盧 星

(山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院 電子信息工程系，山西 太原 030024)

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LTE網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)分析

盧 星

(山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院 電子信息工程系，山西 太原 030024)

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展以及LTE商用網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)，LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)的優(yōu)化變得尤為重要。2014年以來(lái)，我國(guó)的4G網(wǎng)絡(luò)得以發(fā)展，如何高效完成4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為推動(dòng)我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容。因此，本文將LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)的優(yōu)化作為研究對(duì)象，并針對(duì)相應(yīng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析，推動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步發(fā)展。

LTE；無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；性能指標(biāo)；優(yōu)化

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，3GPP LTE項(xiàng)目被認(rèn)為是“準(zhǔn)4G”技術(shù)，已經(jīng)逐漸成為目前移動(dòng)通信發(fā)展的必然趨勢(shì)。國(guó)外對(duì)于LTE的建設(shè)時(shí)間較早，已經(jīng)形成多個(gè)商用系統(tǒng)，然而國(guó)內(nèi)三個(gè)移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商也已經(jīng)獲得LTE牌照，LTE商用大規(guī)模開(kāi)展。LTE采用OPDM以及MTMO技術(shù)作為其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效的提升性能。因此，本文針對(duì)關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行研究具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 4G概念

4G為第四代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，主要指的是第四代移動(dòng)通信技術(shù)，外文縮寫(xiě)為：4G。基于嚴(yán)格意義方面進(jìn)行分析，LTE只有3.9G，盡管一直被宣傳為4G無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，但并未得到實(shí)際的認(rèn)可，只有具備升級(jí)版的LTE Advanced才滿足國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)于4G的要求。4G主要是集中于3G與WLAN與一體，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)之間的快速傳輸，保證高質(zhì)量的音頻以及視頻的提供。4G能夠以100 Mbps以上的速度進(jìn)行下載，明顯的優(yōu)越于現(xiàn)代家用寬帶，是家用寬帶ADSL(4兆)的25倍速度，由此可見(jiàn)4G的優(yōu)越性。

2 LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用由eNB所構(gòu)成的單層架構(gòu)模式，這一種結(jié)構(gòu)模式具備一定的優(yōu)點(diǎn)，能夠簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、減小延遲，滿足了低時(shí)延、低復(fù)雜度以及低成本的相應(yīng)要求。與3G的接入網(wǎng)絡(luò)相比，LTE有效的減少了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)。LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也可以被稱之為E-UTRAN架構(gòu)，該架構(gòu)主要由eNB所構(gòu)成。eNB不僅具備原3G網(wǎng)絡(luò)中的相應(yīng)功能，還能夠完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器的大部分功能，其中包括物理層、MAC層、無(wú)線資源控制協(xié)議(RRC)、調(diào)度、接入控制以及承載控制等內(nèi)容。由于LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面與當(dāng)前2G/3G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在無(wú)線測(cè)存方面存在一定差異。因此，本文將LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)分為網(wǎng)絡(luò)接入類、網(wǎng)絡(luò)保持類、傳輸完整類以及資源負(fù)荷類指標(biāo)。同時(shí)，LTE網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)如圖1所示。

圖1 LTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)優(yōu)化

3.1 網(wǎng)絡(luò)接入類

3.1.1 無(wú)線資源控制協(xié)議連接類指標(biāo)

無(wú)線資源控制協(xié)議連接是UE與E-UTRAN之間實(shí)現(xiàn)信令連接承載，充分體現(xiàn)了E-UTRAN對(duì)于UE的接納能力，同時(shí)也是NAS層面業(yè)務(wù)訪問(wèn)的前提環(huán)節(jié)。無(wú)線資源控制協(xié)議在建立連接的過(guò)程中，其中包含兩個(gè)方面的內(nèi)容，第一與業(yè)務(wù)相關(guān)的范圍內(nèi)的無(wú)線資源控制協(xié)議連接建立過(guò)程；第二是與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的無(wú)線資源控制協(xié)議的連接建立過(guò)程，具體包括位置更新、系統(tǒng)空間小區(qū)重選以及注冊(cè)等方面。在LTE中，無(wú)線資源控制協(xié)議指標(biāo)當(dāng)中主要包括：無(wú)線資源控制協(xié)議建立成功率、連接重建成功率、平均建立時(shí)長(zhǎng)以及連接數(shù)指標(biāo)[1〗。

3.1.2 E-RAB連接類指標(biāo)

E-RAB建立成功率主要通過(guò)E-RAB建立成功個(gè)數(shù)以及E-RAB建立請(qǐng)求個(gè)數(shù)之間的比進(jìn)行表示。E-RAB建立請(qǐng)求可以通過(guò)E-RAB建立，在初始上下文建立請(qǐng)求消息中含有E-RAB to Be Setup List IE，也可以進(jìn)行E-RAB建立。由于E-RAB信令在建立的過(guò)程中需要通過(guò)E-RAB進(jìn)行體現(xiàn)，為了更好的滿足業(yè)務(wù)處理層面的無(wú)線側(cè)接入狀況，需要具體的統(tǒng)計(jì)E-RAB的個(gè)數(shù)，并不是統(tǒng)計(jì)E-RAB信令消息的次數(shù)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)保持類

針對(duì)網(wǎng)絡(luò)保持類指標(biāo)的優(yōu)化，主要是考察業(yè)務(wù)在建立完成之后具體保持性能，其中主要包括的內(nèi)容為掉話率。無(wú)線系統(tǒng)的實(shí)際掉話率主要是通過(guò)E-RAB的異常釋放得以體現(xiàn)，在掉話發(fā)生之后，系統(tǒng)能夠通過(guò)兩種信令過(guò)程在無(wú)線側(cè)方面發(fā)出E-RAB釋放請(qǐng)求。并且對(duì)于E-RAB釋放和初始上下文釋放請(qǐng)求，均勻分布為eNodeB發(fā)起的E-RAB流程釋放以及MME發(fā)起的E-RAB釋放流程。在進(jìn)行4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)該充分的重視網(wǎng)絡(luò)保持類指標(biāo)的優(yōu)化與完善，保證4G網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性能的提升。

其中業(yè)務(wù)方面的掉話率=業(yè)務(wù)掉話次數(shù)/業(yè)務(wù)釋放次數(shù)×100%，每一個(gè)業(yè)務(wù)種類對(duì)應(yīng)一個(gè)子語(yǔ)測(cè)量。

3.3 傳輸完整類

傳輸完整類指標(biāo)的研究，對(duì)于LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化具有重要作用。傳輸完整類指標(biāo)的研究主要包括LTE數(shù)據(jù)丟包率指標(biāo)和業(yè)務(wù)量的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。LTE中由于空口協(xié)議棧與WCDMA的不同，主要統(tǒng)計(jì)PDCP層SDU丟包率。對(duì)于數(shù)據(jù)丟包率指標(biāo)的研究反映了LTE無(wú)線結(jié)構(gòu)方面信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際質(zhì)量，影響系統(tǒng)方面的具體切換、工控以及接納等方面的性能。主要是檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍不充分的情況下，體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)干擾的實(shí)際狀況。對(duì)LTE這一類指標(biāo)的研究，能夠充分的反應(yīng)4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況以及網(wǎng)絡(luò)接入情況。這就要求對(duì)該項(xiàng)要求進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，保證網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)階段傳輸過(guò)程中的完整性，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能[2〗。

LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行業(yè)務(wù)量主要同層面是基于以太網(wǎng)端口MAC層面PDU字節(jié)數(shù)、S1接口GTP-U層SDU字節(jié)數(shù)和空口PDCP層SDU的字節(jié)數(shù)。對(duì)于業(yè)務(wù)量具體的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)以及傳輸完整性進(jìn)行分析，對(duì)于掌握用戶在實(shí)際使用過(guò)程中的業(yè)務(wù)情況能夠及時(shí)了解[3〗。

3.4 資源負(fù)荷類

資源負(fù)荷類指標(biāo)反映了資源配置方面的合理性以及用戶業(yè)務(wù)接入對(duì)于資源的使用情況，是網(wǎng)絡(luò)資源在進(jìn)行調(diào)整以及擴(kuò)容的必要依據(jù)。E-UTRAN方面的資源負(fù)荷類的指標(biāo)主要包括系統(tǒng)最大/平均負(fù)荷、小區(qū)最大/平均發(fā)射功率、PDCCH CCE占用率、RACH平均占用數(shù)量以及PRB占用率。LTE E-UTRAN側(cè)僅包括eNodeB網(wǎng)元，用于統(tǒng)計(jì)最大/平均負(fù)荷；LTE系統(tǒng)方面支持一個(gè)子幀內(nèi)傳輸多個(gè)調(diào)度消息，保證每一個(gè)消息都獨(dú)立承載PDCCH上。用以對(duì)下行PDCCH CCE平均占用率以及下行PDCCH的資源負(fù)荷情況；LTE的隨機(jī)接入過(guò)程中分為基于競(jìng)爭(zhēng)層面的隨機(jī)接入過(guò)程以及無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)接入過(guò)程，統(tǒng)計(jì)RACH的平均占用數(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文針對(duì)目前4G網(wǎng)絡(luò)概念以及LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，并基于已有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵性能指標(biāo)架構(gòu)，提出網(wǎng)絡(luò)接入類、網(wǎng)絡(luò)保持類、傳輸完整類以及資源負(fù)荷類等相應(yīng)LTE發(fā)展層面的關(guān)鍵性能指標(biāo)，并針對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)的優(yōu)化進(jìn)行分析，為4G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)，推動(dòng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步優(yōu)化。

[1] 林雁暉.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)[D〗.廣州：華南理工大學(xué)，2014.

[2] 朱裔晗.基于TD-LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)的覆蓋規(guī)劃及性能研究[D〗.銀川：寧夏大學(xué)，2014.

[3] 呂晨光.TD-LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究[D〗.北京：北京郵電大學(xué)，2012.

The Analysis of Key Indicators for LTE Network

Lu Xing

(DepartmentofElectronicInformationEngineering,ShanxiInstituteofEconomicManagement,TaiyuanShanxi030024,China)

With the continuous development of modern network technology and the rapid construction of LTE commercial network, the optimization of the key performance index of LTE wireless network becomes very important. Taking the optimization of the key performance index of LTE wireless network as the research object, this paper analyzes the corresponding performance index, which can promote the further development of 4G network.

LTE; wireless network; performance index; optimization

2015-07-06

盧 星(1984- )，男，山西太原人，碩士研究生，助教，研究方向無(wú)線通信、嵌入式方向。

1674- 4578(2015)04- 0070- 01

TN929.5

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