提高WCDMA單用戶吞吐率的優(yōu)化方法

董建，郭永剛，王凌青

（中國聯(lián)通黑龍江分公司, 哈爾濱 150001）

1 概述

目前正值國內(nèi)外WCDMA網(wǎng)絡(luò)全面商用階段，隨著3G用戶不斷增多，智能終端大量涌現(xiàn)，終端應(yīng)用日益豐富，移動數(shù)據(jù)需求持續(xù)增加，現(xiàn)有WCDMA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)壓力逐漸顯現(xiàn)。WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化，從提升服務(wù)質(zhì)量（QoS）到提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率等方面都對優(yōu)化工作提出新的挑戰(zhàn)。

本文通過分析現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)情況，歸納出不同小區(qū)的數(shù)據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)，在單MAC用戶吞吐率等指標(biāo)上進(jìn)行優(yōu)化，在QoS和網(wǎng)絡(luò)資源利用率上獲得平衡。

2 目前WCDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

本文以東北某省會城市大學(xué)城及周邊的各個小區(qū)作為分析數(shù)據(jù)來源，并針對此地區(qū)進(jìn)行相關(guān)的PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)吞吐率優(yōu)化。

大學(xué)城周邊共有小區(qū)790個，小區(qū)忙時總吞吐率350.56 Mbit/s，平均小區(qū)吞吐率為0.44 Mbit/s。每小區(qū)忙時平均HSDPA用戶數(shù)為3.2個，忙時平均單MAC用戶吞吐率僅有49 kbit/s。

單用戶小區(qū)HSDPA忙時平均用戶數(shù)大部分集中在6個用戶以下，超過1 Mbit/s的小區(qū)77個，約占10%，這部分小區(qū)已經(jīng)接近或者達(dá)到小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上限。HSDPA單MAC平均吞吐率大部分集中在200 kbit/s以下。

通過對該區(qū)域的小區(qū)忙時吞吐率、單小區(qū)HSDPA平均用戶數(shù)、單小區(qū)HSDPA單MAC平均吞吐率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)以下3種情況。

（1）小區(qū)吞吐率已經(jīng)達(dá)到或接近網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷上限；

（2）小區(qū)用戶數(shù)較多，但是小區(qū)吞吐率還有部分冗余;

（3）小區(qū)由于用戶較少，小區(qū)吞吐率仍偏低。

經(jīng)過以上分析，對于小區(qū)吞吐率已經(jīng)達(dá)到或接近網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷上限的小區(qū)進(jìn)行增加CE或者擴(kuò)容等策略的同時，另外，為提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率仍然需要對未達(dá)到網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷上限的小區(qū)單MAC平均吞吐率進(jìn)行優(yōu)化，提升用戶感受，用戶使用更加流暢。

3 單MAC用戶吞吐率優(yōu)化

WCDMA主要業(yè)務(wù)有話音業(yè)務(wù)、視頻通話業(yè)務(wù)和PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)優(yōu)化的最后一步是優(yōu)化PS數(shù)據(jù)。PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化可以分為以下步驟：

PS呼叫吞吐量優(yōu)化，主要關(guān)注未加載小區(qū)環(huán)境的單個呼叫；

PS小區(qū)吞吐量優(yōu)化，小區(qū)中同時有多個用戶時，小區(qū)的整體吞吐量。

話音和數(shù)據(jù)的一個顯著不同是其承載的不對稱性，在CS業(yè)務(wù)中路徑是對稱的，因?yàn)槲覀冾A(yù)計雙方有相同數(shù)量的信息發(fā)送，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是延時間恒定的，因此為整個通話過程分配了恒定的帶寬。

而在PS中應(yīng)用層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是高度非對稱的，所發(fā)送的業(yè)務(wù)量也是隨時間連續(xù)變化的，為了更好地利用資源，就應(yīng)當(dāng)讓無線承載（RB）與發(fā)送實(shí)際需要的數(shù)據(jù)速率相匹配。多數(shù)的PS應(yīng)用都要求無差錯的數(shù)據(jù)傳輸，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳，重傳需要由無線鏈路控制層（RLC）處理，需要一些特定的參數(shù)設(shè)置，重傳將提高系統(tǒng)的負(fù)載，重傳帶來吞吐率的下降，用戶感受到的只是任務(wù)進(jìn)度的停滯或延遲。

單MAC平均吞吐率與以下幾個方面有關(guān)：

（1）手機(jī)能力，UE的Category（即UE支持的最大碼數(shù)、是否支持16QAM等能力）；

（2）小區(qū)提供服務(wù)的能力以及小區(qū)現(xiàn)網(wǎng)負(fù)荷；

（3）信道質(zhì)量指示（CQI），提升CQI首先要提高覆蓋的廣度和深度，可以在覆蓋優(yōu)化中進(jìn)行；

（4）服務(wù)質(zhì)量(QoS)。

在PS域中，有些業(yè)務(wù)需要實(shí)時傳輸，而另一些業(yè)務(wù)可以容忍一定的時延但對傳輸錯誤更為敏感。數(shù)據(jù)終端中的應(yīng)用協(xié)議棧發(fā)出一個請求。協(xié)議棧根據(jù)應(yīng)用的具體情況將這個請求映射為特定的QoS配置并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)，在分組域協(xié)議（PDP）報文建立期間，終端和網(wǎng)絡(luò)對QoS配置進(jìn)行協(xié)商，在網(wǎng)絡(luò)有可用資源的前提下，滿足終端所需QoS。不同的應(yīng)用對應(yīng)不同的QoS。這種映射結(jié)構(gòu)適用于整個WCDMA網(wǎng)絡(luò)，又適用于若干個獨(dú)立的子系統(tǒng)，以使承載能夠適用于每個應(yīng)用，同時節(jié)約資源。

所以QoS的配置等級分為最大QoS和最小保證QoS。QoS等級的主要屬性如表1所示。

表1 QoS等級的主要屬性

QoS方面就要保證最大QoS,以改善該小區(qū)下的所有用戶的服務(wù)質(zhì)量，增加用戶黏性和依賴度。

3.1 信道類型切換參數(shù)優(yōu)化

PS業(yè)務(wù)是突發(fā)性的，因此RB最好能按即時的吞吐量需求來進(jìn)行適配。這一點(diǎn)是完全由網(wǎng)絡(luò)控制的速率切換和信道切換完成的。

用于PS域的盡力而為（BE，Best-Effort）業(yè)務(wù)。動態(tài)信道重配置要受到兩方面的控制：業(yè)務(wù)量和下行碼發(fā)射功率受限情況。BE業(yè)務(wù)申請的速率越高，在其無數(shù)據(jù)傳輸時降低的帶寬的余量就會比較多，對其進(jìn)行動態(tài)信道配置所得到的性能增益越大；而對于申請速率較低的業(yè)務(wù)，其可以降低的速率余量就有限，因此對其進(jìn)行動態(tài)信道配置得到的性能增益就比較低。命令：ADD DCCCMC和SET DCCC。在擁塞控制中，DCCC完成對BE業(yè)務(wù)的控制功能，接收來自LCC模塊的指令，并向MAC轉(zhuǎn)發(fā)（BE業(yè)務(wù)是面向數(shù)據(jù)應(yīng)用（PS域背景或交互業(yè)務(wù)），這類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具有突發(fā)、對時延不敏感的特性，數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)保證其數(shù)據(jù)分組的正確性。典型業(yè)務(wù)例如網(wǎng)頁瀏覽，數(shù)據(jù)庫查詢，數(shù)據(jù)文件下載，后臺接收E-mail等）。

由業(yè)務(wù)量引起的信道重配置：信道重配置的原則是：在收到4a事件后，對于下行，如果下行碼發(fā)射功率資源不受限制，則進(jìn)行信道帶寬增大的重配置，否則不處理；收到4b事件后，會啟動一個檢測定時器4bMoniTime，如果在定時器超時前連續(xù)收到多個下行4b業(yè)務(wù)量測量報告，則進(jìn)行信道帶寬降低的信道重配置，如圖1所示。

圖1 信道類型切換參數(shù)的門限、遲滯、事件延遲觸發(fā)時間的關(guān)系

將現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)按照信道類型切換參數(shù)優(yōu)化傾向進(jìn)行修改參數(shù)值，如表2所示。

表2 信道類型切換參數(shù)優(yōu)化傾向

3.2 RLC參數(shù)優(yōu)化

大多數(shù)的PS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)化，無論是呼叫吞吐量還是小區(qū)吞吐量，都會涉及RLC協(xié)議參數(shù)。這是因?yàn)镻S數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)工作在確認(rèn)模式下，所有的差錯都會重傳，因此需要有RLC設(shè)置。RLC是WCDMA網(wǎng)絡(luò)中的一個協(xié)議，它允許丟失或出錯的數(shù)據(jù)分組在低層重傳。

優(yōu)化RLC協(xié)議的關(guān)鍵是找到重傳時延和資源利用之間的最佳平衡點(diǎn)，積極的RLC參數(shù)設(shè)置是只允許少量的重傳，提供較短的RLC層回復(fù)時間，由高層來維持傳輸質(zhì)量。這將導(dǎo)致無法恢復(fù)的差錯增多，但UE更換小區(qū)會更快。

RLC參數(shù)和信道類型或PDP報文有關(guān)。PDP報文重配置或者激活時可以更改RLC參數(shù)。

如表3所示，將現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)按照RLC切換參數(shù)優(yōu)化傾向進(jìn)行修改參數(shù)值。

3.3 優(yōu)化結(jié)果對比

圖2 未達(dá)到負(fù)荷小區(qū)HSDPA平均在網(wǎng)用戶數(shù)與單用戶平均吞吐率（優(yōu)化前）

表3 RLC參數(shù)優(yōu)化傾向

如圖2、圖3所示，通過優(yōu)化前后單小區(qū)HSDPA平均用戶數(shù)與HSDPA單MAC用戶平均吞吐率的散點(diǎn)圖對比可以看到，相同小區(qū)用戶數(shù)的小區(qū)平均吞吐率明顯提高，尤其是用戶數(shù)少的小區(qū)，提高的更為明顯。優(yōu)化后圖中落入到A和B區(qū)域的小區(qū)要多于優(yōu)化前，落入C和D區(qū)域的小區(qū)比優(yōu)化前要減少，尤其是C區(qū)域的小區(qū)明顯減少，整體來看分布更加均勻，很好地說明了單MAC用戶平均吞吐率明顯得到提升，資源利用率得到有效提高。

圖3 未達(dá)到負(fù)荷小區(qū)HSDPA平均在網(wǎng)用戶數(shù)與單用戶平均吞吐率（優(yōu)化后）

4 結(jié)論

針對HSDPA同時在網(wǎng)用戶數(shù)不多，小區(qū)總負(fù)荷未達(dá)到上限的小區(qū)，通過對信道切換參數(shù)和RLC參數(shù)的優(yōu)化，采取最大QoS策略，提高單MAC用戶吞吐率，提高單用戶服務(wù)質(zhì)量，達(dá)到提高資源利用率的目的。

[1]竇中兆. WCDMA系統(tǒng)原理與無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M]. 北京：清華大學(xué)出版社.

[2]王有為. WCDMA特殊場景覆蓋規(guī)劃與優(yōu)化[M]. 北京：人民郵電出版社.

[3]Chevallier C. WCDMA設(shè)計與優(yōu)化手冊[M]. 北京：人民郵電出版社.

[4]胡捍英，楊峰義. 第三代移動通信系統(tǒng)[M]. 北京：人民郵電出版社.