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HSPA移动宽带商用模式及网络性能分析0

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来源: 作者: 2019-02-26 18:02:36

1 移动宽带的竞争优势

互联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。HSPA(高速数据分组)可通过利用现有3G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接入服务,以满足这一快速增长的需求。

如今,3G/HSPA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:

l可提供对设备移动性的全面支持;

l可提供通用覆盖范围;

l在固定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高比特率与低服务成本相结合,3G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HSPA向最终用户提供高达数GB的流量所需费用与使用铜线接入的DSL 的运营商每月需要支付的成本数额相同。

2 基于HSPA的移动宽带业务模式和市场细分

2.1基于HSPA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。

图1 与固定宽带相对比的移动宽带市场细分

正如在领域所看见的那样,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市场要庞大许多感冒流鼻涕吃什么水果好
。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,IT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络和互联。

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IT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660 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-Fi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3G 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小儿退热贴
。从最终用户的角度来看,这种终端为用户驻地设备(CPE)或3G调制解调器的固定无线宽带接入服务,要比任何基于DSL 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,固运营商在向农村地区提供ADSL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连花清瘟颗粒的成分
。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200~600欧元。事实上,在许多市场上,固定宽带的ARPU值要比移动的高出许多;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HSPA等技术的引入,3G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HSPA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 HSPA商用络性能评测

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络。截至2007 年4月,已有100个络推出了商业 HSDPA 服务,其中爱立信提供了49个。

在众多商用HSPA络的实施过程中,爱立信积累了丰富的经验。这里以2006年初爱立信为欧洲的运营商提供的商用HSPA络为例进行说明分析,该例展示了真实的现性能评测结果,证明了爱立信可提供功能强大的HSPA实施方案,并配有众多可优化HSPA 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HSPA的性能。输出功率快速、动态式的分配(500 次/s),超线性功率放大器,发送(TX)链线性以及快速拥塞控制(1 500 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(TTI)(500 次/s)有效共享 HSPA 与非 HSPA 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HSPA添加至3G络的运营商可重用现有的小区载波,将HSPA 与非 HSPA (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。

3.3CQI调节

借助信道质量指示器(CQI),移动设备可向移动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TTI选择最佳传输速度来不断优化性能(10%BLER)。

并非所有设备均以相同的方式报告CQI,由此可能会导致络资源的无效使用,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CQI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。CQI 调节可使 HSDPA 信道中的 BLER 处于可靠范围。例如,在移动路测过程中,BLER 值从 41% 降为10%。

3.4HSPA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。HSPA标准规定,HSPA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HSPA 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 R99 的数据信道。这将显著改进移动 HSPA 的性能。

测试结果表明,小区变化并未对文件传输和互联浏览带来负面影响。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IP数据包从移动终端通过HSPA 系统传送至互联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 TCP/IP 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70 ms。

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HSPA系统的卓越抗干扰能力。

4 近来的发展情况

事实证明,商业HSPA服务与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(CodeMultiplexing)、更多 HSPA 代码和动态代码分配、高级接收机技术、服务质量(QoS)、改进的调度程序、增强型上行链路(EUL)以及各种标准的演进。

(1)多码复用

借助HSPA,数据传输可按照时间和代码进行划分,从而在每个TTI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TTI使用所有的可用代码,例如,可在同一 TTI 期间同时为使用五码(Five-Code)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 RBS 缓冲数据未填满整个 TTI 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。

当络中的HSPA利用率提高时,VoIP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HSPA代码和动态代码分配

可处理10个甚至15 个代码的最终用户设备的推出,将使最大传输率提高至 14.4 Mbit/s。但与此同时还必须动态分配代码,因为用于 HSDPA 一个扇区载波中的 10~15 个代码上的固定分配,将显著降低 R99 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 R99 数据业务。余下的时间,代码可用于其他的 HSDPA 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 HSDPA 与非 HSDPA 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,降低与络有关的资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)。2007年2月,爱立信HSPA技术被澳大利亚运营商澳洲电讯(Telstra)采用,该技术能够在上行链路和下行链路中分别实现1.9 Mbit/s和14.4 Mbit/s的峰值速率。在此次实际测试中,Telstra即使在覆盖的边界地区也实现了2.3 Mbit/s的下行链路速率。

(3)高级接收机技术

将G-Rake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HSPA 的速度。与仅仅通过优化信号不同,G-Rake 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-Rake 技术所获得的增益还可进一步得到增强。

(4)服务质量(QoS)与改进的调度程序设计

作为一项共享资源,HSPA可利用RBS中的调度程序,为最终用户分配可用资源。随着络中 HSPA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VoIP、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

3GPPR6中介绍的增强型上行链路(EUL或HSUPA)可在上行链路中支持高达5.8 Mbit/s 的速度。自 2005 年 3 月以来,爱立信就开始演示EUL。爱立信在2006年12月,与3 Italia携手实现业界新突破,首次在商用络中成功完成了基于EUL的移动数据呼叫。

除了改进上行链路的性能之外,EUL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HSPA的性能。

5 HSPA的演进

目前,人们正在对3GPP的未来版本进行标准化的相关工作,以确保该标准能够满足未来最终用户和运营商的要求和预期。该工作旨在进一步改进服务供应,降低最终用户和运营商的成本。通过提供更高的数据速率、降低延迟以及扩大系统容量,可一一实现上述目标。目前,人们正在针对未来版本探讨HSPA 的演进(简称“HSPA+或HSPAe”)以及 3G 的长期演进(LTE)。

HSPA演进的目标是:在5MHz带宽之上,使下行链路和上行链路的数据速率分别达到

40Mbit/s和 12 Mbit/s。通过引入 “多输入多输出(MIMO)传输”技术,可实现该目标。MIMO 可通过结合使用上行链路和下行链路中的高阶调制,将并行数据流传输至单个最终用户,从而实现数据速率的提升。在2006年初美国拉斯维加斯举办的 CTIA Wireless大会上,爱立信展示了带有 MIMO技术 的 HSPA演进,这种技术能够获得高达 28 Mbit/s 的下行链路速率。在2007年初,爱立信在中国测试场再一次演示了基于MIMO技术的HSPA演进。

LTE是一项全新的接入技术,旨在借助20MHz 的带宽,使下行链路和上行链路中的数据速率分别达到 100 Mbit/s 和 50 Mbit/s。目前,LTE的相关规范正在制定中,预计在2008年完成,商用产品估计会在2009年以后。HSPA演进的规范则将在2007年完成鼻塞流鼻涕的偏方

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