HSPA移动宽带商用模式及网络性能分析

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HSPA移动宽带商用模式及网络性能分析

HSPA商用网络性能评测

　　当前，全球运营商正迅速将高速下行链路分组接入（HSDPA）服务引入其WCDMA网络。截止到2007年4月，已有100个网络推出了商业HSDPA服务，其中爱立信提供了49个。

　　在众多商用HSPA网络的实施当中，爱立信积累了丰富的经验。这里以2006年初爱立信和欧洲的运营商商用HSPA网络为例，展示了真实的现网性能评测结果，证明了爱立信可提供功能强大的HSPA实施方案，并配有众多可优化HSPA性能的强大功能。

　　基站设计

　　高效、可靠的基站架构可进一步提升HSPA的性能。输出功率快速、动态式的分配（每秒500次），超线性功率放大器、发送（TX）链线性以及快速拥塞控制（每秒1500次），在很大程度上均对本文所述的良好测试成绩起到了非常重要的作用。具体而言，移动和较差无线电测试环境下的出色成绩可直接归功于无线电基站设计。例如，爱立信的基站可在每个传输时间间隔（每秒500次）有效共享HSPA与非HSPA业务之间的输出功率，而无需进行分区。

　　节约成本的单载波实施方案

　　将HSPA添加至3G网络的运营商可重用现有的小区载波，将HSPA与非HSPA（话音与数据）业务相混合。利用爱立信的快速动态功率控制技术，可以利用不同业务的时间差，最大限度地提高系统利用率，从而减少运营商的投资。只有当小区中的组合业务（预期或测量得出）证实，需要额外投资第二载波时，方可合理添加第二个小区载波。

　　CQI调节     

　　借助信道质量指示器（CQI）移动设备可向移动网络报告下行链路信道的质量。借助这些报告，系统可通过为下一个TTI选择最佳传输速度来不断优化性能（10%BLER）。

　　并非所有设备均以相同的方式报告CQI，然而，这可能导致网络资源的无效使用以及在调度程序中对最终用户的不公平对待。据此，爱立信开发了一种CQI调节功能，该功能用于查看前一次最终用户传输过程中包含的确认数量和未确认数量，并调节所报告的数值，以便响应下行链路信道的实际质量。CQI调节使HSDPA信道中的BLER处于可靠范围。例如，在移动路测过程中，BLER值从41%降为10%。

　　HSPA移动性能测试

　　案例路测对象包括站点与扇区之间的大约上百个切换点。测试结果表明，小区变化并未对文件传输和互联网浏览带来负面影响。整个评测过程保持了较高的比特率，而很短的无线电中断实际上也没有造成测试应用的明显延迟。

　　端到端延迟，是指小型IP数据包从移动终端（或笔记本电脑）通过HSPA系统传送至互联网服务器和后台用户所需的平均时间，该延迟时间能够明显影响最终用户对TCP/IP应用的感受。我们对众多商业HSDPA网络中的延迟进行了测量。通过综合考量网络设计和核心网络提供商可以发现，在业经优化的商业网络中，通过对爱立信核心和无线电设备进行评测发现，其平均端到端延迟为仅70毫秒。

　　同时，网络在终端设备快速移动时仍然保持了相当高的数据速率，在信号环境恶劣的地区仍然能够保持正常通信，这些充分体现了爱立信HSPA系统的卓越抗干扰能力。

　　近来的发展

　　事实证明，商业HSPA服务与网络实施极具吸引力且十分稳定，能够提供显著优于其它技术的改进性能。然而这才仅仅是开始—目前的改进包括：多码复用（codemultiplexing）、更多HSPA代码和动态代码分配、高级接收机技术、改进的调度程序、增强型上行链路（E-UL）以及各种标准的演进。

　　多码复用

　　借助HSPA，数据传输可按照时间和代码进行划分，从而在每个传输时间间隔（TTI）适用于多个用户。码分复用使得以下情况成为了可能：即使并非全部代码均得到了指定最终用户设备的支持，仍然可在每个TTI使用所有的可用代码。例如，可在同一TTI期间同时为使用五码（five-code）设备的三名用户提供服务。此外，多码复用还可在多个用户的RBS缓冲数据未填满整个TTI时支持组合传输。通过在安排传输过程的同时缩短等待时间，码分复用甚至还能降低小区中有效最终用户的延迟。

　　当网络中的HSPA利用率提高时，IP语音（VoIP）等带有短程猝发数据包的延迟敏感型应用还能从多码复用中受益。

　　更多HSPA代码和动态代码分配

　　可处理10个甚至15个代码的最终用户设备的推出，将使最大传输率提高至14.4Mbit/s。然而与此同时，还必须动态分配代码，因为用于HSDPA一个扇区载波中的10到15个代码的固定分配，将显著降低R99业务中的可用代码。在高话音负载期间，代码应当分配给话音和R99数据业务。余下的时间，代码可用于其它的HSDPA业务，尤其是在与码分复用结合使用时。为此，爱立信部署了一项独特的动态代码分配功能。将HSDPA与非HSDPA业务相混合的能力可显著降低早期引入额外小区载波的需求，因此可进一步提高频谱效率、降低与网络有关的资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）。2007年2月，爱立信HSPA技术应用到澳大利亚运营商澳洲电讯Telstra，能够在上行链路和下行链路中分别实现1.9Mbit/s和14.4Mbit/s的峰值速率。在此次实际测试中，Telstra即使在覆盖的边界地区也实现了2.3Mbit/s的下行链路速率。

　　高级接收机技术

　　将G-Rake接收机（广义耙式接收机）与接收分集等高级接收机技术引入最终用户设备，将显著改进下行链路信道的质量，并可提升HSPA的速度。与仅仅通过优化信号不同，G-Rake接收机（广义耙式接收机）可通过最大限度地增强信令强度以及降低干扰来优化信扰比（S/I）。借助接收分集天线解决方案，通过G-Rake技术所获得的增益还可进一步得到增强。

　　服务质量（QoS）与改进的调度程序设计

　　作为一项共享资源，HSPA可利用RBS中的调度程序，为最终用户分配可用资源。随着网络中HSPA业务的增长，选择一项最适合小区中的混合业务的调度程序战略将变得越来越重要。

　　未来的调度程序将按照优先顺序排列某些流量，以进一步改进最终用户应用的性能。例如，IP语音（VoIP）、流会话以及高级用户的业务，均可优先排列在其它业务的前面。这样，运营商即可在应用和最终用户支持方面，对其服务加以区分。

　　增强型上行链路的进展

　　3GPPRelease6中介绍的增强型上行链路（EUL或HSUPA）可在上行链路中支持高达5.8Mbit/s的速度。自2005年3月以来，爱立信就开始演示EUL。

　　爱立信在2006年12月，与3Italia携手实现业界新突破，首次在商用网络中成功完成了基于增强型上行链路(EUL)的移动数据呼叫。

　　除了改进上行链路的性能之外，E-UL还可通过为确认业务腾出更多空间和降低整体延迟来进一步改进HSPA的性能。

　　目前，人们正在针对未来版本探讨HSPA的演进（简称“HSPA+或HSPAe”）以及3G的长期演进（LTE）。

　　HSPA演进的目标是：在5MHz带宽之上，使下行链路和上行链路的数据速率分别达到40Mbit/s和12Mbit/s。通过引入“多输入多输出（MIMO）传输”技术，可实现该目标。MIMO可用于通过结合使用上行链路和下行链路中的高阶调制，将并行数据流传输至单个最终用户，可实现数据速率的提升。在2006年初美国拉斯维加斯举办的CTIAWireless大会上，爱立信展示了带有MIMO的HSPA演进，这种技术能够获得高达28Mbit/s的下行链路速率。在今年初，爱立信在中国测试场再一次演示了基于MIMO的HSPA演进系统。

　　LTE是一项全新的接入技术，旨在借助20MHz的带宽，使下行链路和上行链路中的数据速率分别达到100Mbit/s和50Mbit/s。目前，LTE的相关规范正在制定中，预计在2008年完成，商用产品估计会在2009年以后问世。HSPA演进的规范则将在2007年完成。