彈性組網(wǎng)構(gòu)建WiMAX無線寬帶網(wǎng)絡(luò)

近年來，隨著語音業(yè)務(wù)ARPU值的不斷下降，無線寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為運(yùn)營(yíng)商尋求的新業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。據(jù)Cisco 公司2009年的分析數(shù)據(jù)，在未來5年內(nèi)，無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)百倍增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，潛力巨大。事實(shí)證明，小型化Laptop、UMPC、IPhone、Smart Phone等大屏幕終端的不斷涌現(xiàn)激增了無限寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求導(dǎo)致現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不堪重負(fù)，市場(chǎng)需要提供更高速率的無線承載網(wǎng)絡(luò)。

WiMAX應(yīng)寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的新需求、新理念而建

WiMAX應(yīng)運(yùn)而崛起，一方面成為了新興運(yùn)營(yíng)商、處于趕超位置的運(yùn)營(yíng)商快速部署網(wǎng)絡(luò)、搶占市場(chǎng)先機(jī)、實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)超越和后來居上的利器;另一方面也是幫助傳統(tǒng)大固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商保留和擴(kuò)展現(xiàn)有用戶群、提升ARPU值、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)后續(xù)演進(jìn)、穩(wěn)固和加強(qiáng)現(xiàn)有領(lǐng)先地位的有效手段。

WiMAX天然服務(wù)于寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而不同于以往的提供數(shù)據(jù)增值服務(wù)的技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的本質(zhì)也必然遵循寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。首先，容量成為考量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的主要KPI，宏蜂窩的建設(shè)要兼顧網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋的平衡。WiMAX只有提供幾倍于HSPA的類DSL速率才會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出;其次，主流的業(yè)務(wù)(Internet)和終端模式(筆記本和PC)決定了WiMAX目前的業(yè)務(wù)形式仍然以固定、游牧為主，具體表現(xiàn)為業(yè)務(wù)分布的不連續(xù)、不均勻，熱點(diǎn)深度覆蓋成為規(guī)劃時(shí)首要考慮的問題。圍繞數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的這兩個(gè)特點(diǎn)，中興通訊創(chuàng)造性的提出了彈性組網(wǎng)的建網(wǎng)思路，從宏蜂窩的混合組網(wǎng)和系列蜂窩的分層組網(wǎng)兩個(gè)維度，深入解析運(yùn)營(yíng)商的需求和進(jìn)行方案論證。

混合組網(wǎng)，因地制宜

從上面的分析可知，無線寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)之一是業(yè)務(wù)需求的分布和發(fā)展在地域上表現(xiàn)為不均勻，即：70%的業(yè)務(wù)需求往往集中在30%的地理區(qū)域，如 CBD、住宅區(qū)、熱點(diǎn)等，這個(gè)30%的地理區(qū)域便是運(yùn)營(yíng)商整網(wǎng)利潤(rùn)的主要來源，我們稱之為價(jià)值區(qū)，另外70%的區(qū)域便是非價(jià)值區(qū)。以下面香港某運(yùn)營(yíng)商的 HSPA+站點(diǎn)分布圖(黃色小點(diǎn)代表站點(diǎn))為例，我們可以清晰的得出以上的結(jié)論，即50%的站點(diǎn)都部署在占全網(wǎng)面積不到5%的Golden Bowl區(qū)域，以提供每用戶平均6Mbps的流量來保證足夠的競(jìng)爭(zhēng)力。

彈性組網(wǎng)構(gòu)建WiMAX無線寬帶網(wǎng)絡(luò)

圖1 香港HSPA+網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)分布

顯然價(jià)值區(qū)和非價(jià)值區(qū)的業(yè)務(wù)特性是不同的，價(jià)值區(qū)用戶密度大、高端客戶聚集、單用戶需求在M級(jí)以上，運(yùn)營(yíng)商需要解決上網(wǎng)質(zhì)量的問題，所以大容量是滿足客戶需求的核心要素;而非價(jià)值區(qū)地廣人稀，用戶對(duì)速率需求相對(duì)較低，關(guān)鍵是解決能夠上網(wǎng)的問題，因此保證廣域覆蓋是核心要素。要達(dá)到整網(wǎng)規(guī)劃和投資最優(yōu)化，需要針對(duì)價(jià)值區(qū)和非價(jià)值區(qū)不同核心需求，通過‘混合組網(wǎng)’實(shí)現(xiàn)覆蓋和容量的最佳平衡。

針對(duì)密集城區(qū)和城區(qū)的價(jià)值區(qū)域，我們可以通過容量密度的這個(gè)參數(shù)來衡量網(wǎng)絡(luò)單位面積可提供容量的指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)容量密度是容量和覆蓋面積之比，比單純?nèi)萘炕蛘吒采w指標(biāo)更準(zhǔn)確地反映了用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)仿真結(jié)果表明，在采用相同的MIMO多天線技術(shù)和信道環(huán)境下，2T2R容量密度比4T4R高出約72%，即單位面積下2T2R能夠提供更高的平均吞吐量，同時(shí)對(duì)于邊緣用戶也能提供更高的下行流量(增加34.3%)。由此可見，在價(jià)值區(qū)域，2Tx*2Rx的組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)容量、覆蓋的最佳平衡，滿足客戶對(duì)大容量的關(guān)鍵需求。

針對(duì)郊區(qū)、農(nóng)村等地廣人稀的非價(jià)值區(qū)，建網(wǎng)目標(biāo)是最大化覆蓋，減少站點(diǎn)數(shù)，降低整體TCO。由于基站和終端發(fā)射功率差距，因此限制覆蓋范圍的瓶頸往往是上行，事實(shí)證明采用非對(duì)稱的2Tx/4Rx(4收相對(duì)2收有4.5dB增益，可減少40%的站點(diǎn)數(shù))或者 4Tx/8Rx(8收相對(duì)4收有2-3dB增益，可減少30%的站點(diǎn)數(shù))是最好改善上行覆蓋、實(shí)現(xiàn)上下行覆蓋平衡的最佳途徑。除此以外，通過采用高增益終端和超遠(yuǎn)覆蓋的解決方案都是有效提升覆蓋的方法。

綜上所述，混合組網(wǎng)既保證了價(jià)值區(qū)小蜂窩大容量，提升用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)的需求;又實(shí)現(xiàn)了非價(jià)值大蜂窩大覆蓋，減站降TCO的需求，是運(yùn)營(yíng)商優(yōu)化整網(wǎng)規(guī)劃和投資效益比的優(yōu)選方案。

分層架構(gòu)，平滑卸容

混合組網(wǎng)解決了宏蜂窩的容量和覆蓋平衡問題，但是如何針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分布不均勻的特性，加強(qiáng)熱點(diǎn)深度覆蓋是又是另外一個(gè)課題。分層架構(gòu)正是解決這一問題的最優(yōu)方案。

分層架構(gòu)的觀點(diǎn)與業(yè)界提倡的‘異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)’有異曲同工之效，也可以稱為WiMAX同質(zhì)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。其主要思路是：網(wǎng)絡(luò)的容量無法僅僅通過宏蜂窩來承載，尤其針對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域的大容量，需要通過Micro/Pico/Femto的疊加網(wǎng)絡(luò)多層次實(shí)施網(wǎng)絡(luò)容量的卸載，并且可以根據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展逐步完成。如下圖所示， Micro/Pico/Femto大小蜂窩分層疊加，相互補(bǔ)充，構(gòu)建了一張可靈活擴(kuò)容彈性網(wǎng)絡(luò)。

彈性組網(wǎng)構(gòu)建WiMAX無線寬帶網(wǎng)絡(luò)

圖2 WiMAX分層網(wǎng)絡(luò)示意

分層網(wǎng)絡(luò)相對(duì)傳統(tǒng)的宏蜂窩卸容有幾大好處，其一是靈活，由前面所述的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展的不均衡性可知，網(wǎng)絡(luò)容量一定不是全網(wǎng)均勻增加，而是熱點(diǎn)地區(qū)先出現(xiàn)承載能力不夠的情況，Micro/Pico/Femto可以見縫插針，按需布點(diǎn)，蜂窩大小根據(jù)部署區(qū)間的話務(wù)密度、覆蓋情況靈活選擇;其二是干擾小，Micro/Pico/Femto的發(fā)射功率小，易于規(guī)劃，極大降低對(duì)宏蜂窩的干擾;其三是部署成本低，如下對(duì)比圖，可見Micro/Pico /Femto新增站點(diǎn)的費(fèi)用遠(yuǎn)低于宏站。

彈性組網(wǎng)構(gòu)建WiMAX無線寬帶網(wǎng)絡(luò)

圖3 Macro/Micro/Pico/Femto新增站點(diǎn)費(fèi)用比較

室內(nèi)作為業(yè)務(wù)的主要發(fā)生場(chǎng)所，是最重要的熱點(diǎn)覆蓋對(duì)象，已經(jīng)引起運(yùn)營(yíng)商越來越多的關(guān)注。根據(jù)日本運(yùn)營(yíng)商N(yùn)TT DoCoMo統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，雖然室內(nèi)覆蓋僅占所有覆蓋區(qū)域的20%，但70%以上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，尤其是高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都發(fā)生在室內(nèi)，室內(nèi)覆蓋的優(yōu)劣直接影響運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)力。由于WiMAX的頻段較高，相比2G/3G網(wǎng)絡(luò)，室內(nèi)覆蓋的盲點(diǎn)更多，也更難通過室外宏基站解決。考慮到室內(nèi)垂直容量密度相對(duì)于室外有幾倍乃至幾十倍的提升，而且無線環(huán)境的復(fù)雜，可以通過每層部署若干個(gè)Pico基站充分吸收容量，層間同頻復(fù)用的方式達(dá)到樓宇立體覆蓋、深度覆蓋的目的。

中興通訊致力于系列化WiMAX產(chǎn)品的定制開發(fā)，提供2Tx/2Rx Macro、2Tx/4Rx Macro、4Tx/8Rx Macro、Micro、室內(nèi)外Pico等業(yè)界最全基站產(chǎn)品和端到端解決方案，通過混合組網(wǎng)和分層組網(wǎng)幫助運(yùn)營(yíng)商建設(shè)彈性網(wǎng)絡(luò)，有效提升客戶的投資回報(bào)比。