E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

相關(guān)專題: 無線 中國(guó)移動(dòng)

摘要 目前,中國(guó)移動(dòng)的E-GPRS部署工作正在進(jìn)行中,文章根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù),將E-GPRS在多用戶環(huán)境下的性能與GPRS進(jìn)行對(duì)比分析,并對(duì)現(xiàn)網(wǎng)中存在的問題進(jìn)行優(yōu)化分析,可以達(dá)到保證用戶使用感受的效果。

1、E-GPRS關(guān)鍵技術(shù)

1.1 8-PSK調(diào)制技術(shù)[1]

相對(duì)于GPRS技術(shù)的單一調(diào)制方式:GMSK(高斯最小頻移鍵控),E-GPRS技術(shù)支持兩種調(diào)制方式:GMSK、8-PSK(8相移鍵控)。GMSK在每一個(gè)符號(hào)(symbol)調(diào)制一個(gè)比特,而8-PSK在每一個(gè)符號(hào)上調(diào)制了三個(gè)比特,提高了數(shù)據(jù)傳輸速率。8-PSK符號(hào)速率和burst長(zhǎng)度與GSM一致,保證了空中接口的一致性。在8-PSK調(diào)制中,輸出功率隨輸入功率成線性比例變化,由于輸出功率的線性要求,需要預(yù)留出一定的余量(backoff)以避免功放達(dá)到飽和而使輸出失真,輸出功率變化隨輸入功率變化,平均值和峰值之間有2dB~4dB差異。因此,要求功放的平均輸出功率比功放滿負(fù)荷時(shí)的輸出功率低,以保證功放的線性性能。余量的作用為在大功率輸入時(shí),功放不至于飽和而失去線性性能,余量取值一般為3dB,在進(jìn)行E-GPRS鏈路預(yù)算時(shí),TXpower=TXmax-3。

1.2 MCS編碼方式[2]

E-GPRS中提供了MCS-1~MCS-9共9種編碼方式,這9種編碼方式采用不同的冗余數(shù)據(jù),從MCS-1到MCS-9,編碼冗余數(shù)據(jù)逐漸減少。9種編碼方式分別屬于不同的家族(Family)A,B,C。屬于同一個(gè)家族的MCS通過在同一個(gè)無線幀中傳送數(shù)目不同的數(shù)據(jù)單元以實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)速率,當(dāng)使用A,B方式的時(shí)候,可以在一個(gè)無線幀中傳送1個(gè),2個(gè)或者4個(gè)數(shù)據(jù)單元,但對(duì)C方式來說,只能傳送一個(gè)數(shù)據(jù)單元,如表1所示:

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

表1 MCS編碼方式、家族、調(diào)制方式與可以達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率

1.3 鏈路自適應(yīng)[3]

在E-GPRS網(wǎng)絡(luò)中,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)當(dāng)前鏈路的性能特點(diǎn)選擇最合適的MCS編碼方式。GPRS不支持鏈路自適應(yīng)LA(Link Adaption)功能,但會(huì)借助LA選擇適合當(dāng)前無線環(huán)境的MCS編碼方式,從而提高當(dāng)前信道的吞吐量。LA的依據(jù)是鏈路的BEP(誤碼概率)通過得到的BEP值查表獲得本次LA將要使用的MCS,LA只能在開始第一個(gè)塊傳送或者在進(jìn)行塊傳送的時(shí)候發(fā)生,系統(tǒng)通過不同的方式獲取上行和下行BEP,下行基于BEP測(cè)量數(shù)據(jù),上行基于包含在上行PCU幀中的獨(dú)立BEP測(cè)量值,上下行的LA獨(dú)立進(jìn)行但是使用同樣的算法。

1.4 遞增冗余重傳

遞增冗余重傳(IR,Incremental Redundancy)是為了增強(qiáng)鏈路性能,在物理層采用的一種技術(shù)。IR使用三種關(guān)鍵技術(shù):壓縮(Puncture),存儲(chǔ)(store),軟組合(Soft-combine)。IR基于自動(dòng)重傳請(qǐng)求(ARQ)實(shí)現(xiàn),ARQ決定是否傳送使用不同Puncture的數(shù)據(jù)包,通過在需要的時(shí)候重傳采用不同壓縮方式的相同數(shù)據(jù),使數(shù)據(jù)能夠在接收端被正確還原。IR功能在MS中是被強(qiáng)制使用的。不同設(shè)備廠商的BTS側(cè)也基本實(shí)現(xiàn)了IR功能。LA主要用于克服信號(hào)的慢衰落,而IR則用于快衰落,在每次執(zhí)行IR的時(shí)候都可以根據(jù)鏈路特點(diǎn)進(jìn)行LA。

2、E-GPRS與GPRS在TBF建立過程的區(qū)別

GPRS與E-GPRS在TBF建立過程中有較大區(qū)別[4]。GPRS采用一步接入的方法,而E-GPRS采用兩步接入的方法。在收到下行的立即分配消息后,MS發(fā)出資源申請(qǐng)消息:“分組信息資源請(qǐng)求”,相較于GPRS,E-GPRS的信令流程較長(zhǎng)[5]。在E-GPRS網(wǎng)絡(luò)中,TBF建立過程采用兩步接入方法,信令流程比GPRS略長(zhǎng),理論上E-GPRS在單次TBF建立時(shí)并不比GPRS具有優(yōu)勢(shì)。在現(xiàn)網(wǎng)E-GPRS與GPRS對(duì)比測(cè)試中,計(jì)算得出E-GPRS與GPRS在TBF建立過程的時(shí)間基本相當(dāng),這可能與小區(qū)的PDCH信道資源充足、E-GPRS建設(shè)前期用戶所占比例較少、PCU處理負(fù)荷不高等原因有關(guān),第三部分將加以詳述。

3、E-GPRS網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試

由于E-GPRS采用了8PSK調(diào)制技術(shù)、新的編碼方式、LA、IR等技術(shù),使無線傳輸速率得以較大的提升。從現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際測(cè)試結(jié)果來看,E-GPRS的傳輸速率比GPRS提升了3至4倍;在WAP類測(cè)試中,E-GPRS也表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢(shì)。下面將現(xiàn)網(wǎng)對(duì)E-GPRS與GPRS的對(duì)比測(cè)試情況逐一進(jìn)行分析。

◆測(cè)試環(huán)境:微蜂窩小區(qū),高C/I,Nokia設(shè)備,小區(qū)采用E-GPRS與GPRS混合配置,共有6個(gè)PDCH信道,其中有1個(gè)靜態(tài)信道,5個(gè)動(dòng)態(tài)信道。

◆測(cè)試儀表:CDS4.0,OT290手機(jī)(測(cè)試GPRS,支持3個(gè)下行信道)、OT490手機(jī)(測(cè)試E-GPRS,支持4個(gè)下行信道)。

◆測(cè)試時(shí)間:周日下午14:00至15:00,話音信道、GPRS信道都比較空閑的時(shí)段,但是并不能保證絕對(duì)沒有其他用戶使用,客觀地模擬用戶的真實(shí)使用環(huán)境。

◆測(cè)試方法:共進(jìn)行四項(xiàng)測(cè)試,即PDP激活、WAP網(wǎng)站登陸測(cè)試、FTP下載測(cè)試、彩信測(cè)試。測(cè)試分為三種:GPRS單獨(dú)測(cè)試、E-GPRS單獨(dú)測(cè)試、GPRS與E-GPRS同時(shí)測(cè)試,共產(chǎn)生四種測(cè)試結(jié)果。E-GPRS與GPRS同時(shí)測(cè)試的記錄標(biāo)注為:同步測(cè)試E-GPRS,同步測(cè)試GPRS。

3.1 PDP激活對(duì)比測(cè)試

PDP激活對(duì)比測(cè)試中,在測(cè)試儀表的Layer3消息和GPRS RLC/MAC消息中,GPRS表現(xiàn)出一步接入信令流程,而E-GPRS則表現(xiàn)出兩步接入信令流程。從現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試結(jié)果來看,E-GPRS與GPRS的PDP激活時(shí)間幾乎相同,E-GPRS略快,可見E-GPRS的兩步接入流程對(duì)TBF建立時(shí)延幾乎沒有影響。GPRS與E-GPRS同時(shí)測(cè)試時(shí),PDP激活時(shí)間都略有增大,如表2所示:

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

表2 E-GPRS與GPRS的PDP激活對(duì)比測(cè)試結(jié)果

3.2 WAP網(wǎng)站登陸對(duì)比測(cè)試

WAP網(wǎng)站登陸測(cè)試共包含三個(gè)部分:PDP激活,WAP網(wǎng)關(guān)連接成功、WAP網(wǎng)站首頁完全顯示,每個(gè)部分都有各自完成的時(shí)間。從測(cè)試儀表的事件列表可以看到:在PDP激活過程,E-GPRS與GPRS相當(dāng);在WAP網(wǎng)關(guān)連接、WAP首頁顯示過程中,E-GPRS的時(shí)延比GPRS要小很多。本項(xiàng)測(cè)試E-GPRS與GPRS共進(jìn)行10次對(duì)比測(cè)試,在E-GPRS測(cè)試中,WAP首頁顯示時(shí)間比GPRS快將近50%,在E-GPRS與GPRS同時(shí)測(cè)試的記錄中,E-GPRS也表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢(shì)�,F(xiàn)網(wǎng)測(cè)試結(jié)果表明,E-GPRS技術(shù)非常適合于WAP類業(yè)務(wù),可以極大地提升用戶使用感受,可為營(yíng)銷部門推廣WAP類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供有力地支撐,如表3所示:

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

表3 E-GPRS與GPRS的WAP網(wǎng)站登陸對(duì)比測(cè)試結(jié)果

3.3 FTP下載對(duì)比測(cè)試

就FTP下載過程而言,E-GPRS的下載速率是GPRS的3到4倍,充分表現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。該測(cè)試結(jié)果受到這些因素的影響:Nokia設(shè)備只支持GPRS CS1、2編碼方式,手機(jī)設(shè)置為3個(gè)下行信道,下載速率只能達(dá)到4kb/s左右;而E-GPRS使用MCS-9編碼方式,手機(jī)支持4個(gè)下行信道,下載速率可以達(dá)到近15kb/s。在E-GPRS與GPRS同時(shí)測(cè)試的記錄中,E-GPRS與GPRS的下載速率并沒有受到很大的影響,基本保持為各自單獨(dú)測(cè)試時(shí)的下載速率。該測(cè)試結(jié)果較客觀地模擬了用戶的實(shí)際使用環(huán)境,客觀反映了用戶的真實(shí)使用感受,如表4所示:

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

表4 E-GPRS與GPRS的FTP下載對(duì)比測(cè)試結(jié)果

3.4 彩信對(duì)比測(cè)試

在彩信對(duì)比測(cè)試中,E-GPRS與GPRS在測(cè)試儀表均設(shè)置為自發(fā)自收,彩信大小為30kb、100kb兩種。E-GPRS測(cè)試終端的上/下行時(shí)隙配置為:2/4(Max=5),GPRS測(cè)試終端的上/下行時(shí)隙配置為:1/3。對(duì)于100k的彩信文件,使用GPRS方式發(fā)送,已經(jīng)超過設(shè)置超時(shí)時(shí)間:100s,所以對(duì)其不作比較。如表5及圖1所示:

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

表5 E-GPRS與GPRS的彩信端到端對(duì)比測(cè)試結(jié)果

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

圖1 E-GPRS與GPRS的彩信端到端對(duì)比測(cè)試趨勢(shì)圖

從彩信的對(duì)比測(cè)試結(jié)果來看,E-GPRS終端發(fā)送30k大小的彩信,比GPRS終端要快很多,從發(fā)送的速率可以大致估算出:E-GPRS的速率大約是GPRS的3倍。由于E-GPRS與GPRS都設(shè)置為自發(fā)自收測(cè)試模式,push消息較長(zhǎng),而且大致相同。E-GPRS與GPRS終端接收彩信的時(shí)間大約為發(fā)送時(shí)間的一半。

3.5 小結(jié)

以上測(cè)試結(jié)果表明:E-GPRS在信令接入過程中與GPRS表現(xiàn)相當(dāng),并沒有受到兩步接入流程在TBF建立時(shí)延方面的影響;在流量較小的WAP類業(yè)務(wù)中,在WAP網(wǎng)站登陸時(shí)延方面比GPRS表現(xiàn)出顯著的改善;在流量較大的FTP下載類業(yè)務(wù)中,E-GPRS表現(xiàn)出充分的優(yōu)勢(shì),其下載速率是GPRS的3至4倍。上述對(duì)比測(cè)試結(jié)果發(fā)生在完成室內(nèi)覆蓋的微蜂窩小區(qū)中,無線環(huán)境的C/I值較高,可以充分發(fā)揮出E-GPRS的性能。

4、E-GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析

4.1 無線環(huán)境C/I對(duì)E-GPRS性能的影響

E-GPRS網(wǎng)絡(luò)使用GSM頻點(diǎn),其9種編碼方式對(duì)無線環(huán)境的要求各有不同,越高的MCS編碼方式要求越強(qiáng)的C/I,同樣,越低的MCS編碼方式抵抗干擾的能力越強(qiáng)。參考圖2,MCS-9編碼方式達(dá)到60kb/s的傳輸速率需要無線環(huán)境的C/I值為將近30dB。高C/I的無線環(huán)境在已完成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建筑物內(nèi)較易實(shí)現(xiàn),這也是完成室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的建筑物可以有效吸收無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的原因之一。

E-GPRS與GPRS網(wǎng)絡(luò)性能對(duì)比測(cè)試與優(yōu)化分析

圖2 未使用IR技術(shù)在不同MCS方式下單時(shí)隙能夠達(dá)到的速率和與之對(duì)應(yīng)的C/I(速率單位:kb/s)

4.2 E-GPRS網(wǎng)絡(luò)的瓶頸問題

如何充分發(fā)揮E-GPRS的性能,使用戶在使用無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)有明顯改善,需要大量前期工作來保障。比如前期E-GPRS網(wǎng)絡(luò)的合理規(guī)劃、持續(xù)優(yōu)化、排除故障等。在E-GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中,檢查網(wǎng)絡(luò)瓶頸的方法有幾種:逐步檢查是否存在小區(qū)GPRS信道資源擁塞、Abis鏈路中的EDAP池資源不足、PCU的容量配置不合理、Gb鏈路帶寬配置不合理等問題。只要網(wǎng)絡(luò)存在一處瓶頸,在用戶使用無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的過程中,傳輸速率就不能接近理論設(shè)計(jì)水平,就可能會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源的閑置,也會(huì)影響使用感受。

5、結(jié)論

2006年5月,廣東移動(dòng)就在國(guó)內(nèi)率先開通了E-GPRS上網(wǎng)服務(wù),并提供了E-GPRS/GPRS雙模網(wǎng)卡,推出了資費(fèi)套餐對(duì)抗聯(lián)通CDMA 1X“掌中寬帶”業(yè)務(wù),進(jìn)一步降低了用戶無線上網(wǎng)門檻。E-GPRS使用與GSM、GPRS相同的無線頻譜資源,在相同的資源下,E-GPRS可以支持相當(dāng)于3至4倍的GPRS傳輸速率,可有效緩解熱點(diǎn)地區(qū)嚴(yán)重的GPRS擁塞問題。但是,E-GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮出高性能需要良好的無線環(huán)境、充足的信道資源、以及Abis、PCU處理能力、Gb鏈路帶寬等多方面因素的支持。

參考文獻(xiàn)

【1】 韓斌杰.GPRS原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

【2】 3GPP TS 45.001 V6.7.0.Physical Layer on the Radio Path.General Description[S].

【3】 3GPP TS 45.002 V6.12.0.plexing and ple Access On the Radio Path[S].

【4】 3GPP TS 44.018 V6.20.0 Mobile Radio Interface Layer 3 Specification;Radio Resource Control(RRC)Protocol[S].

【5】 3GPP TS 43.051 V6.0.0.GSM/E-GPRS Radio Access Network(GERAN)Overall Description,Stage2[s].

作者:郭寶   來源:移動(dòng)通信
微信掃描分享本文到朋友圈
掃碼關(guān)注5G通信官方公眾號(hào),免費(fèi)領(lǐng)取以下5G精品資料

本周熱點(diǎn)本月熱點(diǎn)

 

  最熱通信招聘

業(yè)界最新資訊


  最新招聘信息