唐 濤 彭海清 朱俊蔓

[摘要]文章簡述了3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到HSPA+/LTE階段時引入的新技術(shù)，討論了無線接入網(wǎng)需要進行的變革，最后從運營商、用戶雙贏的角度，探討了HSPA+/LTE的引入策略。

[關(guān)鍵詞]HSPAHSPA+LTE網(wǎng)絡(luò)IP化軟件升級

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訊技術(shù)的出現(xiàn)，科技一直在服務著人類的生活。當互聯(lián)網(wǎng)應用深入人心，當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，就成了無線通訊科技發(fā)展的新動力。

隨著手機上網(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：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(如手機報、手機郵箱、便民服務)等，通過寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務與移動通訊網(wǎng)絡(luò)的完美結(jié)合，將PC上成功的數(shù)據(jù)業(yè)務應用植入移動終端，挖掘數(shù)據(jù)業(yè)務應用的新市場，吸引互聯(lián)網(wǎng)用戶向移動寬帶用戶滲透，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)務在全球移動市場得到規(guī)模應用。但是高速數(shù)據(jù)服務，尤其是視頻、音樂、游戲等業(yè)務的源源引入對移動網(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——這個移動運營商在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中始終關(guān)注的問題，如今則更成為焦點。作為移動寬帶市場的生力軍，HSPA+與LTE越來越成為業(yè)界關(guān)注的焦點，其商業(yè)化進程也在日益加速，下面就國內(nèi)3G網(wǎng)絡(luò)引入HSPA+/LTE的相關(guān)策略進行初步探討。

1HSPA+和LTE帶來的技術(shù)革命

HSPA+是HSPA的增強與演進，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。而LTE作為向第四代移動網(wǎng)絡(luò)演進的技術(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，但它們都使無線移動網(wǎng)絡(luò)帶寬有了質(zhì)的提升。特別是LTE，已經(jīng)能達到和固網(wǎng)寬帶相媲美的程度。

1.1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應用方案，對于不同的應用場景，系統(tǒng)可根據(jù)用戶應用環(huán)境的改變在不同的MIMO方案之間進行靈活切換。

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到21.6M bps，當64QAM和MIMO技術(shù)同時使用時，小區(qū)峰值速率可以達到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11.5Mbps。而LTE采用了OFDM調(diào)制技術(shù)，支持靈活的帶寬配置與頻譜分配機制，帶來更高的峰值速率，在20M帶寬2*2 MIMO情況下，下行峰值速率達到150Mbps，上行達到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)務的大量應用，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。

1.2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)務流量可直接在基站之間直接處理，而不用再發(fā)送往核心網(wǎng)絡(luò)。大大提高數(shù)據(jù)處理效率。而LTE的核心網(wǎng)節(jié)點也進行了簡化，通過網(wǎng)絡(luò)扁平化進一步提升網(wǎng)絡(luò)性能。

眾所周知，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)維護工作非常繁重，成為運營商運營成本和管理成本的主要組成部分。而隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋越來越廣，成本急劇增加，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，能夠大大減輕人工配置維護網(wǎng)絡(luò)的工作量。降低運營商的OPEX成本。

2無線接入網(wǎng)如何面對HSPA+、LTE時代的到來?

2.1網(wǎng)絡(luò)IP化，應對數(shù)據(jù)激增

隨著HSPA市場發(fā)展，將基于PC的數(shù)據(jù)業(yè)務引入移動終端已成為移動寬帶業(yè)務發(fā)展的一大趨勢：廣告、搜索服務這些固定數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的經(jīng)典應用，將成為移動寬帶市場的潛力收益業(yè)務。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勁的驅(qū)動力——更快的業(yè)務速率、更優(yōu)質(zhì)的QoS表現(xiàn)。以及支持用戶長期在線的特性，將為系統(tǒng)承載寬帶業(yè)務創(chuàng)造得天獨厚的優(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)務大規(guī)模應用的需求。

首先，不論HSPA+，還是LTE，其無線接入網(wǎng)應實現(xiàn)“網(wǎng)元IP化”，即要求RNC、Node B，以及eNode B基于全IP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IP傳輸?shù)钠交^渡，最終在全IP網(wǎng)絡(luò)上承載高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務。

其次，HSPA+、LTE要求傳輸網(wǎng)絡(luò)lP化。不僅如此，LTE要求lP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)也需要相應調(diào)整，以適應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；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。

2.2軟件升級，保護既有投資

事實上，HSPA+的產(chǎn)生就是為了讓HSPA網(wǎng)絡(luò)以盡可能小的代價演進，以達到提升系統(tǒng)性能、挖掘WCDMA網(wǎng)絡(luò)潛力、保護運營商投資，同時保證用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務連續(xù)性的目的?；谶@樣的目標，絕大多數(shù)HSPA+技術(shù)均可通過軟件升級實現(xiàn)(除了MIMO)，這也最大程度實現(xiàn)了保護既有投資的目的。

例如，采用中興通訊ZXSDR 8000系列基站部署的HSPA網(wǎng)絡(luò)，只需要通過軟件升級，即可實現(xiàn)HSPA+各階段的功能特性，全面實現(xiàn)向HSPA+的平滑演進，不僅將系統(tǒng)演進成本控制到最低，而且絲毫不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務運營。在羅馬尼亞，中興通訊用不到一個月的時間。對ZAPP的HSPA系統(tǒng)進行了軟件升級，在不影響現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務的前提下，幫助ZAPP發(fā)布了HSPA+商用網(wǎng)絡(luò)，使得這位羅馬尼亞移動數(shù)據(jù)業(yè)務引導者又一次搶占先機，建成東歐移動市場的第一張HSPA+商用網(wǎng)絡(luò)。

3雙贏策略：從HSPA→HSPA+→LTE

隨著競爭加劇，ARPU值持續(xù)降低，移動運營商在進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與升級時，不僅僅要考慮技術(shù)的領(lǐng)先性，更需考慮如何保護既有投資，降低成本。LTE是未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標，但由于LTE不能向后兼容。運營商必須投入高額投資購買新頻段。部署新網(wǎng)絡(luò)。同時，現(xiàn)階段的LTE產(chǎn)業(yè)鏈無論在標準、芯片、終端上，還是在用戶使用習慣的培養(yǎng)上，都尚不成熟。正因為這樣，3GPP組織在確立了LTE的演進目標之后，出于對實際市場進展的考慮，又啟動了HSPA的升級版本——HSPA+。HSPA+在性能上向LTE靠近，卻遠低于LTE的建網(wǎng)成本，而R HSPA+終端市場已日益成熟。顯然更適合作為現(xiàn)階段乃至今后幾年的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向。對于運營商而言，部署HSPA+網(wǎng)絡(luò)不需要更換已有的HSPA設(shè)備，也無需購買額外的頻段，就可以獲得更理想的網(wǎng)絡(luò)性能與容量，進一步深挖WCDMA系統(tǒng)潛力，使已有網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)利潤最大化。

而且，運營商還可以利用HSPA+網(wǎng)絡(luò)的高速數(shù)據(jù)能力嘗試開展IMS等新數(shù)據(jù)業(yè)務，在LTE成熟之前培養(yǎng)用戶習慣，避免盲目新建網(wǎng)絡(luò)帶來的經(jīng)營風險。

顯然，HSPA→HSPA+→LTE的演進路線，更適合作為現(xiàn)階段乃至今后幾年內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方向。我們推薦的HSPA→HSPA+→LTE演進策略如圖1所示，其核心思想是“先HSPA+，后LTE；先軟件，后硬件；先熱點，后全面”。即先通過軟件升級，演進到HSPA+階段，在近幾年時間內(nèi)，滿足用戶較高的速率要求，提升用戶體驗，并培養(yǎng)用戶使用新業(yè)務的習慣。當未來出現(xiàn)更高速率和容量需求，而LTE產(chǎn)業(yè)鏈也日趨成熟時，再通過軟，硬件的協(xié)同升級。演進到LTE階段，以滿足用戶不斷增長的需求。在演進過程中，也可遴選熱點地區(qū)，根據(jù)其市場業(yè)務需求，越過HSPA+階段，直接部署LTE網(wǎng)絡(luò)。

對于LTE階段的引入策略，有以下部署建議：首先在新的LTE 2，6G頻段上部署網(wǎng)絡(luò)，這些LTE系統(tǒng)將與現(xiàn)有的2G、3G網(wǎng)絡(luò)共存。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。用戶逐步向LTE前移，原有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)頻帶逐步空余出來，屆時可在空閑頻段上新建LTE網(wǎng)絡(luò)，形成“GL”、“UL”或者“GUL”多模網(wǎng)絡(luò)。最后，運營商可以部署單一的無線接入網(wǎng)絡(luò)，在一個RAN網(wǎng)絡(luò)上運行多種網(wǎng)絡(luò)制式，形成多種模式長期共存的局面。多制式并存的無線接入網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

目前全球一些高端運營商已經(jīng)開始部署HSPA+和LTE網(wǎng)絡(luò)，如香港最大的移動通信運營商CSL在2009年3月正式發(fā)布全球首個基于SDR技術(shù)的HSPA+網(wǎng)絡(luò)，采用全IP組網(wǎng)，通過軟件升級網(wǎng)絡(luò)使速率提升至21Mbps，并以此開發(fā)了歌曲下載、視頻點播、互動游戲等豐富多彩的多媒體業(yè)務，市場拓展大大領(lǐng)先其他運營商。2009年9月2日，CSL再次宣布其LTE網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃，其計劃在2010年實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)的正式商用，建設(shè)方案就是利用現(xiàn)網(wǎng)SDR基站平臺的前瞻性設(shè)計和良好的演進性，通過對現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)的簡單升級和改造，平滑演進到LTE。實現(xiàn)2G/3G/4G融合的“Single RAN”組網(wǎng)目標。

4結(jié)束語

從長遠來看，移動通信網(wǎng)絡(luò)中LTE及其以后的無線技術(shù)最終可能取代GSM與WCDMA網(wǎng)絡(luò)，但其必然經(jīng)歷從標準成熟到規(guī)模商用，然后逐步替代現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的長期過程。給WCDMA網(wǎng)絡(luò)留下了極大的發(fā)展空間。而HSPA+憑借自身的優(yōu)勢，將在此空間中承前啟后，大有作為?；赟DR技術(shù)的Uni-RAN多制式、多頻段組網(wǎng)解決方案，采取兼顧運營商投資和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的演進策略，更多地通過軟件升級和平滑演進實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，避免運營商在移動通信市場競爭激烈、新需求新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)升級和演進的步伐越來越快的今天重復投資，同時也有利于加快網(wǎng)絡(luò)性能提升和業(yè)務穩(wěn)定運營，實現(xiàn)人們“天涯若比鄰”的溝通夢想!