HSDPA用戶低速率問題定位及優(yōu)化方案研究

黃 建，鐘 聲，唐琳鈞（中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司，四川成都610042）

0 前言

隨著移動通信網(wǎng)的飛速發(fā)展，人們將關(guān)注重點放在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上。為了更好地滿足人們對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日益增長的需求，3GPP 在R5 版本中引入了HSDPA 技術(shù)，提供了高達(dá)14.4 Mbit/s 的下行理論峰值速率；在R7/R8/R9/R10 版本中采用了更高階的調(diào)制和更先進的調(diào)度算法，引入了HSDPA+技術(shù)，進一步提高了頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率。

高速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗帶來了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆發(fā)式的增長，同時也對網(wǎng)絡(luò)性能提出了更高的要求。中國聯(lián)通自WCDMA投入運營以來，用戶規(guī)模不斷壯大，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷也不斷攀升。在現(xiàn)網(wǎng)中，即便覆蓋較好的情況下，也會存在用戶下行速率較低的情況，這直接影響用戶的感知和對網(wǎng)絡(luò)的信任度。由此可見，對HSDPA性能指標(biāo)的優(yōu)化在整個WCDMA網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化中占有非常重要的地位。

本文以WCDMA為背景，對影響用戶HSDPA低速率的無線環(huán)境、無線資源、傳輸帶寬、高速共享控制信道受限以及MAC-hs 重傳等原因進行分析，結(jié)合測試數(shù)據(jù)，對用戶低速率進行優(yōu)化，最后通過現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化前后效果對比，對優(yōu)化思路進行了驗證。

1 系統(tǒng)模型

HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸模型可參考文獻(xiàn)［1］。UE發(fā)射數(shù)據(jù)比特流經(jīng)過Uu 口到NodeB，再由Iub 口到RNC，通過Iu-PS 接入到核心網(wǎng)中的SGSN，最后通過IP 傳輸網(wǎng)接入到FTP 服務(wù)器上，如圖1 所示。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，任何節(jié)點設(shè)備出現(xiàn)問題或者性能達(dá)不到要求，都會影響HSDPA 速率。本文主要分析UE與RNC之間出現(xiàn)異常時導(dǎo)致的低速率。

圖1 HSDPA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸模型

2 H S D PA 用戶低速率原因

影響HSDPA 速率因素為無線環(huán)境、無線資源、傳輸質(zhì)量、硬件設(shè)備、參數(shù)異常以及MAC-hs 重傳比例等。

2.1 參數(shù)核查

對速率相關(guān)參數(shù)及功能參數(shù)進行核查，并將參數(shù)設(shè)置不合理、功能參數(shù)feature未開通的基站逐一優(yōu)化，核查參數(shù)詳見表1。

表1 核查參數(shù)表

2.2 無線資源不足

無線資源不足對速率的影響一般分2 種情況：一種情況由基站資源（CE、碼字、功率）不足造成；另一種情況由高速共享控制信道（HS-SCCH）受限影響。基站資源不足一般處理方法為CE資源擴容或載波擴容，

HS-SCCH 受限可進行擴容或調(diào)整小區(qū)配置的HSSCCH 碼道數(shù)。通過統(tǒng)計小區(qū)HS-SCCH 調(diào)用次數(shù)和HS-SCCH 受限比例來調(diào)整HS-SCCH 碼道數(shù)，提高用戶的感知度。

2.3 M A C-hs重傳

MAC-hs 是HSDPA 的關(guān)鍵模塊，MAC-hs 重傳發(fā)生在MAC-hs與L1間，由NodeB控制，主要與空口質(zhì)量和NodeB 資源相關(guān)。對充分利用資源、提升速率起到重要作用。但是，過高的重傳率會影響業(yè)務(wù)速率、加大業(yè)務(wù)時延、降低用戶感知以及浪費無線空口資源。另外，重傳率越高，功率效率越低，降低重傳率提升功率效率也十分必要。

2.4 傳輸帶寬受限

傳輸帶寬受限主要分為2 種情況：一種是帶寬受限；另一種是基站雙工與傳輸雙工模式不匹配。

帶寬受限主要受HSDPA 流控功能影響，HSDPA流控功能每100 ms 采集1 次測量報告，測量報告會體現(xiàn)當(dāng)前實際可用的帶寬和用戶面所請求的帶寬之間的差異，一旦出現(xiàn)過載情況，流控功能就會對下行的速率進行降速處理。每一次過載，對應(yīng)參數(shù)pmCapAllocI?ubHsLimitingRatioSp IXX 就會跳轉(zhuǎn)1 次，因此，就會降低數(shù)據(jù)傳輸速率。

基站雙工與傳輸雙工模式不匹配主要是指快速以太網(wǎng)（FE——Fast Ethernet）、IPRAN工作模式和基站雙工模式不一致。FE和IPRAN存在2種雙工模式，即強制100M 全雙工模式和自適應(yīng)100M 全雙工模式。當(dāng)基站雙工模式不為100M雙工模式或與傳輸側(cè)設(shè)置不一致時，基站傳輸帶寬會受限，從而影響用戶HSDPA速率。

2.5 無線環(huán)境

在HSDPA 中，CQI 是UE 通過上行高速專屬實體控制信道（HS-DPCCH）向基站發(fā)送用戶當(dāng)前的無線環(huán)境。CQI 越高，用戶獲得的下載速率就越高。其CQI值計算公式為：

式中：

A——常數(shù)，通過仿真結(jié)果得到

10×lgSF——HS-PDSCH的擴頻增益，SF=16

（Ec/Nt）CPICH——導(dǎo)頻功率的碼片噪聲比

MPO——HS-PDSCH 與PCPICH 之間的功率偏置，通過上述配置參數(shù)MPO計算公式如下：

式中：

CellMaxPower——小區(qū)最大功率

PcpichPower——導(dǎo)頻功率

C——MPO常數(shù)

從式（1）可以看出，CQI主要跟無線環(huán)境（包括Ec/Nt、MPO配置）有著強相關(guān)性。

3 低速率優(yōu)化方案和驗證

3.1 低速率小區(qū)選取

低速率小區(qū)選取有2 種方法：一種通過pmSu?mAckedBitsSPixx/（0.002 × sum（pmSumNonEmptyUser?Buffers））統(tǒng)計出小區(qū)7×24 h最大用戶平均速率小于1 Mbit/s 的小區(qū)；一種通過pmHsDlRlcUserPacketThp 統(tǒng)計小區(qū)7×24 h 速率小于1 Mbit/s 采樣點為100%的小區(qū)。

3.2 參數(shù)異常優(yōu)化

通過pmUsedHsPdschCodes 分析基站占用碼字個數(shù)，判定基站相關(guān)參數(shù)featureStateHSDPADynamicCo?deAllocation、maxNumHsPdschCodes、numHsCodeRe?sources 是否設(shè)置正確或功能是否開啟；pmUsedT?bs64Qam 統(tǒng)計64QAM 調(diào)度占用，判定功能featureS?tate64Qam是否打開，優(yōu)化前后效果如下：

a）如圖2 所示，64QAM 調(diào)制功能參數(shù)featureS?tate64Qam開啟后64QAM調(diào)度比例從0提升到30%。

圖2 64QAM調(diào)度修改前后對比圖

b）當(dāng)對基站參數(shù)maxNumHsPdschCodes、numH?sCodeResources、featureStateHSDPADynamicCodeAllo?cation、maxHsRate、hsMeasurementPowerOffset等進行修改或開啟后，通過數(shù)據(jù)仿真可得：用戶碼字占用個數(shù)大于5 的比例提高了23.4%，MAC-hs 速率提升到1 679 kbit/s（見圖3）。

圖3 參數(shù)優(yōu)化前后MAC-HS用戶平均速率對比

3.3 無線資源不足

針對資源不足的情況，通常采用3種擴容原則。

a）采集全網(wǎng)7天每天實際忙時的小區(qū)無線資源利用率，篩選無線資源利用率大于60%且出現(xiàn)次數(shù)大于4次的小區(qū)，對其中滿足HSDPA平均用戶大于16的小區(qū)進行擴容。

b）通過分析全網(wǎng)7×24 h pmNoFailedRabEstAt?temptLackDlChnlCode 和 pmNoFailedRabEstAtteMpt?LackDlPwr，分別對碼字擁塞次數(shù)和功率擁塞次數(shù)進行統(tǒng)計，并對7天里擁塞次數(shù)之和大于800次的小區(qū)進行擴容。

c）通過pmRemainingResourceCheck 算出碼字、功率、HS-SCCH 受限大于60%且出現(xiàn)次數(shù)大于50 次的小區(qū)進行擴容。

3.3.1 擁塞小區(qū)優(yōu)化

通過仿真可得：擴容小區(qū)的用戶平均速率從0.8 Mbit/s提升至1.3 Mbit/s，如圖4所示。

圖4 擴容前后用戶平均速率對比

3.3.2 HS-SCCH受限優(yōu)化

通過pmRemainingResourceCheck［i］/pmNoActive?SubFrames 統(tǒng)計出小區(qū)HS-SCCH 受限的比例。pm?NoOfHsUsersPerTtir 統(tǒng)計自忙時調(diào)度1、2、3、4 條信道的次數(shù)。根據(jù)HS-SCCH擴容門限從而推斷HS-SCCH配置1、2、3、4條的合理性，HS-SCCH 擴容門限原理如下：

a）配置1 條HS-SCCH 的小區(qū)擴容門限擬合分析（見圖5）。根據(jù)線性擬合結(jié)果，當(dāng)小區(qū)自忙時1 h調(diào)度1條信道的采樣點次數(shù)超過11 537次，則傾向于開第2條調(diào)度信道，平均每調(diào)度第一條信道45次，會調(diào)度第2條信道1次；因此11 537為擬合出的1條HS-SCCH到2條HS-SCCH的擴容門限。

b）配置2 條HS-SCCH 的小區(qū)擴容門限擬合分析（見圖6）。根據(jù)線性擬合結(jié)果，當(dāng)小區(qū)自忙時1 h調(diào)度2條信道的采樣點次數(shù)超過239次，則傾向于開啟第3條調(diào)度信道，平均每調(diào)度第2條信道54次，會調(diào)度第3條信道1次；因此239為擬合出的2條HS-SCCH到3條HS-SCCH的擴容門限。

圖5 1條HS-SCCH的小區(qū)擴容門限擬合圖

圖6 2條HS-SCCH的小區(qū)擴容門限擬合圖

根據(jù)HS-SCCH擴增門限，對受限小區(qū)處理有2種情況：一種把HS-SCCH 條數(shù)從1 修改為2，另一種把HS-SCCH 條數(shù)從2 修改為3。第1 種修改小區(qū)的用戶平均速率、HS-SCCH 受限比例都有所改善（見表2）。而第2 種修改參數(shù)的小區(qū)HS-SCCH 受限無改善。

優(yōu)化建議：當(dāng)HS-SCCH 條數(shù)調(diào)整到2 或者3 時，HS-SCCH 的受限比例會降低，調(diào)度用戶數(shù)會增加，需關(guān)注小區(qū)是否出現(xiàn)擁塞現(xiàn)象。

3.4 M A C-hs重傳優(yōu)化

通 過（pmSumTransmittedBitsXX- pmSumAcked?BitsXX）/pmSumTransmittedBitsXX 統(tǒng) 計 出MAC-hs 誤塊率，判定MAC-hs 重傳是否正常。如有異常，可對hsMeasurementPowerOffset、deltaCQI1、deltaAck1、delt?aNack1、CQIFeedbackCycle等參數(shù)進行核查。

3.5 傳輸帶寬受限

傳輸帶寬受限處理有2種方法。

a）Iub 擴容，通過pmCapAllocIubHsLimitingRatio?Spixx統(tǒng)計帶寬受限大于20%且7天中出現(xiàn)次數(shù)有3次的小區(qū)或通過 pmHsDataFramesLostSpixx/pmHs?DataFramesReceivedSpixx 統(tǒng)計帶寬丟幀率大于5%且7天中有3 次出現(xiàn)的小區(qū)進行Iub 擴容。以現(xiàn)網(wǎng)前期1次優(yōu)化為例，擴容后基站的帶寬受限比例從60%下降到10%，且基站大于1 Mbit/s采樣點比例也有明顯的提高（見表3）。

表3 基站傳輸帶寬優(yōu)化前后性能對比

b）基站雙工模式統(tǒng)計，根據(jù)基站閑時與忙時指標(biāo)對比，確定是否用戶原因?qū)е碌膸捠芟?，如果不是，則對基站傳輸方式和雙工模式進行核查。以現(xiàn)網(wǎng)前期1次優(yōu)化為例，處理基站雙工模式不一致基站后，統(tǒng)計基站帶寬受限比例從前期的35%左右降低至0。基站大于1 Mbit/s 采樣點比例從1%提升到2.5%（見圖7）。

圖7 基站雙工模式處理前后速率對比圖

3.6 無線環(huán)境

通過對pmReportedCQI、pmReportedCQI64Qam 統(tǒng)計，重點對CQI 小于16 的采樣點比例大于25%和CQI等于31采樣點比例大于15%的小區(qū)進行分析處理。

對CQI等于31比例高的小區(qū)修改參數(shù)hsMeasure?mentPowerOffset 為40，CQI 小于16 的比例高的小區(qū)修改參數(shù)hsMeasurementPowerOffset 為80。調(diào)整后用戶平均速率從0.8 Mbit/s提高到1.4 Mbit/s（見圖8）。

圖8 MPO參數(shù)優(yōu)化前后用戶平均速率對比圖

4 結(jié)束語

本文針對WCDMA 網(wǎng)絡(luò)中用戶HSDPA 低速率問題，從無線環(huán)境、無線資源、傳輸帶寬、HS-SCCH 以及MAC-hs 重傳等5 個方面分析了用戶低速率優(yōu)化方案。利用實測現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，進一步驗證了上述優(yōu)化方案的準(zhǔn)確性和可靠性。結(jié)果表明，該方案能很好地改善用戶傳輸速率，提高用戶感知度。本文的研究為現(xiàn)網(wǎng)HSDPA低速率優(yōu)化提供了非常實用的參考。

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