(chǎng)，吸引互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)向移動(dòng)寬帶用戶(hù)轉型，從而提升移動(dòng)運營(yíng)商的市場(chǎng)份額。

隨著(zhù)HSPA網(wǎng)絡(luò )在世界各地的部署與商用，寬帶數據業(yè)務(wù)在全球移動(dòng)市場(chǎng)得到規模應用。但是高速數據服務(wù)，尤其是視頻、音樂(lè )、游戲等業(yè)務(wù)源的引入對移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )不斷提出新的要求，因此，如何獲得更高的速率，更大的系統容量，更完美的用戶(hù)體驗，如今則更成為焦點(diǎn)。隨著(zhù)移動(dòng)寬帶市場(chǎng)的發(fā)展，HSPA+與LTE越來(lái)越成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)，其商業(yè)化進(jìn)程也在日益加速，下面就中國3G網(wǎng)絡(luò )引入HSPA+/LTE的相關(guān)策略進(jìn)行初步探討。

HSPA+和LTE帶來(lái)的技術(shù)革命

HSPA+是HSPA的增強與演進(jìn)，從技術(shù)角度看，“+”意味著(zhù)調制、天線(xiàn)等多種無(wú)線(xiàn)技術(shù)的改進(jìn)。而LTE作為向第四代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )演進(jìn)的技術(shù)，則引入了更多新的技術(shù)革新。

自然而然，首先考慮的新技術(shù)就是如何提升網(wǎng)絡(luò )容量，提高業(yè)務(wù)下載速率，HSPA+和LTE在提高速率上有共同之處，也有制式不同帶來(lái)的差異之處，但他們都使得無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )帶寬有了質(zhì)的提升，特別是LTE已經(jīng)能達到和固網(wǎng)寬帶相媲美的程度。

提升系統容量的關(guān)鍵技術(shù)

MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技術(shù)是HSPA+和LTE都采用的關(guān)鍵技術(shù)，其基本原理是在發(fā)射端和接收端均采用多天線(xiàn)技術(shù)，利用多天線(xiàn)來(lái)抑制信道衰落，在不增加帶寬和天線(xiàn)發(fā)送功率前提下，提高無(wú)線(xiàn)信道容量和頻譜利用率，改善信道可靠性，降低誤碼率。因此，MIMO技術(shù)可以通過(guò)信道復用來(lái)提高系統容量，也可以通過(guò)分集增益來(lái)改善信道傳輸質(zhì)量，在3GPP中規范了多種MIMO應用方案，對于不同的應用場(chǎng)景，系統可根據用戶(hù)應用環(huán)境的改變在不同的MIMO方案之間進(jìn)行靈活切換。

提升容量的另一個(gè)有效方法就是采用高效的調制模式。HSPA+下行鏈路可采用64QAM調制，上行支持16QAM調制。就下行而言，64QAM的調制效率比16QAM提高了50%，單用戶(hù)峰值速率可達到21.6Mbps，當64QAM和MIMO技術(shù)同時(shí)使用時(shí)，小區峰值速率可以達到43.2Mbps。為了使上行速率與下行數據速率相匹配，HSPA+系統針對HSUPA引入了16QAM調制，采用16QAM技術(shù)后上行峰值速率可達11.5Mbps。而LTE采用了OFMD調制技術(shù)，支持靈活的帶寬配置與頻譜分配機制，帶來(lái)更高的峰值速率，在20M帶寬2×2 MIMO情況下，下行峰值速率達到150Mbps，上行達到50Mbps。

此外，還有多種提升系統容量的技術(shù)，如MC HSPA（Multi-Carrier HSPA）多載波技術(shù)，使得基站可以在上/下行雙小區（甚至多小區）中并行接收/發(fā)送數據，再與16QAM、64QAM、MIMO等技術(shù)耦合，可支持上行23Mbps/下行86Mbps的峰值速率，為用戶(hù)提供更高速的體驗。對于分組數據業(yè)務(wù)的大量應用，連續性分組連接（CPC）技術(shù)則可以減少在線(xiàn)用戶(hù)占用系統資源，支持更多的用戶(hù)長(cháng)期在線(xiàn)，提升系統利用率。

扁平化架構和智能化網(wǎng)絡(luò )

HSPA+為了更好的兼容性，基本是沿襲了HSPA的網(wǎng)絡(luò )架構，而在LTE系統中，則有了全新的變化。首先是無(wú)線(xiàn)接入系統只有一種網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn)：eNode B，替代了3G網(wǎng)絡(luò )中Node B和RNC的功能，eNode B和eNode B之間引入了X2接口，一部分業(yè)務(wù)流量可直接在基站之間直接處理，而不用再發(fā)往核心網(wǎng)絡(luò )，大大提高數據處理效率。而LTE的核心網(wǎng)節點(diǎn)也進(jìn)行了簡(jiǎn)化，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )扁平化進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò )性能。

大家都知道，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )站點(diǎn)分散，數量眾多，因此網(wǎng)絡(luò )開(kāi)通、網(wǎng)絡(luò )配置、網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò )維護工作非常繁復，成為運營(yíng)商運營(yíng)成本和管理成本的主要組成。而且網(wǎng)絡(luò )覆蓋越廣泛，成本上升急劇增加。因此在LTE中引入了SON技術(shù)，即“自組織網(wǎng)絡(luò )”，它具有四大功能：自配置、自?xún)?yōu)化、自愈合以及多運營(yíng)商共享管理，能夠實(shí)現無(wú)線(xiàn)鄰區自動(dòng)配置，快速恢復故障，網(wǎng)絡(luò )設備的實(shí)時(shí)檢測與KPI上報，用戶(hù)和設備的跟蹤等網(wǎng)絡(luò )自我管理功能，大大減輕人工配置維護網(wǎng)絡(luò )的工作量，降低運營(yíng)商的OPEX成本。

無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，如何面對HSPA+/LTE時(shí)代的到來(lái)？

網(wǎng)絡(luò )IP化，應對數據激增

隨著(zhù)HSPA市場(chǎng)發(fā)展，將基于PC的數據業(yè)務(wù)引入移動(dòng)終端已成為移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的一大趨勢；廣告、搜索服務(wù)這些固定數據網(wǎng)絡(luò )中的經(jīng)典應用，將成為移動(dòng)寬帶市場(chǎng)的潛力收益業(yè)務(wù)。而HSPA+，乃至下個(gè)階段的LTE技術(shù)，將為移動(dòng)寬帶市場(chǎng)注入更強勁的驅動(dòng)力——更快的業(yè)務(wù)速率、更優(yōu)質(zhì)的QoS表現，以及支持用戶(hù)長(cháng)期在線(xiàn)的特性，為系統承載寬帶業(yè)務(wù)創(chuàng )造了得天獨厚的優(yōu)勢。這也決定了HSPA+、LTE的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )須具有極高的數據吞吐能力，以滿(mǎn)足寬帶業(yè)務(wù)大規模應用的需求。

首先，不論HSPA+，還是LTE，其無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)應實(shí)現“網(wǎng)元IP化”，即要求RNC、Node B，以及eNode B基于全IP硬件平臺構建、對外提供IP接口，同時(shí)軟件支持IP/ATM全協(xié)議棧，以實(shí)現從ATM傳輸、ATM/IP混合傳輸，到全IP傳輸的平滑過(guò)渡，最終在全IP網(wǎng)絡(luò )上承載高速無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)。

其次，HSPA+、LTE要求傳輸網(wǎng)絡(luò )IP化。不僅如此，LTE要求IP傳輸網(wǎng)絡(luò )架構更加扁平化；同時(shí)，LTE系統X2接口引入后，傳輸網(wǎng)絡(luò )架構也需要相應調整，以適應LTE的Mesh狀組網(wǎng)結構。LTE對于傳輸網(wǎng)絡(luò )端到端時(shí)延提出更高的要求，IP傳輸網(wǎng)需提供更高的QoS指標；在安全方面，由于IP網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放性，以及LTE在S1接口上的明文傳輸特點(diǎn)，要求IP傳輸網(wǎng)提供相應的安全保障，這些都對傳輸網(wǎng)絡(luò )的設計和部署提出了新的要求。