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信技術的出現(xiàn)，科技一直在服務著人類的生活。當互聯(lián)網(wǎng)的使用深入人心，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)絡的結(jié)合，就成了無線通信科技發(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。運營商試圖通過寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務與移動通信網(wǎng)絡的完美結(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轉(zhuǎn)型，從而提升移動運營商的市場份額。
隨著HSPA網(wǎng)絡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)務源的引入對移動網(wǎng)絡不斷提出新的要求，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，如今則更成為焦點。隨著移動寬帶市場的發(fā)展，HSPA+與LTE越來越成為業(yè)界關注的焦點，其商業(yè)化進程也在日益加速，下面就中國3G網(wǎng)絡引入HSPA+/LTE的相關策略進行初步探討。
HSPA+和LTE帶來的技術革命
HSPA+是HSPA的增強與演進，從技術角度看，“+”意味著調(diào)制、天線等多種無線技術的改進。而LTE作為向第四代移動網(wǎng)絡演進的技術，則引入了更多新的技術革新。
自然而然，首先考慮的新技術就是如何提升網(wǎng)絡容量，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，但他們都使得無線移動網(wǎng)絡帶寬有了質(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。
提升系統(tǒng)容量的關鍵技術
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術是HSPA+和LTE都采用的關鍵技術，其基本原理是在發(fā)射端和接收端均采用多天線技術，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21.6Mbps，當64QAM和MIMO技術同時使用時，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技術后上行峰值速率可達11.5Mbps。而LTE采用了OFMD調(diào)制技術，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，如MC HSPA(Multi-Carrier HSPA)多載波技術，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。
扁平化架構(gòu)和智能化網(wǎng)絡
HSPA+為了更好的兼容性，基本是沿襲了HSPA的網(wǎng)絡架構(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)絡結(jié)點：eNode B，替代了3G網(wǎng)絡中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)往核心網(wǎng)絡，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)絡扁平化進一步提升網(wǎng)絡性能。
大家都知道，無線網(wǎng)絡站點分散，數(shù)量眾多，因此網(wǎng)絡開通、網(wǎng)絡配置、網(wǎng)絡優(yōu)化以及網(wǎng)絡維護工作非常繁復，成為運營商運營成本和管理成本的主要組成。而且網(wǎng)絡覆蓋越廣泛，成本上升急劇增加。因此在LTE中引入了SON技術，即“自組織網(wǎng)絡”，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)絡設備的實時檢測與KPI上報，用戶和設備的跟蹤等網(wǎng)絡自我管理功能，大大減輕人工配置維護網(wǎng)絡的工作量，降低運營商的OPEX成本。
無線接入網(wǎng)，如何面對HSPA+/LTE時代的到來?
網(wǎng)絡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，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，為系統(tǒng)承載寬帶業(yè)務創(chuàng)造了得天獨厚的優(yōu)勢。這也決定了HSPA+、LTE的無線接入網(wǎng)絡須具有極高的數(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IP化。不僅如此，LTE要求IP傳輸網(wǎng)絡架構(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)絡的設計和部署提出了新的要求。
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)絡以盡可能小的代價演進，達到提升系統(tǒng)性能、挖掘WCDMA網(wǎng)絡潛力、保護運營商投資，同時保證用戶使用網(wǎng)絡服務連續(xù)性的目的?；谶@樣的目標，絕大多數(shù)HSPA+技術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。
采用中興通訊ZXSDR 8000系列基站部署的HSPA網(wǎng)絡，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1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，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，推出了羅馬尼亞，乃至東歐
雙贏策略：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)絡建設與升級時，不僅僅要考慮技術的領先性，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。同時，現(xiàn)階段的LTE產(chǎn)業(yè)鏈無論在標準、芯片、終端，還是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，而且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)絡發(fā)展方向。對于運營商而言，部署HSPA+網(wǎng)絡不需要更換已有的HSPA設備，也無需購買額外的頻段，就獲得更理想的網(wǎng)絡性能與容量，進一步深挖WCDMA系統(tǒng)潛力，使已有網(wǎng)絡實現(xiàn)利潤的最大化。
而且，運營商還可以利用HSPA+網(wǎng)絡的高速數(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)絡所帶來的經(jīng)營風險。
顯然， HSPA→HSPA+→LTE的發(fā)展路徑更適合作為現(xiàn)階段乃至今后幾年內(nèi)的網(wǎng)絡發(fā)展方向。中興通訊推薦的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，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。
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，這些LTE系統(tǒng)將與現(xiàn)有的2G、3G網(wǎng)絡共存。隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，用戶逐步向LTE前移，原有的2G/3G網(wǎng)絡頻帶逐步空余出來，屆時可在空閑頻段上新建LTE網(wǎng)絡，形成“G/L”、“U/L”或者“G/U/L”多模網(wǎng)絡。最后，運營商可以部署單一的無線接入網(wǎng)絡，在一個RAN網(wǎng)絡上運行多種網(wǎng)絡制式，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，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技術的HSPA+網(wǎng)絡，采用全IP組網(wǎng)，通過軟件升級網(wǎng)絡速率提升至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，市場拓展大大領先其他運營商。2009年9月2日，CSL再次宣布其LTE網(wǎng)絡部署規(guī)劃，其計劃在2010年實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡的正式商用，建設方案就是利用現(xiàn)網(wǎng)SDR基站平臺的前瞻性設計和良好的演進性，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。
從長遠來看，移動通信網(wǎng)絡中LTE及其以后的無線技術最終可能取代GSM與WCDMA網(wǎng)絡，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)絡的長期過程，給WCDMA網(wǎng)絡留下了極大的發(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。基于SDR技術的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)絡發(fā)展的演進策略，更多的通過軟件升級和平滑演進實現(xiàn)網(wǎng)絡發(fā)展，避免運營商在移動通信市場激烈競爭、新需求新技術不斷涌現(xiàn)、網(wǎng)絡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)絡性能提升和業(yè)務穩(wěn)定運營。