CPC技术对HSPA网络影响分析

张香云　贺琳　李轶群

摘要：随着支持CPC技术终端的渗透率越来越高，为了评估HSPA网络开启CPC技术所带来的影响，对基于现网开启CPC技术进行数据统计分析和性能评估，在介绍CPC技术基本原理的基础上，重点阐述该技术对网络KPI指标产生的影响，为CPC技术实际部署提供参考。

关键词：CPC HSPA KPI

1 引言

随着信息社会的蓬勃发展，智能手机在人们日常生活中得到普及，智能手机迅速发展使得用户需求不断发生变化，从传统的短信业务转向娱乐、社交等业务发展，其中微信、微博等小数据包业务受到了人们的极大青睐，小数据包业务具有高突发、偶然周期传输的特点。在HSPA系统中，小数据包将会使得信令信道一直处于发送状态，而业务信道时而处于空闲状态，这样将会造成系统资源的浪费，增强系统干扰，同时终端的功耗也会增加。因此运营商需要考虑在现有网络中引入新技术以适应小数据包业务的特点。

CPC（Continuous Packet Connectivity，连续性分组连接）技术是在3GPP R7中提出的，主要功能是可提高同时在线用户的数量，减少上行用户的干扰，从而提升系统的容量，降低终端电池功耗，延长电池寿命。

在网络部署初期，CPC技术受到终端渗透率的影响而并未实际部署到网络中。但随着智能终端的发展，越来越多的终端进行了功能增强，低端终端和高端终端普遍支持了CPC技术，现网CPC终端渗透率已经高达57%，未来支持CPC技术的终端数量还将会持续增长。另外，CPC技术需要的辅助功能为部分专用物理信道（F-DPCH）或增强的部分专用物理信道（E-FDPCH），现网支持E-FDPCH的终端渗透率为65%。从设备成熟度的角度来看，主流厂家都已支持CPC技术，设备通过软件升级即可，这表明设备方面对CPC技术的支持也已经成熟。

不论从小数据包应用的角度还是从终端和设备的角度看，CPC技术已逐渐成熟，运营商需要考虑在现网中是否引入CPC技術。本文就现网中开启和关闭CPC技术前后KPI的变化来评估CPC性能增益，为运营商是否开启CPC技术提供参考依据。

2 技术原理

CPC技术为终端创造了一种永远在线的功能，一方面可以通过减少上行干扰增加系统容量；另外，让终端尽量处于CELL_DCH状态，可减少终端在CELL_FACH状态和CELL_DCH状态之间频繁转换，从而降低转换带来的时延，增加终端电池寿命。CPC主要包括以下几种技术：UL DTX（Uplink Discontinuous Transmission，上行不连续发射）、DL DRX（Down-link Discontinuous Reception，下行不连续接收）、HS-SCCH-less操作功能等。

2.1 上行DTX

当用户处于不活动状态时，上行DPCCH也会持续传输反馈信息，这些反馈信息消耗了终端和网络的资源，额外增加了系统的上行干扰，在数据业务较多时，这种方式会对系统容量产生影响。上行DTX技术就是在上行没有E-DCH传输或HS-DPCCH传输时，关闭上行DPCCH的连续发射，而采用周期性地发送DPCCH以维持基本的同步和功率控制，采用DTX可以减少UE上行带来的底噪抬升，提升系统容量。

为了适应小数据包发送数据周期的不同，引入两种不同的UE DTX周期，即UE DTX周期1和UE DTX周期2，周期2是周期1的整数倍。当E-DCH的非激活状态超时时，终端先进入UE DTX周期1来维持一个相对频繁的DPCCH发射，若在一定时间内E-DCH仍未激活，则终端切换到UE DTX周期2，进入频率更低的DPCCH发射周期，这样可进一步降低DPCCH带来的上行干扰。

DTX能够单独使用或与CPC的其他技术一起使用。

2.2 下行DRX

由于终端一直需要监听HS-SCCH信道，终端接收机则一直处于工作状态，导致功耗增加。DRX就是为了解决上述的功耗问题而被引入，DRX是指通过不同的周期来监听HS-SCCH信道，下行DRX需要与上行DTX结合使用，下行UE DRX周期是UE DTX周期1的整数倍。

2.3 HS-SCCH-less

在小数据包频繁传输的过程中，HS-SCCH所占的资源开销不容忽视，因此引入了HS-SCCH-less，主要目的是在发送HS-DSCH时，并不发送HS-SCCH信道；在这种情况下，终端需要对HS-DSCH的数据进行盲监测来接收。HS-SCCH less能够单独使用或与CPC的其他技术一起使用。

3 性能分析

为了对CPC技术进行一个较全面的评估，CPC技术开启区域选择终端支持E-FDPCH、CPC技术渗透率较高的城区，该区域共包括10个站点，分别对E-FDPCH功能、上行DTX、下行DRX的关闭和开启进行现网一周的KPI分析。

3.1 开启E-FDPCH性能影响

将E-FDPCH功能分别关闭和开启进行一周KPI指标统计，KPI指标包括分组域掉话率、码资源、RRC电路域RAB，分组域RAB、电路域掉话率等。打开E-FDPCH功能后，从KPI指标统计分析来看，分组域掉话次数上升了42.6%，这是由于RB重配和物理信道重配超时增多而导致。开启E-FDPCH功能分组域掉话次数示意图如图1所示。

码字是HSPA的重要资源，打开E-FDPCH功能后，当SF=256时，码节点平均占用个数下降17%，SF=256时码节点占用个数介于[1， 8]的次数上升45%，增加明显，其他区间则都有不同程度的下降。开启E-FDPCH功能码节点占用个数示意图如图2所示：

其他KPI指标，如RRC电路域RAB、分组域RAB、电路域掉话率指标无明显变化。

3.2 开启DTX性能影响

继续开启E-FDPCH功能，同时将DTX功能分别关闭和开启进行一周KPI指标统计，KPI指标包括小区RTWP、上行底噪、上行吞吐量、分组域掉话次数、RRC电路域RAB、分组域RAB等，开启DTX功能后，DTX用户比率为46%左右，具体统计结果如表1所示，关闭和开启DTX分组上行流量示意图如图3所示：

从现网统计结果可以看出，开启DTX时，在减少干扰方面，小区RTWP和底噪略有下降，分别下降0.28%和0.21%；另外在提升上行容量方面，如图3所示，分组上行流量增加16.5%。

开启DTX也会有一些负面影响，如图4所示，在E-FDPCH功能导致的分组域掉话次数的基础上，开启DTX后分组域掉话次数进一步上升21.7%，物理信道重配超时进一步增多。

其他KPI指标，如RRC电路域RAB、分组域RAB、电路域掉话率指标无明显变化。

3.3 开启DRX性能影响

依然开启E-FDPCH、DTX功能，将DRX功能分别关闭和开启进行一周KPI指标统计，KPI统计包括HSUPA小区吞吐量、HSDPA小区吞吐量、HSDPA单用户吞吐量、HSUPA单用户吞吐量、RRC电路域RAB、分组域RAB、电路域掉话率，DRX用户比率为45%左右。

由于终端侧节省功耗的效果从网络侧无法统计，仅从网络侧KPI指标来看，开启DRX后对KPI指标产生的主要影响是HSDPA单用户吞吐率从11.5 Mbps下降到了8.2 Mbps，下降幅度为30%，这是由于CPC用户需要等待特定的时机才能被调度，数据若未能及时传输则进行缓存，会导致CPC业务的时延比普通业务长，在单位时间内吞吐量降低。另外，每个TTI内具有数据的用户个数也将增加，这将被统计到作为分母的用户数量中，导致HSDPA单用户吞吐量降低。HSDPA小区吞吐量会有所下降，但开启DRX对HSUPA小区吞吐量和单用户吞吐量影响有限。开启DRX HSDPA单用户平均吞吐量示意图如图5所示。

其他KPI指标，例如RRC电路域RAB、分组域RAB、电路域掉话率指标无明显变化。

4 結束语

本文首先对CPC技术的基本原理进行了阐述，然后重点对该技术在现网中的性能表现进行分析和评估。从以上分析可以看出，开通CPC依赖的技术E-FDPCH功能带来的好处是能够节省码资源，但同时会带来分组域掉话次数的大幅度提升，严重影响网络质量。然后再开启CPC技术后，会给网络侧带来负面影响，一是分组域掉话次数进一步上升，二是带来HSDPA单用户吞吐率的损失；除此之外给网络侧带来的好处是上行干扰降低和上行流量有相应的提升。因此，在CPC技术部署时，需要考虑CPC技术对网络侧产生的负面影响，在开启CPC技术前要解决分组域掉话的问题和单用户吞吐量损失的问题，然后再进行CPC技术的全网部署。

参考文献：

[1] 3GPP TS25.308. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； High Speed Downlink Packet Access （HSDPA）； Overall description； Stage 2[S]. 2011.

[2] 3GPP TS25.211. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels （FDD）[S]. 2010.

[3] 3GPP TS25.212. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Multiplexing and channel coding （FDD）[S]. 2014.

[4] 3GPP TS25.213. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Spreading and modulation （FDD）[S]. 2010.

[5] 3GPP TS25.214. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Physical layer procedures （FDD）[S]. 2012.

[6] 3GPP TS25.306. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； UE Radio Access capabilities[S]. 2012.

[7] 3GPP TS25.321. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Medium Access Control （MAC） protocol specification[S]. 2012.

[8] 3GPP TS 25.141. Base Station （BS） conformance testing （FDD）[S]. 2016.

[9] 3GPP TS 25.133. Requirements for support of radio resource management （FDD）[S]. 2016.

[10] 3GPP TS 25.104. UTRA （BS） FDD； Radio transmission and reception[S]. 2016. ★