中兴HSPA解决方案引领3G信息高速公路(2006-12-18 13:58)
1什么是HSPA技术HSPA作为3GPP协议体系在WCDMA标准无线侧引入的增强技术，包含了在R5版本中制定的HSDPA技术和在R6版本中制定的HSUPA技术，其中HSDPA即高速下行分组接入技术，可提供最高14.4Mbps的下行数据吞吐率；HSUPA即高速上行分组接入技术，可提供最大5.76Mbps的上行数据吞吐率。HSPA技术的引入使得WCDMA的数据业务承载能力大大增强，频谱利用率也得到了明显提高：
下行链路：利用2ms TTI、自适应编码调制（AMC）、混合自动重传（HARQ）及共享信道等关键技术，HSDPA能够快速适应无线环境的变化，动态调整下行链路数据吞吐率；通过将业务信道从“专用”转为“共享”，使得更多的用户共享下行无线带宽，有效提高了无线资源利用率。
上行链路：通过更短的TTI、HARQ及基于Node B的分布调度等关键技术，HSUPA能够更好的控制上行链路噪声抬升，有效的利用了上行空口容量，提高了上行链路数据吞吐率。
2HSPA引入的必要性
无线接入技术间的竞争和WCDMA标准的不断演进是HSPA引入的根本原因。近几年全球3G飞速发展，截止2006年4月，全球共有108个WCDMA商用网络，35个CDMA2000 1x EV-DO商用网络。虽然WCDMA占有较大的市场份额，但目前商用WCDMA网络采用R99/R4版本，不论是数据业务提供能力，还是平均每用户最高接入速率，及频谱资源利用率等方面，都落后于主要竞争技术CDMA2000 1x EV-DO。我们将WCDMA技术与CDMA2000 1x EV-DO技术进行一个对比，如下：
从表中我们可以看出，WCDMA在R99/R4版本，其下行最高384Kbps接入数据传送能力远不能与1x EV-DO Rev.0版本的2.4Mbps相抗衡，同时由于受到扩频码资源和信道“专用”的限制，单小区384K速率的用户最多只能接入7个，使无线资源利用率大大降低，无法满足未来数据业务发展的需要。3GPP规范在R5版本中引入了高速下行分组接入（HSDPA）技术，使得WCDMA下行链路接入速率和频谱利用率得到了明显的改善，但上行链路的容量和服务质量仍然存在限制，导致许多新兴的基于IP分组网络提供的高速多媒体业务，如图像/数据上传在线互动游戏等无法开展。为突破这些限制，3GPP规范在R6版本中引入了上行分组接入（HSUPA）技术，使得小区上行吞吐量和高速数据业务服务质量得到明显改善。
移动数据业务的迅猛增长也是HSPA技术发展的源动力。在传统话音业务APRU不断下降的今天，移动数据业务成为了运营商关注的焦点，大量数据业务只有在宽带环境下才能获得满意的用户感受，因而对网络的数据传输速率和传输时延也提出了更高的要求。HSPA作为应用于WCDMA网络的基于分组数据传输增强技术，不仅可以大幅提升上下行链路的数据传输速率，提供更好的服务质量，还能有效降低传输时延，为移动运营商提供一批竞争力强的新型数据服务，如视频邮件、高速FTP数据上传下载等非实时数据业务，和高速流媒体点播、视频共享、多方在线游戏及VoIP等对实时性要求很高的多媒体数据业务，极大的增强了WCDMA网络的数据业务提供能力和市场竞争力，也为运营商带来了更好的经济效益和业务收入。
3HSPA部署策略
在HSPA技术中，HSDPA是在3GPP规范R5版本中引入的，而HSUPA是在R6版本中引入的。由于两者引入的时间点不同，其产业化进度存在差异，加之数据业务对上下行带宽需求的不对称性，必然导致HSDPA和HSUPA在部署时间、规模和组网策略上各有不同，因此HSDPA和HSUPA的部署策略需要分别讨论。
HSDPA部署策略
HSDPA最显著的特点是能够充分利用下行的功率，提供高速率的数据业务服务。目前HSDPA技术已成熟商用，全球已开通WCDMA商用网络的运营商，正在考虑向HSDPA升级演进。因此对于即将建设WCDMA网络的运营商，在第一期建网时引入HSDPA是非常必要的，是提高3G网络综合竞争力，提升网络品牌价值、吸引3G高端用户的最佳手段。而在3G发展初期，R99话音业务仍将是最基本的业务，具有最大的用户群，其网络覆盖范围也非常广，包含了密集城区、一般城区到郊区、农村的整网覆盖。而其中只有密集城区和一般城区，才会存在大量的高速数据业务需求。因此针对于不同区域数据业务比重的高低，制定合理的HSDPA部署策略是发挥其高吞吐率优势的前提，在HSDPA部署方式上，要优先确保话音等基本业务。
采用“密集城区全网引入，一般城区重点引入”部署HSDPA是一种快速、经济、灵活的策略。其网络拓扑如下图所示：
3G发展初期，采用密集城区全网引入方式。由于HSDPA的升级是采用全软件的升级方式，引入HSDPA不会带来全网成本的提高。既兼顾了R99业务覆盖的连续性，又保证了密集城区数据业务的连续覆盖。室内室外环境可采用R99/HSDPA共载频混合组网（如图中f1频点），而在话音业务量和数据业务量都比较大的中心城区或热点地区可引入第二载频（如图中f2频点），同样采用R99/HSDPA共载频混合组网，此时载频f1和f2采用不同的承载策略，载频f1以R99语音业务为主，辅以少量的HSDPA业务，而f2则以HSDPA业务为主，辅以少量的R99语音业务。f1于f2实现异频同覆盖，同时支持R99和HSDPA，不仅可以提供CS/PS并发业务，还能通过负载控制与负荷均衡实现话音业务与数据业务间在载频间的负荷分担，有效提高了无线资源利用率和系统容量。对于数据业务密集的CBD地区，尤其是高档写字楼、酒店、公寓等室内环境，则采用第三载频引入HSDPA（如图中f3频点），专门支持HSDPA数据卡用户，作为无线宽带的一种接入手段，提供室内相对静止环境的高速数据服务。
对于初期数据业务量不大的一般城区，则采用热点覆盖方式，仅在热点地区引入HSDPA，既可有效吸收局部数据业务量，从建网的角度看，还可减小初期建网投资。同时也应看到，对具备数据业务发展潜力的地区，采用具备HSDPA软件升级能力的设备是有必要的，随着数据业务量的不断增长，可适时通过软件升级扩大一般城区HSDPA的覆盖范围，并逐步与密集城区实现区域性连续覆盖。
在引入HSDPA时还需要考虑网络的演进和发展需求，如网络扩容和向HSUPA演进等。因此在设备选型时要考虑采用支持多载频、并能平滑向HSUPA演进的无线设备进行3G网络建设，为后续网络升级、演进奠定基础。
HSUPA部署策略
由于3G发展初期，数据业务量主要集中在下行链路，通过引入HSDPA，足以满足初期如视频点播、音乐下载、文件下载等以下行流量为主的数据业务。同时考虑HSUPA标准制定较晚，产业化进程也滞后于HSDPA，HSUPA必将在HSDPA商用之后引入，因此HSDPA的发展状况对HSUPA的引入将有重大影响。
不论HSDPA采用何种组网形式，引入HSUPA最直接的方式是直接升级HSDPA小区，因此HSUPA仍采用“密集城区全网引入，一般城区重点引入”的部署策略。但考虑HSDPA的发展状况对HSUPA的影响，HSUPA的部署需分阶段进行，如图所示。
1)HSUPA引入初期主要以覆盖为主，采用与R99/HSDPA单载频混合组网
对于密集城区，直接升级HSDPA小区支持HSUPA，以改善上行链路空口容量，满足新型业务开展的需求。如图HSPA Phase I中，通过升级f1频点，实现HSPA单载频连续覆盖。对于一般城区，仅在热点地区升级HSDPA小区实现HSPA覆盖即可满足业务需求。HSUPA引入初期将会存在HSDPA覆盖是R99覆盖的一个子集、HSUPA覆盖是HSDPA覆盖的一个子集的网络结构。
2)HSUPA发展期兼顾覆盖和容量需求，采用多载频部署策略，实现精品区域覆盖
对密集城区中数据业务量较大的双载频小区，可将两个载频均升级到HSUPA，如上图HSPA Phase I中的f2频点。而对于城市中心及商业街、高档写字楼密集的CBD地区，可直接采用第三载频单独承载HSPA，重点吸收以高速HSPA数据卡为主的终端用户，如上图HSPA Phase II中f3频点。随着未来新型数据业务的广泛开展和普及，如互动游戏，视频共享，VoIP等，对上行链路容量需求会越来越大，时延要求也越来越高，HSDPA小区最终将会全部升级到HSUPA，实现HSPA“密集城区全网覆盖”的覆盖目标。
4中兴通讯全性能HSPA解决方案
移动通信市场竞争的加剧，要求运营商必须高起点部署3G网络，建网初期即提供HSDPA业务，以占领3G制高点。中兴通讯全性能HSPA解决方案不仅能够带来高性能的HSDPA处理能力，而且通过软件升级即可支持HSUPA，实现网络的平滑演进。基于中兴通讯新一代基站产品的全性能HSPA解决方案具有如下特色：
高性能HSDPA，软件升级平滑向HSUPA演进
中兴通讯高性能HSDPA提供15个码道配置，支持全部12类UE，单小区可同时接入64个HSDPA用户，小区峰值吞吐率可达14.4Mbps。其共享基带资源的设计理念可实现一块基带板同时支持R99、HSDPA和HSUPA，不仅有效提高了基带资源利用率，而且只需通过软件升级来控制HSPA功能，在不添加和更改基站设备任何硬件的前提下实现网络的平滑演进，轻松实现R99/HSDPA/HSUPA共载频混合组网。
多载频平滑升级，实现HSPA平滑扩容
随着射频元器件集成度的提高，新一代基站的射频通道支持更宽的信号带宽，支持更多的载频。中兴通讯独特的多载频设计理念，其收发信机发射通道支持三载频，接收通道支持四载频，每一收发信机单板同时支持两路的发射通道和两路的接收通道，对多载频提供了更好的支持。从单载频升级到三载频，硬件无需改动，仅软件升级即可支持；升级到四载频，通过每路发射通道支持两个载频，两路发射通道实现四载频的支持。
在HSPA建网初期，运营商就需要关注网络后期的扩容能力。中兴通讯HSPA解决方案通过对多载频的支持，不仅满足未来HSPA网络扩容的需求，还有效降低了扩容成本。
新一代基站产品，有效降低HSPA建网TCO
大容量基带单板、30％高效率功放、多载频收发信机等基站关键技术的突破，使得中兴通讯新一代基站产品具有体积更小、成本更低、耗电更省的先天优势，大量节约了运营商在机房装修和配套上的投资，使得初期建网投资能在后续的网络扩容中得到保证，有效降低了运营商建网TCO。
5小结
中国3G启动在即，如何能快速、经济、灵活的建设高质量的3G网络，并通过快速部署新型移动数据业务实现差异化竞争，是运营商在未来激烈的3G市场竞争中致胜的关键。随着语音ARPU的不断降低、移动数据业务ARPU的不断增长的今天，HSPA必将成为3G时代运营商数据业务的竞争利器。
中兴通讯HSPA在设计之初就充分考虑为运营商提供成本效率最优的网络部署及演进方案。中兴通讯新一代基站产品不仅具有“高功率、低功耗、多载频”的特点，而且无需任何硬件改动，只需软件升级即可实现HSPA全部功能，使运营商能够快速建设高质量3G精品网络，并有效降低了网络演进、升级和扩容成本，降低网络的CAPEX和OPEX。