HSPA+/LTE引入策略探討

從茶馬古道到高速公路，從鉆木取火到太陽能的利用，從飛鴿傳書到即時通信技術(shù)的出現(xiàn)，科技一直在服務(wù)著人類的生活。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)的使用深入人心，當(dāng)人們不再滿足于簡單的語音通信時，互聯(lián)網(wǎng)與移動網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，就成了無線通信科技發(fā)展的新動力。

隨著手機(jī)上網(wǎng)用戶數(shù)迅速增長，移動運營商也在不斷開發(fā)新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)：在線多媒體（如在線音樂、在線閱讀、在線流媒體）、移動即時通訊和信息推送業(yè)務(wù)（如手機(jī)報、手機(jī)郵箱、便民服務(wù)）等。運營商試圖通過寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與移動通信網(wǎng)絡(luò)的完美結(jié)合，將PC上成功的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用植入移動終端，挖掘數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的新市場，吸引互聯(lián)網(wǎng)用戶向移動寬帶用戶轉(zhuǎn)型，從而提升移動運營商的市場份額。

隨著HSPA網(wǎng)絡(luò)在世界各地的部署與商用，寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在全球移動市場得到規(guī)模應(yīng)用。但是高速數(shù)據(jù)服務(wù)，尤其是視頻、音樂、游戲等業(yè)務(wù)源的引入對移動網(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(tǒng)容量，更完美的用戶體驗，如今則更成為焦點。隨著移動寬帶市場的發(fā)展，HSPA+與LTE越來越成為業(yè)界關(guān)注的焦點，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帶來的技術(shù)革命

HSPA+是HSPA的增強(qiáng)與演進(jìn)，從技術(shù)角度看，“+”意味著調(diào)制、天線等多種無線技術(shù)的改進(jìn)。而LTE作為向第四代移動網(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，也有制式不同帶來的差異之處，但他們都使得無線移動網(wǎng)絡(luò)帶寬有了質(zhì)的提升，特別是LTE已經(jīng)能達(dá)到和固網(wǎng)寬帶相媲美的程度。

提升系統(tǒng)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技術(shù)，利用多天線來抑制信道衰落，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率前提下，提高無線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)可以通過信道復(fù)用來提高系統(tǒng)容量，也可以通過分集增益來改善信道傳輸質(zhì)量，在3GPP中規(guī)范了多種MIMO應(yīng)用方案，對于不同的應(yīng)用場景，系統(tǒng)可根據(jù)用戶應(yīng)用環(huán)境的改變在不同的MIMO方案之間進(jìn)行靈活切換。

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

此外，還有多種提升系統(tǒng)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(qū)（甚至多小區(qū)）中并行接收/發(fā)送數(shù)據(jù)，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，為用戶提供更高速的體驗。對于分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的大量應(yīng)用，連續(xù)性分組連接（CPC）技術(shù)則可以減少在線用戶占用系統(tǒng)資源，支持更多的用戶長期在線，提升系統(tǒng)利用率。

扁平化架構(gòu)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(gòu)，而在LTE系統(tǒng)中，則有了全新的變化。首先是無線接入系統(tǒng)只有一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)點：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(shù)據(jù)處理效率。而LTE的核心網(wǎng)節(jié)點也進(jìn)行了簡化，通過網(wǎng)絡(luò)扁平化進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能。

大家都知道，無線網(wǎng)絡(luò)站點分散，數(shù)量眾多，因此網(wǎng)絡(luò)開通、網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作非常繁復(fù)，成為運營商運營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、自優(yōu)化、自愈合以及多運營商共享管理，能夠?qū)崿F(xiàn)無線鄰區(qū)自動配置，快速恢復(fù)故障，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實時檢測與KPI上報，用戶和設(shè)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(hù)網(wǎng)絡(luò)的工作量，降低運營商的OPEX成本。

無線接入網(wǎng)，如何面對HSPA+/LTE時代的到來？

網(wǎng)絡(luò)IP化，應(yīng)對數(shù)據(jù)激增

隨著HSPA市場發(fā)展，將基于PC的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)引入移動終端已成為移動寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展的一大趨勢；廣告、搜索服務(wù)這些固定數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)典應(yīng)用，將成為移動寬帶市場的潛力收益業(yè)務(wù)。而HSPA+，乃至下個階段的LTE技術(shù)，將為移動寬帶市場注入更強(qiáng)勁的驅(qū)動力——更快的業(yè)務(wù)速率、更優(yōu)質(zhì)的QoS表現(xiàn)，以及支持用戶長期在線的特性，為系統(tǒng)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的無線接入網(wǎng)絡(luò)須具有極高的數(shù)據(jù)吞吐能力，以滿足寬帶業(yè)務(wù)大規(guī)模應(yīng)用的需求。

首先，不論HSPA+，還是LTE，其無線接入網(wǎng)應(yīng)實現(xiàn)“網(wǎng)元IP化”，即要求RNC、Node B，以及eNode B基于全I(xiàn)P硬件平臺構(gòu)建、對外提供IP接口，同時軟件支持IP/ATM全協(xié)議棧，以實現(xiàn)從ATM傳輸、ATM/IP混合傳輸，到全I(xiàn)P傳輸?shù)钠交^渡，最終在全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)上承載高速無線數(shù)據(jù)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(gòu)更加扁平化；同時，LTE系統(tǒng)X2接口引入后，傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也需要相應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)LTE的Mesh狀組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。LTE對于傳輸網(wǎng)絡(luò)端到端時延提出更高的要求，IP傳輸網(wǎng)需提供更高的QoS指標(biāo)；在安全方面，由于IP網(wǎng)絡(luò)的開放性，以及LTE在S1接口上的明文傳輸特點，要求IP傳輸網(wǎng)提供相應(yīng)的安全保障，這些都對傳輸網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和部署提出了新的要求。