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HSUPA引爆移動(dòng)VoIP

2006/08/30

  早在2004年12月,3GPP確定了AIPN(All IP Network)演進(jìn)路線,無線側(cè)引入HSPA(High Speed Packet Access)提高空口吞吐量,下行峰值速率14.4-100Mbps,上行峰值速率5.76-50Mbps,核心網(wǎng)側(cè)引入IMS(Inter Multimedia Service),實(shí)現(xiàn)全I(xiàn)P的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。

  因此,WCDMA網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)VoIP技術(shù)具有重要意義。它順應(yīng)了核心網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)向全I(xiàn)P化的演進(jìn)趨勢,使WCDMA的無線接入網(wǎng)絡(luò)與朝著全I(xiàn)P化方向演進(jìn)的核心網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無縫連接,符合3GPP在2004年制定的發(fā)展策略。

  HSPA讓VoIP成為可能

  VoIP的引入宣布CS域的逐步衰退,PS域的逐步強(qiáng)大,讓原來雙域的系統(tǒng)成為單一的PS域,運(yùn)營商維護(hù)成本降低,因此將使得運(yùn)營商在價(jià)格策略上更加靈活;同時(shí)VoIP也為運(yùn)營商提供了多業(yè)務(wù)融合,業(yè)務(wù)提供方式靈活和高可靠性等特點(diǎn),為運(yùn)營商開展融合數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)帶來可能;此外VoIP的發(fā)展也對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、帶寬和安全性提出了更高的要求,核心網(wǎng)方面,從R6開始,IMS就可以較好的支持VoIP業(yè)務(wù)了,關(guān)鍵問題是在無線側(cè)。在無線側(cè)僅僅“實(shí)現(xiàn)”VoIP是沒有技術(shù)難度的,但要合理使用,保證用戶的QoS及網(wǎng)絡(luò)資源的使用效率,則需要優(yōu)化,不斷完善,才能真正達(dá)到增加系統(tǒng)的語音容量,降低單個(gè)用戶的成本,取得比原有CS更好的質(zhì)量保證的目的。

  此外在只支持HSDPA但不支持HSUPA的系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)VoIP是沒有意義的,因?yàn)檎Z音是對稱業(yè)務(wù),單獨(dú)增加下行的容量不會(huì)增加系統(tǒng)的語音容量。在系統(tǒng)同時(shí)支持HSDPA和HSUPA后,再去討論VoIP才具有一定的基礎(chǔ)。

  眾所周知,HSDPA下行可達(dá)14.4Mbps的速率,據(jù)GSA調(diào)查,截至2006年8月2日,已有48個(gè)HSDPA商用網(wǎng)絡(luò),到今年年底,預(yù)計(jì)會(huì)有80個(gè)。HSUPA的發(fā)展也在積極醞釀中,受視頻會(huì)議、視頻監(jiān)控等上行寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求增強(qiáng)的影響,運(yùn)營商也在積極探討HSUPA的技術(shù)方案及應(yīng)用。此外高通對外宣稱,今年上半年已推出首款支持HSUPA功能的芯片MSM7200,該芯片后向兼容UMTS/HSDPA/GSM/GPRS/EDGE,上下行峰值速率分別為2Mbps/3.6Mbps。

  但是否同時(shí)支持HSDPA/HSUPA的系統(tǒng)就一定能夠?qū)崿F(xiàn)VoIP呢?完全不是這樣,根據(jù)3GPPR5/R6的標(biāo)準(zhǔn),WCDMA的上下行的增強(qiáng)是分別在前面的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中單獨(dú)考慮,也就是說考慮HSDPA時(shí)沒有考慮HSUPA,而考慮HSUPA時(shí)也沒有考慮HSDPA,因此它們雖然速率提高了,但是對于支持VoIP確還存在一定的差距。

  實(shí)現(xiàn)VoIP的關(guān)鍵技術(shù)

  HSDPA/HSUPA是針對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的,對VoIP這樣用戶數(shù)多,數(shù)據(jù)率低的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù),需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn),同時(shí)引入新的技術(shù)。

  ROHC

  采用VoIP方案,AMR語音需封裝RTP/UDP/IP包頭,采用IPv4方式,有40字節(jié),采用IPv6方式,則有60字節(jié),造成很大的VoIP開銷,而通過使用RoHC(Robust Header Compression-RFC3095)可以把RTP/UDP/IP包頭壓縮到1byte(IPv4)或3byte(IPv6)。

  RLCUM模式

  RLC層不采用傳統(tǒng)的AM(Acknowledged Mode)模式,這種模式的每次重傳都需要RLC層進(jìn)行確認(rèn),即UE與RNC間的反饋,這樣造成較大時(shí)延。引入VoIP后,則需要采用UM(Unacknowledged Mode)的模式,即RLC層采用非確認(rèn)的方式。

  HSUPA,ROHC,RLC層針對HSDPA/HSUPA的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)進(jìn)行UMD包頭優(yōu)化,都是R6中的內(nèi)容,因此引入R6的版本,IP包頭的問題可解決。

  快速小區(qū)變更

  HSDPA采用硬切換,終端將接收到的下行無線信號(hào)上報(bào)RNC,RNC從而決定選用哪個(gè)小區(qū)。由RNC指示的切換大約有200ms左右的延時(shí),這對于一般的besteffort業(yè)務(wù)來說沒有太大關(guān)系,但是對VoIP則會(huì)產(chǎn)生很大的影響,用戶感受差。因此,必須如CDMA20001xEV-DORevA(DSC信道實(shí)現(xiàn)小區(qū)間快速切換)一樣,解決由于切換而造成的延時(shí),實(shí)現(xiàn)快速(100ms左右)的小區(qū)變更,從而保證VoIP的質(zhì)量。

  F-DPCH

  就HSDPA而言,除了傳輸數(shù)據(jù)的HS-PDSCH外,還有如HS-SCCH、A-DPCH這樣的信令信道。在網(wǎng)絡(luò)中HS-SCCH的SF=128,最大可配置4條,A-DPCH與用戶個(gè)數(shù)相關(guān),每用戶一條,SF=256。從測試及仿真的過程中,這些信道占用了系統(tǒng)很大的功率比例。

  F-DPCH(Fractional-Dedicated Physical Control Channel)綜合考慮擴(kuò)頻因子SF、壓縮模式、發(fā)射分集以及波束賦形等技術(shù)的應(yīng)用。仿真數(shù)據(jù)表明,采用F-DPCH代替A-DPCH,可讓網(wǎng)絡(luò)增加15%的容量,提高信道碼的利用率。

  合理的PDU

  就R5標(biāo)準(zhǔn)而言,一共定義了254種TB(TransportBlock),最小的是137bit,最大的是27952bit。TB與PDU有一一對應(yīng)關(guān)系,TB大,則PDU大,TB小,PDU則小,F(xiàn)有的TB對于語音來說過長,用它承載,會(huì)造成系統(tǒng)容量降低(低于CS)。

  gatingpatterns

  對HSUPA,需要引入DPCCH的gatingpatterns,在沒有語音的時(shí)候,不發(fā)送上行的DPCCH,這樣上行的干擾大大減少。

  此外,采用針對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的HSDPA/HSUPA承載話音,需要進(jìn)一步優(yōu)化的內(nèi)容如:丟包計(jì)時(shí)器、RLC/MAC-hs幀長、MAC-hs調(diào)度器。

  移動(dòng)VoIP的驅(qū)動(dòng)力

  提高資源利用效率/降低成本

  根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的經(jīng)驗(yàn)及全球的WCDMA網(wǎng)絡(luò)的商用指標(biāo),采用CS承載話音時(shí),每扇區(qū)(Sector)容量為50.8愛爾蘭(Erlang),但是根據(jù)3GPP的仿真結(jié)果,在采用F-DPCH,接收分集終端,優(yōu)化的調(diào)度算法的情況下,VoIP每扇區(qū)(Sector)的容量可達(dá)到70-80愛爾蘭(Erlang),VoIP提供的用戶數(shù)是CS承載可提供的1.05-1.4倍。

  競爭的需要

  眾所周知,CDMA20001xEV-DORevA已經(jīng)能夠支持VoIP的功能,VerizonWireless和SprintNextel已經(jīng)宣布會(huì)將網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到CDMA2000EV-DORevA,他們希望通過RevA將網(wǎng)絡(luò)的容量提高35~40%,并部署VoIP。雖然不可否認(rèn)的是運(yùn)營商的1x網(wǎng)絡(luò)在語音通話依舊十分優(yōu)秀,并且會(huì)在未來幾年內(nèi)保持不變,目前他們還不需要VoIP,但是卻希望網(wǎng)絡(luò)能擁有此項(xiàng)能力,以便有一天這項(xiàng)需求出現(xiàn)的時(shí)候,能立即滿足用戶的需要。日本的KDDI和韓國的SK電訊也有同樣的計(jì)劃。

  業(yè)務(wù)融合的需要

  BT(英國電信)從去年開始就提供了類似VoIP的業(yè)務(wù),他將移動(dòng)通信業(yè)務(wù)以MVNO(虛擬移動(dòng)運(yùn)營商)的形式批發(fā)出去,并使得移動(dòng)語音業(yè)務(wù)通過VoIP與Wi-Fi或者固定網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合。

  “虛擬運(yùn)營商”進(jìn)軍電信業(yè)的跳板

  移動(dòng)Internet解決方案供應(yīng)商iSkoot公司近期與知名VoIP供應(yīng)商Skype公司簽署了一項(xiàng)將共同營銷可使Java與高端智能手機(jī)直接通過Skype軟件進(jìn)行Internet呼叫的iSkoot解決方案的市場營銷合作協(xié)議。這項(xiàng)服務(wù)可使移動(dòng)電話用戶如同PC機(jī)用戶一樣使用包括通訊錄、VoIP通話與即時(shí)信息服務(wù)等在內(nèi)多種Skype服務(wù)性能。

  全球的發(fā)展趨勢

  市場調(diào)研機(jī)構(gòu)ONWorld最近發(fā)布的一份研究報(bào)告稱,隨著VoIP在家庭和企業(yè)的普及,移動(dòng)設(shè)備(例如支持Wi-Fi功能的便攜播放器iPod,WiFi/GSM雙模終端)的多樣化,再加上無所不在的寬帶網(wǎng)絡(luò),這一切將使移動(dòng)VoIP用戶數(shù)大幅增加,預(yù)計(jì)到2011年將有1億消費(fèi)者使用移動(dòng)VoIP服務(wù)。

  基于HSPA網(wǎng)絡(luò)的VoIP

  VoIP時(shí)代已經(jīng)來到,挑戰(zhàn)在于如何不斷向用戶推出新的服務(wù)新功能和新特色。將VoIP電話和各類數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)綁定(融合)將是很好的選擇,在這方面Cable公司已走在了前面,他們紛紛推出了捆綁語音、數(shù)據(jù)和視頻的方案。傳統(tǒng)電信運(yùn)營商也只有推出融合性的業(yè)務(wù)方可制敵。

  從WCDMA陣營來看,在支持HSDPA/HSUPA的網(wǎng)絡(luò)提供VoIP的業(yè)務(wù),還存在很大的困難,相關(guān)新技術(shù)的引入及系統(tǒng)優(yōu)化工作在3GPPR7中制定,即與LTE(LongTermEvolution)齊肩并進(jìn)的E-HSPA(EvolvedHighSpeedPacketAc-cess)方案。該方案只采用共享信道,綜合考慮WCDMA的上下行鏈路,簡化信道結(jié)構(gòu),在5Mhz的帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)下行40Mbps,上行10Mbps的峰值速率,達(dá)到在與LTE相同的頻譜效率。就VoIP的標(biāo)準(zhǔn)而言,3GPP目前只完成了50%左右的工作,標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)一步的制訂中,預(yù)計(jì)相應(yīng)的VoIP產(chǎn)品最早可能在2008年出現(xiàn),而至少在2009年才會(huì)成熟。

通信產(chǎn)業(yè)報(bào)



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