wcdma無線接入網(wǎng)絡(luò)測試場景及參數(shù)

WCDMA無線接入網(wǎng)性能測試場景及參數(shù) 1. WCDMA 簡介 WCDMA 是寬帶碼分多址復(fù)用(Wideband Code Division Multiple Access) 的簡稱，是由歐洲和日本提出的第三代移動通信標準。中國聯(lián)通在 2009 年接入 WCDMA。 WCDMA采用了諸多技術(shù)，例如分集、信道卷積和Turbo編碼、 上下行不同調(diào)制、功率控制、相干解調(diào)、軟切換等。在此不是討論重點。 作為3G的三大標準，WCDMA具有最廣泛的應(yīng)用地域，也具有 最高的接入速度。 2. 移動互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性 多徑效應(yīng)及衰落 無線電波在空氣中的多徑傳輸，每條路徑會有不同的時延，從而進一步在接 收機處產(chǎn)生干涉。隨著傳播路徑的變化，各個分量場也會隨時間而變化，從而引 起合成波場的隨機變化，造成接收場的衰落。 針對這一情況， WCDMA 采用了各種分集技術(shù)來降低多徑帶來 的衰落影響。包括信道編碼和交織的時間分集， RAKE 接收機的相干檢測多徑分 集，分布式天線的空間分集，以及頻率分集等。有效降低了多徑影響，提高了信 號的信噪比。在正常應(yīng)用環(huán)境下，不必專門對多徑影響進行分析。 3GPP規(guī)定的誤碼率最低標準為10-3，在較差的環(huán)境下，10-2 也是可以接受的。在高速運動情況下，誤碼率不會有明顯下降，因為為了保證通 信質(zhì)量，在高速運動下會降低數(shù)據(jù)通信速率，通過減小通信量的方式保證通信的 質(zhì)量。在良好的通信環(huán)境下，誤碼率可達到 10-7的水平。 WCDMA 的網(wǎng)絡(luò)延遲不會隨著速度產(chǎn)生明顯變化，通過分集后， 多徑效應(yīng)對延遲的影響也不大。接入網(wǎng)產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)延遲并不大，主要延遲來自于 通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及網(wǎng)絡(luò)擁塞。尤其在密集地區(qū)，網(wǎng)絡(luò)延遲可能會達到 300ms，最好情況則可達到20ms。在網(wǎng)絡(luò)過載情況下，可能出現(xiàn)丟包甚至斷網(wǎng)的 情況。由于新終端游戲?qū)崟r性要求都較弱，因此延遲產(chǎn)生的影響并不大。 終端移動性 移動互聯(lián)網(wǎng)的終端是移動的，有時候甚至可以高達300Km/h的速度。在這種 情況下，首先會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。WCDMA的主要工作頻段為2.1GHz，將移動終端 按照速度劃分，根據(jù)最大多普勒頻移計算公式可以得到不同速度下的最大頻移。 場景 移動速度 多普勒頻移 靜止及低速移動 0-60Km/h 0-117HZ 高速路 100-150Km/h 194-291Hz 高速列車 200-300Km/h 390-580Hz 實際產(chǎn)生的頻移是多普勒頻移的兩倍。但是對于WCDMA而言, 其采用的是寬帶載波，帶寬可達5MHz，因此1°'Hz數(shù)量級的頻率偏移對載波的影 響可以忽略。但是在切換時，多普勒效應(yīng)會產(chǎn)生影響，但是基本可以通過技術(shù)降 低影響。 終端移動性的第二個影響是切換，WCDMA采用軟硬切換結(jié)合 的方式。WCDMA采用不同的擾碼來區(qū)分小區(qū)，在不同的業(yè)務(wù)場景下WCDMA采用的 小區(qū)范圍也是不同的。中國聯(lián)通給出的WCDMA不同場景的小區(qū)半徑參數(shù)如下。 小區(qū)半徑 說明 AMR12.2k CS64k PS128k PS384k — 0?3—0?5km 0?3—0?5km 0.2-0.4km CS64k連續(xù)覆蓋； 緊密城區(qū) 站間距600-800m； 覆蓋率：~95% — 0.7-0.9km 0.7—0.9km — CS64k連續(xù)覆蓋； 普通城區(qū) 站間距l(xiāng)T?2km； 覆蓋率：~95% 2?0—3?0km 1.2-2.0km — — CS64k連續(xù)覆蓋； 郊區(qū) 站間距2-2.5km； 覆蓋率：~95% 5?0—8?0km 3?0—6?0km — — CS64k連續(xù)覆蓋； 農(nóng)村 站間距5—6km； 覆蓋率：95% 6.0-9.0km 4.0—7.0km — — 保證高速車內(nèi)覆 高速公路 蓋； 覆蓋率：95% 按照小區(qū)半徑，選擇典型移動場景，假定終端恰好從小區(qū)直 徑穿過，計算終端在移動時的小區(qū)切換的最長間隔時間。由于是軟切換，因此不 會斷開連接，只是會有一定概率出現(xiàn)切換失敗。 切換間隔時間/s 緊密城區(qū) 普通城區(qū) 郊區(qū) 農(nóng)村 鐵路 交通干線 站間距 600—800m 站間距 l-1.2km 站間距 2-2.5km 站間距 5—6km 站間距 1? 5—3km 2? 5—4?5km 步行 0-10Km/h 216s ~ 8 360s ~ 00 720s ~ 8 1800s ~ OO — — 低速 30-60Km/h 36s ~ 96s 60s ~ 144s 120s ~ 300s 300s ~ 720s — — 高速 80—150Km/h — 24s ~ 54s 48s ~ 112s 120s ~ 270s — 60s ~ 220s 超高 速 200-300Km/h — — — — 18s ~54s — 在 WCDMA 系統(tǒng)中，出現(xiàn)硬切換的情況只有在 RNC 之間和異頻小區(qū)之間。一個 RNC最多支持2400個NodeB,最多支持2448個小區(qū)，具體還要根據(jù)用戶數(shù)量及 連接數(shù)等確定，但總之RNC的范圍非常大，例如整個沈陽只有12個RNC。如此 來看，在低速移動時，完全可以忽略RNC之間硬切換帶來的斷網(wǎng)問題。在高速和 超高速移動時，需要根據(jù)實際場景來判斷RNC的大小以及出現(xiàn)硬切換的概率。 另一種硬切換發(fā)生在異頻小區(qū)之間。理論上，軟切換的比例通常控制在 20%-30%,從而減少基站的下行發(fā)射功率，節(jié)約系統(tǒng)資源。實際網(wǎng)絡(luò)中，尤其是城 區(qū)，基站數(shù)量密集，為了保證用戶語音和數(shù)據(jù)通信，軟切換比例會提高到 40%-50% 每次硬切換需要100-300ms的斷網(wǎng)，才能重新建立連接。軟切換需要200ms-600ms 的RNC處理時間和200ms的UE處理時間，但是并不會造成斷網(wǎng)。但是由于處理 數(shù)據(jù)，軟切換會出現(xiàn)500ms左右的時延。 在切換成功率方面，軟切換的正常成功率在99.95%以上，硬切換成功率在 95%左右，一般硬切換成功率不能低于 89%，而軟切換成功率則需要達到 96%以上。 通過上述數(shù)據(jù)可以算出，軟切換的概率近似40%-50%，每次有大概500ms的 延遲。而硬切換概率為50%-60%，每次會出現(xiàn)100-300ms左右的斷網(wǎng)。而平時的 網(wǎng)絡(luò)延遲根據(jù)具體環(huán)境而定。 帶寬和速率 WCDMA (HSPA)的理論速率下行速率可達14.4Mbps,上行可達5.76Mbps。但 是下行帶寬是整個小區(qū)所有用戶公用的，而且實際場景中存在用戶間干擾，實際 速率進一步降低。根據(jù)實際測試報告，各個主要場景的接入速率大致如下。 實際平均下行速率 實際平均上行速率 非移動環(huán)境 170-180 KB/s (1.44Mbps) 130-150 KB/s (1.2Mbps) 步速或密集城區(qū) 48KB/s (384Kbps) 40KB/s (320Kbps) 郊區(qū)或高速移動 18KB/s (144Kbps) 15KB/s (120Kbps) 3. WCDMA 接入網(wǎng)性能仿真的主要場景及參數(shù) 根據(jù)上述分析，對WCDMA的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和場景進行分類，并且 為各個場景設(shè)定合理的網(wǎng)絡(luò)模擬模型和參數(shù)。 主要參數(shù)有：誤碼率，延遲，帶寬，網(wǎng)絡(luò)切換四個。在某些 惡劣場景下會設(shè)置一定的丟包率。 主要場景有：1室內(nèi)靜止， 2密集活動場所， 3 普通市區(qū)低速 移動， 4 郊區(qū)低速移動， 5郊區(qū)高速移動， 6 高速公路， 7 高鐵， 8 地鐵， 9 頻繁 切換。 由于 NEWT 無法周期性的設(shè)置時延，因此軟切換引起的延遲無 法很好的模擬。由于軟切換引起的延遲持續(xù)時間約600ms，延遲為500ms左右, 而且一般在100s才會發(fā)生一次。只有高鐵場景下會比較頻繁，這時可以考慮通 過增加平均延遲來近似模擬。 各個場景的參數(shù)設(shè)定如下： WCDMA場景1室內(nèi)靜止 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-5 ~ 10-7的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-5 ~ 10-7的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，20ms ~ 40ms120ms 下行鏈路：固定延遲，20ms ~ 40ms 120ms 帶寬 上行鏈路：1.2Mbps 1.5Mbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：1.44Mbps 2.5Mbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 無 丟包率 無5% WCDMA場景2密集活動場所 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，200ms ~ 300ms 下行鏈路：固定延遲，200ms ~ 300ms 帶寬 上行鏈路：200Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：250Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 無 丟包率 隨機丟包，丟包率10-28% WCDMA場景3普通市區(qū)低速移動 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-4的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-4的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，40ms ~ 60ms150ms 下行鏈路：固定延遲，40ms ~ 60ms150ms 帶寬 上行鏈路：320Kbps 800Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：384Kbps 950Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率50%，連接時間為100s，斷開時間為500mso 丟包率 無5% WCDMA場景4郊區(qū)低速移動 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，40ms ~ 60ms150ms 下行鏈路：固定延遲，40ms ~ 60ms150ms 帶寬 上行鏈路：120Kbps 600Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：12044Kbps 750Kbps，網(wǎng)卡隊列 Packet-Drop Tail 模式，長度 100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率60%，連接時間為400s，斷開時間為500mso 丟包率 無6% WCDMA場景5郊區(qū)高速移動 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 帶寬 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 上行鏈路：固定延遲，40ms ~ 100ms250ms 下行鏈路：固定延遲，40ms ~ 100ms250ms 上行鏈路：120Kbps 160Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：144Kbps 180Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率60%,連接時間為80s，斷開時間為500ms。 丟包率 無8% WCDMA場景6高速公路 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，40ms ~ 60ms300ms 下行鏈路：固定延遲，40ms ~ 60ms300ms 帶寬 上行鏈路：120Kbps 130Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：144Kbps 160Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率1%，連接時間為100s，斷開時間為800mso 丟包率 無10% WCDMA場景7高速鐵路 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，60ms ~ 100ms350ms 下行鏈路：固定延遲，60ms ~ 100ms350ms 帶寬 上行鏈路：120Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：144Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率1%，連接時間為30s，斷開時間為800mso 丟包率 無15% WCDMA場景8地鐵 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，200ms ~ 300ms 下行鏈路：固定延遲，200ms ~300ms 帶寬 上行鏈路：120Kbps 300Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：144Kbps 800Kbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率60%，連接時間為30s (24-54s)，斷開時間為500ms。 丟包率 無10% WCDMA場景9頻繁切換 誤碼率 上行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-4的水平 下行鏈路：隨機比特誤碼，誤碼率在10-4的水平 延遲 上行鏈路：固定延遲，20ms ~ 40msl20ms 下行鏈路：固定延遲，20ms ~ 40msl20ms 帶寬 上行鏈路：1.2Mbps 1.5Mbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 下行鏈路：1.44Mbps 2.5Mbps，網(wǎng)卡隊列Packet-Drop Tail模式，長度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率100%，連接時間為30s，斷開時間為500ms ~ 1s。 丟包率 無8%