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摘要 目前，中國移動的E-GPRS部署工作正在進行中，文章根據現(xiàn)網測試數據，將E-GPRS在多用戶環(huán)境下的性能與GPRS進行對比分析，并對現(xiàn)網中存在的問題進行優(yōu)化分析，可以達到保證用戶使用感受的效果。
1、E-GPRS關鍵技術
1.1 8-PSK調制技術[1]
相對于GPRS技術的單一調制方式：GMSK（高斯最小頻移鍵控），E-GPRS技術支持兩種調制方式：GMSK、8-PSK（8相移鍵控）。GMSK在每一個符號（symbol）調制一個比特，而8-PSK在每一個符號上調制了三個比特，提高了數據傳輸速率。8-PSK符號速率和burst長度與GSM一致，保證了空中接口的一致性。在8-PSK調制中，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，需要預留出一定的余量（backoff）以避免功放達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荷時的輸出功率低，以保證功放的線性性能。余量的作用為在大功率輸入時，功放不至于飽和而失去線性性能，余量取值一般為3dB，在進行E-GPRS鏈路預算時，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據，從MCS-1到MCS-9，編碼冗余數據逐漸減少。9種編碼方式分別屬于不同的家族（Family）A，B，C。屬于同一個家族的MCS通過在同一個無線幀中傳送數目不同的數據單元以實現(xiàn)不同的數據速率，當使用A，B方式的時候，可以在一個無線幀中傳送1個，2個或者4個數據單元，但對C方式來說，只能傳送一個數據單元，如表1所示：
表1 MCS編碼方式、家族、調制方式與可以達到的數據傳輸速率
1.3 鏈路自適應[3]
在E-GPRS網絡中，系統(tǒng)會根據當前鏈路的性能特點選擇最合適的MCS編碼方式。GPRS不支持鏈路自適應LA（Link Adaption）功能，但會借助LA選擇適合當前無線環(huán)境的MCS編碼方式，從而提高當前信道的吞吐量。LA的依據是鏈路的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只能在開始第一個塊傳送或者在進行塊傳送的時候發(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測量數據，上行基于包含在上行PCU幀中的獨立BEP測量值，上下行的LA獨立進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）是為了增強鏈路性能，在物理層采用的一種技術。IR使用三種關鍵技術：壓縮（Puncture），存儲（store），軟組合（Soft-combine）。IR基于自動重傳請求（ARQ）實現(xiàn)，ARQ決定是否傳送使用不同Puncture的數據包，通過在需要的時候重傳采用不同壓縮方式的相同數據，使數據能夠在接收端被正確還原。IR功能在MS中是被強制使用的。不同設備廠商的BTS側也基本實現(xiàn)了IR功能。LA主要用于克服信號的慢衰落，而IR則用于快衰落，在每次執(zhí)行IR的時候都可以根據鏈路特點進行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)出資源申請消息：“分組信息資源請求”，相較于GPRS，E-GPRS的信令流程較長[5]。在E-GPRS網絡中，TBF建立過程采用兩步接入方法，信令流程比GPRS略長，理論上E-GPRS在單次TBF建立時并不比GPRS具有優(yōu)勢。在現(xiàn)網E-GPRS與GPRS對比測試中，計算得出E-GPRS與GPRS在TBF建立過程的時間基本相當，這可能與小區(qū)的PDCH信道資源充足、E-GPRS建設前期用戶所占比例較少、PCU處理負荷不高等原因有關，第三部分將加以詳述。
3、E-GPRS網絡性能測試
由于E-GPRS采用了8PSK調制技術、新的編碼方式、LA、IR等技術，使無線傳輸速率得以較大的提升。從現(xiàn)網實際測試結果來看，E-GPRS的傳輸速率比GPRS提升了3至4倍；在WAP類測試中，E-GPRS也表現(xiàn)出了非常明顯的優(yōu)勢。下面將現(xiàn)網對E-GPRS與GPRS的對比測試情況逐一進行分析。
◆測試環(huán)境：微蜂窩小區(qū)，高C/I，Nokia設備，小區(qū)采用E-GPRS與GPRS混合配置，共有6個PDCH信道，其中有1個靜態(tài)信道，5個動態(tài)信道。
◆測試儀表：CDS4.0，OT290手機（測試GPRS，支持3個下行信道）、OT490手機（測試E-GPRS，支持4個下行信道）。
◆測試時間：周日下午14:00至15:00，話音信道、GPRS信道都比較空閑的時段，但是并不能保證絕對沒有其他用戶使用，客觀地模擬用戶的真實使用環(huán)境。
◆測試方法：共進行四項測試，即PDP激活、WAP網站登陸測試、FTP下載測試、彩信測試。測試分為三種：GPRS單獨測試、E-GPRS單獨測試、GPRS與E-GPRS同時測試，共產生四種測試結果。E-GPRS與GPRS同時測試的記錄標注為：同步測試E-GPRS，同步測試GPRS。
3.1 PDP激活對比測試
PDP激活對比測試中，在測試儀表的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)網測試結果來看，E-GPRS與GPRS的PDP激活時間幾乎相同，E-GPRS略快，可見E-GPRS的兩步接入流程對TBF建立時延幾乎沒有影響。GPRS與E-GPRS同時測試時，PDP激活時間都略有增大，如表2所示：
表2 E-GPRS與GPRS的PDP激活對比測試結果
3.2 WAP網站登陸對比測試
WAP網站登陸測試共包含三個部分：PDP激活，WAP網關連接成功、WAP網站首頁完全顯示，每個部分都有各自完成的時間。從測試儀表的事件列表可以看到：在PDP激活過程，E-GPRS與GPRS相當；在WAP網關連接、WAP首頁顯示過程中，E-GPRS的時延比GPRS要小很多。本項測試E-GPRS與GPRS共進行10次對比測試，在E-GPRS測試中，WAP首頁顯示時間比GPRS快將近50%，在E-GPRS與GPRS同時測試的記錄中，E-GPRS也表現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢�，F(xiàn)網測試結果表明，E-GPRS技術非常適合于WAP類業(yè)務，可以極大地提升用戶使用感受，可為營銷部門推廣WAP類數據業(yè)務提供有力地支撐，如表3所示：
表3 E-GPRS與GPRS的WAP網站登陸對比測試結果
3.3 FTP下載對比測試
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。該測試結果受到這些因素的影響：Nokia設備只支持GPRS CS1、2編碼方式，手機設置為3個下行信道，下載速率只能達到4kb/s左右；而E-GPRS使用MCS-9編碼方式，手機支持4個下行信道，下載速率可以達到近15kb/s。在E-GPRS與GPRS同時測試的記錄中，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測試時的下載速率。該測試結果較客觀地模擬了用戶的實際使用環(huán)境，客觀反映了用戶的真實使用感受，如表4所示：
表4 E-GPRS與GPRS的FTP下載對比測試結果
3.4 彩信對比測試
在彩信對比測試中，E-GPRS與GPRS在測試儀表均設置為自發(fā)自收，彩信大小為30kb、100kb兩種。E-GPRS測試終端的上/下行時隙配置為：2/4（Max=5），GPRS測試終端的上/下行時隙配置為：1/3。對于100k的彩信文件，使用GPRS方式發(fā)送，已經超過設置超時時間：100s，所以對其不作比較。如表5及圖1所示：
表5 E-GPRS與GPRS的彩信端到端對比測試結果
圖1 E-GPRS與GPRS的彩信端到端對比測試趨勢圖
從彩信的對比測試結果來看，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都設置為自發(fā)自收測試模式，push消息較長，而且大致相同。E-GPRS與GPRS終端接收彩信的時間大約為發(fā)送時間的一半。
3.5 小結
以上測試結果表明：E-GPRS在信令接入過程中與GPRS表現(xiàn)相當，并沒有受到兩步接入流程在TBF建立時延方面的影響；在流量較小的WAP類業(yè)務中，在WAP網站登陸時延方面比GPRS表現(xiàn)出顯著的改善；在流量較大的FTP下載類業(yè)務中，E-GPRS表現(xiàn)出充分的優(yōu)勢，其下載速率是GPRS的3至4倍。上述對比測試結果發(fā)生在完成室內覆蓋的微蜂窩小區(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網絡優(yōu)化分析
4.1 無線環(huán)境C/I對E-GPRS性能的影響
E-GPRS網絡使用GSM頻點，其9種編碼方式對無線環(huán)境的要求各有不同，越高的MCS編碼方式要求越強的C/I，同樣，越低的MCS編碼方式抵抗干擾的能力越強。參考圖2，MCS-9編碼方式達到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)境在已完成室內覆蓋系統(tǒng)的建筑物內較易實現(xiàn)，這也是完成室內覆蓋系統(tǒng)的建筑物可以有效吸收無線數據業(yè)務量的原因之一。
圖2 未使用IR技術在不同MCS方式下單時隙能夠達到的速率和與之對應的C/I（速率單位：kb/s）
4.2 E-GPRS網絡的瓶頸問題
如何充分發(fā)揮E-GPRS的性能，使用戶在使用無線數據業(yè)務時有明顯改善，需要大量前期工作來保障。比如前期E-GPRS網絡的合理規(guī)劃、持續(xù)優(yōu)化、排除故障等。在E-GPRS網絡優(yōu)化工作中，檢查網絡瓶頸的方法有幾種：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。只要網絡存在一處瓶頸，在用戶使用無線數據業(yè)務的過程中，傳輸速率就不能接近理論設計水平，就可能會造成網絡資源的閑置，也會影響使用感受。
5、結論
2006年5月，廣東移動就在國內率先開通了E-GPRS上網服務，并提供了E-GPRS/GPRS雙模網卡，推出了資費套餐對抗聯(lián)通CDMA 1X“掌中寬帶”業(yè)務，進一步降低了用戶無線上網門檻。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可以支持相當于3至4倍的GPRS傳輸速率，可有效緩解熱點地區(qū)嚴重的GPRS擁塞問題。但是，E-GPRS網絡發(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
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