基于現(xiàn)網(wǎng)的HSPA+網(wǎng)絡(luò)部署探討

涂作鑫（中國(guó)聯(lián)通珠海分公司，廣東 珠海 519000）

0 前言

在3GPP R7中引入的HSPA+是HSPA技術(shù)的增強(qiáng)型版本，其主要關(guān)鍵技術(shù)包括64QAM、MIMO、雙載波等，最高速率可以達(dá)到84 Mbit/s，是3G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到LTE之前的重要網(wǎng)絡(luò)階段。

2009年下半年珠海作為中國(guó)聯(lián)通3個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)之一，完成了HSPA+64QAM外場(chǎng)測(cè)試。外場(chǎng)測(cè)試選擇珠海市區(qū)，所有基站在1個(gè)RNC下，與其他RNC的基站都有天然的屏障進(jìn)行隔離，平均站間距為350 m，平均站高為33 m。本文主要結(jié)合珠海HSPA+64QAM外場(chǎng)測(cè)試，介紹HSPA+64QAM網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造的要求、測(cè)試結(jié)果和部署建議。

1 HSPA+64QAM現(xiàn)網(wǎng)改造介紹

從技術(shù)角度看，HSPA+下行調(diào)制方式將從16QAM提高到64QAM，為此需對(duì)接入網(wǎng)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，但核心網(wǎng)和Iu接口依然共享。通過(guò)高階調(diào)制技術(shù)的引入，HSPA的下行峰值速率將從14.4 Mbit/s提升到21 Mbit/s。

為了支持64QAM高階調(diào)制技術(shù)，需對(duì)現(xiàn)網(wǎng)核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、UE等相關(guān)網(wǎng)元進(jìn)行升級(jí)改造。珠海區(qū)域現(xiàn)有1個(gè)MSC服務(wù)器、3個(gè)MGW、3個(gè)RNC，PS域通過(guò)CE路由器上聯(lián)到IP承載網(wǎng)，圖1示出的是珠海聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1.1 核心網(wǎng)改造

核心網(wǎng)改造主要涉及的SGSN、GGSN、HLR、MSC，均需升級(jí)到支持HSPA+的軟件版本，以支持64QAM高階調(diào)制方式；對(duì)應(yīng)的測(cè)試USIM卡，需將簽約速率修改為21 Mbit/s，以保證能充分發(fā)揮HSPA+的峰值速率。

1.2 傳輸網(wǎng)改造

圖1 珠海網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意

由于單小區(qū)HSPA+理論速率可以達(dá)到21 Mbit/s，考慮到IP傳輸包頭開銷、傳輸效率及現(xiàn)網(wǎng)話務(wù)傳輸帶寬需求等，需要Iub側(cè)傳輸帶寬能滿足需求，每個(gè)基站需要16E1底層捆綁，提供大約32 Mbit/s帶寬，所有基站Iub調(diào)整為雙棧傳輸方式，其中CS業(yè)務(wù)采用ATM，PS業(yè)務(wù)采用IP方式。

PS數(shù)據(jù)接入傳輸是基于SDH傳輸網(wǎng)的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)（MSTP）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在SDH網(wǎng)絡(luò)上傳輸以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在下面分散的各個(gè)基站，無(wú)線設(shè)備的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)口與傳輸設(shè)備的百兆以太網(wǎng)接口 （FE電口）對(duì)接；在交換局處，把以太網(wǎng)業(yè)務(wù)匯聚到傳輸設(shè)備的千兆以太網(wǎng)接口 （GE光口），和RNC路由器連接，通過(guò)VLAN來(lái)隔離不同站點(diǎn)的業(yè)務(wù)。

1.3 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)改造

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)改造的主要工作包括激活64QAM和Enhanced Layer 2（層2加強(qiáng)）功能、開啟第二載頻、部分站點(diǎn)擴(kuò)容載扇、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

本次外場(chǎng)測(cè)試是在商用網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施的，為了避免對(duì)現(xiàn)網(wǎng)的影響，測(cè)試采用的是獨(dú)立頻點(diǎn)，故需開啟測(cè)試區(qū)域內(nèi)第二載頻供HSPA+測(cè)試使用。測(cè)試區(qū)域內(nèi)基站均支持第二載頻，只需進(jìn)行小區(qū)載扇激活操作，同時(shí)對(duì)第二載頻開啟64QAM和Enhanced Layer 2功能即可。

測(cè)試區(qū)域內(nèi)宏基站設(shè)備單基站支持12載扇，其余為BBU/RRU設(shè)備，單基站支持6載扇。由于部分BBU/RRU站點(diǎn)下掛室分RRU信源，現(xiàn)網(wǎng)載扇數(shù)加HSPA+第二載頻載扇數(shù)超過(guò)6。基于此問(wèn)題，對(duì)7個(gè)載扇數(shù)超過(guò)6的站點(diǎn)新增了基帶單元BBU（見表1）。

表1 新增BBU站點(diǎn)

由于HSPA+采用64QAM高階調(diào)制方式，對(duì)無(wú)線環(huán)境提出了更高的要求，外場(chǎng)測(cè)試前開展了多次無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整工作，最終測(cè)試區(qū)域的Ec/Io情況見圖2。

2 HSPA+64QAM測(cè)試結(jié)果

本次測(cè)試項(xiàng)目共計(jì)27項(xiàng)，限于篇幅不一一敘述，下面主要說(shuō)明室內(nèi)外場(chǎng)景HSPA+和R99共載波小區(qū)吞吐率、Iub傳輸配置等2個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。

2.1 室內(nèi)外場(chǎng)景HSPA+和R99共載波小區(qū)吞吐率

圖2 測(cè)試區(qū)域Ec/Io

室外場(chǎng)景HSPA+和R99共載波小區(qū)吞吐率測(cè)試選定小區(qū)為吉大郵政2扇區(qū)，測(cè)試UE在吉大郵政2扇區(qū)下同時(shí)發(fā)起FTP大數(shù)據(jù)量下載業(yè)務(wù)，然后依次分別建立6對(duì)CS64K業(yè)務(wù)，觀察CS64K業(yè)務(wù)對(duì)下行數(shù)據(jù)速率和主測(cè)小區(qū)總吞吐率的影響（白天測(cè)試）。測(cè)試在下面2種情況下進(jìn)行。

a）打開小區(qū)Enhanced Layer 2以及64QAM支持開關(guān)，主測(cè)小區(qū)下行空載，鄰小區(qū)下行加載50%。

b）關(guān)閉64QAM調(diào)制和Enhanced Layer 2功能，主測(cè)小區(qū)下行空載，鄰小區(qū)下行加載50%。

室外場(chǎng)景開/關(guān)64QAM情況下，CS64K業(yè)務(wù)數(shù)目與HSPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總吞吐率之間的關(guān)系見表2。

表2 室外場(chǎng)景CS64K業(yè)務(wù)數(shù)目與HSPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總吞吐率

室內(nèi)測(cè)試主小區(qū)選用珠海聯(lián)通大廈室內(nèi)分布系統(tǒng)，各樓層采用同一信源。室內(nèi)分布系統(tǒng)的天線分布不可見。

室內(nèi)場(chǎng)景開/關(guān)64QAM情況下，CS64K業(yè)務(wù)數(shù)目與小區(qū)業(yè)務(wù)總吞吐率之間的關(guān)系見表3。

表3 室內(nèi)場(chǎng)景CS64K業(yè)務(wù)數(shù)目與HSPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總吞吐率

根據(jù)上述測(cè)試，可以得出以下結(jié)論。

a）可以實(shí)施HSPA+和R99共載波。

b）在多CS64K用戶接入情況下，開啟64QAM較關(guān)閉64QAM在小區(qū)總的吞吐量方面有明顯提高；開啟64QAM在室外場(chǎng)景均有超過(guò)20%的吞吐量提升，室內(nèi)場(chǎng)景有超過(guò)30%的提升。

c）在關(guān)閉和開啟64QAM的情況下，隨著CS64K業(yè)務(wù)數(shù)目的增加，小區(qū)的總吞吐率呈下降趨勢(shì)。

2.2 Iub傳輸配置測(cè)試

首先進(jìn)行了HSPA+獨(dú)立載波小區(qū)測(cè)試，測(cè)試小區(qū)選定為吉大官村大廈第一扇區(qū)，測(cè)試終端UE1、UE2、UE3在主測(cè)小區(qū)吉大官村大廈第一扇區(qū)下按順序開始進(jìn)行FTP大數(shù)據(jù)文件下載業(yè)務(wù)，待速率穩(wěn)定后傳輸側(cè)依次減少VC12數(shù)目，直至小區(qū)吞吐率出現(xiàn)明顯下降（小區(qū)應(yīng)用層吞吐率下降0.5～1 Mbit/s）。

UE平均下行數(shù)據(jù)速率和小區(qū)下行總吞吐率見表4。

隨后進(jìn)行了HSPA+和R99共載波小區(qū)測(cè)試，測(cè)試終端UE1、UE2、UE3在主測(cè)小區(qū)吉大官村大廈第一扇區(qū)下按順序開始進(jìn)行FTP大數(shù)據(jù)文件下載業(yè)務(wù)，UE4、UE5、UE6及UE7開始AMR業(yè)務(wù)，待速率穩(wěn)定后傳輸側(cè)依次減少VC12數(shù)目，直至小區(qū)吞吐率出現(xiàn)明顯下降（小區(qū)應(yīng)用層吞吐率下降0.5～1 Mbit/s）。

表4 獨(dú)立載波VC12數(shù)目與HSPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總吞吐率

UE平均下行數(shù)據(jù)速率和小區(qū)下行總吞吐率見表5。

表5 共用載波VC12數(shù)目與HSPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)總吞吐率

HSPA+獨(dú)立載波與HSPA+和R99共載波吞吐率對(duì)比見圖3。

圖3 HSPA+獨(dú)立載波與共載波吞吐率對(duì)比

根據(jù)上述測(cè)試，可以得出以下結(jié)論。

a）HSPA+獨(dú)立載波小區(qū)下行總吞吐率在VC12的數(shù)量由7條減少至6條時(shí)出現(xiàn)明顯下降，由11.5 Mbit/s降至10.8 Mbit/s，降幅超過(guò)0.5 Mbit/s。VC12為 7條就是HSPA+64QAM下所需的Iub傳輸配置。

b）HSPA+和R99共載波小區(qū)下行總吞吐率在VC12的數(shù)量由8條減少至7條時(shí)出現(xiàn)明顯下降，由11.7 Mbit/s降至 10.9 Mbit/s，降幅超過(guò) 0.5 Mbit/s。VC12為8條就是HSPA+64QAM數(shù)據(jù)傳輸和R99CS業(yè)務(wù)下所需的Iub傳輸配置。

c）HSPA+和R99共載波小區(qū)下行總吞吐率小于HSPA+獨(dú)立載波下行總吞吐率，HSPA+和R99共載波，會(huì)造成系統(tǒng)容量的減小，HSPA+承載在獨(dú)立載波上更能夠發(fā)揮性能作用。

d）HSPA+和R99共載波相較于HSPA+獨(dú)立載波，對(duì)Iub傳輸帶寬的要求更高。

3 HSPA+部署建議

從本次外場(chǎng)測(cè)試實(shí)施過(guò)程來(lái)看，HSPA+64QAM網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造工作量較小，主要為無(wú)線調(diào)制技術(shù)的升級(jí)、傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬擴(kuò)容，主要包括以下內(nèi)容。

a）核心網(wǎng)軟件升級(jí)。SGSN、GGSN、HLR等軟件升級(jí)支持64QAM調(diào)制，對(duì)應(yīng)測(cè)試USIM卡，需將簽約速率修改為21 Mbit/s。

b）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)改造。主要是開啟64QAM和Enhanced Layer 2功能；對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量高的區(qū)域需考慮開啟第二載頻供HSPA+使用，此種情況下由于基站設(shè)備載扇限制需增加基帶單元BBU；改造不涉及天饋部分改造。

c）傳輸網(wǎng)絡(luò)改造。傳輸帶寬需求增加明顯，商用HSDPA網(wǎng)絡(luò)普遍配置的傳輸為4E1，本次HSPA+外場(chǎng)測(cè)試按每站16E1擴(kuò)容傳輸，實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)7E1以上也可以發(fā)揮HSPA+的速率優(yōu)勢(shì)。

升級(jí)HSPA+后可以支持HSPA+和R99共載波，在混合業(yè)務(wù)情況下對(duì)單載波吞吐量提升明顯，其中室外場(chǎng)景開啟64QAM后較16QAM提升20%以上，室分場(chǎng)景開啟64QAM后較16QAM提升30%以上。

綜合考慮HSPA+網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造工作量、吞吐量提升效果，建議在室內(nèi)第一載頻直接部署HSPA+64QAM，以提升室內(nèi)高速數(shù)據(jù)用戶感知。在室外市區(qū)第一載頻部署時(shí)可以結(jié)合傳輸網(wǎng)絡(luò)資源充足情況、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求強(qiáng)烈程度等分步實(shí)施。

［1］中國(guó)聯(lián)通WCDMA網(wǎng)64QAM測(cè)試規(guī)范 ［EB/OL］. ［2010-12-21］.http://wenku.baidu.com/view/6c1a5deae009581b6bd9eb5b.html.