中兴通讯HSDPA组网策略(图)
2005/8/1 17:42:40
中兴通讯股份有限公司 供稿
【摘要】
本文通过研究分析HSDPA的引入策略、组网方案，对原有WCDMA网络的影响分析，得到HSDPA的网络特性以及与现网融合的解决方案。
【关键词 & 缩略语】
HSDPA 高速下行链路分组接入
【引言】
第三代移动通信系统的一个重要特点是业务上、下行链路的业务量的不平衡性，下行链路的业务量将普遍大于上行链路的业务量。高速下行分组接入（HSDPA）技术针对用户高速下行数据业务的要求，基于链路自适应调制技术和混合ARQ技术来获得更高的流量和高峰值速率、减少传输等待时间。
在实际组网过程中，如何引入HSDPA技术，利用HSDPA的技术特性为3G用户提供更高质量、更快速率、更丰富内容的服务，是本章研究的重点内容。本文中提到的WCDMA网络专指不具备HSDPA的传统WCDMA网络，也就是基于R99协议的WCDMA网络。
第一章 HSDPA引入策略
HSDPA技术的特点就是高速率的数据业务下载服务，首先研究用户对数据业务模型的应用需求。3G时代对不同用户群的用户行为特征：以视频流业务、文件高速下载业务为代表的高级业务集中于中高端用户群；基于国内外数据分析，高速业务比例较低，约为10%～30%；高端用户是低端用户数目的四分之一，但是其单用户吞吐量却是低端用户的四倍；通过业务分析，可以成为HSDPA引入策略的参考依据。HSDPA引入有以下三种方式：
HSDPA单独建网；
在WCDMA基础上建网，HSDPA全网覆盖；
在WCDMA基础上建网，重点区域引入HSDPA，建设精品网络；
对于HSDPA单独建网，建网成本高，且无法解决CS/PS并发业务问题。如果要解决该问题就要涉及到与WCDMA网络共享、优势互补。因此中兴通讯在引入策略的建议是HSDPA不进行单独网络建设，作为WCDMA无线网络的性能的增强技术。在现有的WCDMA网络中引入HSDPA是一种比较好的策略，它可以使得HSDPA在现有网络上平滑升级，节约建设成本。
由于WCDMA在规划中一般是从密集城区、一般城区到郊区、农村的整网覆盖，根据业务模型分析可知，低端用户群主要以语音、短信等业务服务为主，而对高速数据业务需求极少。对高速业务敏感的高端用户主要集中在密集城区的高档写字楼、酒店、公寓，这些也是WCDMA在规划中重点规划的区域。因此，可以采取在重点区域引入HSDPA，满足高端用户的业务需求，并培育高速业务服务市场环境。当条件成熟时候可以采用扩大HSDPA站点范围、增加重点区域载频等方式扩大通信市场份额。
基于以上分析，中兴通讯推荐在WCDMA建网初期，建设HSDPA的区域性精品网络，或者在成本允许情况下全网建设具有可升级HSDPA功能的WCDMA网络，即在初期仅开通重点区域的HSDPA服务，随着3G市场的成熟，采用逐步开通外围基站HSDPA功能的方式扩大HSDPA的网络规模。某些非人口聚居区域也有可能成为HSDPA应用热点，例如高档度假村、名胜景区等，也会逐步需要HSDPA的服务，在这种情况下，后者方案就有很大优势。如果采用后者方案，在基站选择时候需要尽可能选择可软件升级HSDPA功能的基站设备，避免硬件的改动造成的后期建设成本增加和运营网络风险。
中兴通讯的系列化基站支持软件升级HSDPA功能，可以整网建设具有可软件升级HSDPA功能的WCDMA基站，网络运营后根据运营商要求逐步开通有业务需求地区HSDPA功能。由于先进的协议架构，可软件升级至HSDPA，能够快速可靠的全网部署HSDPA。
第二章 HSDPA组网策略
WCDMA HSDPA能提供的数据业务速率要远高于CDMA 2000 1X EV/DO所能提供的速率，显示了明显的竞争优势。同时，由于CDMA 2000 EV/DO由于技术上不能兼容话音业务，与现网的基站很难直接平滑升级，因此只能单独组网。
HSDPA作为WCDMA的增强技术，可以提供高质量的高速数据业务服务，同时能够在WCDMA网络的基础上进行平滑升级，网络构建简单快捷、节省投资。
由于国内现在没有商用WCDMA网络，因此网络建设有不同的方案。特别是在网络建设初期阶段，采用何种建网策略很可能会直接影响用户对网络的兴趣和信心，需要仔细分析。网络建设初期一般有两种方案，分别是：HSDPA与WCDMA共载频直接建网，HSDPA与WCDMA使用不同的载频建网。
2.1 HSDPA与WCDMA共载频
HSDPA与WCDMA工作在同一个频点，共同使用频率、基站功率、信道化码等资源，在系统统一调度下发挥各自优势，让用户轻松享受全面的网络服务。
HSDPA与WCDMA共载频方案的优势：
WCDMA支持的CS、PS业务与HSDPA支持的高速数据业务共享频率及功率，做到资源利用最大化；
业务选择灵活，可以避免不同频带来的UE小区选择、驻留等问题；
支持CS/PS并发业务；
可以保证与WCDMA的低速数据业务基本同覆盖。链路预算结果表明，在基站发射功率为40dBm时，HSDPA与WCDMA的CS64K可视电话业务的最大路损基本一致。也就是说，在基站发射功率留有余量的情况下，HSDPA业务的覆盖范围与WCDMA的传统业务覆盖范围是一致的；
升级快速方便，节省投资；
HSDPA与WCDMA共载频方案需要解决的问题：
如何对WCDMA与HSDPA各自的业务进行合适的功率分配；
采用何种码资源分配及调度策略；
处于小区边缘的HSDPA用户可以使用硬切换或者使用CELL_DCH（HS-PDSCH）到CELL_DCH（DCH）状态迁移的方式进行小区切换，采用何种切换策略来保证不同切换条件下的切换成功率；
同频干扰问题；
2.2 HSDPA与WCDMA异载频
HSDPA采用与WCDMA不同的载频进行组网，组成另外一层网络。原有的网络层主要提供WCDMA网络功能，HSDPA网提供高速数据业务。通过切换进行两个系统间互补。在CS域的话音业务，由WCDMA网络独立进行承载解决。在PS域引导策略是，WCDMA网络解决覆盖，低速率PS业务以WCDMA网优先；同时高速业务会集中在HSDPA网络上，使用高阶调制和高码率，向处于有利位置（靠近基站，或是无线信道环境好）的用户提供高业务速率，从而提高小区的平均吞吐量。
HSDPA与WCDMA异载频方案的优势在于：独立组网，与WCDMA网络互不影响,避免了复杂的码资源、功率资源规划。网络建设初期采用HSDPA与WCDMA异载频方案的问题：
HSDPA需要单独分配一个载波，网络建设成本高；
初期用户数量有限，WCDMA与HSDPA各自占用一个载频，共享程度低，网络整体性能下降；
在并发业务运行时候，需要多载频的终端支持
2.3 推荐组网方式
考虑到WCDMA网络同频自干扰，以及覆盖与容量负载密不可分等特点，中兴通讯公司提出如下方案：
网络初始建设阶段，使用统一载频进行密集地区的WCDMA与HSDPA全覆盖，以后再根据话务统计进行室内/微小区覆盖。在网络运营的第一阶段，用户业务需求相对还不高，通过无线资源管理统一管理、协调使用WCDMA的DCH和R5的HSDPA，可以很好地实现PS高速数据业务的扩展增强。
网络建设初期，基站采用单载频配置；在网络成熟发展期，3G网络用户发展到一定阶段，通过增加载频进行扩容（网络建设时基站需具备多载频平滑升级能力）。
3G网络发展稳定期，市场培育成熟，3G网络拥有数量庞大的用户群，数据业务量急速上升，此时可以考虑使用第三个载频专门提供数据业务。
第三章 HSDPA组网实施
对于未来的WCDMA丰富的业务，需要网络提供从低速率的语音，到高速率下载等多样化的服务。从以上章节的分析，HSDPA的特点是在近点可以提供极大的系统流量，为了达到远点的覆盖，HSDPA的流量优势将不明显。因此在做网络规划时候，详尽分析业务需求，合理规划HSDPA与传统的DCH PS业务的覆盖范围，优势互补，这是使用HSDPA技术组网的关键。
在高速业务用户集中的重点地区，并且频率资源丰富，可以使用异载频建网方式，即HSDPA单独占频点组网。所有的高速用户在基站近点使用HSDPA能够大大提升系统流量，并且因为使用不同的频点，从而对同覆盖的DCH PS业务影响不大。但是当用户移动到HSDPA覆盖边缘，为了保证用户服务的连续性，将进行频间测量，从HS-DSCH信道进行硬切换到 DCH信道，对系统造成一系列的开销，有可能产生意外的风险。
在频率资源紧张，且HSDPA业务要求不是非常大的环境中，可以考虑使用HSDPA业务与DCH PS业务使用同频组网，可以解决对某些重要用户对高速业务的需求，又可以节约宝贵的频率资源。在近点处，用户使用HSDPA提高用户数据流量；当用户移动到远离基站， HSDPA用户转换为DCH PS业务；当用户移到另一个基站的HSDPA覆盖区时候，可以将DCH PS业务切换到HS-DSCH信道，重新转化为HSDPA业务。
由于中兴通讯的WCDMA系列化产品是基于先进R4协议，与R99协议相比，可以非常方便把系统升级支持HSDPA。例如HSDPA的载频控制、接纳控制、功率控制、传输等关键技术的实现，无需硬件改动，只要软件升级就可以完成版本升级。并且公司即将推出支持HSDPA的手机产品，这就使得中兴通讯成为从NodeB、RNC，到UE全面支持HSDPA的设备供应商，可以提供整套的HSDPA解决方案。
结束语
HSDPA由于其技术特性，能够在基站近点提供较大的流量，与传统的WCDMA相比有这明显的优势。根据本文对HSDPA组网策略和实施的研究，可以得到HSDPA业务的使用策略和组网方案，通过完备的系统设备升级方案，发挥HSDPA业务与传统的业务优势互补，量身打造不同实际环境下的WCDMA精品网络。
本文通过研究分析HSDPA的引入策略、组网方案，对原有WCDMA网络的影响分析，得到HSDPA的网络特性以及与现网融合的解决方案。
【关键词 & 缩略语】
HSDPA 高速下行链路分组接入
【引言】
第三代移动通信系统的一个重要特点是业务上、下行链路的业务量的不平衡性，下行链路的业务量将普遍大于上行链路的业务量。高速下行分组接入（HSDPA）技术针对用户高速下行数据业务的要求，基于链路自适应调制技术和混合ARQ技术来获得更高的流量和高峰值速率、减少传输等待时间。
在实际组网过程中，如何引入HSDPA技术，利用HSDPA的技术特性为3G用户提供更高质量、更快速率、更丰富内容的服务，是本章研究的重点内容。本文中提到的WCDMA网络专指不具备HSDPA的传统WCDMA网络，也就是基于R99协议的WCDMA网络。
第一章 HSDPA引入策略
HSDPA技术的特点就是高速率的数据业务下载服务，首先研究用户对数据业务模型的应用需求。3G时代对不同用户群的用户行为特征：以视频流业务、文件高速下载业务为代表的高级业务集中于中高端用户群；基于国内外数据分析，高速业务比例较低，约为10%～30%；高端用户是低端用户数目的四分之一，但是其单用户吞吐量却是低端用户的四倍；通过业务分析，可以成为HSDPA引入策略的参考依据。HSDPA引入有以下三种方式：
HSDPA单独建网；
在WCDMA基础上建网，HSDPA全网覆盖；
在WCDMA基础上建网，重点区域引入HSDPA，建设精品网络；
对于HSDPA单独建网，建网成本高，且无法解决CS/PS并发业务问题。如果要解决该问题就要涉及到与WCDMA网络共享、优势互补。因此中兴通讯在引入策略的建议是HSDPA不进行单独网络建设，作为WCDMA无线网络的性能的增强技术。在现有的WCDMA网络中引入HSDPA是一种比较好的策略，它可以使得HSDPA在现有网络上平滑升级，节约建设成本。
由于WCDMA在规划中一般是从密集城区、一般城区到郊区、农村的整网覆盖，根据业务模型分析可知，低端用户群主要以语音、短信等业务服务为主，而对高速数据业务需求极少。对高速业务敏感的高端用户主要集中在密集城区的高档写字楼、酒店、公寓，这些也是WCDMA在规划中重点规划的区域。因此，可以采取在重点区域引入HSDPA，满足高端用户的业务需求，并培育高速业务服务市场环境。当条件成熟时候可以采用扩大HSDPA站点范围、增加重点区域载频等方式扩大通信市场份额。
基于以上分析，中兴通讯推荐在WCDMA建网初期，建设HSDPA的区域性精品网络，或者在成本允许情况下全网建设具有可升级HSDPA功能的WCDMA网络，即在初期仅开通重点区域的HSDPA服务，随着3G市场的成熟，采用逐步开通外围基站HSDPA功能的方式扩大HSDPA的网络规模。某些非人口聚居区域也有可能成为HSDPA应用热点，例如高档度假村、名胜景区等，也会逐步需要HSDPA的服务，在这种情况下，后者方案就有很大优势。如果采用后者方案，在基站选择时候需要尽可能选择可软件升级HSDPA功能的基站设备，避免硬件的改动造成的后期建设成本增加和运营网络风险。
中兴通讯的系列化基站支持软件升级HSDPA功能，可以整网建设具有可软件升级HSDPA功能的WCDMA基站，网络运营后根据运营商要求逐步开通有业务需求地区HSDPA功能。由于先进的协议架构，可软件升级至HSDPA，能够快速可靠的全网部署HSDPA。
第二章 HSDPA组网策略
WCDMA HSDPA能提供的数据业务速率要远高于CDMA 2000 1X EV/DO所能提供的速率，显示了明显的竞争优势。同时，由于CDMA 2000 EV/DO由于技术上不能兼容话音业务，与现网的基站很难直接平滑升级，因此只能单独组网。
HSDPA作为WCDMA的增强技术，可以提供高质量的高速数据业务服务，同时能够在WCDMA网络的基础上进行平滑升级，网络构建简单快捷、节省投资。
由于国内现在没有商用WCDMA网络，因此网络建设有不同的方案。特别是在网络建设初期阶段，采用何种建网策略很可能会直接影响用户对网络的兴趣和信心，需要仔细分析。网络建设初期一般有两种方案，分别是：HSDPA与WCDMA共载频直接建网，HSDPA与WCDMA使用不同的载频建网。
2.1 HSDPA与WCDMA共载频
HSDPA与WCDMA工作在同一个频点，共同使用频率、基站功率、信道化码等资源，在系统统一调度下发挥各自优势，让用户轻松享受全面的网络服务。
HSDPA与WCDMA共载频方案的优势：
WCDMA支持的CS、PS业务与HSDPA支持的高速数据业务共享频率及功率，做到资源利用最大化；
业务选择灵活，可以避免不同频带来的UE小区选择、驻留等问题；
支持CS/PS并发业务；
可以保证与WCDMA的低速数据业务基本同覆盖。链路预算结果表明，在基站发射功率为40dBm时，HSDPA与WCDMA的CS64K可视电话业务的最大路损基本一致。也就是说，在基站发射功率留有余量的情况下，HSDPA业务的覆盖范围与WCDMA的传统业务覆盖范围是一致的；
升级快速方便，节省投资；
HSDPA与WCDMA共载频方案需要解决的问题：
如何对WCDMA与HSDPA各自的业务进行合适的功率分配；
采用何种码资源分配及调度策略；
处于小区边缘的HSDPA用户可以使用硬切换或者使用CELL_DCH（HS-PDSCH）到CELL_DCH（DCH）状态迁移的方式进行小区切换，采用何种切换策略来保证不同切换条件下的切换成功率；
同频干扰问题；
2.2 HSDPA与WCDMA异载频
HSDPA采用与WCDMA不同的载频进行组网，组成另外一层网络。原有的网络层主要提供WCDMA网络功能，HSDPA网提供高速数据业务。通过切换进行两个系统间互补。在CS域的话音业务，由WCDMA网络独立进行承载解决。在PS域引导策略是，WCDMA网络解决覆盖，低速率PS业务以WCDMA网优先；同时高速业务会集中在HSDPA网络上，使用高阶调制和高码率，向处于有利位置（靠近基站，或是无线信道环境好）的用户提供高业务速率，从而提高小区的平均吞吐量。
HSDPA与WCDMA异载频方案的优势在于：独立组网，与WCDMA网络互不影响,避免了复杂的码资源、功率资源规划。网络建设初期采用HSDPA与WCDMA异载频方案的问题：
HSDPA需要单独分配一个载波，网络建设成本高；
初期用户数量有限，WCDMA与HSDPA各自占用一个载频，共享程度低，网络整体性能下降；
在并发业务运行时候，需要多载频的终端支持
2.3 推荐组网方式
考虑到WCDMA网络同频自干扰，以及覆盖与容量负载密不可分等特点，中兴通讯公司提出如下方案：
网络初始建设阶段，使用统一载频进行密集地区的WCDMA与HSDPA全覆盖，以后再根据话务统计进行室内/微小区覆盖。在网络运营的第一阶段，用户业务需求相对还不高，通过无线资源管理统一管理、协调使用WCDMA的DCH和R5的HSDPA，可以很好地实现PS高速数据业务的扩展增强。
网络建设初期，基站采用单载频配置；在网络成熟发展期，3G网络用户发展到一定阶段，通过增加载频进行扩容（网络建设时基站需具备多载频平滑升级能力）。
3G网络发展稳定期，市场培育成熟，3G网络拥有数量庞大的用户群，数据业务量急速上升，此时可以考虑使用第三个载频专门提供数据业务。
第三章 HSDPA组网实施
对于未来的WCDMA丰富的业务，需要网络提供从低速率的语音，到高速率下载等多样化的服务。从以上章节的分析，HSDPA的特点是在近点可以提供极大的系统流量，为了达到远点的覆盖，HSDPA的流量优势将不明显。因此在做网络规划时候，详尽分析业务需求，合理规划HSDPA与传统的DCH PS业务的覆盖范围，优势互补，这是使用HSDPA技术组网的关键。
在高速业务用户集中的重点地区，并且频率资源丰富，可以使用异载频建网方式，即HSDPA单独占频点组网。所有的高速用户在基站近点使用HSDPA能够大大提升系统流量，并且因为使用不同的频点，从而对同覆盖的DCH PS业务影响不大。但是当用户移动到HSDPA覆盖边缘，为了保证用户服务的连续性，将进行频间测量，从HS-DSCH信道进行硬切换到 DCH信道，对系统造成一系列的开销，有可能产生意外的风险。
在频率资源紧张，且HSDPA业务要求不是非常大的环境中，可以考虑使用HSDPA业务与DCH PS业务使用同频组网，可以解决对某些重要用户对高速业务的需求，又可以节约宝贵的频率资源。在近点处，用户使用HSDPA提高用户数据流量；当用户移动到远离基站， HSDPA用户转换为DCH PS业务；当用户移到另一个基站的HSDPA覆盖区时候，可以将DCH PS业务切换到HS-DSCH信道，重新转化为HSDPA业务。
由于中兴通讯的WCDMA系列化产品是基于先进R4协议，与R99协议相比，可以非常方便把系统升级支持HSDPA。例如HSDPA的载频控制、接纳控制、功率控制、传输等关键技术的实现，无需硬件改动，只要软件升级就可以完成版本升级。并且公司即将推出支持HSDPA的手机产品，这就使得中兴通讯成为从NodeB、RNC，到UE全面支持HSDPA的设备供应商，可以提供整套的HSDPA解决方案。
结束语
HSDPA由于其技术特性，能够在基站近点提供较大的流量，与传统的WCDMA相比有这明显的优势。根据本文对HSDPA组网策略和实施的研究，可以得到HSDPA业务的使用策略和组网方案，通过完备的系统设备升级方案，发挥HSDPA业务与传统的业务优势互补，量身打造不同实际环境下的WCDMA精品网络。
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