HSPA移动宽带商用模式及网络性能分析.pdf

111 1 移动宽带的竞争优势 互联网革命激起了全球范围内对宽带 接入的巨大需求 促使宽带成为当前发展 最为迅速的电信服务之一 而随着越来越 多的用户开始寻求移动性和通用可用性 人们对宽带接入的需求将继续增长 H S P A 高速数据分组 可通过利用现有3 G 设备 升级到爱立信的端到端移动宽带产品 引 入广泛有竞争力的宽带互联网接入服务 以满足这一快速增长的需求 如今 3 G H S P A 系统正朝着将移动性 及通用可用性与计算机用户梦寐以求的高 比特率相结合的方向发展 由此带来的全 新的面向电脑的移动宽带服务将与许多面 向手机的移动数据服务并存 从而为最终 用户带来极度震撼的移动互联网体验 可 名副其实地被称为 移动宽带 移动宽带表现出不同于传统宽带的特 色主要体现在以下3 个方面 可提供对设备移动性的全面支持 可提供通用覆盖范围 在固定网络没有全面发展的领域 可 能成为取代宽带服务的惟一方案 此外 移动宽带还可将极具竞争力的 HSPA移动宽带 商用模式及网络性能分析 爱立信 中国 通信有限公司 高比特率与低服务成本相结合 3 G 网络 运营商们因此能够提供真正的移动宽带服 务 该服务全面覆盖城市与农村 并支持 具有无缝切换和国际漫游的移动性 移动宽带运营商应相信凭借其优秀 的语音功能与数据产品可以在竞争中脱颖 而出 由于维护铜线接入网络的成本非常 高 因此采用基于铜线的技术可能会削弱 宽带运营商的竞争力 相比之下 移动运 营商就无需支出未捆绑成本或进行繁琐的 服务激活 移动运营商利用H S P A 向最终用 户提供高达数 G B 的流量所需费用与使用铜 线接入的 D S L 的运营商每月需要支付的成 本数额相同 2 基于H S P A 的移动宽带业务 模式和市场细分 2 1 基于H S P A 的移动宽带市场细分 情况 与固定宽带相对比的移动带宽市场细 分如图1 所示 正如在电话领域所看见的那样 移动 性已扩展到了宽带服务市场 移动宽带服 务面向的市场因此比固定宽带服务面向的 憘 篝 112 TelecommunicaTions Technology 2007 5 市场要庞大许多 无论是对于想获 得更大移动性的用户 还是对于需 要在家中或办公室里使用宽带的传 统非移动用户 移动宽带都能为他 们提供优质和经济的宽带服务 1 专业用户 移动宽带被认为是生产力发展 的重要推动力 因此 I T 部门 特 别是在美国 都在热切地盼望着出 现更高的宽带速度 支持员工在必 要时能随时随地访问企业网络 当 用户离开办公室或办公桌时 移动 宽带也将可以支持他们以一种快 速 安全和可靠的方式访问企业网 络和互联网 倘若能够获得企业的足够重视 和政府的有力支持 爱立信预计 各行各业将会广泛采用移动宽带来 提高工作效率 虽然企业市场重视移动性 但 它们还需要有一个统一费率的定价 方法 以支持其预测和管理成本 最近在瑞典完成的一项研究表明 瑞典的 I T 和制造企业打算每年为每 名员工在移动宽带服务上的投入超 过 6 6 0 欧元 2 消费者 在某种程度上 消费者也需 要移动性 尽管这种需求不像企业 市场那样显著 而且 消费者也不 会像企业用户那样愿意付出一笔不 菲的移动性费用 但对于某些细分 市场 例如单身家庭 学生和移动 导向的消费者 随时随地的移动宽 带服务的可用性仍会使市场得到增 值 笔记本电脑的日益普及将进一 步推动这一需求 目前相当多的最 终用户对于像 Wi F i 这样的技术所 支持的短程微移动性产生了浓厚的 兴趣 无论是在家中 外出途中 室内还是室外 移动宽带凭借 3 G 可将每个最终用户的环境都连接在 一起 从而很快把这种微移动性转 变为真正的移动性 用户将以个体为单位使用移 动宽带 即他们是个体用户 这意 味着 与移动电话服务的发展历程 一样 宽带服务市场将逐步从为家 庭提供一般性服务向为特定个体提 供有重点的 个性化的服务转变 移动运营商正处于一个为消费者提 供捆绑的移动电话和宽带服务包的 有利地位 这种组合服务还支持移 动运营商获得一定且正当的捆绑费 用 3 住宅宽带服务市场 移动宽带运营商正处在一个 可以满足企业和消费者市场的有利 地位 而且他们还有机会开发传统 的住宅宽带市场 从最终用户的角 度来看 这种终端为用户驻地设备 C P E 或 3 G 调制解调器的固定 无线宽带接入服务 要比任何基于 D S L 或线缆的传统宽带服务更具优 势 这些调制解调器可提供充足的 输出功率 并配备高增益天线 可 在广泛的服务区域内显著提高上行 链路和下行链路的比特率 今天 固网运营商在向农村地 区提供 A D S L 服务时面临着巨大的 困难 在那些地区 本地回路的长 度无法支持该服务 而且为客户连 接光纤的成本也高得惊人 相比之 下 移动运营商能够成功地在广阔 的地域内提供高比特率的宽带连接 服务 在农村地区 这种方案实际 上可能是惟一经济有效地提供宽带 服务的解决方案 在城市和郊区也可应用类似的 方案来为家庭和办公室提供宽带服 务 与传统服务提供商相比 移动 宽带运营商主要的优势在于避免了 采用现有的铜线网络 消除了相关 的高维护成本 可以说 移动宽带服务将对 运营商的收入产生重大而持久的影 响 现在 一项使用传统宽带技术 的宽带连接服务每年的收入为每 用户 2 0 0 6 0 0 欧元 事实上 在 许多市场上 固定宽带的 A R P U 值 要比移动电话的高出许多 而且 移动宽带服务的收入流是十分稳定 的 也就是说 这些一次作出购买 决定的用户 每个月都将为运营商 图1 与固定宽带相对比的移动宽带市场细分 113 提供固定的收益 很显然 可预测 性带来了成功的财务规划和预算 这在任何业务中都是至关重要的属 性 这些属性的基础就是统一费率 定价方法 2 2 简单的业务模式 经调查 移动宽带市场的规模 与传统的移动语音服务市场一样巨 大 现在来看一看运营商的业务模 式 在此模式里 整个价值链都是 传统移动运营商的核心业务的一部 分 移动宽带服务不会发生价值缩 水或收益分割的情况 此外 人们 不应忽视一个事实 那就是移动宽 带连接服务具有很长的产品生命周 期 可达数年 运营商能够因此享 受到降低的成本和增加的利润 因 为他们无需对其基础服务进行不断 地重复创新 移动运营商们将注意力投入到 每兆字节流量能产生高收益的数据 服务中 但是 由于HS P A 等技术 的引入 3 G 向更高比特率和更大容 量的发展极大地降低了提供数据服 务所需的成本 众多运营商均已或将很快提 供基于 HS P A 的移动数据服务 针对移动和固定市场 许多运营 商还推出了极具吸引力的价格战 略 3 H S P A 商用网络性能评 测 当 前 全 球 运 营 商 正 迅 速 将 高 速 下 行 链 路 分 组 接 入 HSDPA 服 务 引 入 到 其 WCDMA 网络 截至 2 0 0 7 年 4 月 已有 1 0 0 个网络推出了商业 HS DP A 服务 其中爱立信提供了 4 9 个 在众多商用HS P A网络的实 施过程中 爱立信积累了丰富的 经验 这里以2 0 0 6 年初爱立信为 欧洲的运营商提供的商用HS P A 网络为例进行说明分析 该例展 示了真实的现网性能评测结果 证明了爱立信可提供功能强大的 HS P A 实施方案 并配有众多可 优化 H S P A 性能的强大功能 3 1 基站设计 高效 可靠的基站架构可进一 步提升 H S P A 的性能 输出功率快 速 动态式的分配 5 0 0 次 s 超 线性功率放大器 发送 TX 链 线 性 以 及 快 速 拥 塞 控 制 1 5 0 0 次 s 在很大程度上均对 本文所述的良好测试成绩起到了非 常重要的作用 具体而言 移动和 较差无线电测试环境下的出色成绩 可直接归功于无线电基站设计 例 如 爱立信的基站可在每个传输时 间间隔 T T I 5 0 0 次 s 有效共 享 H S P A 与非 H S P A 业务之间的 输出功率 而无需进行分区 3 2 节约成本的单载波实施方案 将 HS P A 添加至3 G 网络的运 营商可重用现有的小区载波 将 H S P A 与非 H S P A 语音与数据 业务相混合 通过爱立信的快速动 态功率控制技术可以利用不同业务 的时间差 最大限度地提高系统利 用率 从而减少运营商的投资 只 有当小区中的组合业务 预期或测 量得出 证实需要额外投资第二载 波时 方可合理添加第二个小区载 波 3 3 C Q I 调节 借 助 信 道 质 量 指 示 器 C QI 移动设备可向移动网络 报告下行链路信道的质量 借助这 些报告 系统可通过为下一个T T I 选择最佳传输速度来不断优化性能 1 0 B L E R 并非所有设备均以相同的方 式报告 C Q I 由此可能会导致网络 资源的无效使用 以及在调度程序 中对最终用户造成不公平对待 为 此 爱立信开发了一种 C Q I 调节功 能 该功能用于查看前一次最终用 户传输过程中包含的确认数量和未 确认数量 并调节所报告的数值 以便响应下行链路信道的实际质 量 C Q I 调节可使 H S D P A 信道中 的 B L E R 处于可靠范围 例如 在 移动路测过程中 B L E R 值从 4 1 降为1 0 3 4 H S P A 移动性能测试 案例路测对象包括站点与扇区 之间的大约上百个切换点 HS P A 标准规定 H S P A 最终用户业务一 次只能源自一个小区载波 尽管如 此 在进行实施的过程中 上行链 路与下行链路中的相关信令信道却 可以同时连接至同一站点的不同扇 区以及不同站点的扇区 通过持续 评估每个相关扇区链路的质量 系 统即可确定哪个小区能够最顺利地 承载最终用户的 H S P A 流量 对其 他扇区的更改几乎可在瞬间完成 而不必退回到基于 R 9 9 的数据信 道 这将显著改进移动 H S P A 的性 能 测试结果表明 小区变化并 未对文件传输和互联网浏览带来负 面影响 整个评测过程保持了较高 的比特率 而很短的无线电中断实 际上也没有造成测试应用的明显延 迟 端到端延迟是指小型 I P 数据包 从移动终端通过 H S P A 系统传送至 互联网服务器和后台用户所需的平 均时间 该延迟时间能够明显影响 最终用户对 T C P I P 应用的感受 通 过对爱立信核心与无线电设备进行 评测发现 其平均端到端延迟仅为 憘 篝 114 TelecommunicaTions Technology 2007 5 7 0 m s 网络在终端设备快速移动时 仍然保持了相当高的数据速率 在 信号环境恶劣的地区仍然能够保持 正常通信 这些充分体现了爱立信 H S P A 系统的卓越抗干扰能力 4 近来的发展情况 事实证明 商业 H S P A 服务与 网络实施极具吸引力且十分稳定 能够提供显著优于其他技术的改进 性能 然而这才仅仅是个开始 目前的改进包括多码复用 C o d e Mu l t i p l e x i n g 更多 H S P A 代码和 动态代码分配 高级接收机技术 服务质量 Qo S 改进的调度程 序 增强型上行链路 E U L 以及 各种标准的演进 1 多码复用 借助 H S P A 数据传输可按照 时间和代码进行划分 从而在每个 T T I 适用于多个用户 码分复用使 得以下情况成为了可能 即使不是 全部代码均得到了指定最终用户设 备的支持 也仍然可在每个 T T I 使 用所有的可用代码 例如 可在同 一 T T I 期间同时为使用五码 F i v e C o d e 设备的3 名用户提供服务 此外 多码复用还可在多个用户的 R B S 缓冲数据未填满整个 T T I 时支 持组合传输 通过在安排传输过程 的同时缩短等待时间 码分复用甚 至还能降低小区中有效最终用户的 延迟 当网络中的 H S P A 利用率提高 时 V o I P 等带有短程猝发数据包的 延迟敏感型应用还能从多码复用中 受益 2 更多 HS P A 代码和动 态代码分配 可处理 1 0 个甚至 1 5 个代码 的最终用户设备的推出 将使最 大传输率提高至 1 4 4 Mb i t s 但 与此同时还必须动态分配代码 因为用于 H S D P A 一个扇区载波中 的 1 0 1 5 个代码上的固定分配 将显著降低 R 9 9 业务中的可用代 码 在高语音负载期间 代码应 当分配给语音和 R 9 9 数据业务 余下的时间 代码可用于其他的 HS DP A 业务 尤其是在与码分复 用结合使用时 为此 爱立信部署 了一项独特的动态代码分配功能 将 H S D P A 与非 H S D P A 业务相混 合的能力可显著降低早期引入额外 小区载波的需求 因此可进一步 提高频谱效率 降低与网络有关 的资本支出 C AP E X 和运营支 出 OP E X 2 0 0 7 年2 月 爱立 信HS P A 技术被澳大利亚运营商澳 洲电讯 T e l s t r a 采用 该技术能 够在上行链路和下行链路中分别实 现1 9 Mb i t s 和1 4 4 Mb i t s 的峰值速 率 在此次实际测试中 T e l s t r a 即 使在覆盖的边界地区也实现了2 3 Mb i t s 的下行链路速率 3 高级接收机技术 将 G R a k e 接收机与接收分集 等高级接收机技术引入最终用户设 备 将显著改进下行链路信道的质 量 并可提升 H S P A 的速度 与仅 仅通过优化信号不同 G R a k e 接 收机可通过最大限度地增强信号 强度和降低干扰来优化信干比 S I 借助接收分集天线解决方 案 通过 G R a k e 技术所获得的增 益还可进一步得到增强 4 服务质量 Qo S 与改 进的调度程序设计 作为一项共享资源 H S P A 可 利用 R B S 中的调度程序 为最终 用户分配可用资源 随着网络中 HS P A 业务的增长 选择一项最适 合小区中的混合业务的调度程序战 略将变得越来越重要 未来的调度程序将按照优先顺 序排列某些流量 以进一步改进最 终用户应用的性能 例如V o I P 流 会话以及高级用户的业务 均可优 先排列在其他业务的前面 这样 运营商就可在应用和最终用户支持 方面 对其服务加以区分 5 增强型上行链路的 进展 3 GP P R 6 中介绍的增强型上 行链路 E UL 或HS UP A 可在上 行链路中支持高达 5 8 Mb i t s 的速 度 自 2 0 0 5 年 3 月以来 爱立信 就开始演示E U L 爱立信在2 0 0 6 年 1 2 月 与3 I t a l i a 携手实现业界新突 破 首次在商用网络中成功完成了 基于E U L 的移动数据呼叫 除了改进上行链路的性能之 外 E U L 还可通过为确认业务腾出 更多空间和降低整体延迟来进一步 改进 H S P A 的性能 5 H S P A 的演进 目前 人们正在对 3 G P P 的未 来版本进行标准化的相关工作