明讯网络技术有限公司四B级升级文稿-何成湖

1、浙江明讯四浙江明讯四B B级升级论文级升级论文-FDD-LTEFDD-LTE模拟加载对网络关键指标的模拟加载对网络关键指标的的影响与分析的影响与分析浙江明讯网络技术有限公司项目执行部浙江明讯网络技术有限公司项目执行部 何成湖何成湖2014年年7月月一、一、LTELTE简介简介二、二、LTELTE总体架构总体架构三、三、LTELTE关键技术关键技术四、四、模拟加载试验模拟加载试验五、五、加载后对网络的影响加载后对网络的影响LTELTE在空载与加载在空载与加载50%50%下对网络的影响与分析下对网络的影响与分析一、一、LTELTE简介简介LTE(Long Term Evolution)LTE(Lo

2、ng Term Evolution)是指是指3GPP3GPP组织推行的蜂窝技术在组织推行的蜂窝技术在无线接入方面的最新演进，对应核心网的演进就是无线接入方面的最新演进，对应核心网的演进就是SAESAE（System Architecture EvolutionSystem Architecture Evolution）。之所以要演进到）。之所以要演进到LTELTE，是由于近年来移动用户对高速率数据业务的要求，给是由于近年来移动用户对高速率数据业务的要求，给3G3G系统系统设备商和运营商造成了很大的压力。在设备商和运营商造成了很大的压力。在LTELTE系统设计之初，其系统设计之初，其目标和需求就

3、非常明确：降低时延、提高用户传输数据速率目标和需求就非常明确：降低时延、提高用户传输数据速率、提高系统容量和覆盖范围、降低运营成本、提高系统容量和覆盖范围、降低运营成本。显著的提高峰值传输数据速率，例如下行链路达到显著的提高峰值传输数据速率，例如下行链路达到100Mb/s100Mb/s，上，上行链路达到行链路达到50Mb/s50Mb/s；在保持目前基站位置不变的情况下，提高小区边缘比特速率；在保持目前基站位置不变的情况下，提高小区边缘比特速率；显著的提高频谱效率，例如达到显著的提高频谱效率，例如达到3GPP R63GPP R6版本的版本的2424倍；倍；无线接入网的时延低于无线接入网的时延低于

4、10ms10ms；显著的降低控制面时延（从空闲态跃迁到激活态时延小于显著的降低控制面时延（从空闲态跃迁到激活态时延小于100ms100ms（不包括寻呼时间）；（不包括寻呼时间）；支持灵活的系统带宽配置，支持支持灵活的系统带宽配置，支持1.4MHz1.4MHz、3MHz3MHz、5MHz5MHz、10MHz10MHz、15MHz15MHz、20MHz20MHz带宽，支持成对和非成对频谱；带宽，支持成对和非成对频谱；支持现有支持现有3G3G系统和非系统和非3G3G系统与系统与LTELTE系统网络间的互连互通；系统网络间的互连互通；更好的支持增强型更好的支持增强型MBMSMBMS；系统不仅能为低速移

5、动终端提供最优服务，并且也应支持高速移系统不仅能为低速移动终端提供最优服务，并且也应支持高速移动终端，能为速度动终端，能为速度350km/h350km/h的用户提供的用户提供100kbps100kbps的接入服务；的接入服务；实现合理的终端复杂度、成本、功耗；实现合理的终端复杂度、成本、功耗；取消取消CSCS域，域，CSCS域业务在域业务在PSPS域实现，如域实现，如VOIPVOIP二、二、 LTE LTE总体架构总体架构LTELTE采用了与采用了与2G2G、3G3G均不同的空中接口技术、即基于均不同的空中接口技术、即基于OFDMOFDM技术的技术的空中接口技术，并对传统空中接口技术，并对传统

6、3G3G的网络架构进行了优化，采用扁平的网络架构进行了优化，采用扁平化的网络架构，亦即接入网化的网络架构，亦即接入网E-UTRANE-UTRAN不再包含不再包含RNCRNC，仅包含节点，仅包含节点eNBeNB，提供，提供E-UTRAE-UTRA用户面用户面PDCP/RLC/MAC/PDCP/RLC/MAC/物理层协议的功能和控物理层协议的功能和控制面制面RRCRRC协议的功能。协议的功能。E-UTRANE-UTRAN的系统结构参见下图的的系统结构参见下图的LTE E-LTE E-UTRANUTRAN系统结构图所示。系统结构图所示。E-UTRANE-UTRAN结构结构二、二、 LTE总体架构总体

7、架构eNBeNB之间由之间由X2X2接口互连，每个接口互连，每个eNBeNB又和演进型分组核心网又和演进型分组核心网EPCEPC通过通过S1S1接口接口相连。相连。S1S1接口的用户面终止在服务网关接口的用户面终止在服务网关S-GWS-GW上，上，S1S1接口的控制面终止在接口的控制面终止在移动性管理实体移动性管理实体MMEMME上。控制面和用户面的另一端终止在上。控制面和用户面的另一端终止在eNBeNB上。上图中上。上图中各网元节点的功能划分如下：各网元节点的功能划分如下：l eNBeNB功能功能LTELTE的的eNBeNB除了具有原来除了具有原来NodeBNodeB的功能之外，还承担了原来

8、的功能之外，还承担了原来RNCRNC的的大部分功能，包括有物理层功能、大部分功能，包括有物理层功能、MACMAC层功能（包括层功能（包括HARQHARQ）、）、RLCRLC层（包层（包括括ARQARQ功能）、功能）、PDCPPDCP功能、功能、RRCRRC功能（包括无线资源控制功能）、调度、功能（包括无线资源控制功能）、调度、无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间的无线资源管理功能等。无线接入许可控制、接入移动性管理以及小区间的无线资源管理功能等。具体包括有：具体包括有：无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控无线资源管理：无线承载控制、无线接纳控制、连接移动性控制、上下行链

9、路的动态资源分配（即调度）等功能制、上下行链路的动态资源分配（即调度）等功能IPIP头压缩和用户数据流的加密头压缩和用户数据流的加密当从提供给当从提供给UEUE的信息无法获知到的信息无法获知到MMEMME的路由信息时，选择的路由信息时，选择UEUE附着附着的的MMEMME二、二、 LTE总体架构总体架构路由用户面数据到路由用户面数据到S-GWS-GW调度和传输从调度和传输从MMEMME发起的寻呼消息发起的寻呼消息调度和传输从调度和传输从MMEMME或或O&MO&M发起的广播信息发起的广播信息用于移动性和调度的测量和测量上报的配置用于移动性和调度的测量和测量上报的配置调度和传输从

10、调度和传输从MMEMME发起的发起的ETWSETWS（即地震和海啸预警系统）消息（即地震和海啸预警系统）消息MMEMME功能功能MMEMME是是SAESAE的控制核心，主要负责用户接入控制、业务承载控制、的控制核心，主要负责用户接入控制、业务承载控制、寻呼、切换控制等控制信令的处理。寻呼、切换控制等控制信令的处理。MMEMME功能与网关功能分离，这种控制平面功能与网关功能分离，这种控制平面/ /用户平面分离的架构，用户平面分离的架构，有助于网络部署、单个技术的演进以及全面灵活的扩容。有助于网络部署、单个技术的演进以及全面灵活的扩容。NASNAS信令信令NASNAS信令安全信令安全AS AS 安

11、全控制安全控制3GPP3GPP无线网络的网间移动信令无线网络的网间移动信令idleidle状态状态UEUE的可达性（包括寻呼信号重传的控制和执行）的可达性（包括寻呼信号重传的控制和执行）跟踪区列表管理跟踪区列表管理二、二、 LTE总体架构总体架构P-GW P-GW 和和 S-GW S-GW 的选择的选择切换中需要改变切换中需要改变MMEMME时的时的MMEMME选择选择切换到切换到2G2G或或3GPP3GPP网络时的网络时的SGSNSGSN选择选择漫游漫游鉴权鉴权包括专用承载建立的承载管理功能包括专用承载建立的承载管理功能支持支持ETWSETWS信号传输信号传输S-GWS-GW功能功能S-GW

12、S-GW作为本地基站切换时的锚定点，主要负责以下功能：在作为本地基站切换时的锚定点，主要负责以下功能：在基站和公共数据网关之间传输数据信息；为下行数据包提供缓存；基基站和公共数据网关之间传输数据信息；为下行数据包提供缓存；基于用户的计费等。于用户的计费等。eNBeNB间切换时，本地的移动性锚点间切换时，本地的移动性锚点3GPP3GPP系统间的移动性锚点系统间的移动性锚点E-UTRAN idleE-UTRAN idle状态下，下行包缓冲功能、以及网络触发业务状态下，下行包缓冲功能、以及网络触发业务请求过程的初始化请求过程的初始化二、二、 LTE总体架构总体架构PDNPDN网关（网关（P-GWP-

13、GW）功能）功能公共数据网关公共数据网关P-GWP-GW作为数据承载的锚定点，提供以下功能作为数据承载的锚定点，提供以下功能：包转发、包解析、合法监听、基于业务的计费、业务的：包转发、包解析、合法监听、基于业务的计费、业务的QoSQoS控制控制，以及负责和非，以及负责和非3GPP3GPP网络间的互联等。网络间的互联等。基于每用户的包过滤（例如借助深度包探测方法）基于每用户的包过滤（例如借助深度包探测方法）合法侦听合法侦听UE UE 的的IPIP地址分配地址分配下行传输层包标记下行传输层包标记上下行业务级计费、门控和速率控制上下行业务级计费、门控和速率控制基于聚合最大比特速率（基于聚合最大比特速

14、率（AMBRAMBR）的下行速率控制）的下行速率控制从上图中可见，新的从上图中可见，新的LTELTE架构中，没有了原有的架构中，没有了原有的IuIu和和IubIub以及以及IurIur接接口，取而代之的是新接口口，取而代之的是新接口S1S1和和X2X2。LTELTE的接入网的接入网E-UTRANE-UTRAN由由eNodeBeNodeB组成，提供用户面和控制面；组成，提供用户面和控制面；LTELTE的核心网的核心网EPC(Evolved Packet EPC(Evolved Packet Core)Core)由由MMEMME，S-GWS-GW和和P-GWP-GW组成；组成；eNodeBeNod

15、eB间通过间通过X2X2接口相互连接，接口相互连接，支持数据和信令的直接传输；支持数据和信令的直接传输；S1S1接口连接接口连接eNodeBeNodeB与核心网与核心网EPCEPC。其。其中，中，S1-MMES1-MME是是eNodeBeNodeB连接连接MMEMME的控制面接口，的控制面接口，S1-US1-U是是eNodeBeNodeB连接连接S-S-GW GW 的用户面接口；的用户面接口；二、二、 LTE总体架构总体架构LTELTE支持支持FDDFDD、TDDTDD两种双工方式。同时两种双工方式。同时LTELTE还考虑支持半双工还考虑支持半双工FDDFDD这种特殊这种特殊的双工方式。的双工

16、方式。三、三、LTE关键技术关键技术3.1 3.1 双工方式双工方式3.2 3.2 多址方式多址方式LTELTE采用采用OFDMAOFDMA（正交频分多址：（正交频分多址：Orthogonal Frequency Division Orthogonal Frequency Division Multiple AccessMultiple Access）作为下行多址方式。）作为下行多址方式。图图LTELTE下行多址方式下行多址方式LTELTE采用采用DFT-S-OFDMDFT-S-OFDM（离散傅立叶变换扩展（离散傅立叶变换扩展OFDMOFDM：Discrete Fourier Discrete

17、 Fourier Transform Spread OFDMTransform Spread OFDM）、或者称为）、或者称为SC-FDMASC-FDMA（单载波（单载波FDMAFDMA：Single Carrier FDMASingle Carrier FDMA）作为上行多址方式。）作为上行多址方式。图图 LTELTE上行多址方式上行多址方式三、三、LTE关键技术关键技术3.3 3.3 多天线技术多天线技术下行链路多天线传输：下行链路多天线传输：多天线传输支持多天线传输支持2 2根或根或4 4根天线。码字最大数目是根天线。码字最大数目是2 2，与天线数目没，与天线数目没有必然关系，但是码字和

18、层之间有着固定的映射关系。码字有必然关系，但是码字和层之间有着固定的映射关系。码字（code wordcode word）、层（）、层（layerlayer）和天线口（）和天线口（antenna portantenna port）的大致）的大致关系可见下面物理信道处理图：关系可见下面物理信道处理图：三、三、LTE关键技术关键技术多天线技术包括空分复用（多天线技术包括空分复用（SDMSDM：Spatial division multiplexingSpatial division multiplexing）、）、发射分集（发射分集（Transmit diversityTransmit diver

19、sity）等技术。）等技术。SDMSDM支持支持SU-MIMOSU-MIMO和和MU-MIMOMU-MIMO。当一个当一个MIMOMIMO信道都分配给一个信道都分配给一个UEUE时，称之为时，称之为SU-MIMOSU-MIMO（单用户（单用户MIMOMIMO）；当）；当MIMOMIMO数据流空分复用给不同的数据流空分复用给不同的UEUE时，称之为时，称之为MU-MIMOMU-MIMO（多用户（多用户MIMOMIMO）。）。 上行链路多天线传输：上行链路多天线传输：上行链路一般采用单发双收的上行链路一般采用单发双收的1 1* *2 2天线配置，但是也可以支持天线配置，但是也可以支持MU-MIMO

20、MU-MIMO，亦即每个亦即每个UEUE使用一根天线发射、但是多个使用一根天线发射、但是多个UEUE组合起来使用相同的时频资组合起来使用相同的时频资源以实现源以实现MU-MIMOMU-MIMO。另外另外FDDFDD还可以支持闭环类型的自适应天线选择性发射分集（该功能属于还可以支持闭环类型的自适应天线选择性发射分集（该功能属于UEUE可选功能）。可选功能）。3.4 3.4 链路自适应链路自适应下行链路自适应：下行链路自适应：主要指自适应调制编码（主要指自适应调制编码（AMCAMC：adaptive modulation and adaptive modulation and codingcodi

21、ng），通过各种不同的调制方式（），通过各种不同的调制方式（QPSKQPSK、16QAM16QAM和和64QAM64QAM）和不同的信道编码率来实现。和不同的信道编码率来实现。上行链路自适应：上行链路自适应：包括有三种链路自适应方法：包括有三种链路自适应方法：1. 1. 自适应发射带宽；自适应发射带宽；2. 2. 发射发射功率控制；功率控制；3. 3. 自适应调制和信道编码率。自适应调制和信道编码率。三、三、LTE关键技术关键技术4.1 4.1 试验的原理依据试验的原理依据下行下行RS(Reference Signal)RS(Reference Signal)参考信号，通常也称为导参考信号，通

22、常也称为导频信号。和频信号。和3G3G中导频信号的作用是一样的，主要包括：中导频信号的作用是一样的，主要包括：1.1. 下行信道质量测量；下行信道质量测量；2.2. 下行信道估计，用于下行信道估计，用于UEUE端的相干检测和解调；端的相干检测和解调；3.3. 小区搜索；小区搜索；参考信号有三种类型：参考信号有三种类型： 小区特定参考信号，一般不特别说明，参考小区特定参考信号，一般不特别说明，参考信号指的都是小区特定参考信号。信号指的都是小区特定参考信号。 MBSFN(Multimedia Broadcast Single MBSFN(Multimedia Broadcast Single Fr

23、equency Network)Frequency Network)参考信号，与参考信号，与MBSFNMBSFN传输关联传输关联MBSFNMBSFN参考信号仅在分配给参考信号仅在分配给MBSFNMBSFN传输的子帧传输。传输的子帧传输。MBSFNMBSFN导频序列仅用于扩展导频序列仅用于扩展CPCP的情况。的情况。四、四、模拟加载试验模拟加载试验 UE UE特殊参考信号。顾名思义，这类参考信号只针对特特殊参考信号。顾名思义，这类参考信号只针对特定定UEUE有效。有效。下图给出了单天线、两天线及四天线在常规下图给出了单天线、两天线及四天线在常规CPCP配置情况下的配置情况下的RSRS信号分布示意

24、图。从单天线的情况可以看出，信号分布示意图。从单天线的情况可以看出，RSRS是时域频域错是时域频域错开分布，这样更有利于进行精确信道估计。对于双天线和四天开分布，这样更有利于进行精确信道估计。对于双天线和四天线来说，每个天线上的参考信号图案都不相同，但各个天线占线来说，每个天线上的参考信号图案都不相同，但各个天线占用的用的RERE都不能用于数据传输。例如双天线情况下，第一个天线都不能用于数据传输。例如双天线情况下，第一个天线的某些的某些RERE正好对应第二个天线的正好对应第二个天线的RSRS图案，那么这些图案，那么这些RERE在实际中在实际中必须空在那里，不能用来传输数据，反之亦然。必须空在那

25、里，不能用来传输数据，反之亦然。四、四、模拟加载试验模拟加载试验图图 RS(Reference Signal)RS(Reference Signal)参考信号位置参考信号位置四、四、模拟加载试验模拟加载试验 LTELTE上行采用上行采用SC-FDMASC-FDMA技术，每个用户使用不同的频带，因此上技术，每个用户使用不同的频带，因此上行本小区内用户之间没有干扰，上行的干扰主要来自邻小区的行本小区内用户之间没有干扰，上行的干扰主要来自邻小区的用户。实际中，在建网初期，由于网络用户比较少，所以上行用户。实际中，在建网初期，由于网络用户比较少，所以上行受到的邻区干扰会小一些。受到的邻区干扰会小一些。

26、单小区情况下，下行各用户由于使用不同的单小区情况下，下行各用户由于使用不同的RBRB，在频域和时域，在频域和时域上是错开的，因此也不存在干扰。多小区情况下的干扰主要来上是错开的，因此也不存在干扰。多小区情况下的干扰主要来自邻区，邻区的自邻区，邻区的RSRS、公共信道还有数据信道都会对邻区的、公共信道还有数据信道都会对邻区的RSRS、公共信道或数据信道造成干扰。下图是一个站两个小区干扰的公共信道或数据信道造成干扰。下图是一个站两个小区干扰的示意图，从中可以看出示意图，从中可以看出Sector0Sector0子帧子帧0 0的的RSRS受到了邻区受到了邻区Sector1Sector1信道信道 PCF

27、ICH PCFICH 和和BCHBCH的干扰，子帧的干扰，子帧1 19 RS9 RS受到邻区受到邻区PCFICHPCFICH干扰。干扰。因此实际中单小区情况和多小区情况相同位置情况下，有实例因此实际中单小区情况和多小区情况相同位置情况下，有实例表明表明SINRSINR会从会从28dB28dB恶化到恶化到18dB18dB，吞吐率从，吞吐率从80M80M左右恶化到左右恶化到30M30M左左右。这只是一个例子，实际中不同场景不同位置具体表现会有右。这只是一个例子，实际中不同场景不同位置具体表现会有所不同，但趋势是相同的，也就是有邻区影响的情况下比单小所不同，但趋势是相同的，也就是有邻区影响的情况下比

28、单小区情况下，下行吞吐率会有较大的恶化，这是正常现象。通过区情况下，下行吞吐率会有较大的恶化，这是正常现象。通过良好的良好的RFRF优化可以减轻这种现象，但无法避免。优化可以减轻这种现象，但无法避免。四、四、模拟加载试验模拟加载试验图图 服务小区与邻小区干扰图服务小区与邻小区干扰图四、四、模拟加载试验模拟加载试验4.2 4.2 加载测试目的加载测试目的 为了评估为了评估LTELTE网络在有用户使用的情况下网络的覆盖水平，在网络在有用户使用的情况下网络的覆盖水平，在对网络加载对网络加载50%50%模拟用户的环境下进行了全网拉网测试，主要是模拟用户的环境下进行了全网拉网测试，主要是模拟在网络现状下

29、，商用放号后在负荷情况下对网络指标的影响，模拟在网络现状下，商用放号后在负荷情况下对网络指标的影响，对加载下进行测试并统计各项重要指标与空载进行对比，以此验对加载下进行测试并统计各项重要指标与空载进行对比，以此验证网络证网络50%50%负载下对各项指标的影响。负载下对各项指标的影响。4.3 4.3 测试指标分析测试指标分析 通过与空载指标对比分析发现，主要指标平均通过与空载指标对比分析发现，主要指标平均SINRSINR和平均吞吐和平均吞吐率出现明显下降，下载平均率出现明显下降，下载平均SINRSINR由空载由空载12.56dB12.56dB下降至下降至5.78 dB5.78 dB，下降比例达下

30、降比例达53.98%53.98%，下载平均吞吐率由空载，下载平均吞吐率由空载32.9732.97下降至下降至21.4921.49，下降比例达下降比例达34.82%34.82%。四、四、模拟加载试验模拟加载试验具体指标及变化值见下表：具体指标及变化值见下表：四、四、模拟加载试验模拟加载试验备注：在空载拉网测试中，上传由于部分路段测试终端存备注：在空载拉网测试中，上传由于部分路段测试终端存在问题，上传结果偏低。在问题，上传结果偏低。按照上传下载各项目指标变化的百分比进行对比如下图：按照上传下载各项目指标变化的百分比进行对比如下图：四、四、模拟加载试验模拟加载试验4.4 4.4 加载后对网络的影响加载后对网络的影响四、四、模拟加载试验模拟加载试验下载下载RSRPRSRP覆盖变化图覆盖变化图加载后，下载覆盖较空载出现加载后，下载覆盖较空载出现4.74%4.74%的下降。下载平均的下降。下载