基于校园LTE网络容量和感知优化的探究.doc

-最新精选范文公文分享-欢迎观看-基于校园lte网络容量和感知优化的探究 【摘 要】 中国论文网 /8/view-7293140.htm以xx学院fdd网络为例，通过对其用户行为和网络负荷的分析，提出了针对校园lte fdd系统容量分析、监控及感知优化的解决建议，为网络资源容量的扩容提供数据依据，保障校园lte网络高质、高效的运行。 【关键词】 lte 资源容量 空口负荷 感知速率 扩容 1 概述 1.1 背景 校园拥有庞大且特点相对集中的客户群，是大量话务的源头之一，校园网市场是移动通信网络发展的战略性市场。学生群体追求时尚，品牌归属感强，是未来高端客户的潜在群体。抢占校园网市场，对于正在大力发展4g的运营商来说，具有不可估量的战略意义。运营商在校园网市场的竞争异常激烈。在中国移动td-lte网络提前领跑的现实情况下，中国电信则需要建设和优化好自己的校园lte网络，发挥lte fdd的性能优势，以高感知度发挥后发优势抢占校园市场。要实现以上目标，一张运行稳定、高性能的精品lte网络是基础。 1.2 lte校园网特点 发展校园网市场，首先要对校园网本身以及校园用户群的特点有足够的认识。校园网用户群的主要特点如下： 用户多，业务量大，高并发； 以小数据包、多连接、高时长业务为主，如即时社交软件、在线手游、新闻小说阅读等； 在时间和空间上业务分布非常集中，存在明显的“潮汐”效应。 以主要承载业务类型为依据可将基站小区分为：小包小区、中包小区、大包小区，本文将以此为切入点，分析和探索校园网络的优化方案。 2 校园lte话务模型分析 本章对校园网用户话务模型进行分析，为后续分析提供相关的数据参考和支撑。 2.1 校园网话务模型 校园网话务模型如图1所示： 图1 校园网话务模型 xx学院的lte网络模型如表1所示。 2.2 校园网有效传输比 有效传输比指在线用户中传输数据的比例，反映实际占用业务prb资源的用户情况，有效传输比越大则用户业务越多，占用的业务资源越多，大包业务的有效传输比高于小包业务。 有效传输比=激活用户数/rrc连接数 随着小区承载业务越多，用户速率降低，激活用户数增多，但业务间等待时间不变，有效传输比提升。 “小包小区”的有效传输比在容量门限内表现平稳，在容量门限内约为4%； “大包小区”的有效传输比随着用户数增加而持续提升，在容量门限内约为11%； “中包小区”的有效传输比随着用户数增加而持续提升，在容量门限内约为7%。 2.3 校园网用户均峰比 用户均峰比反映平均rrc用户数与最大rrc用户数的比例，随着用户数的增长，均峰比提升。用户均峰比可以近似反映用户激活比，用户均峰比越大，则用户激活比越大。 对于“小包小区”，用户均峰比在用户数提升后，最终达到约为70%； 对于“大包小区”，用户均峰比在用户数提升后，最终达到约为80%； 对于“中包小区”，用户均峰比在用户数提升后，最终达到约为80%。 3 校园lte网络容量分析 校园lte网络容量分析的目的是评估网络当前的负荷程度，判断网络容量是否存在受限因素，并提供相应的优化及扩容方案。在具体分析层面上，分为空口资源、设备资源、传输资源等几大部分，本章主要分析空口资源。 空口硬资源评估是对空口各种物理资源利用率的评估，包括prb、pdcch、prach、pucch、空口寻呼资源、rrc用户数license等。 空口用户感知评估主要分析用户感知速率，与业务体验的要求相比较，判断网络容量是否满足业务体验的要求，以此来评估lte网络容量是否受限。空口用户感知确定的lte容量是软容量。 3.1 基于用户感知的lte网络容量分析 用户感知是衡量网络性能好坏的重要标准，所有的优化工作都是以用户感知提升为目标，所以在网络容量分析时，用户感知是重要的参考因素。本章以现网实际数据为依据，对用户感知和网络容量之间的关系进行分析讨论。 “小包小区”的容量分析 “小包小区”的用户感知速率和平均用户数关系如图2所示。 分析“小包小区”的用户感知速率与平均用户数的变化关系可知，在小区内的平均用户数低于102时，用户感知速率基本保持在2.7mbps左右，虽然用户可以从小区获得的最大速率远高于此，但感知速率并不会提升。说明在这些“小包小区”中，小包业务需要的感知速率在2.7mbps左右。 小区内的平均用户数大于102时，用户感知速率开始下降，由此导致用户等待的时间变长，同时用户从小区可获得的最大速率也会急剧下降，说明此时用户体验已经开始受到影响。 综上分析，“小包小区”保障用户感知的用户数门限为：小区内的平均用户数102。 分析“小包小区”的prb占用率与平均用户数的变化关系可知，小包业务小区prb占用率都比较低，达到平均用户数门限时，下行prb占用率约为30%。 分析“小包小区”的流量与平均用户数的变化关系可知，小包业务小区的流量相对较低，达到平均用户数门限时，小区的下行流量约为2.5gb，上行流量约为0.22gb。 “大包小区”的容量分析 “大包小区”用户感知速率和平均用户数关系如图3所示。 分析“大包小区”的用户感知速率与平均用户数的变化关系可知，大包业务的感知速率是随用户数的增长而下降的，说明对于大包业务，负荷低时它可以感知到更高的速率，随着用户可获取的最大速率下降，大包业务感知速率也下降，这与小包小区的特征是不一样的。 结合平均用户数与用户感知速率的关系，考虑大包业务感知速率要求为5mbps，“大包小区”保障用户感知的用户数门限为：小区内的平均用户数53。 分析“大包小区”的prb占用率与平均用户数的变化关系可知，大包业务小区prb占用率都比较高，达到平均用户数门限时，下行prb占用率约为60%。 分析“大包小区”的流量与平均用户数的变化关系可知，大包业务小区的流量相对较高，达到平均用户数门限时，小区的下行流量约为6.8gb，上行流量约为0.5gb。 “中包小区”的容量分析 “中包小区”用户感知速率和平均用户数关系如图4所示。 分析“中包小区”的用户感知速率与平均用户数的关系可知，中包业务的感知速率是随用户数的增长而下降的，但它的速率低于大包业务。 对于“中包小区”，考虑业务体验要求取大包业务和小包业务之间速率约3.8mbps，“中包小区”保障用户感知的用户数门限为：小区内的平均用户数64。 分析“中包小区”的prb占用率与平均用户数的关系可知，中包业务小区达到平均用户数门限时，下行prb占用率约为45%。 分析“中包小区”的流量与平均用户数的关系可知，大包业务小区的流量相对较高，达到平均用户数门限时，小区的下行流量约为3.8gb，上行流量约为0.42gb。 小结 通过对用户感知和网络负荷相互关系的分析，可以得出如下结论：为保障用户感知不受明显的影响，各业务特性小区需满足表2的条件： 表2 保障用户感知的小区扩容标准 小区分类 容量监控指标 判断标准 小包小区 小区内的平均用户数 102 prb占用率/% 30 中包小区 小区内的平均用户数4 prb占用率/% 45 大包小区 小区内的平均用户数 53 prb占用率/%0 相关指标说明如表3所示；pdcp）。 平均每e-rab流量=小区pdcp层所发送的下行数据的总吞吐量/8/1024/e-rab建立成功总次数 下行prb占用率=下行prb被使用的平均个数/ 下行可用的prb个数 上行prb占用率=上行prb被使用的平均个数/ 上行可用的prb个数 表3 相关指标说明 指标id 指标名称 指标描述 1526727378 l.traffic.user.avg 小区内的平均用户数 1526728261 l.thrp.bits.dl 小区pdcp层所发送的下行数据的总吞吐量 1526726740 l.chmeas.prb.dl.used.avg 下行prb被使用的平均个数 1526728433 l.chmeas.prb.dl.avail 下行可用的prb个数 1526726737 l.chmeas.prb.ul.used.avg 上行prb被使用的平均个数 1526728434 l.chmeas.prb.ul.avail 上行可用的prb个数 1526727544 l.e-rab.succest e-rab建立成功总次数 3.2 基于空口信道资源负荷的容量分析 空口资源受限会导致网络性能急剧下降、kpi严重恶化，此时无法保证用户接入的最低要求，用户感知更是无从谈起。鉴于此，对空口信道资源负荷进行关注显得尤为重要。 rrc连接许可用户数使用率 “enodeb内的最大用户数”统计了接入该enodeb的所有ue申请license的最大值，该指标作为是否需要扩容用户数license的决策依据。当enodeb内的最大用户数超过license数目时，新用户接入将会失败，影响用户体验。 根据优化实践经验，建议“rrc连接许可用户数使用率”达到70%时，即要密切关注其变化趋势，并做扩容准备。 rrc连接许可用户数使用率=enodeb内的最大用户数/rrc连接许可用户license数100% rrc连接许可用户license数取小区配置值。 平均pdcch信道占用率 pdcch承载的是dci，包含一个或多个ue上的资源分配和其他的控制信息。ue需要首先解调pdcch中的dci，然后才能够在相应的资源位置上解调属于ue自己的pdsch。因此如果pdcch占用率受限，将导致用户接入、业务体验都会受到影响。 建议“平均pdcch信道占用率”达到70%时，即要密切关注其变化趋势，并做扩容准备）。 平均pdcch信道占用率=/小区最大cce个数100% 平均小区寻呼信道占用率 小区寻呼负荷一旦超过规格，寻呼消息就可能被丢弃，导致寻呼成功率下降，进而影响用户使用感知。 当“平均小区寻呼信道占用率”达到50%时，即要密切关注其变化趋势，达到70%可能出现寻呼消息被丢弃的情况，此时需要扩容。 平均小区寻呼信道占用率=小区uu接口寻呼用户个数/3600/寻呼容量 寻呼容量按1200计算。 平均prach信道占用率 ue通过上行prach来达到与lte系统之间的上行接入和同步。随机接入过程分为基于竞争的随机接入和基于非竞争的随机接入。如果竞争接入次数超过n次/s，ue发起随机接入遇到冲突的概率增大，接入时延增大。这里n的选择是产品在preamble设计时考虑碰撞概率小于1%等因素确定的。 建议“平均prach信道占用率”达到50%时，即要密切关注其变化趋势，达到70%则需要扩容。 平均prach信道占用率=+忙时竞争preamble接收次数）/3600/n100% n=100，带宽为15m/20m；或n=50，带宽为5m/10m。 平均pucch信道占用率 pucch资源指空口可分配的sri和cqi资源的调度用户数及其使用的资源数，以及动态ack资源数。pucch容量受限，首先将导致准入控制和切换失败，小区调度用户数受限，同时影响小区和用户吞吐率以及用户上行调度时延。 小区rrc连接用户中只有维持上行同步的用户是需要使用pucch资源的，以此类用户数和pucch资源支持的最大用户数的比例来作为评估pucch资源利用情况的依据。 建议“平均小区寻呼信道占用率”达到70%时即要密切关注其变化趋势，并做扩容准备。 pucch资源利用率=小区内上行平均同步用户数/pucch用户容量100% pucch用户容量按1200计算。 小结 lte空口信道容量受限后，会产生相应的业务和信令拥塞，prb信道资源主要是感知受限，已包含在基于用户感知的容量监控中，本章主要监控的是与控制面相关的信道资源。通过以上分析得知，空口信道资源负荷需要监控的指标及扩容标准如表4所示： 表4 空口信道资源负荷监控指标及扩容标准 容量监控指标 判断标准 rrc连接许可用户数使用率 70% 平均pdcch信道占用率 70% 平均小区寻呼信道占用率 70% 平均prach信道占用率 70% 平均pucch信道占用率 70% 4 xx学院网络容量评估 上文探讨了用户感知与网络负荷之间的关系，提出了保障用户感知的网络容量监控与扩容标准，本章以xx学院为例，对其现网负荷进行评估分析，并提出优化解决方案。 4.1 当前容量评估 从“感知受限”和“空口资源受限”两个方面对xx学院的负荷进行评估。 感知受限 统计一周小区级话统指标，根据各小区所属的不同业务特征类型，使用对应的评估门限标准进行判断： 小包小区用户数门限103且上行或下行prb占用率30%； 中包小区用户数门限64且上行或下行prb利用率45%； 中包小区用户数门限53且上行或下行prb利用率60%。 一周内任一时段各小区符合上述任一条件的记业务受限一次，并进行累加。 空口资源受限 统计一周小区级空口负荷指标，使用对应的门限标准进行判断： rrc连接许可用户数使用率70%；平均pdcch信道占用率50%；平均小区寻呼信道占用率50%；平均prach信道占用率50%；平均pucch信道占用率50%。 一周内任一时段各小区符合上述任一条件的记相应指标受限一次，并进行累加；任一时段以上任一指标受限，则表明小区空口资源受限。 评估结果 根据以上原则评估分析可知，当前有8个小区存在感知和空口资源都受限的问题，需要尽快实施扩容。 表5中8个小区一周内业务受限3次，空口资源受限10次以上，需要考虑实施扩容。 4.2 2016年容量预测 2016年容量预测：预计该校园用户将增加一倍，每个用户的流量增加1.5倍，在用户使用时长及连接次数不变的情况下，根据第2章话务模型对资源的影响分析，小区容量受限情况为：47个小区将容量受限，共需要增加127个15mhz的小区，有些小区需要配置多个频点。 5 结束语 随着校园lte用户的飞速增长，网络负荷突增、用户感知逐渐下降，lte fdd网络原有的高速度、高感知优势已大打折扣，校园lte网络的容量、感知优化已经