wcdma無線接入網(wǎng)絡(luò)測(cè)試場(chǎng)景及參數(shù)

WCDMA無線接入網(wǎng)性能測(cè)試場(chǎng)景及參數(shù) 1. WCDMA 簡(jiǎn)介 WCDMA 是寬帶碼分多址復(fù)用(Wideband Code Division Multiple Access) 的簡(jiǎn)稱，是由歐洲和日本提出的第三代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)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(diǎn)。 作為3G的三大標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)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(huì)有不同的時(shí)延，從而進(jìn)一步在接 收機(jī)處產(chǎn)生干涉。隨著傳播路徑的變化，各個(gè)分量場(chǎng)也會(huì)隨時(shí)間而變化，從而引 起合成波場(chǎng)的隨機(jī)變化，造成接收?qǐng)龅乃ヂ洹? 針對(duì)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(shí)間分集， RAKE 接收機(jī)的相干檢測(cè)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(hào)的信噪比。在正常應(yīng)用環(huán)境下，不必專門對(duì)多徑影響進(jìn)行分析。 3GPP規(guī)定的誤碼率最低標(biāo)準(zhǔn)為10-3，在較差的環(huán)境下，10-2 也是可以接受的。在高速運(yùn)動(dòng)情況下，誤碼率不會(huì)有明顯下降，因?yàn)闉榱吮ＷC通 信質(zhì)量，在高速運(yùn)動(dòng)下會(huì)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(dá)到 10-7的水平。 WCDMA 的網(wǎng)絡(luò)延遲不會(huì)隨著速度產(chǎn)生明顯變化，通過分集后， 多徑效應(yīng)對(duì)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(huì)達(dá)到 300ms，最好情況則可達(dá)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)?shí)時(shí)性要求都較弱，因此延遲產(chǎn)生的影響并不大。 終端移動(dòng)性 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的終端是移動(dòng)的，有時(shí)候甚至可以高達(dá)300Km/h的速度。在這種 情況下，首先會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。WCDMA的主要工作頻段為2.1GHz，將移動(dòng)終端 按照速度劃分，根據(jù)最大多普勒頻移計(jì)算公式可以得到不同速度下的最大頻移。 場(chǎng)景 移動(dòng)速度 多普勒頻移 靜止及低速移動(dòng) 0-60Km/h 0-117HZ 高速路 100-150Km/h 194-291Hz 高速列車 200-300Km/h 390-580Hz 實(shí)際產(chǎn)生的頻移是多普勒頻移的兩倍。但是對(duì)于WCDMA而言, 其采用的是寬帶載波，帶寬可達(dá)5MHz，因此1°'Hz數(shù)量級(jí)的頻率偏移對(duì)載波的影 響可以忽略。但是在切換時(shí)，多普勒效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生影響，但是基本可以通過技術(shù)降 低影響。 終端移動(dòng)性的第二個(gè)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(chǎng)景下WCDMA采用的 小區(qū)范圍也是不同的。中國(guó)聯(lián)通給出的WCDMA不同場(chǎng)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(dòng)場(chǎng)景，假定終端恰好從小區(qū)直 徑穿過，計(jì)算終端在移動(dòng)時(shí)的小區(qū)切換的最長(zhǎng)間隔時(shí)間。由于是軟切換，因此不 會(huì)斷開連接，只是會(huì)有一定概率出現(xiàn)切換失敗。 切換間隔時(shí)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(gè) RNC最多支持2400個(gè)NodeB,最多支持2448個(gè)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(gè)沈陽只有12個(gè)RNC。如此 來看，在低速移動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際場(chǎng)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?？刂圃?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(shí)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(huì)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(shí)間和200ms的UE處理時(shí)間，但是并不會(huì)造成斷網(wǎng)。但是由于處理 數(shù)據(jù)，軟切換會(huì)出現(xiàn)500ms左右的時(shí)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(dá)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(huì)出現(xiàn)100-300ms左右的斷網(wǎng)。而平時(shí)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(dá)14.4Mbps,上行可達(dá)5.76Mbps。但 是下行帶寬是整個(gè)小區(qū)所有用戶公用的，而且實(shí)際場(chǎng)景中存在用戶間干擾，實(shí)際 速率進(jìn)一步降低。根據(jù)實(shí)際測(cè)試報(bào)告，各個(gè)主要場(chǎng)景的接入速率大致如下。 實(shí)際平均下行速率 實(shí)際平均上行速率 非移動(dòng)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(dòng) 18KB/s (144Kbps) 15KB/s (120Kbps) 3. WCDMA 接入網(wǎng)性能仿真的主要場(chǎng)景及參數(shù) 根據(jù)上述分析，對(duì)WCDMA的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和場(chǎng)景進(jìn)行分類，并且 為各個(gè)場(chǎng)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(gè)。在某些 惡劣場(chǎng)景下會(huì)設(shè)置一定的丟包率。 主要場(chǎng)景有：1室內(nèi)靜止， 2密集活動(dòng)場(chǎng)所， 3 普通市區(qū)低速 移動(dòng)， 4 郊區(qū)低速移動(dòng)， 5郊區(qū)高速移動(dòng)， 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(shí)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(shí)間約600ms，延遲為500ms左右, 而且一般在100s才會(huì)發(fā)生一次。只有高鐵場(chǎng)景下會(huì)比較頻繁，這時(shí)可以考慮通 過增加平均延遲來近似模擬。 各個(gè)場(chǎng)景的參數(shù)設(shè)定如下： WCDMA場(chǎng)景1室內(nèi)靜止 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-5 ~ 10-7的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：1.44Mbps 2.5Mbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 無 丟包率 無5% WCDMA場(chǎng)景2密集活動(dòng)場(chǎng)所 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：250Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 無 丟包率 隨機(jī)丟包，丟包率10-28% WCDMA場(chǎng)景3普通市區(qū)低速移動(dòng) 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-4的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：384Kbps 950Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率50%，連接時(shí)間為100s，斷開時(shí)間為500mso 丟包率 無5% WCDMA場(chǎng)景4郊區(qū)低速移動(dòng) 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：12044Kbps 750Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列 Packet-Drop Tail 模式，長(zhǎng)度 100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率60%，連接時(shí)間為400s，斷開時(shí)間為500mso 丟包率 無6% WCDMA場(chǎng)景5郊區(qū)高速移動(dòng) 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 延遲 帶寬 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：144Kbps 180Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率60%,連接時(shí)間為80s，斷開時(shí)間為500ms。 丟包率 無8% WCDMA場(chǎng)景6高速公路 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：144Kbps 160Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率1%，連接時(shí)間為100s，斷開時(shí)間為800mso 丟包率 無10% WCDMA場(chǎng)景7高速鐵路 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：144Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率1%，連接時(shí)間為30s，斷開時(shí)間為800mso 丟包率 無15% WCDMA場(chǎng)景8地鐵 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-3的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：144Kbps 800Kbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率60%，連接時(shí)間為30s (24-54s)，斷開時(shí)間為500ms。 丟包率 無10% WCDMA場(chǎng)景9頻繁切換 誤碼率 上行鏈路：隨機(jī)比特誤碼，誤碼率在10-4的水平 下行鏈路：隨機(jī)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(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 下行鏈路：1.44Mbps 2.5Mbps，網(wǎng)卡隊(duì)列Packet-Drop Tail模式，長(zhǎng)度100 網(wǎng)絡(luò)切換 周期性斷網(wǎng)，概率100%，連接時(shí)間為30s，斷開時(shí)間為500ms ~ 1s。 丟包率 無8%