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中国电信广州研究院HSDPA建网及商用策略

发布时间:2021-01-22 06:49:25 阅读: 来源:球磨机厂家

中国电信股份有限公司广州研究院无线通信研究部 朱红梅

HSDPA如同通信业界的新星,一度风靡全球,受到众多设备制造商和运营商的青睐。很多运营商宣称直接部署HSDPA网络,在3G网络运营的第一天即提供HSDPA业务,满足用户的高速需求,提升运营商的知名度,吹响商用的号角。但提到实际商用,HSDPA虽高歌具有十足的商用能力,但问题也随着商用进程的临近,逐步清晰。很多厂商也不能提出明确的商用4部署策略,很多问题有待外场试验的进一步验证。

一、组网

2005年下半年开始,国内外基于HSDPA研究的外场试验逐步开展,但是基于产品的成熟度、终端的限制以及试验网络的规模,我们很难准确给出组网的策略和建议。下面详细介绍HSDPA与R99/R4两种组网方式的特点。

1.共载组网

HSDPA混合载频组网是指HSDPA与R99/R4共载频组网的情况,可以是共享一个载频或者多个载频。一般来说在HSDPA建网初期,会有较多的手机不支持HSDPA功能(据GSA的调研,截至2006年2月28日,已有305款WCDMA终端,但是HSDPA只有25款),3G CS业务占主流,分组业务行为不确定。因此一般在3G网络会采用HSDPA和R99/R4共用一个载频的混合载频组网方式,在WCDMA已有小区的基础上,加入HSDPA的支持,CS业务由DCH信道来承载,PS业务主要由HS-DSCH信道来承载。通过HSDPA的引入,可以提高下行数据业务的容量,在不影响原有语音、视频电话等实时业务的前提下,将背景类、交互类等数据业务承载到HSDPA上可以提高系统的容量和频谱利用率,避免过早地升级设备到第二个载频。

采用HSDPA与R99混合载频组网,必须充分考虑到HSDPA和R99的切换关系,支持HS-DSCH和DCH、HS-DSCH和FACH之间的切换。针对HSDPA和R99信道以及2G的切换需要采取基于覆盖的切换、基于业务的切换等策略。对于基于覆盖的切换,系统根据终端上报的邻近小区无线信号的测量报告,把用户切换到合适的小区,保证覆盖的连续性,包括HSDPAR99/R4,HSDPA2G。当HSDPA的覆盖不能达到要求而R99的覆盖可以达到的时候,系统会将业务切换到DCH,当处于非小区边缘软切换区域时,HSDPA直接切换到本小区的DCH上;当处于小区边缘的软切换区域时,HSDPA先切换到本小区的DCH上,再根据需要是否要发起软切换到相邻小区。对于基于业务的切换,是为了提高资源的利用效率,或者满足各种实际网络(如运营商)的需要,将不同的业务分配到不同的信道,把数据用户尽可能映射到HS-DSCH,把实时业务和带宽要求稳定时延要求高的数据业务映射到DCH,提高系统资源的利用效率,对于HSDPA用户,如果业务的流量减小,可以考虑将业务切换到低速的FACH上,以节约系统资源。对于HSDPA与R99/R4混合组网,我们需要解决以下问题。

(1)需要解决由于HSDPA的引入带来的覆盖、容量收缩问题

HSDPA引入后,小区负载提升,一般R99/R4网络的下行负载设计为75%,引入HSDPA后,下行负载可上升到90-100%,负载的提升,间接的提升了小区的干扰。因此原来导频不变的基础上,会引起覆盖的收缩。要保证原网络的覆盖不变,因此要增加导频功率,相应也增加相关CS业务的业务信道功率。保证原R99/R4网络的CS业务的覆盖不变。

但是在总功率(如:20W)一定的情况下,增大导频及CS业务信道的功率,HSDPA可用的功率就会减小。因此在这种情况下,要考虑运用大功放来解决相关功率不足的问题,但是大功放的引入,也带来一定的问题,如导频污染等。因此HSDPA与R99/R4混合组网,要保证原覆盖的不变,同时又能保证一定感受的HSDPA高速业务,必须详细考虑大功放的功率使用及分配问题。

一般认为引入HSDPA后,部分DCH上的PS业务转移到HS-DSCH信道承载,完全不会影响原有网络的CS业务容量,实际上,这跟最初的网络设计有直接的关系,不同的地区,如密集市区、市区等不同区域有不同的CS、PS业务量规划,但如果运营商对HSDPA规划一定的目标值(如:吞吐量、边缘速率),就必须要求有一定的功率来保证相应的目标。但是这个目标需求的功率是否等同于从DCH上转移过来的功率?此外,即使原DCH有足够的PS业务可转移到HS-DSCH上承载,那么初期又是否有足够的HSDPA终端来实现承载?因此,要保证引入HSDPA后R99/R4网络的CS业务容量不变,一方面要合理规划HSDPA的目标值,考虑PS业务可转移量,另一方面,运营商要考虑初期HSDPA终端的渗透率。否则HSDPA的引入会占用原CS业务的功率,影响CS业务的容量。

(2)需要解决R99/R4和HSDPA各自业务合适的功率及码资源分配策略

首先,HSDPA设备必须支持动态功率和码资源调整机制。对于单个用户的业务,也需要支持动态的功率和码资源配置功能。其次,在业务机制保障方面,除了无线资源管理中的准入控制、负载控制、拥塞控制外,基于数据业务的调度策略是HSDPA业务的主要保障机制,设备需要根据端到端业务质量的要求,在HSDPA承载上考虑业务的优先级和时延要求的情况下,兼顾公平性原则尽量使小区的吞吐量最大化。在业务发生拥塞时,无线资源管理启动负载调整机制,通过HSDPA的动态功率和码资源调整,优先保障DCH的资源承载话音等实时业务。在HSDPA的包调度上,通过功率和码资源的实时动态分配来保障HSDPA承载的流业务的质量。但是根据各厂商的产品路标来看,动态的码资源及功率调整机制与流业务的支持情况是一致的,基本都要到2006年年底才可能支持。

(3)需要解决采用什么切换策略来保证不同切换条件下的切换成功率问题

HSDPA采用共享信道(HS-DSCH)的方式,只实现硬切换,为了保证移动的可靠性,每个HSDPA UE都有一条A-DCH(Assited-DCH)信道,用于测量目标小区的信号。因此当UE移动的过程中,A-DCH完成目标小区的测量,同时实现软切换,HS-DSCH进行硬切换,完成小区变更。

如果相邻小区是R99/R4小区,不是HSDPA小区,为保证切换成功率,UE可从HS-DSCH信道切换到本小区DCH信道上,然后通过软切换的方式切换到目标小区,在目标小区再根据业务的需要决定是否需要转移到HS-DSCH信道上进行承载。此外,UE也可以直接从源小区的HS-DSCH信道切换到目标小区的DCH信道上。这种过程中,运营商可以灵活根据自身的需求实现不同的切换机制,如基于覆盖的切换、基于负载的切换等。

同时为了更好的节省网络资源,当信道质量不好,或用户的需求不大,如长期内低流量时,可以将HS-DSCH重配到DCH信道或者FACH信道上,释放部分HS-DSCH上的资源,以便承载其他无线环境好、有高速需求的业务。

2.独立组网

从理论分析的角度看,HSDPA独立载频组网的优势在于:HSDPA网络和R99/R4网络互不影响;在容量、覆盖上相互独立,R99/R4网络用户服务不受影响;HSDPA独立载频组网由于可分配给HSDPA的功率大大增加,因此支持的用户数据速率可以明显提高。对于关注数据卡应用的运营商,可以在热点地区增加单独一个载频的微蜂窝或者室内系统来支持数据业务,在这个载频中主要支持数据卡用户,而其他话音或者R99业务全部通过R99网络来承载。

从网络规划的角度看,R99/R4与HSDPA独立组网,一步到位建设HSDPA网络,不需要考虑与原有R99网络规划的兼容,相对来说比较简单,但是需要知道覆盖目标、话务模型及承载策略后才能规划出满足各自指标要求的结果。目前全球除了Cingular正式对外宣称HSDPA商用外,还没有其他正式商用的运营商,因此对HSDPA业务的运营缺乏经验,建网初期很难准确把握业务目标。

从业务使用的角度看,对于并发业务,例如HSDPA+PS或者HSDPA+CS的并发业务独立组网就无法支持。同时当用户处于HSDPA的频段内要使用CS业务时,系统需要将用户切换到R99/R4频段;当用户处于R99/R4的频段而发起HSDPA的业务时,系统需要将用户切换到HSDPA频段。这两种切换都带来资源的消耗和时延的增加,此外系统需要仔细考虑用户在不同频段的驻留问题和切换问题,因此效率降低。从资源使用的角度,HSDPA与R99/R4单独组网,HSDPA不能充分利用剩余的功率资源,造成资源的浪费。

上述内容仅是理论分析,具体选择独立组网还是混合组网,哪个资源利用率高,同时又不会影响到原有网络规划及CS域业务的覆盖及容量,还有待试验进一步验证。此外从HSDPA设备功能的支持情况看,目前设备厂商普遍支持动态的功率分配,预计今年3季度会支持动态的码资源配置。因此当功率、码字动态支持功能完善时,就无所谓的组网问题,那时就全部是混合组网,只是有些细节的策略不同而已。

二、覆盖

对于新兴的移动运营商,一方面要建设R99/R4网络,同时要引入HSDPA。移动网络有个重要法则,就是必须全覆盖,用户无论在哪儿,都要能享受同样的体验。如果同样的体验享受不到,那就会存在问题。

1.室外热点区域连续覆盖

用户的消费行为有一个培育期,HSDPA商用初期,用户数不会很多,用户量也不会很大。因此HSDPA在初期主要考虑区域性的覆盖。热点区域,如风景区、孤立办公楼等。这些区域,数据业务需求量大,但是范围小,而且主要集中在室内。部署HSDPA网络时,可考虑在原R99小区的基础上叠加HSDPA单站点覆盖的方式;热点区域,如商务区、高级住宅区等。这些区域,数据业务需求量大,但是范围广。部署HSDPA网络,即在原R99的网络上,叠加多个HSDPA小区,建设区域性的HSDPA面覆盖网络。

在HSDPA与R99的共同覆盖区内,PS数据业务优先选择HSDPA网络。当PS用户进入HSDPA的覆盖范围内时,优先选择HSDPA小区,当PS用户远离HSDPA的覆盖区时,为保证业务的连续性,让用户切换到R99的信道上,使用R99网络。当激活集中同时存在HSDPA小区、R99小区时,用户优先选择HSDPA小区。用户感受到高速移动服务,运营商打造区域性的HSDPA精品网络。

2.室外全部连续覆盖

室外全部连续覆盖,即提供包括密集城区,一般城区等全部重要区域的HSDPA服务,实现全部城区区域的HSDPA连续覆盖。其中所有的小区同时支持HSDPA业务和R99业务,且两种业务的覆盖范围相同。对于R99业务,小区满足CS64k业务的连续覆盖;而对于HSDPA业务,运营商可根据自身需求设定HSDPA小区的边缘速率,实现HSDPA的全网覆盖,保证用户的高速体验。但这种方式的问题是,投资大,资源浪费。

从HSDPA的特性出发,通过码率调整的方案实现无线信道的匹配,HSDPA UE的速率会根据无线信道的强弱、资源占用的情况实现自适应的调整,因此对HSDPA网络没有边缘小区速率限制的基础上,理论上,HSDPA能够实现与原有R99/R4网络相同的覆盖,但是HSDPA的调度是每2ms调整一次,即500次/秒,是否能够适配上无线环境的快速变化,是否能够保持保证边缘仍然存在连接,仍是亟待外场试验解决的问题。此外,热点区域覆盖,考虑业务的连续性,要详细考虑HSDPA小区与R99/R4小区的切换策略。如果运营商对边缘速率有相关要求,那就要求HSDPA必须有一定的功率保证,否则无法实现目标的边缘速率。

三、商用策略

就目前全球HSDPA的运营商来看,商用策略主要分为两大类。

1.信息型业务

以信息为导向的主要代表是日本的NTT Docomo。在2004年3GSM全球大会上,HSDPA改变了所有主要欧洲运营商的日程。作为业界先锋的NTT Docomo也宣布了要在2005年中部署HSDPA网络。但是随着终端的滞后,NTT Docomo被迫减缓HSDPA的商用步伐。

HSDPA的高速率已为移动多媒体业务带来了无限的想象空间。多媒体彩铃业务、MMS、VoD、VP、WAP浏览、E-mail、游戏等丰富多彩的数据业务将改变语音的一统天下。

为了确保HSDPA服务的如期提供,自2004年开始,NTT Docomo计划两年内投资3.5亿美元,资助富士通、三菱电子、摩托罗拉日本公司、NEC、松下移动通信、夏普6家终端厂商,加快对HSPDA手机终端的研发。

2.流量型业务

除了NTT Docomo外,其他大部分的欧美运营商采用流量型业务。主要有以下几点原因:企业用户更容易使用高速率的数据业务:如下载等;终端的不确定性迫使运营商初期不可能大规模开展HSDPA业务;首先在热点区域增强覆盖,进一步进行网络优化;广大用户不愿在3G新业务上花钱,只是用初级的语音业务等。

目前全球只有Cingular宣称商用,但是业务单一,简单的下载,终端只有两款,分别是Sierra Wireless AC860,Novatel U730。相对而言移动运营商还是缺少网络建设和运营方面的经验,在市场推广、目标客户定位、业务设计、品牌塑造等多个方面都面临着全新的课题。建网初期,如何准确定位流量型(企业客户,以下载为主)和信息型(个人客户,增值业务为主)的业务,如何分配网络资源?如何通过资费策略正面引导?如何定位HSDPA网络与其他宽带接入技术间的关系?如何避免用户使用低附加值、非理性商业模式的BT下载等,合理利用投资昂贵的移动通信资源,最终降低全体用户的成本。一个成功的商务运营模式,一个健壮的技术平台都成为不可或缺的因素。

尽管HSDPA的到来给WCDMA阵营带来极大的惊喜,也给运营商部署3G网络带来极大的信心,但是如何部署HSDPA网络,如何制定出合理的运营模式,还有待试验的进一步验证,也有待业界的进一步努力。

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