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随着移动数据业务的大量应用以及新业务种类的出现，对移动通信网络性能和质量方面的要求越来越高。中国移动通信运营商从2001年左右启动GPRS数据网络的部署工作，经过了短短10年左右的时间，移动通信就迅速从2G商用进入4G试验网建设阶段。对移动通信用户来讲，这意味着网络性能的提高和质量的改善，而对运营商来讲，则意味着面临网络演进方向的选择以及网络运营和融合方面的挑战。
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4个回答
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数据业务的演进一直朝着业务速率增加、时延降低以及QoS提升的方向迈进。为了实现这些目标，一系列新的技术和手段都逐步被引入到通信系统中，如高阶调制、多天线技术、新的无线接入方式等，也正是这些新的技术点带来了通信标准的迅速发展，LTE就是面向长期演进的体系和网络，它实际上并不是一个标准，但是它导致了3G标准的全面演进。目前3G网络已经普遍引入了HSDPA和HSUPA，下一步将面临HSPA+与LTE演进方向选择的问题，分析LTE的演进路线和标准化的过程以及它与HSPA+的异同，无疑有助于更深入地了解目前和未来网络的演进方向。
1 LTE标准演进过程 GSM网络是最早出现的数字移动通信技术，它基于FDD和TDMA技术来实现，由于TDMA的局限性，GSM网络发展受到容量和服务质量方面的严峻挑战，从业务支持种类来看，虽然采用GPRS/EDGE引入了数据业务，但是由于采用的是GSM原有的空中接口，因此其带宽受到限制，无法满足数据业务多样性和实时性的需求。在技术标准发展方面，针对GPRS提出了EDGE以及EDGE+的演进方向，但是基于CDMA接入方式的3G标准的出现使得EDGE不再进入人们的视线。 CDMA采用码分复用方式，虽然2G时代的CDMA标准成熟较晚，但是它具有抗干扰能力强、频谱效率高等技术优势，所以3G标准中的WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000都普遍采用了CDMA技术。 演进到3G网络时，GSM系统可以采用WCMDA或者TD-SCDMA的路线，而CDMA则使用CDMA2000的途径。WCDMA和TD-SCDMA早期标准为R99，后来在R4版本中引入IMS，R5版本中引入HSDPA，R6版本中引入HSUPA，R7版本中引入HSPA+，R8版本则面向LTE，CDMA系列的演进经由CDMA2000到CDMA1x再到UWB的方向发展，演进路径如图1所示。 LTE采用正交频分复用(OFDM)、多进多出天线(MIMO)等物理层关键技术以及网络结构的调整获得性能提升。LTE-A则引入了一些新的候选技术，如载波聚合技术、增强型多天线技术、无线网络编码技术和无线网络MIMO增强技术等，使性能指标获得更大改善。 |
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2019-8-15 15:35:47
评论
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3 LTE与HSPA+的性能比较
HSPA+作为HSPA技术的直接演进，在R7版本中引入，与LTE共同经历了R8、R9版本的发展。HSPA+的出发点在于对投资成本及平滑演进的考虑，因此具有一定的局限性，这种演进只能算是一种技术“改良”。与之相比，LTE作为着眼于4G的主流演进技术，可以称得上是一种技术“革命”。 LTE与HSPA+的性能差异体现在吞吐量、时延、频谱效率等方面。 3.1 吞吐量 吞吐量是指单位时间内成功地传送数据的数量，是衡量无线通信系统性能的重要指标。影响吞吐量的因素包括带宽、调制方式、信号质量、信道衰落、噪声干扰、调度机制等。 考虑到向后兼容和升级成本，HSPA+的载波带宽沿用了WCDMA以来的5MHz。采用2×2 MIMO配置和16QAM调制方式时，HSPA+峰值速率为28Mbit/s，采用2×2 MIMO配置和64QAM调制方式时，峰值速率为42Mbit/s。而LTE系统可以支持20MHz的带宽，LTE-A可以支持100MHz的带宽。更大的带宽使LTE系统拥有比HSPA+更大的传输容量。 LTE系统下行支持SU-MIMO、MU-MIMO和基于参考信号的波束赋型等多种多天线阵列技术，支持8种不同的MIMO和波束成型模式，并且可以同时支持多个数据流的传送。LTE中每个用户下行可支持2个流，而LTE-A中下行可支持8个流，还可以采用4×4、8×8等类型的收发方式，而目前所定义的HSPA系统只支持发射分集和2×2 MIMO。MIMO技术应用的丰富性和多样性使LTE的吞吐量更优。 LTE使用自然均衡器，如果RMS时延扩展小于CP长度，就不会产生系统间干扰。而HSPA+使用Rake接收机，不能完全消除系统间干扰，因此多径环境下性能会下降。LTE系统中，下行采用MLD+SIC接收机，上行采用SIC接收机，这些先进的接收机技术能够进一步降低干扰。 另外，HSPA+不采用频率选择性调度，只在时域使用机会性调度。而LTE得益于频率选择性调度机制，在时域和频域都可以进行机会性调度，其容量增益约为10%~15%。对于PS域的典型语音应用——VoIP来说，HSPA+中不再使用HS-SCCH，下行的容量得到改善，但上行仍然是限制因素。而LTE则采用半持续性调度和TTI绑定技术来降低控制信道开销，极大地改善了VoIP容量。 LTE和HSPA+的理论最大传输速率如图2所示。从图2中可以直观地看出，当采用最大带宽配置时，LTE的传输性能远远超过HSPA+，其吞吐量约为后者的8倍。 时延是数据在网络中传送所需要的环回时间。无线通信技术发展至今，每次技术演进都在努力降低时延。相比于 EDGE的150ms，HSDPA的时延小于70ms。而后HSUPA、HSPA+和LTE的时延则更低。HSPA+为了更好的兼容性，基本是沿袭了HSPA的网络架构，而在LTE系统中，则有了全新的变化。首先是无线接入系统只有一种网络结点，那就是eNodeB。eNodeB替代了3G网络中的NodeB和RNC，主管无线接入功能。eNodeB和eNodeB之间引入了X2接口，一部分业务流量可直接在基站之间处理，而不用再发往核心网络，大大提高了数据处理效率。LTE接入网的架构演进如图3所示。 图4显示了各系统的时延对比。设备商的性能各不相同，所以每种系统的时延都用最大值和最小值的区间来表示。可以看出，LTE的时延均小于20ms，满足系统设计要求，相对于HSPA+也有一定的优势。 频谱效率是指单位频带所支持的数据速率或者用户数。在频段、频谱数量、小区位置等因素不变的情况下，频谱效率意味着一定负荷条件下所支持的用户数较多，或者说在用户数目相同的条件下，单个用户的吞吐量较高。LTE和HSPA+的频谱效率差异是其各自采用的载波调制技术差异决定的。 传统的多载波通信系统中，为了避免相互干扰，整个系统频带被划分为若干个分离的子载波。各载波之间有一定的保护间隔，频带没有重叠，接收端通过滤波器把各个子载波分离之后接收所需信息。设置保护频带虽然可以避免各子载波间的互相干扰，但却需要以牺牲频率效率为代价。而OFDM技术完全解决了子载波干扰的问题。 OFDM的基带信号可以表示为 i——子载波 d——系统输入 T——信号周期 单路k子载波的解调结果为 从图5中可以看出，由于OFDM技术的频率特性，各子载波间的频率响应是正交的。子载波间隔大大减小，从而使频率利用效率大大提高。LTE系统采用的各子载波间隔为15kHz，可以充分满足奈奎斯特准则。 LTE-A作为LTE的演进，是真正意义上的4G标准。LTE-A中，为了满足更高的性能指标，引入了一系列关键技术，包括上/下行MIMO扩展、载波聚合(CA)技术、接力通信(relay)和协作的多点传输与接收(CoMP)技术。图7列举了LTE-A中各种技术手段和主要目的。 a)使用4×4 MIMO且传输带宽大于70MHz时，下行峰值速率为1G bit/s，上行峰值速率为500Mbit/s。 b)下行8×8天线配置时峰值频谱效率为30bit/s/Hz，上行4×4天线配置时峰值频谱效率为15bit/s/Hz。 c)下行4×4 MIMO配置下小区平均频谱效率为3.7bit/s/Hz，上行2×4 MIMO配置下小区平均频谱效率为2.0bit/s/Hz。 d)下行4×4 MIMO配置下小区边缘频谱效率为0.12bit/s/Hz，上行2×4 MIMO配置下小区边缘频谱效率为0.07bit/s/Hz。 e)在系统容量方面，LTE- A要求每5M带宽内支持200～300个并行的VoIP用户。 f)LTE-A对时延的控制更加严格，具体为：控制层从空闲状态转换到连接状态的时延低于50ms，从休眠状态转换到连接状态的时延低于10ms；用户层在FDD模式的时延小于5ms，在TDD模式的时延小于10ms。 |
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5 结束语
LTE通过引入OFDM、MIMO和网络扁平化等多种关键技术和方法，带来了系统和业务性能的大量提升和改善，并且在传输速率、系统时延和频谱利用率等方面体现出很大优势，因此应该是未来无线技术的发展方向。对于目前运营3G系统的运营商来说，首先过渡到HSPA+是快速高效提升网络性能的途径，但是HSPA+在性能方面与LTE相比，还有一定的差距。就目前各运营商的选择情况看来，在均衡网络发展方向和当前运营状况的问题上，LTE与HSPA+势必会有一定的较量。随着LTE-A标准化的完成，移动通信的“Long Term Evolution”之路无疑非LTE莫属。 |
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加入小组17626.6标准中关于CDN的疑问？以及实际钳注入测试中是否需要对AE和EUT同时接CDN？
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