弹性组网构建WiMAX无线宽带网络

近年来，随着语音业务ARPU值的不断下降，无线宽带数据业务成为运营商寻求的新业务增长点。据Cisco 公司2009年的分析数据，在未来5年内，无线数据业务将呈现百倍增长态势，潜力巨大。事实证明，小型化Laptop、UMPC、IPhone、Smart Phone等大屏幕终端的不断涌现激增了无限宽带数据业务发展的需求导致现有3G网络已经不堪重负，市场需要提供更高速率的无线承载网络。

WiMAX应宽带数据网络建设的新需求、新理念而建

WiMAX应运而崛起，一方面成为了新兴运营商、处于赶超位置的运营商快速部署网络、抢占市场先机、实现竞争超越和后来居上的利器;另一方面也是帮助传统大固网运营商保留和扩展现有用户群、提升ARPU值、实现网络后续演进、稳固和加强现有领先地位的有效手段。

WiMAX天然服务于宽带数据业务，而不同于以往的提供数据增值服务的技术，其网络建设的本质也必然遵循宽带数据业务的特点。首先，容量成为考量网络质量的主要KPI，宏蜂窝的建设要兼顾网络容量和覆盖的平衡。WiMAX只有提供几倍于HSPA的类DSL速率才会在市场竞争中脱颖而出;其次，主流的业务(Internet)和终端模式(笔记本和PC)决定了WiMAX目前的业务形式仍然以固定、游牧为主，具体表现为业务分布的不连续、不均匀，热点深度覆盖成为规划时首要考虑的问题。围绕数据网络建设的这两个特点，中兴通讯创造性的提出了弹性组网的建网思路，从宏蜂窝的混合组网和系列蜂窝的分层组网两个维度，深入解析运营商的需求和进行方案论证。

混合组网，因地制宜

从上面的分析可知，无线宽带数据网络特点之一是业务需求的分布和发展在地域上表现为不均匀，即：70%的业务需求往往集中在30%的地理区域，如 CBD、住宅区、热点等，这个30%的地理区域便是运营商整网利润的主要来源，我们称之为价值区，另外70%的区域便是非价值区。以下面香港某运营商的 HSPA+站点分布图(黄色小点代表站点)为例，我们可以清晰的得出以上的结论，即50%的站点都部署在占全网面积不到5%的Golden Bowl区域，以提供每用户平均6Mbps的流量来保证足够的竞争力。

弹性组网构建WiMAX无线宽带网络

图1 香港HSPA+网络站点分布

显然价值区和非价值区的业务特性是不同的，价值区用户密度大、高端客户聚集、单用户需求在M级以上，运营商需要解决上网质量的问题，所以大容量是满足客户需求的核心要素;而非价值区地广人稀，用户对速率需求相对较低，关键是解决能够上网的问题，因此保证广域覆盖是核心要素。要达到整网规划和投资最优化，需要针对价值区和非价值区不同核心需求，通过‘混合组网’实现覆盖和容量的最佳平衡。

针对密集城区和城区的价值区域，我们可以通过容量密度的这个参数来衡量网络单位面积可提供容量的指标。网络容量密度是容量和覆盖面积之比，比单纯容量或者覆盖指标更准确地反映了用户的业务体验仿真结果表明，在采用相同的MIMO多天线技术和信道环境下，2T2R容量密度比4T4R高出约72%，即单位面积下2T2R能够提供更高的平均吞吐量，同时对于边缘用户也能提供更高的下行流量(增加34.3%)。由此可见，在价值区域，2Tx*2Rx的组网可以实现容量、覆盖的最佳平衡，满足客户对大容量的关键需求。

针对郊区、农村等地广人稀的非价值区，建网目标是最大化覆盖，减少站点数，降低整体TCO。由于基站和终端发射功率差距，因此限制覆盖范围的瓶颈往往是上行，事实证明采用非对称的2Tx/4Rx(4收相对2收有4.5dB增益，可减少40%的站点数)或者 4Tx/8Rx(8收相对4收有2-3dB增益，可减少30%的站点数)是最好改善上行覆盖、实现上下行覆盖平衡的最佳途径。除此以外，通过采用高增益终端和超远覆盖的解决方案都是有效提升覆盖的方法。

综上所述，混合组网既保证了价值区小蜂窝大容量，提升用户业务体验的需求;又实现了非价值大蜂窝大覆盖，减站降TCO的需求，是运营商优化整网规划和投资效益比的优选方案。

分层架构，平滑卸容

混合组网解决了宏蜂窝的容量和覆盖平衡问题，但是如何针对数据业务分布不均匀的特性，加强热点深度覆盖是又是另外一个课题。分层架构正是解决这一问题的最优方案。

分层架构的观点与业界提倡的‘异构网络’有异曲同工之效，也可以称为WiMAX同质异构网络。其主要思路是：网络的容量无法仅仅通过宏蜂窝来承载，尤其针对热点区域的大容量，需要通过Micro/Pico/Femto的叠加网络多层次实施网络容量的卸载，并且可以根据业务的发展逐步完成。如下图所示， Micro/Pico/Femto大小蜂窝分层叠加，相互补充，构建了一张可灵活扩容弹性网络。

弹性组网构建WiMAX无线宽带网络

图2 WiMAX分层网络示意

分层网络相对传统的宏蜂窝卸容有几大好处，其一是灵活，由前面所述的无线数据网络业务发展的不均衡性可知，网络容量一定不是全网均匀增加，而是热点地区先出现承载能力不够的情况，Micro/Pico/Femto可以见缝插针，按需布点，蜂窝大小根据部署区间的话务密度、覆盖情况灵活选择;其二是干扰小，Micro/Pico/Femto的发射功率小，易于规划，极大降低对宏蜂窝的干扰;其三是部署成本低，如下对比图，可见Micro/Pico /Femto新增站点的费用远低于宏站。

弹性组网构建WiMAX无线宽带网络

图3 Macro/Micro/Pico/Femto新增站点费用比较

室内作为业务的主要发生场所，是最重要的热点覆盖对象，已经引起运营商越来越多的关注。根据日本运营商NTT DoCoMo统计数据显示，虽然室内覆盖仅占所有覆盖区域的20%，但70%以上的数据业务，尤其是高速数据业务都发生在室内，室内覆盖的优劣直接影响运营商的竞争力。由于WiMAX的频段较高，相比2G/3G网络，室内覆盖的盲点更多，也更难通过室外宏基站解决。考虑到室内垂直容量密度相对于室外有几倍乃至几十倍的提升，而且无线环境的复杂，可以通过每层部署若干个Pico基站充分吸收容量，层间同频复用的方式达到楼宇立体覆盖、深度覆盖的目的。

中兴通讯致力于系列化WiMAX产品的定制开发，提供2Tx/2Rx Macro、2Tx/4Rx Macro、4Tx/8Rx Macro、Micro、室内外Pico等业界最全基站产品和端到端解决方案，通过混合组网和分层组网帮助运营商建设弹性网络，有效提升客户的投资回报比。