提高WCDMA单用户吞吐率的优化方法

2013-06-26董建郭永刚王凌青

电信工程技术与标准化 2013年5期

董建，郭永刚，王凌青

（中国联通黑龙江分公司, 哈尔滨 150001）

1 概述

目前正值国内外WCDMA网络全面商用阶段，随着3G用户不断增多，智能终端大量涌现，终端应用日益丰富，移动数据需求持续增加，现有WCDMA网络数据业务压力逐渐显现。WCDMA数据业务优化，从提升服务质量（QoS）到提高网络资源利用率等方面都对优化工作提出新的挑战。

本文通过分析现网数据业务情况，归纳出不同小区的数据应用特点，在单MAC用户吞吐率等指标上进行优化，在QoS和网络资源利用率上获得平衡。

2 目前WCDMA数据业务现状

本文以东北某省会城市大学城及周边的各个小区作为分析数据来源，并针对此地区进行相关的PS数据业务吞吐率优化。

大学城周边共有小区790个，小区忙时总吞吐率350.56 Mbit/s，平均小区吞吐率为0.44 Mbit/s。每小区忙时平均HSDPA用户数为3.2个，忙时平均单MAC用户吞吐率仅有49 kbit/s。

单用户小区HSDPA忙时平均用户数大部分集中在6个用户以下，超过1 Mbit/s的小区77个，约占10%，这部分小区已经接近或者达到小区数据业务上限。HSDPA单MAC平均吞吐率大部分集中在200 kbit/s以下。

通过对该区域的小区忙时吞吐率、单小区HSDPA平均用户数、单小区HSDPA单MAC平均吞吐率进行分析发现以下3种情况。

（1）小区吞吐率已经达到或接近网络负荷上限；

（2）小区用户数较多，但是小区吞吐率还有部分冗余;

（3）小区由于用户较少，小区吞吐率仍偏低。

经过以上分析，对于小区吞吐率已经达到或接近网络负荷上限的小区进行增加CE或者扩容等策略的同时，另外，为提高网络资源利用率仍然需要对未达到网络负荷上限的小区单MAC平均吞吐率进行优化，提升用户感受，用户使用更加流畅。

3 单MAC用户吞吐率优化

WCDMA主要业务有话音业务、视频通话业务和PS数据业务。业务优化的最后一步是优化PS数据。PS数据业务优化可以分为以下步骤：

PS呼叫吞吐量优化，主要关注未加载小区环境的单个呼叫；

PS小区吞吐量优化，小区中同时有多个用户时，小区的整体吞吐量。

话音和数据的一个显著不同是其承载的不对称性，在CS业务中路径是对称的，因为我们预计双方有相同数量的信息发送，所产生的数据量是延时间恒定的，因此为整个通话过程分配了恒定的带宽。

而在PS中应用层传输的数据量是高度非对称的，所发送的业务量也是随时间连续变化的，为了更好地利用资源，就应当让无线承载（RB）与发送实际需要的数据速率相匹配。多数的PS应用都要求无差错的数据传输，需要进行数据重传，重传需要由无线链路控制层（RLC）处理，需要一些特定的参数设置，重传将提高系统的负载，重传带来吞吐率的下降，用户感受到的只是任务进度的停滞或延迟。

单MAC平均吞吐率与以下几个方面有关：

（1）手机能力，UE的Category（即UE支持的最大码数、是否支持16QAM等能力）；

（2）小区提供服务的能力以及小区现网负荷；

（3）信道质量指示（CQI），提升CQI首先要提高覆盖的广度和深度，可以在覆盖优化中进行；

（4）服务质量(QoS)。

在PS域中，有些业务需要实时传输，而另一些业务可以容忍一定的时延但对传输错误更为敏感。数据终端中的应用协议栈发出一个请求。协议栈根据应用的具体情况将这个请求映射为特定的QoS配置并进行相应的转发，在分组域协议（PDP）报文建立期间，终端和网络对QoS配置进行协商，在网络有可用资源的前提下，满足终端所需QoS。不同的应用对应不同的QoS。这种映射结构适用于整个WCDMA网络，又适用于若干个独立的子系统，以使承载能够适用于每个应用，同时节约资源。

所以QoS的配置等级分为最大QoS和最小保证QoS。QoS等级的主要属性如表1所示。

表1 QoS等级的主要属性

QoS方面就要保证最大QoS,以改善该小区下的所有用户的服务质量，增加用户黏性和依赖度。

3.1 信道类型切换参数优化

PS业务是突发性的，因此RB最好能按即时的吞吐量需求来进行适配。这一点是完全由网络控制的速率切换和信道切换完成的。

用于PS域的尽力而为（BE，Best-Effort）业务。动态信道重配置要受到两方面的控制：业务量和下行码发射功率受限情况。BE业务申请的速率越高，在其无数据传输时降低的带宽的余量就会比较多，对其进行动态信道配置所得到的性能增益越大；而对于申请速率较低的业务，其可以降低的速率余量就有限，因此对其进行动态信道配置得到的性能增益就比较低。命令：ADD DCCCMC和SET DCCC。在拥塞控制中，DCCC完成对BE业务的控制功能，接收来自LCC模块的指令，并向MAC转发（BE业务是面向数据应用（PS域背景或交互业务），这类业务数据具有突发、对时延不敏感的特性，数据传输应保证其数据分组的正确性。典型业务例如网页浏览，数据库查询，数据文件下载，后台接收E-mail等）。

由业务量引起的信道重配置：信道重配置的原则是：在收到4a事件后，对于下行，如果下行码发射功率资源不受限制，则进行信道带宽增大的重配置，否则不处理；收到4b事件后，会启动一个检测定时器4bMoniTime，如果在定时器超时前连续收到多个下行4b业务量测量报告，则进行信道带宽降低的信道重配置，如图1所示。

图1 信道类型切换参数的门限、迟滞、事件延迟触发时间的关系

将现网小区按照信道类型切换参数优化倾向进行修改参数值，如表2所示。

表2 信道类型切换参数优化倾向

3.2 RLC参数优化

大多数的PS数据业务优化，无论是呼叫吞吐量还是小区吞吐量，都会涉及RLC协议参数。这是因为PS数据业务工作在确认模式下，所有的差错都会重传，因此需要有RLC设置。RLC是WCDMA网络中的一个协议，它允许丢失或出错的数据分组在低层重传。

优化RLC协议的关键是找到重传时延和资源利用之间的最佳平衡点，积极的RLC参数设置是只允许少量的重传，提供较短的RLC层回复时间，由高层来维持传输质量。这将导致无法恢复的差错增多，但UE更换小区会更快。

RLC参数和信道类型或PDP报文有关。PDP报文重配置或者激活时可以更改RLC参数。

如表3所示，将现网小区按照RLC切换参数优化倾向进行修改参数值。

3.3 优化结果对比

图2 未达到负荷小区HSDPA平均在网用户数与单用户平均吞吐率（优化前）

表3 RLC参数优化倾向

如图2、图3所示，通过优化前后单小区HSDPA平均用户数与HSDPA单MAC用户平均吞吐率的散点图对比可以看到，相同小区用户数的小区平均吞吐率明显提高，尤其是用户数少的小区，提高的更为明显。优化后图中落入到A和B区域的小区要多于优化前，落入C和D区域的小区比优化前要减少，尤其是C区域的小区明显减少，整体来看分布更加均匀，很好地说明了单MAC用户平均吞吐率明显得到提升，资源利用率得到有效提高。