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摘要3GPP在Release 5中引入了HSDPA技术,HSDPA技术可以在现有3G技术的基础上使下行/上行数据峰值速率得到很大的提高。HSDPA网络组网与建设等问题的研究已经成为目前关注的焦点。介绍HSDPA的概念,给出HSDPA的基站部署及组网策略,包括覆盖策略、组网策略及不同环境下的部署策略。
关键词HSDPA;WCDMA;TD-SCDMA;基站部署;组网策略
中图分类号TN91文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0154-01
随着3G网络技术的商用,移动视频点播、移动电视等流媒体业务以及移动终端的高速下载业务受到人们越来越多的关注。为了适应多媒体服务对高速数据传输日益增长的需要,3GPP对空中接口作了改进,在R5规范中引入了高速下行链路分组接入(HSDPA,High Speed Downlink Packet Access)技术。HSDPA引入后其理论峰值速率为14.4Mbit/s,从而可以对一些流媒体业务进行更好的支持。HSDPA将是提升3G网络运营能力的一个关键技术,HSDPA技术同时包括适用于FDD(WCDMA)和TDD(TD-SCDMA)的两种不同制式。HSDPA的部署中是否可以将硬件非常平滑地升级直接关系到部署成本和时间,关系到已经部署的网络是否要增加基站等问题。
1HSDPA概念
高速下行链路分组接入(HSDPA,High Speed Downlink Packet Access)是一种高速的、针对下行数据业务的无线传输技术。它的标准化是在3GPP R5中完成,同时适用于WCDMA FDD、UTRA TDD和TD-SCDMA三种不同模式。HSDPA的理论传输速率达到14Mbit/s,用户实际达到的平均速率能到2-5Mbit/s,网络的效率得到大幅度的提高。从技术角度看,HSDPA主要是通过引入高速下行共享信道(HS-DSCH)增强空中接口,并在UTRAN中增强相应的功能实体来完成的。从底层来看,主要是通过引入自适应调制编码(MAC)和HARQ(混合ARQ)技术来提高数据吞吐量。从整体架构上来看,主要是增强Node B的处理功能,在Node B的MAC层中引入一个新的MAC-hs实体,专门完成HS-DSCH的相关参数和HARQ协议等相关处理,在高层和接口加入相关操作指令。
2HSDPA的基站部署及组网策略
2.1HSDPA覆盖策略
2.1.1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,用量数不会很大。因此HSDPA在初期主要考虑区域性的覆盖,如图1所示。热点区域,如商务区,高级住宅区、风景区、孤立办公楼等,这些区域对数据业务需求量大,但是范围小,而且集中在室内。部署HSDPA网络时可考虑在原R99/R4版本的网络上叠加多个HSDPA小区,建设区域性的HSDPA面覆盖网络。
HSDPA与R99/R4版本的共同覆盖区内,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的覆盖区域时,为保证业务的连续性,让用户切换到R99/R4版本的信道上,使用R99/R4版本网络。
图1热点覆盖组网图图2连续覆盖组网图
2.1.2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,如图2所示。其中所有的小区同时支持HSDPA业务和R99/R4版本业务,并且两种业务的覆盖范围相同。对于R99/R4版本业务,小区满足CS64Kbit/s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。
前一种区域的、非连续的HSDPA覆盖网络,既基本保证了重点区域的高速数据业务,又大大节省了初期的网络建设投入,成为大多数运营商初期建网的首选。
2.2HSDPA组网策略
HSDPA组网方式规划应遵循一定的原则:在原有R99/R4版本网络上建设HSDPA,要考虑在对原有R99/R4版本网络的覆盖、容量、性能质量影响最小的前提下提升网络的容量。在WCDMA网络中引入HSDPA有两种方式:独立组网方式和混合组网方式。
2.2.1独立组网方式
独立单频组网时,对WCDMA网络覆盖的影响:一个频点只支持R99/R4版本业务,另外一个频点主要支持HSDPA,并支持少量的PS+CS并发业务。需要实现基于业务的切换,会增大CS业务的时延。当HSDPA不连续覆盖时,还要实现基于覆盖的异频切换,比较复杂。不会对R99/R4版本业务造成干扰,不会影响R99/R4版本业务的规划。可以分给HSDPA更多的码资源和功率资源,调度的时候不需要考虑对R99/R4版本的影响。
2.2.2 混合组网方式
混合组网时,HSDPA对网络容量的影响:HSDPA和R99/R4版本承载共享无线资源,随着分配给HSDPA功率的逐渐增加,在HSDPA吞吐率增加的同时,也会降低DCH的吞吐率。HSDPA+R99/R4版本使用动态功率分配,如图3所示。
图3动态功率分配
动态功率分配的原则是优先满足R99/R4版本的功率需求,并且将部分PS业务转移到HSDPA承载,增加R99/R4版本的实时业务的呼通率。
2.2.3组网方式比较
从系统的角度来看,HSDPA独立组网比混合组网的频谱利用率更高:采用独立组网方式时用户在同一时刻只能发起一种业务,而采用混合组网时用户可以同时发起数据业务和话音业务。从承载容量方面来看,在混合组网条件下,系统具有更高的频谱效率。从投资成本方面看,混合组网方式只需要软件升级费用,而独立组网方式需要射频单元的投资费用。从业务感受来看,无线环境较好的条件下,独立组网方式的业务感受大大提高;无线环境较差条件下,独立组网的业务感受提高有限。
独立组网方式的优点是规划简单,缺点是成本开销巨大,不支持并发业务。混合组网方式的优点是节约建网成本,支持多种业务并发。缺点是若采用在WCDMA全网引入HSDPA策略,在偏远地区会造成资源浪费,增加运营成本。因此在建网初期没有必要全网引入HSDPA;若采用在重点区域引入HSDPA的策略,不能保证HSDPA网络边缘连续覆盖,但节约成本、升级方便,建设精品网络可行性高。
2.3不同环境下的部署策略
实际网络中,既要考虑非HSDPA信道所承载的业务,也需要考虑HSDPA信道所承载的业务,根据他们业务量之间的比例合理预留HSDPA的码资源和功率资源,然后根据码资源和功率资源计算容量,找到受限的一方,采取响应措施,使整个系统的容量最大化。
宏蜂窝主要是解决覆盖问题,所以在HSDPA引入的同时要考虑数据业务与话音业务的覆盖问题。设计目标是要求在支持HSDPA的情况下不影响话音业务的覆盖与容量。宏蜂窝一般数据用户较少,话音用户较多,一般功率受限,HSDPA分配的功率以及码资源应该少一些。
微蜂窝的一个主要功能是吸收宏蜂窝带来的话务量,可以将HSDPA配置成单独载频,但这个载频要支持DCH,通过R99/R4版本网络的宏蜂窝来解决覆盖问题。微蜂窝一般数据业务量较大,一般是码资源受限,HSDPA分配的功率以及码资源可以多一些。
室内分布式系统首先要考虑的是容量问题。由于数据卡用户大部分会处于这个场景下使用HSDPA,话务量可能比较大,建议在室内分布系统做室内深度覆盖的设计时采取两个载频的混合组网方式。室内分布系统和微蜂窝一样,数据业务量一般较大,一般是码资源受限,HSDPA分配的功率以及码资源可以多一些。
3结论
HSDPA的引入增强了3G系统对高速数据业务的支持力度。随着网络规模的进一步扩大,HSDPA引入R99/R4是3G向更高层次演进的必然,当然这会对原有的系统性能和其它方面带来不同程度上的影响,因此如何有效地对HSDPA网络进行部署是打造3G精品网络的关键。
参考文献
[1]张传福,彭灿,苑闻京,林屹峰.WCDMA通信网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[2]赵绍刚.等.HSDPA技术及其演进—HSUPA与HSPA+[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[3]郭宝,高谦.HSDPA部署策略及覆盖、容量规划[J].电信工程技术与标准化,2006,(19):09.
作者简介
张新慧,女,广东河源人,工程师,大学本科,从事11年的通信工程设计及管理工作。
黎剑,女,广西人,工程师,主要研究方向:无线通信。
关键词HSDPA;WCDMA;TD-SCDMA;基站部署;组网策略
中图分类号TN91文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0154-01
随着3G网络技术的商用,移动视频点播、移动电视等流媒体业务以及移动终端的高速下载业务受到人们越来越多的关注。为了适应多媒体服务对高速数据传输日益增长的需要,3GPP对空中接口作了改进,在R5规范中引入了高速下行链路分组接入(HSDPA,High Speed Downlink Packet Access)技术。HSDPA引入后其理论峰值速率为14.4Mbit/s,从而可以对一些流媒体业务进行更好的支持。HSDPA将是提升3G网络运营能力的一个关键技术,HSDPA技术同时包括适用于FDD(WCDMA)和TDD(TD-SCDMA)的两种不同制式。HSDPA的部署中是否可以将硬件非常平滑地升级直接关系到部署成本和时间,关系到已经部署的网络是否要增加基站等问题。
1HSDPA概念
高速下行链路分组接入(HSDPA,High Speed Downlink Packet Access)是一种高速的、针对下行数据业务的无线传输技术。它的标准化是在3GPP R5中完成,同时适用于WCDMA FDD、UTRA TDD和TD-SCDMA三种不同模式。HSDPA的理论传输速率达到14Mbit/s,用户实际达到的平均速率能到2-5Mbit/s,网络的效率得到大幅度的提高。从技术角度看,HSDPA主要是通过引入高速下行共享信道(HS-DSCH)增强空中接口,并在UTRAN中增强相应的功能实体来完成的。从底层来看,主要是通过引入自适应调制编码(MAC)和HARQ(混合ARQ)技术来提高数据吞吐量。从整体架构上来看,主要是增强Node B的处理功能,在Node B的MAC层中引入一个新的MAC-hs实体,专门完成HS-DSCH的相关参数和HARQ协议等相关处理,在高层和接口加入相关操作指令。
2HSDPA的基站部署及组网策略
2.1HSDPA覆盖策略
2.1.1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,用量数不会很大。因此HSDPA在初期主要考虑区域性的覆盖,如图1所示。热点区域,如商务区,高级住宅区、风景区、孤立办公楼等,这些区域对数据业务需求量大,但是范围小,而且集中在室内。部署HSDPA网络时可考虑在原R99/R4版本的网络上叠加多个HSDPA小区,建设区域性的HSDPA面覆盖网络。
HSDPA与R99/R4版本的共同覆盖区内,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的覆盖区域时,为保证业务的连续性,让用户切换到R99/R4版本的信道上,使用R99/R4版本网络。
图1热点覆盖组网图图2连续覆盖组网图
2.1.2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,如图2所示。其中所有的小区同时支持HSDPA业务和R99/R4版本业务,并且两种业务的覆盖范围相同。对于R99/R4版本业务,小区满足CS64Kbit/s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。
前一种区域的、非连续的HSDPA覆盖网络,既基本保证了重点区域的高速数据业务,又大大节省了初期的网络建设投入,成为大多数运营商初期建网的首选。
2.2HSDPA组网策略
HSDPA组网方式规划应遵循一定的原则:在原有R99/R4版本网络上建设HSDPA,要考虑在对原有R99/R4版本网络的覆盖、容量、性能质量影响最小的前提下提升网络的容量。在WCDMA网络中引入HSDPA有两种方式:独立组网方式和混合组网方式。
2.2.1独立组网方式
独立单频组网时,对WCDMA网络覆盖的影响:一个频点只支持R99/R4版本业务,另外一个频点主要支持HSDPA,并支持少量的PS+CS并发业务。需要实现基于业务的切换,会增大CS业务的时延。当HSDPA不连续覆盖时,还要实现基于覆盖的异频切换,比较复杂。不会对R99/R4版本业务造成干扰,不会影响R99/R4版本业务的规划。可以分给HSDPA更多的码资源和功率资源,调度的时候不需要考虑对R99/R4版本的影响。
2.2.2 混合组网方式
混合组网时,HSDPA对网络容量的影响:HSDPA和R99/R4版本承载共享无线资源,随着分配给HSDPA功率的逐渐增加,在HSDPA吞吐率增加的同时,也会降低DCH的吞吐率。HSDPA+R99/R4版本使用动态功率分配,如图3所示。
图3动态功率分配
动态功率分配的原则是优先满足R99/R4版本的功率需求,并且将部分PS业务转移到HSDPA承载,增加R99/R4版本的实时业务的呼通率。
2.2.3组网方式比较
从系统的角度来看,HSDPA独立组网比混合组网的频谱利用率更高:采用独立组网方式时用户在同一时刻只能发起一种业务,而采用混合组网时用户可以同时发起数据业务和话音业务。从承载容量方面来看,在混合组网条件下,系统具有更高的频谱效率。从投资成本方面看,混合组网方式只需要软件升级费用,而独立组网方式需要射频单元的投资费用。从业务感受来看,无线环境较好的条件下,独立组网方式的业务感受大大提高;无线环境较差条件下,独立组网的业务感受提高有限。
独立组网方式的优点是规划简单,缺点是成本开销巨大,不支持并发业务。混合组网方式的优点是节约建网成本,支持多种业务并发。缺点是若采用在WCDMA全网引入HSDPA策略,在偏远地区会造成资源浪费,增加运营成本。因此在建网初期没有必要全网引入HSDPA;若采用在重点区域引入HSDPA的策略,不能保证HSDPA网络边缘连续覆盖,但节约成本、升级方便,建设精品网络可行性高。
2.3不同环境下的部署策略
实际网络中,既要考虑非HSDPA信道所承载的业务,也需要考虑HSDPA信道所承载的业务,根据他们业务量之间的比例合理预留HSDPA的码资源和功率资源,然后根据码资源和功率资源计算容量,找到受限的一方,采取响应措施,使整个系统的容量最大化。
宏蜂窝主要是解决覆盖问题,所以在HSDPA引入的同时要考虑数据业务与话音业务的覆盖问题。设计目标是要求在支持HSDPA的情况下不影响话音业务的覆盖与容量。宏蜂窝一般数据用户较少,话音用户较多,一般功率受限,HSDPA分配的功率以及码资源应该少一些。
微蜂窝的一个主要功能是吸收宏蜂窝带来的话务量,可以将HSDPA配置成单独载频,但这个载频要支持DCH,通过R99/R4版本网络的宏蜂窝来解决覆盖问题。微蜂窝一般数据业务量较大,一般是码资源受限,HSDPA分配的功率以及码资源可以多一些。
室内分布式系统首先要考虑的是容量问题。由于数据卡用户大部分会处于这个场景下使用HSDPA,话务量可能比较大,建议在室内分布系统做室内深度覆盖的设计时采取两个载频的混合组网方式。室内分布系统和微蜂窝一样,数据业务量一般较大,一般是码资源受限,HSDPA分配的功率以及码资源可以多一些。
3结论
HSDPA的引入增强了3G系统对高速数据业务的支持力度。随着网络规模的进一步扩大,HSDPA引入R99/R4是3G向更高层次演进的必然,当然这会对原有的系统性能和其它方面带来不同程度上的影响,因此如何有效地对HSDPA网络进行部署是打造3G精品网络的关键。
参考文献
[1]张传福,彭灿,苑闻京,林屹峰.WCDMA通信网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[2]赵绍刚.等.HSDPA技术及其演进—HSUPA与HSPA+[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[3]郭宝,高谦.HSDPA部署策略及覆盖、容量规划[J].电信工程技术与标准化,2006,(19):09.
作者简介
张新慧,女,广东河源人,工程师,大学本科,从事11年的通信工程设计及管理工作。
黎剑,女,广西人,工程师,主要研究方向:无线通信。