如何部署高品质可持续演进的HSPA网络新日

3G时代来临，HSPA作为制胜利器必将在建设伊始展开大规模网络部署。然而相对于R99而言，其无论在关键技术、频谱效率还是网络性能上都有很大不同。这些差异使得我们在HSPA网络设计规划和网络优化方面都需要慎重对待和细致分析。本文简要介绍了阿尔卡特朗讯在HSPA设计和规划上的一些经验和建议供业界参考，并阐述了我们独特领先的HSPA网络设计规划优化工具和方法。

HSPA和R99网络设计规划的差异和难点

虽然HSPA是由R99演进而来，但在关键技术上还是存在较大差异。HSDPA放弃了R99的功控和可变长扩频因子（OVSF）技术，取而代之的是Node B快速调度、快速自动混合重传请求（HARQ）、自适应编码调制（AMC）等技术。网络特性上的差异导致了两者在网络设计规划上的重大区别，同时也带来HSPA设计规划的技术难点：

* HSPA是一个尽力服务（Best Effort）的网络

R99业务通过内外环功控的联合作用，可以确保业务的QoS达到目标要求，因此是一个有QoS保障的系统。这就意味着当我们按照某种业务（如PS128bps）连续覆盖进行设计和规划时，在覆盖区内的任何位置都能发起稳定可靠的PS128kbps业务。而HSPA系统采用的AMC技术，不能保证用户在小区内的任意位置都能获得需求的服务速率。用户能实现的速率主要取决于该位置所能获得的C/I，因此我们说HSPA是一个Best Effort网络。同时影响HSPA吞吐速率的因素还有信道环境、终端性能、无线资源管理、网络配置等。所以如何评估HSPA的性能是网络设计规划的一个难点。

* HSPA是一个干扰敏感的网络

由于每个用户所能实现的HSPA吞吐速率很大程度取决于该用户在该小区位置所获得的C/I，而C/I和网络的干扰水平有着密切关系。所以我们说HSPA系统是一个干扰敏感的系统。所谓的干扰敏感就是，当我们在设计规划一个网络时，即使采用相同数量的Node B，但由于网络具体的物理参数设置不同使得整个网络的几何因子（和邻小区干扰比相关）不同，导致干扰水平差异，最终使小区平均吞吐速率存在较大区别。因此如何优化网络参数使HSPA性能最佳是网络设计规划的又一难点。

如何进行HSPA网络设计

HSPA的网络设计在R99基础上增加了对网络HSPA性能评估以及能否满足用户HSPA业务的需求分析，因此更为复杂。然而设计方法是否准确将直接影响到网络质量、投资成本、运营效果等网络特性，因此需要特别重视。

目前我们经常看到一些简单的评估HSPA的方法，如小区边缘速率计算等。通常其仅仅通过一个链路预算算出小区边缘的C/I，再结合链路仿真确定小区的边缘速率。这些方法看似简单，但实际存在许多问题。比如在计算小区边缘的C/I时需要确定干扰水平，通常采用固定负载方式假定为某一数值。首先这个假定是否合理就很难判断，其次这种方法还会造成一种错误的观念即只要缩小小区半径就可以不断提高边缘速率。实际上如密集市区，由于小区边缘的邻区干扰比已经稳定，再缩小小区半径也无法提高C/I和小区边缘速率。这种方法还有另一个问题就是在混合载波时，无法分析R99和HSPA业务对系统资源的占用以及最终的服务速率。

阿尔卡特朗讯认为评估HSPA性能应该采用小区吞吐速率的累计分布以及平均吞吐速率。具体的分析步骤如下：

首先需要进行链路级仿真获得各种多径环境下C/I和吞吐速率的对应关系，并要考虑到各种终端类型以及功率和码资源的情况。

然后，通过对网络C/I的分布情况进行仿真和覆盖预测，获得网络C/I分布的统计结果。再结合链路级仿真结果，获得小区吞吐速率的累积分布情况，进而计算出小区平均的吞吐速率。通过这种分析方法，可以准确地了解到小区内各种HSPA吞吐速率的分布位置和比例，其中也包括边缘速率，为我们分析评估HSPA性能提供了准确的依据。

为了便于在实际的网络设计工作中进行HSPA性能分析，阿尔卡特朗讯事先进行了大量的链路仿真和系统仿真，将各种小区半径、各种终端类型、各种R99和HSPA的功率码资源分配比例等情况进行相互组合，获得各种条件下HSPA性能，并形成一个庞大的数据库。在实际工作中不再需要进行复杂的仿真推演，只需查询该数据库即可，大大缓解了工作强度。

我们建议在网络建设初期采用R99和HSPA混合载波方式，所以在进行HSPA性能评估的同时必须考虑R99业务对资源的消耗情况。阿尔卡特朗讯分别从R99和HSPA需求的业务量出发，通过一种迭代算法来平衡R99和HSPA对资源占用，同时获得了容量和覆盖的平衡。

需要特别指出的是，在迭代过程中，计算话务需求和网络资源配置时需要使用话务模型。由于3G多业务环境特点，因此以往2G采用的单业务模型如Erlang B模型已不再适用。阿尔卡特朗讯经过研究总结出一套新的多业务模型——ALU Traffic Model，又称作扩展背包模型。这个模型很好的解决了3G多业务环境下，不同业务、不同GoS要求和系统资源配置的关系。达到了既满足各种业务的质量要求，同时实现系统资源配置最低的效果。图1为各种常见的多业务处理方式，对同样的话务需求计算出的网络配置的吞吐速率比较，我们的方式最接近实际结果。

结合迭代算法和先进的话务模型，阿尔卡特朗讯开发了专门的网络设计工具叫做Watermill（图2），通过这个工具可以高效准确的进行网络设计。

如何进行HSPA的网络规划

通过网络设计可以初步获得网络性能评估和小区半径、设备配置等设计结果。通过规划可以依据设计结果进一步合理选择站址及网络配置，结合规划工具和电子地图，进行覆盖预测和用户仿真，从而获得网络更为细致准确的方案和结果。

在网络规划领域，阿尔卡特朗讯拥有业界最好的规划工具A9155，并结合自身丰富的规划经验，在A9155上自主开发并引入一些新的功能和优秀的第三方模块。例如ACCO模块的引入，ACCO模块是一个可以进行自动布站和自动网络参数调整的专家模块。通过ACCO可以摆脱对规划工程师经验的依赖，高效的对网络物理参数进行自动调整和评估，从而优化网络覆盖，降低网络干扰，达到HSPA性能最优化。通过引入3D Ray Tracing传播模型结合建筑物数据库可以大幅度提高传播模型的精度和覆盖预测的准确性。图3为规划工具、模块和特点的示意图。

在2004年，阿尔卡特朗讯就完成了中国260个城市的WCDMA网络设计规划工作，积累了大量的现场规划经验和数据。为新联通HSPA网络部署打下了坚实基础。

如何进行HSPA的网络优化

阿尔卡特朗讯认为HSPA优化的核心内容是吞吐量优化和减少对原有R99网络影响，同时兼顾接入，拥塞，移动性管理等。阿尔卡特朗讯开发并使用功能强大的测试工具，细微入致的计数器，成熟，稳定的产品及优化方法，使HSPA网络达到最佳的性能。

为优化HSPA吞吐量，阿尔卡特朗讯在热点地区使用更大比特数据包技术，将以前的336bit提高到656bit；同时对HSDPA中特有的HARQ（快速重传）进行优化，进一步提高重传效率，从而提升吞吐量。为优化HSPA单个用户吞吐能力和整个网络吞吐能力之间的平衡问题，阿尔卡特朗讯使用了特有的调度算法，在考虑不同用户等级及终端等级的同时，使用户传输数据量和无线质量之间达到平衡。为优化对R99网络的影响，阿尔卡特朗讯引入了动态码树管理和多载波功放pooling技术，通过对码资源和功放资源的优化，达到减少对R99影响的目的。最后，阿尔卡特朗讯还将长期积累的CDMA优化经验应用到WCDMA网络优化工作中，创建多达15个模板用于不同的无线环境优化应用，大幅减少优化工作难度以及对优化工程师经验的依赖，通过专业化的系统集成和客户服务能力，为保证网络质量、业务性能提供坚实的基础。

凭借先进的HSPA设计、规划优化的方法、工具和丰富经验，阿尔卡特朗讯将协助运营商部署一个高品质、可持续演进的HSPA网络。

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