明訊網絡技術有限公司四B級升級文稿-何成湖

浙江明訊四B級升級論文--FDD-LTE模擬加載對網絡關鍵指標的的影響與分析浙江明訊網絡技術有限公司項目執(zhí)行部何成湖2014年7月一、LTE簡介二、LTE總體架構三、LTE關鍵技術四、模擬加載試驗五、加載后對網絡的影響LTE在空載與加載50%下對網絡的影響與分析一、LTE簡介LTE(LongTermEvolution)是指3GPP組織推行的蜂窩技術在無線接入方面的最新演進，對應核心網的演進就是SAE（SystemArchitectureEvolution）。之所以要演進到LTE，是由于近年來移動用戶對高速率數據業(yè)務的要求，給3G系統(tǒng)設備商和運營商造成了很大的壓力。在LTE系統(tǒng)設計之初，其目標和需求就非常明確：降低時延、提高用戶傳輸數據速率、提高系統(tǒng)容量和覆蓋范圍、降低運營成本。一、LTE簡介顯著的提高峰值傳輸數據速率，例如下行鏈路達到100Mb/s，上行鏈路達到50Mb/s；在保持目前基站位置不變的情況下，提高小區(qū)邊緣比特速率；顯著的提高頻譜效率，例如達到3GPPR6版本的2~4倍；無線接入網的時延低于10ms；顯著的降低控制面時延（從空閑態(tài)躍遷到激活態(tài)時延小于100ms（不包括尋呼時間））；支持靈活的系統(tǒng)帶寬配置，支持1.4MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz帶寬，支持成對和非成對頻譜；支持現有3G系統(tǒng)和非3G系統(tǒng)與LTE系統(tǒng)網絡間的互連互通；更好的支持增強型MBMS；系統(tǒng)不僅能為低速移動終端提供最優(yōu)服務，并且也應支持高速移動終端，能為速度>350km/h的用戶提供100kbps的接入服務；實現合理的終端復雜度、成本、功耗；取消CS域，CS域業(yè)務在PS域實現，如VOIP一、LTE簡介二、LTE總體架構LTE采用了與2G、3G均不同的空中接口技術、即基于OFDM技術的空中接口技術，并對傳統(tǒng)3G的網絡架構進行了優(yōu)化，采用扁平化的網絡架構，亦即接入網E-UTRAN不再包含RNC，僅包含節(jié)點eNB，提供E-UTRA用戶面PDCP/RLC/MAC/物理層協(xié)議的功能和控制面RRC協(xié)議的功能。E-UTRAN的系統(tǒng)結構參見下圖的LTEE-UTRAN系統(tǒng)結構圖所示。E-UTRAN結構二、LTE總體架構eNB之間由X2接口互連，每個eNB又和演進型分組核心網EPC通過S1接口相連。S1接口的用戶面終止在服務網關S-GW上，S1接口的控制面終止在移動性管理實體MME上?？刂泼婧陀脩裘娴牧硪欢私K止在eNB上。上圖中各網元節(jié)點的功能劃分如下：eNB功能 LTE的eNB除了具有原來NodeB的功能之外，還承擔了原來RNC的大部分功能，包括有物理層功能、MAC層功能（包括HARQ）、RLC層（包括ARQ功能）、PDCP功能、RRC功能（包括無線資源控制功能）、調度、無線接入許可控制、接入移動性管理以及小區(qū)間的無線資源管理功能等。具體包括有：

無線資源管理：無線承載控制、無線接納控制、連接移動性控制、上下行鏈路的動態(tài)資源分配（即調度）等功能 IP頭壓縮和用戶數據流的加密

當從提供給UE的信息無法獲知到MME的路由信息時，選擇UE附著的MME

二、LTE總體架構路由用戶面數據到S-GW

調度和傳輸從MME發(fā)起的尋呼消息

調度和傳輸從MME或O&M發(fā)起的廣播信息

用于移動性和調度的測量和測量上報的配置

調度和傳輸從MME發(fā)起的ETWS（即地震和海嘯預警系統(tǒng)）消息MME功能 MME是SAE的控制核心，主要負責用戶接入控制、業(yè)務承載控制、尋呼、切換控制等控制信令的處理。 MME功能與網關功能分離，這種控制平面/用戶平面分離的架構，有助于網絡部署、單個技術的演進以及全面靈活的擴容。 NAS信令 NAS信令安全 AS安全控制 3GPP無線網絡的網間移動信令 idle狀態(tài)UE的可達性（包括尋呼信號重傳的控制和執(zhí)行）

跟蹤區(qū)列表管理

二、LTE總體架構P-GW和S-GW的選擇

切換中需要改變MME時的MME選擇

切換到2G或3GPP網絡時的SGSN選擇

漫游

鑒權

包括專用承載建立的承載管理功能

支持ETWS信號傳輸S-GW功能 S-GW作為本地基站切換時的錨定點，主要負責以下功能：在基站和公共數據網關之間傳輸數據信息；為下行數據包提供緩存；基于用戶的計費等。 eNB間切換時，本地的移動性錨點 3GPP系統(tǒng)間的移動性錨點 E-UTRANidle狀態(tài)下，下行包緩沖功能、以及網絡觸發(fā)業(yè)務請求過程的初始化

二、LTE總體架構PDN網關（P-GW）功能

公共數據網關P-GW作為數據承載的錨定點，提供以下功能：包轉發(fā)、包解析、合法監(jiān)聽、基于業(yè)務的計費、業(yè)務的QoS控制，以及負責和非3GPP網絡間的互聯等。

基于每用戶的包過濾（例如借助深度包探測方法）

合法偵聽 UE的IP地址分配

下行傳輸層包標記

上下行業(yè)務級計費、門控和速率控制

基于聚合最大比特速率（AMBR）的下行速率控制從上圖中可見，新的LTE架構中，沒有了原有的Iu和Iub以及Iur接口，取而代之的是新接口S1和X2。LTE的接入網E-UTRAN由eNodeB組成，提供用戶面和控制面；LTE的核心網EPC(EvolvedPacketCore)由MME，S-GW和P-GW組成；eNodeB間通過X2接口相互連接，支持數據和信令的直接傳輸；S1接口連接eNodeB與核心網EPC。其中，S1-MME是eNodeB連接MME的控制面接口，S1-U是eNodeB連接S-GW的用戶面接口；二、LTE總體架構LTE支持FDD、TDD兩種雙工方式。同時LTE還考慮支持半雙工FDD這種特殊的雙工方式。三、LTE關鍵技術3.1雙工方式3.2多址方式LTE采用OFDMA（正交頻分多址：OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess）作為下行多址方式。圖LTE下行多址方式LTE采用DFT-S-OFDM（離散傅立葉變換擴展OFDM：DiscreteFourierTransformSpreadOFDM）、或者稱為SC-FDMA（單載波FDMA：SingleCarrierFDMA）作為上行多址方式。圖LTE上行多址方式三、LTE關鍵技術3.3多天線技術下行鏈路多天線傳輸：多天線傳輸支持2根或4根天線。碼字最大數目是2，與天線數目沒有必然關系，但是碼字和層之間有著固定的映射關系。碼字（codeword）、層（layer）和天線口（antennaport）的大致關系可見下面物理信道處理圖：三、LTE關鍵技術多天線技術包括空分復用（SDM：Spatialdivisionmultiplexing）、發(fā)射分集（Transmitdiversity）等技術。SDM支持SU-MIMO和MU-MIMO。當一個MIMO信道都分配給一個UE時，稱之為SU-MIMO（單用戶MIMO）；當MIMO數據流空分復用給不同的UE時，稱之為MU-MIMO（多用戶MIMO）。

上行鏈路多天線傳輸：上行鏈路一般采用單發(fā)雙收的1*2天線配置，但是也可以支持MU-MIMO，亦即每個UE使用一根天線發(fā)射、但是多個UE組合起來使用相同的時頻資源以實現MU-MIMO。另外FDD還可以支持閉環(huán)類型的自適應天線選擇性發(fā)射分集（該功能屬于UE可選功能）。3.4鏈路自適應下行鏈路自適應：主要指自適應調制編碼（AMC：adaptivemodulationandcoding），通過各種不同的調制方式（QPSK、16QAM和64QAM）和不同的信道編碼率來實現。上行鏈路自適應：包括有三種鏈路自適應方法：1.自適應發(fā)射帶寬；2.發(fā)射功率控制；3.自適應調制和信道編碼率。三、LTE關鍵技術4.1試驗的原理依據下行RS(ReferenceSignal)參考信號，通常也稱為導頻信號。和3G中導頻信號的作用是一樣的，主要包括：1.

下行信道質量測量；2.

下行信道估計，用于UE端的相干檢測和解調；3.

小區(qū)搜索；參考信號有三種類型：

小區(qū)特定參考信號，一般不特別說明，參考信號指的都是小區(qū)特定參考信號。

MBSFN(MultimediaBroadcastSingleFrequencyNetwork)參考信號，與MBSFN傳輸關聯MBSFN參考信號僅在分配給MBSFN傳輸的子幀傳輸。MBSFN導頻序列僅用于擴展CP的情況。四、模擬加載試驗

UE特殊參考信號。顧名思義，這類參考信號只針對特定UE有效。下圖給出了單天線、兩天線及四天線在常規(guī)CP配置情況下的RS信號分布示意圖。從單天線的情況可以看出，RS是時域頻域錯開分布，這樣更有利于進行精確信道估計。對于雙天線和四天線來說，每個天線上的參考信號圖案都不相同，但各個天線占用的RE都不能用于數據傳輸。例如雙天線情況下，第一個天線的某些RE正好對應第二個天線的RS圖案，那么這些RE在實際中必須空在那里，不能用來傳輸數據，反之亦然。四、模擬加載試驗圖RS(ReferenceSignal)參考信號位置四、模擬加載試驗

LTE上行采用SC-FDMA技術，每個用戶使用不同的頻帶，因此上行本小區(qū)內用戶之間沒有干擾，上行的干擾主要來自鄰小區(qū)的用戶。實際中，在建網初期，由于網絡用戶比較少，所以上行受到的鄰區(qū)干擾會小一些。單小區(qū)情況下，下行各用戶由于使用不同的RB，在頻域和時域上是錯開的，因此也不存在干擾。多小區(qū)情況下的干擾主要來自鄰區(qū)，鄰區(qū)的RS、公共信道還有數據信道都會對鄰區(qū)的RS、公共信道或數據信道造成干擾。下圖是一個站兩個小區(qū)干擾的示意圖，從中可以看出Sector0子幀0的RS受到了鄰區(qū)Sector1信道PCFICH和BCH的干擾，子幀1～9RS受到鄰區(qū)PCFICH干擾。因此實際中單小區(qū)情況和多小區(qū)情況相同位置情況下，有實例表明SINR會從28dB惡化到18dB，吞吐率從80M左右惡化到30M左右。這只是一個例子，實際中不同場景不同位置具體表現會有所不同，但趨勢是相同的，也就是有鄰區(qū)影響的情況下比單小區(qū)情況下，下行吞吐率會有較大的惡化，這是正?，F象。通過良好的RF優(yōu)化可以減輕這種現象，但無法避免。四、模擬加載試驗圖服務小區(qū)與鄰小區(qū)干擾圖四、模擬加載試驗4.2加載測試目的

為了評估LTE網絡在有用戶使用的情況下網絡的覆蓋水平，在對網絡加載50%模擬用戶的環(huán)境下進行了全網拉網測試，主要是模擬在網絡現狀下，商用放號后在負荷情況下對網絡指標的影響，對加載下進行測試并統(tǒng)計各項重要指標與空載進行對比，以此驗證網絡50%負載下對各項指標的影響。4.3測試指標分析

通過與空載指標對比分析發(fā)現，主要指標平均SINR和平均吞吐率出現明顯下降，下載平均SINR由空載12.56dB下降至5.78dB，下降比例達53.98%，下載平均吞吐率由空載32.97下降至21.49，下降比例達34.82%。四、模擬加載試驗具體指標及變化值見下表：四、模擬加載試驗備注：在空載拉網測試中，上傳由于部分路段測試終端存在問題，上傳結果偏低。按照上傳下載各項目指標變化的百分比進行對比如下圖：四、模擬加載試驗4.4加載后對網絡的影響四、模擬加載試驗下載RSRP覆蓋變化圖加載后，下載覆蓋較空載出現4.74%的下降。下載平均RSRP提升了1.26dB；上傳覆蓋較空載出現3.62%的下降。下載平均RSRP下降了0.51dB。從平均RSRP的變化上看，影響并不明顯。四、模擬加載試驗四、模擬加載試驗下載SINR分布變化圖加載后，下載SINR較空載出現6.78dB的下降。下載SINR≥-3db的比例下降了6.51%；上傳SINR較空載出現5.72dB的下降。下載SINR≥-3db的比例下降了2.67%。從SINR的變化上看，加載后對平均SINR的影響非常大，達到50%以上。從SINR圖列的變化中可以明顯看出SINR變差。四、