HSPA商用網(wǎng)絡(luò)性能評測
當(dāng)前,全球運營商正迅速將高速下行鏈路分組接入(HSDPA)服務(wù)引入其WCDMA網(wǎng)絡(luò)。截止到2007年4月,已有100個網(wǎng)絡(luò)推出了商業(yè)HSDPA服務(wù),其中愛立信提供了49個。
在眾多商用HSPA網(wǎng)絡(luò)的實施當(dāng)中,愛立信積累了豐富的經(jīng)驗。這里以2006年初愛立信和歐洲的運營商商用HSPA網(wǎng)絡(luò)為例,展示了真實的現(xiàn)網(wǎng)性能評測結(jié)果,證明了愛立信可提供功能強大的HSPA實施方案,并配有眾多可優(yōu)化HSPA性能的強大功能。
基站設(shè)計
高效、可靠的基站架構(gòu)可進一步提升HSPA的性能。輸出功率快速、動態(tài)式的分配(每秒500次),超線性功率放大器、發(fā)送(TX)鏈線性以及快速擁塞控制(每秒1500次),在很大程度上均對本文所述的良好測試成績起到了非常重要的作用。具體而言,移動和較差無線電測試環(huán)境下的出色成績可直接歸功于無線電基站設(shè)計。例如,愛立信的基站可在每個傳輸時間間隔(每秒500次)有效共享HSPA與非HSPA業(yè)務(wù)之間的輸出功率,而無需進行分區(qū)。
節(jié)約成本的單載波實施方案
將HSPA添加至3G網(wǎng)絡(luò)的運營商可重用現(xiàn)有的小區(qū)載波,將HSPA與非HSPA(話音與數(shù)據(jù))業(yè)務(wù)相混合。利用愛立信的快速動態(tài)功率控制技術(shù),可以利用不同業(yè)務(wù)的時間差,最大限度地提高系統(tǒng)利用率,從而減少運營商的投資。只有當(dāng)小區(qū)中的組合業(yè)務(wù)(預(yù)期或測量得出)證實,需要額外投資第二載波時,方可合理添加第二個小區(qū)載波。
CQI調(diào)節(jié)
借助信道質(zhì)量指示器(CQI)移動設(shè)備可向移動網(wǎng)絡(luò)報告下行鏈路信道的質(zhì)量。借助這些報告,系統(tǒng)可通過為下一個TTI選擇最佳傳輸速度來不斷優(yōu)化性能(10%BLER)。
并非所有設(shè)備均以相同的方式報告CQI,然而,這可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源的無效使用以及在調(diào)度程序中對最終用戶的不公平對待。據(jù)此,愛立信開發(fā)了一種CQI調(diào)節(jié)功能,該功能用于查看前一次最終用戶傳輸過程中包含的確認(rèn)數(shù)量和未確認(rèn)數(shù)量,并調(diào)節(jié)所報告的數(shù)值,以便響應(yīng)下行鏈路信道的實際質(zhì)量。CQI調(diào)節(jié)使HSDPA信道中的BLER處于可靠范圍。例如,在移動路測過程中,BLER值從41%降為10%。
HSPA移動性能測試
案例路測對象包括站點與扇區(qū)之間的大約上百個切換點。測試結(jié)果表明,小區(qū)變化并未對文件傳輸和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽帶來負面影響。整個評測過程保持了較高的比特率,而很短的無線電中斷實際上也沒有造成測試應(yīng)用的明顯延遲。
端到端延遲,是指小型IP數(shù)據(jù)包從移動終端(或筆記本電腦)通過HSPA系統(tǒng)傳送至互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和后臺用戶所需的平均時間,該延遲時間能夠明顯影響最終用戶對TCP/IP應(yīng)用的感受。我們對眾多商業(yè)HSDPA網(wǎng)絡(luò)中的延遲進行了測量。通過綜合考量網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和核心網(wǎng)絡(luò)提供商可以發(fā)現(xiàn),在業(yè)經(jīng)優(yōu)化的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,通過對愛立信核心和無線電設(shè)備進行評測發(fā)現(xiàn),其平均端到端延遲為僅70毫秒。
同時,網(wǎng)絡(luò)在終端設(shè)備快速移動時仍然保持了相當(dāng)高的數(shù)據(jù)速率,在信號環(huán)境惡劣的地區(qū)仍然能夠保持正常通信,這些充分體現(xiàn)了愛立信HSPA系統(tǒng)的卓越抗干擾能力。
近來的發(fā)展
事實證明,商業(yè)HSPA服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)實施極具吸引力且十分穩(wěn)定,能夠提供顯著優(yōu)于其它技術(shù)的改進性能。然而這才僅僅是開始—目前的改進包括:多碼復(fù)用(codemultiplexing)、更多HSPA代碼和動態(tài)代碼分配、高級接收機技術(shù)、改進的調(diào)度程序、增強型上行鏈路(E-UL)以及各種標(biāo)準(zhǔn)的演進。
多碼復(fù)用
借助HSPA,數(shù)據(jù)傳輸可按照時間和代碼進行劃分,從而在每個傳輸時間間隔(TTI)適用于多個用戶。碼分復(fù)用使得以下情況成為了可能:即使并非全部代碼均得到了指定最終用戶設(shè)備的支持,仍然可在每個TTI使用所有的可用代碼。例如,可在同一TTI期間同時為使用五碼(five-code)設(shè)備的三名用戶提供服務(wù)。此外,多碼復(fù)用還可在多個用戶的RBS緩沖數(shù)據(jù)未填滿整個TTI時支持組合傳輸。通過在安排傳輸過程的同時縮短等待時間,碼分復(fù)用甚至還能降低小區(qū)中有效最終用戶的延遲。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的HSPA利用率提高時,IP語音(VoIP)等帶有短程猝發(fā)數(shù)據(jù)包的延遲敏感型應(yīng)用還能從多碼復(fù)用中受益。
更多HSPA代碼和動態(tài)代碼分配
可處理10個甚至15個代碼的最終用戶設(shè)備的推出,將使最大傳輸率提高至14.4Mbit/s。然而與此同時,還必須動態(tài)分配代碼,因為用于HSDPA一個扇區(qū)載波中的10到15個代碼的固定分配,將顯著降低R99業(yè)務(wù)中的可用代碼。在高話音負載期間,代碼應(yīng)當(dāng)分配給話音和R99數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。余下的時間,代碼可用于其它的HSDPA業(yè)務(wù),尤其是在與碼分復(fù)用結(jié)合使用時。為此,愛立信部署了一項獨特的動態(tài)代碼分配功能。將HSDPA與非HSDPA業(yè)務(wù)相混合的能力可顯著降低早期引入額外小區(qū)載波的需求,因此可進一步提高頻譜效率、降低與網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的資本支出(CAPEX)和運營支出(OPEX)。2007年2月,愛立信HSPA技術(shù)應(yīng)用到澳大利亞運營商澳洲電訊Telstra,能夠在上行鏈路和下行鏈路中分別實現(xiàn)1.9Mbit/s和14.4Mbit/s的峰值速率。在此次實際測試中,Telstra即使在覆蓋的邊界地區(qū)也實現(xiàn)了2.3Mbit/s的下行鏈路速率。
高級接收機技術(shù)
將G-Rake接收機(廣義耙式接收機)與接收分集等高級接收機技術(shù)引入最終用戶設(shè)備,將顯著改進下行鏈路信道的質(zhì)量,并可提升HSPA的速度。與僅僅通過優(yōu)化信號不同,G-Rake接收機(廣義耙式接收機)可通過最大限度地增強信令強度以及降低干擾來優(yōu)化信擾比(S/I)。借助接收分集天線解決方案,通過G-Rake技術(shù)所獲得的增益還可進一步得到增強。
服務(wù)質(zhì)量(QoS)與改進的調(diào)度程序設(shè)計
作為一項共享資源,HSPA可利用RBS中的調(diào)度程序,為最終用戶分配可用資源。隨著網(wǎng)絡(luò)中HSPA業(yè)務(wù)的增長,選擇一項最適合小區(qū)中的混合業(yè)務(wù)的調(diào)度程序戰(zhàn)略將變得越來越重要。
未來的調(diào)度程序?qū)凑諆?yōu)先順序排列某些流量,以進一步改進最終用戶應(yīng)用的性能。例如,IP語音(VoIP)、流會話以及高級用戶的業(yè)務(wù),均可優(yōu)先排列在其它業(yè)務(wù)的前面。這樣,運營商即可在應(yīng)用和最終用戶支持方面,對其服務(wù)加以區(qū)分。
增強型上行鏈路的進展
3GPPRelease6中介紹的增強型上行鏈路(EUL或HSUPA)可在上行鏈路中支持高達5.8Mbit/s的速度。自2005年3月以來,愛立信就開始演示EUL。
愛立信在2006年12月,與3Italia攜手實現(xiàn)業(yè)界新突破,首次在商用網(wǎng)絡(luò)中成功完成了基于增強型上行鏈路(EUL)的移動數(shù)據(jù)呼叫。
除了改進上行鏈路的性能之外,E-UL還可通過為確認(rèn)業(yè)務(wù)騰出更多空間和降低整體延遲來進一步改進HSPA的性能。
目前,人們正在針對未來版本探討HSPA的演進(簡稱“HSPA+或HSPAe”)以及3G的長期演進(LTE)。
HSPA演進的目標(biāo)是:在5MHz帶寬之上,使下行鏈路和上行鏈路的數(shù)據(jù)速率分別達到40Mbit/s和12Mbit/s。通過引入“多輸入多輸出(MIMO)傳輸”技術(shù),可實現(xiàn)該目標(biāo)。MIMO可用于通過結(jié)合使用上行鏈路和下行鏈路中的高階調(diào)制,將并行數(shù)據(jù)流傳輸至單個最終用戶,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率的提升。在2006年初美國拉斯維加斯舉辦的CTIAWireless大會上,愛立信展示了帶有MIMO的HSPA演進,這種技術(shù)能夠獲得高達28Mbit/s的下行鏈路速率。在今年初,愛立信在中國測試場再一次演示了基于MIMO的HSPA演進系統(tǒng)。
LTE是一項全新的接入技術(shù),旨在借助20MHz的帶寬,使下行鏈路和上行鏈路中的數(shù)據(jù)速率分別達到100Mbit/s和50Mbit/s。目前,LTE的相關(guān)規(guī)范正在制定中,預(yù)計在2008年完成,商用產(chǎn)品估計會在2009年以后問世。HSPA演進的規(guī)范則將在2007年完成。