简述HSPA+/LTE引入策略

时间:2011-08-30

  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,无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽,通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。

  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、移动即时通讯和信息推送业务等。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,HSDPA(高速下行分组接入)在下行链路上能够实现高达14.4Mbit/s的速率。通过新的自适应调制与编码以及将部分无线接口控制功能从无线网络控制器转移到基站中,实现了更高效的调度以及更快捷的重传,HSDPA的性能得到了优化和提升。HSUPA(高速上行分组接入)在上行链路中能够实现高达5.76Mbit/s的速度。基站中更高效的上行链路调度以及更快捷的重传控制成就了HSUPA的优越性能。

  HSDPA采用共享的下行信道进行数据传输,通过引入自适应调制编码、混合自动重传、快速调度、16QAM等技术,从而得到较高的数据吞吐量,并能有效降低数据重传的程度和传输时延。其中,自适应调制编码(AMC)用来实现无线链路自适应,并根据信道的情况来选择不同的编码方式和调制阶数。混合自动重传是指在接收到的数据包出现错误时,在允许的错误范围内,引入前向纠错编码进行差错纠正,若超出纠错范围,就发送请求信息要求重传。由于混合自动重传能自动适应瞬间信道条件,而且不太受测量差错和时延的影响,因此在与自适应调制编码联合使用时,自适应调制编码可以提供较粗的数据速率选择,而混合自动重传可以提供基于信道条件的的速率调整。在HSDPA系统中,无线基站增加了快速媒质接入控制实体,用来负责HSDPA的快速分组调度和信道的实时控制,重传请求直接由基站进行处理,这样大大加快了系统的响应速度,缩短了系统的处理时延。根据无线信道的质量指示、数据流量以及业务优先级等,分组调度算法可以快速地实现共享资源的分配。

  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。MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put)系统是一项运用于802.11n的技术。802.11n是IEEE继802.11b\a\g后全新的无线局域网技术,速度可达600Mbps。同时,专有MIMO技术可改进已有802.11a/b/g网络的性能。该技术早是由MarcONi于1908年提出的,它利用多天线来抑制信道衰落。根据收发两端天线数量,相对于普通的SISO(Single-Input Single-Output)系统,MIMO还可以包括SIMO(Single-Input Multi-ple-Output)系统和MISO(Multiple-Input Single-Output)系统。MIMO 表示多输入多输出。读/maimo/或/mimo/,通常美国人前者,英国人读后者,国际上研究这一领域的较多的都读读/maimo/。通常用于 IEEE 802.11n,但也可以用于其他 802.11 技术。MIMO 有时被称作空间多样,因为它使用多空间通道传送和接收数据。只有站点(移动设备)或接入点(AP)支持 MIMO 时才能部署 MIMO。

  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。

  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,而不用再发往网络,大大提高数据处理效率。

  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,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

  &t/a'k/~2d0a&X)J#P移动通信,通信工程师的家园,通信人才,求职招聘,网络优化,通信工程,出差住宿,通信企业黑名单事实上,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,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抢占先机,推出了罗马尼亚,乃至东欧移动市场张HSPA+商用网络!



  
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