td-lte业务在核心层按多少人流量测算进行测算

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TD-LTE 流量分析指导书
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TD-LTE规模技术试验主要内容和规范体系
2011年,我国在六个城市开始实施规技术试验,试验将分为两个阶段,进行终端、核心网、传输和承载、无线网络性能和网络质量、多天线技术、网管等多项测试。通过这些测试,将对系统的同频组网能力进行验证,并促进产品成熟与完善。本文介绍了TD-LTE规技术试验的各项测试内容和为其制定的规范体系。本文引用地址:1 规技术试验的背景和目的为进一步推动TD-LTE研发和产业化进程,在研发技术试验的基础上,于2011年在我国南京、上海、杭州、厦门、广州、深圳六个城市及工业和信息化部电信研究院MTNet实验室/外场开展了TD-LTE规模技术试验。主要目的包括:(1)进一步验证TD-LTE关键技术、优化完善设备关键性能,促进产品成熟。(2)验证TD-LTE系统组网能力、网络性能以及业务应用,促进产业链各环节的研发和产业化进展。(3)为TD-LTE国际推广起到示范和带动作用,吸引国外运营商采用TD-LTE技术,同时促进全球有实力的设备制造企业积极参与TD-LTE产业。2 规模技术试验的阶段划分为了适应产品功能增强、测试内容逐步深入的实际情况,规模技术试验总体上分为两个阶段:R8单模终端阶段和R9多模终端阶段,初步规划1.5~2两年完成(见图1)。图1 TD-LTE规模技术试验阶段划分第一阶段(R8单模终端阶段)主要进行R8版本的无线网络性能测试和单模终端的性能测试。第一阶段规模技术试验网络不与现网连接。第二阶段(R9多模终端阶段)主要进行R9多天线测试、多模终端测试、多种TD-LTE业务(宽带高速数据业务、分组域语音业务和增值业务)测试,以及网管测试等。3 规模技术试验主要测试内容根据上述阶段划分,规模技术试验的测试内容也针对两个阶段分别规划。第一阶段测试内容如表1所示。表1中所列的规模技术试验第一阶段测试内容分为&六城市测试&和&MTNet测试&两大类。表1 TD-LTE规模技术试验第一阶段主要测试内容3.1 第一阶段&六城市测试&内容第一阶段&六城市测试&的主要目标,是促进TD-LTE产品成熟与完善,充分验证TD-LTE的同频组网能力,并在MIMO模式选择等关键技术问题上做出选择。第一阶段&六城市测试&的主要内容也是针对这些目标规划的。从促进TD-LTE产品成熟与完善角度出发,第一阶段&六城市测试&规划了单模数据卡测试、核心网测试、传输和承载测试等内容。(1)单模数据卡测试:主要是在规模外场实际环境中,对TD-LTE单模数据卡的协议功能及吞吐量、时延、覆盖、多用户容量、系统内切换性能进行测试,验证终端的功能、性能、业务能力和稳定性等是否达到预期指标,符合规模技术试验的要求。(2)核心网测试:主要是在规模外场实际环境中,对MME,SGW,PGW,HSS等LTE核心网网元的功能,包括基本业务、移动性管理、会话管理、UE能力、网元选择、安全管理、QoS控制、IP地址分配、用户管理等进行测试,验证TD-LTE核心网设备的功能、性能和可靠性满足规模试验测试要求。另外,还规划了核心网计费测试,对SGW计费,PGW计费,CG等功能进行测试。(3)传输和承载测试:规模技术试验考虑两种传输解决方案:&PTN+CE&方案和&PTN+支持L3&方案,将分别测试这两种方案的功能、性能和可靠性。承载测试将对TD-LTE承载子系统的连通性、业务端到端性能、信令面可靠性、媒体面可靠性等进行验证。第一阶段&六城市测试&的核心内容是验证TD-LTE系统的同频组网能力。TD-LTE是否能同频组网是对判断TD-LTE的技术先进性和竞争力、规划TD-LTE频谱分配的重要参考,因此需要尽早进行验证。为了验证TD-LTE系统的同频组网能力,第一阶段&六城市测试&中规划了&无线网络性能和网络质量&测试。无线网络性能和网络质量测试需要在50个小区连续覆盖的测试环境进行,除中心小区外,构成两圈基站包围的同频干扰。其核心内容包括:●单小区吞吐量测试:即在&下行模拟加扰、上行真实加扰&的环境下,对多用户构成的小区的上下行吞吐量进行测试。加扰方法如图2所示,除中心主测小区外,各加扰小区采用模拟波束方式进行下行模拟加扰,一个小区在四个方向上进行波束加扰,每个波束内占用一定比例的资源块(RB)。上行主要在主测小区正方向120o内加扰小区内放置终端进行真实加扰。这种加扰方法也同样用于终端测试和多天线技术测试(见图2)。图2 TD-LTE规模技术试验采用的&下行模拟加扰、上行真实加扰&方法●单小区用户容量测试:即在一个小区内放置至少200个终端,同时接入网络,在空扰和加扰环境下验证TD-LTE系统是否可以在一个小区内为200个终端同时提供数据业务。●多小区网络KPI测试:即在50个小区连续覆盖、每个小区2个终端真实加载的环境下,通过遍历50个小区的路测,验证TD-LTE同频组网下的网络KPI指标,包括开机附着成功率、连接建立成功率、连接建立时延、寻呼成功率、掉线率、移动中业务长保能力等。无线网络性能和网络质量测试需要达到的指标包括:●用户容量:每小区支持200个终端同时运行数据业务。●吞吐量和频谱效率:小区下行平均吞吐量达到20Mbit/s;小区边缘单用户下行频谱效率不低于小区下行平均频谱效率的25%。●KPI:在实际用户占用50%网络资源的条件下,接通率高于95%,掉线率低于4%,系统内切换成功率高于95%。
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【学习贴】LTE系统峰值速率的计算
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我们常听到”LTE网络可达到峰值速率100M、150M、300M,发展到LTE-A更是可以达到1Gbps“等说法,但是这些速率的达成究竟受哪些因素的影响且如何计算呢?
为了更好的学习峰值速率计算,我们可以带着下面的问题来一起阅读:
1、LTE系统中,峰值速率受哪些因素影响?
2、FDD-LTE系统中,Cat3和Cat4,上下行峰值速率各为多少?
3、TD-LTE系统中,以时隙配比3:1、特殊子帧配比10:2:2为例,Cat3、Cat4上下行峰值速率各为多少?
3、LTE-A(LTE Advanced)要实现1Gbps的目标峰值速率,需要采用哪些技术?
影响峰值速率的因素有哪些?
影响峰值速率的因素有很多,包括:
1. 双工方式——FDD、TDD
FDD-LTE为频分双工,即上、下行采用不同的频率发送;而TD-LTE采用时分双工,上、下行共享频率,采用不同的时隙发送。
因此如果采用相同的带宽和同样的终端类型,FDD-LTE能达到更高的峰值速率。
2. 载波带宽
LTE网络采用5MHz、10MHz、15MHz、20MHz等不同的频率资源,能达到的峰值速率不同。
3. 上行/下行
上行的业务需求本就不及下行,因此系统设计的时候也考虑“下行速率高些、上行速率低些”的原则,实际达到的效果也是这样的。
4. UE能力级
即终端类型的影响,Cat3和Cat4是常见的终端类型,FDD-LTE系统中,下行峰值速率分别能达到100Mbps和150Mbps,上行都只能支持最高16QAM的调制方式,上行最高速率50Mbps。
5. TD-LTE系统中的上下行时隙配比、特殊子帧配比
不同的上下行时隙配比以及特殊时隙配比,会影响TD-LTE系统中的峰值速率水平。
上下行时隙配比有1:3和2:2等方式,特殊时隙配比也有3:9:2和10:2:2等方式。考虑尽量提升下行速率,国内外目前最常用的是DL:UL=3:1、特殊时隙配比10:2:2这种配置。
6. 天线数、MIMO配置
Cat4支持2*2MIMO,最高支持双流空间复用,下行峰值速率可达150Mbps;Cat5支持4*4MIMO,最高支持四层空间复用,下行峰值速率可达300Mbps。
7. 控制信道开销
计算峰值速率还要考虑系统开销,即控制信道资源占比。实际系统中,控制信道开销在20~30%的水平内波动。
总之,有很多因素影响所谓的“峰值速率”,所以提到峰值速率的时候,要说明是在什么制式下、采用了多少带宽、在什么终端、什么方向、什么配置情况下达到的速率。
下行峰值速率的计算:
计算峰值速率一般采用两种方法:
第一种:是从物理资源微观入手,计算多少时间内(一般采用一个TTI或者一个无线帧)传多少比特流量,得到速率;
另一种:是直接查某种UE类型在一个TTI(LTE系统为1ms)内能够传输的最大传输块,得到速率。
下面以FDD-LTE为例,分别给出两种方法的举例。
【方法一】
首先给出计算结果:
20MHz带宽情况下,一个TTI内,可以算得最高速率为:
业务信道的速率=201.6*75%≈150Mbps
数字含义:
6:下行最高调制方式为64QAM,1个符号包含6bit信息;
2和7:LTE系统的TTI为1个子帧(时长1ms),包含2个时隙,常规CP下,1个时隙包含7个符号;因此:在一个TTI内,单天线情况下,一个子载波下行最多传输数据6×7×2bit;
2:下行采用2×2MIMO,两层空分复用,双流可以传输两路数据;
1200:20MHz带宽包含1200个子载波(100个RB,每个RB含12个子载波)
75%:下行系统开销一般取25%(下行开销包含RS信号(2/21)、PDCCH/PCFICH/PHICH(4/21)、SCH、BCH等),即下行有效传输数据速率的比例为75%。
如果是TD-LTE系统,还要考虑上下行的时隙配比和特殊时隙配比,对下行流量对总流量占比的影响。
如在时隙配比3:1/特殊子帧配比10:2:2的情况下:
一个无线帧内,各子帧依次为DSUDD&&DSUDD,其中D为下行子帧U为上行子帧,每个子帧包含2个时隙共14个符号,S为特殊子帧,10:2:2的配置,表示DwPTS(Downlink Pilot TimeSlot)、GP(Guard Period)和UpPTS(Uplink Pilot TimeSlot)各占10个、2个和2个符号。那么所有下行符号等效在一个TTI内占的比例为(6*14+2*10)/14*10=74%,如果也粗略考虑75%的控制信道开销,那么TD-LTE系统在3:1/10:2:2的配置下,下行峰值速率可达:201.6*75%*74%≈112Mbps
其他的时隙配比、特殊子帧配比,都可以参考这个方法来计算。
【方法二】
这个方法简单直观很多,如下表,第一列是终端类型1~8(常用3、4)
screen.width*0.7) {this.resized= this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized= this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor='hand'; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onclick="if(!this.resized) {} else {window.open(this.src);}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
第二列为一个TTI内传输的最大传输块bit数,那么峰值速率就等于最大传输块大小/传输时间间隔,以Cat3和Cat4为例,峰值吞吐率分别为.001=102Mbps和.001=150Mbps。Cat5因为可以采用了4*4高阶MIMO,4层空分复用在一个TTI内传299552bit,因此能达到300Mbps的下行峰值速率。
FDD-LTE系统,计算可到此为止,TD-LTE系统需要再根据时隙配比/特殊子帧配比乘上比例,Cat3和Cat4的下行峰值吞吐率分别为75Mbps和111Mbps。
超级啰嗦:
1、Cat3因为最大传输块为102048,所以FDD-LTE中峰值速率最高只能到100Mbps。
2、控制信道开销的计算,受RS信号、PDCCH/PCFICH/PHICH、SCH、BCH等因素影响,前两部分占比较高(分别2/21和14/21),SCH和BCH占比较少(两者相加不足1%),篇幅有限,抱歉不做详细介绍。
3、TD-LTE的峰值速率的计算,这里是按照1个TTI(1ms)来计算的,思路可能有点绕,如果将时间考虑为10ms的无线帧,计算就会更加直观一些,10ms内,有几个下行子帧,乘以每个子帧传的比特数或者传输块大小,得到的结果虽然一样,但用无线帧10ms的计算方式更好理解一些,可自行尝试计算。
上行峰值速率的计算:
【方法一】
首先给出计算结果:
20MHz带宽情况下,一个TTI内,可以算得最高速率为:
总速率=screen.width*0.7) {this.resized= this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized= this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor='hand'; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onclick="if(!this.resized) {} else {window.open(this.src);}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
数字含义:
4:上行最高调制方式为16QAM,1个符号包含4bit信息;
2和7:LTE系统的TTI为1个子帧(时长1ms),包含2个时隙,常规CP下,1个时隙包含7个符号;因此:在一个TTI内,单天线情况下,一个子载波上行最多传输数据4×7×2bit;
96*12:20MHz带宽共100个RB,假设PUCCH占用2个RB,上行RB数要遵循“2/3/5”的原则,所以PUSCH最多用96个RB,每个RB含12个子载波;
79%:系统开销一般取25%(考虑RS消耗1/7、SRS消耗1/14),即上行有效传输数据速率的比例为79%。
【方法二】
screen.width*0.7) {this.resized= this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized= this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor='hand'; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onclick="if(!this.resized) {} else {window.open(this.src);}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
直接用最大传输块来计算,可见Cat3和Cat4的上行峰值速率为51Mbps(最高调制方式16QAM)、Cat5的上行峰值速率可达75Mbps(最高调制方式64QAM)。
TD-LTE系统中,和下行一样,以时隙配比3:1/特殊子帧配比10:2:2的配置为例:DSUDD&&DSUDD。所有上行符号占的比例就是(2*14+2*2)/14*10=21.4%,这时TD-LTE系统的上行峰值速率可达:51Mbps*21.4%=10.5Mbps
超级啰嗦:
1、上行开销的计算也有很多不同的版本,比如是否考虑PUCCH、SRS,是否考虑PRACH(PRACH每20ms发送一次,在时间上占5%,PUSCH每ms发送,在时间上占95%),以及RB数的应用(是否遵循2/3/5的原则),考虑不同的因素可以根据运营商的实际要求,计算结果偏差不会很大。
2、TD-LTE上行同下行,如果考虑以10ms无线帧为时间单位计算会更加的直观。
LTE-A如何达到1Gbps的峰值速率?
从无线网络各极端、各制式的规律来看,提高峰值速率最有效、直接的手段就是增加频谱,即用“带宽”来换“速率”。
LTE向LTE-A发展的道路上也不可避免的采用了这种方式,引入了载波聚合,Carrier Aggregation,简称CA。
CA将同频段内相邻的、或者同频段内不相邻的、或者不同频段的载波聚合起来,用类似“多载波”的方式,提高峰值速率。
每个载波最高20MHz带宽,最多可以是5个载波,所以最高可利用100MHz的频谱,这样CA即能在40~100MHz带宽内提供300~750Mbps(2X2 MIMO)或&1Gbps(4X4 MIMO)的峰值吞吐率。
仅凭借CA还不能达到1Gbps的速率,还要依靠高阶MIMO(或叫MIMO增强),协议提出了下行4x4 MIMO、8x8 MIMO和上行2x4 MIMO、4x4 MIMO等模式,以实现以下水平的峰值速率:
DL: 300 ~600 Mbps (4x4 MIMO, 8x8 MIMO) in 20MHz, or &1Gbps (4x4 MIMO) with CA.
UL: 150 ~300 Mbps (2x4 MIMO, 4x4 MIMO) in 20MHz , or &1Gbps (4x4 MIMO) with CA
但LTE-A中的高阶MIMO,类似HSPA+网络向2*2MIMO升级的演进路线,需要硬件升级,网络改动比较大,没有CA应用起来那么方便,所以实现起来可能需要较长的时间。
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很不错很不错,分析得很透彻啊
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