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1、2012/10/DTPT 收稿日期:2012-08-21 刘中国 1, 戴 婷 2 (1. 中国联通福建分公司, 福建 厦门 361009 ; 2. 中国电信北京分公司, 北京 100032) Liu Zhongguo 1, Dai Ting2 (1. ChinaUnicomFujian Branch , Xiamen361009 , China ; 2. ChinaTelecomBeijingBranch , Beijing100032 , Chi? na) WCDMA 上行负载异常抬升分析 关键词: 宽带接收总功率; 多载波;HSUPA 中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号
2、:1007-3043 (2012) 10-0060-05 摘要: 针对一个保障案例的分析,确认了导致 WCDMA 网络上行负载抬升异常的几个因 素, 内容包括多载波的开通、室分建设工艺、 上行用户数量、 DPDCH 配置、TTI调度 等, 并针对这些影响因素提出了相应的解决建议。 Abstract : It confirmsthe factorswhich lead the WCDMAnetworkuplink load abnormalityraise by the analysis of a case, including the settingof multi-carrier,indoo
3、r distributionprocess, uplink users number, DPDCH configuration,TTI scheduling.It presents the related solutions in view of the above factors. Keywords : RTWP; Multi-carrier;HSUPA 0 前言 在一次演唱会保障中发现,主用小区的宽带接收 总功率(RTWP) 抬升异常,在无外部干扰的情况下,高 峰时段 RTWP值在 -60 dBm左右,数据业务无法使用, 用户感受较差。因RTWP反映了网络上行干扰程度, 主要用于评估网络上
4、行负载,网络空载时RTWP 值与 背景噪声值一致,在-106 dBm 左右,当 RTWP 抬升 6 dB 时相当于网络上行负载增加到75%, 所以现网中主 要用 RTWP的抬升来衡量网络上行负载程度。 1 多载波与 RTWP 抬升 在场馆保障工作准备阶段,主用小区开通了3 载 波, 对小区进行实时监控发现有些小区出现不同程度 的 RTWP 抬升,在空载情况下RTWP 最高抬升到-98 dBm左右, 怀疑多载波的开通增加了小区上行负载,为 了验证多载波的开通对小区RTWP 的影响,特选择了 室内和室外2个基站进行实验。 1.1 多载波开通实验 分别选取了室外 (吕岭花园 72号) 和室内(红星瑞
5、 景) 2 个基站进行实验,实验内容是依次开启F1、 F2、 F3、 F4载波,观察 RTWP的变化,经过反复试验确认了 多载波的开通会带来额外的RTWP 抬升, 使上行负载 增加。 从表 1测试结果来看, 室外宏站开通多载波对F1 的 RTWP 影响很小,只是对新增载波的RTWP有影响, 尤其是对 F3和 F4的影响较大, RTWP 分别抬升了3 4 dB。相当于空载时上行负荷达到了50%以上。 室内站点天馈单发单收,没有主分集, 只能测量一 路 RTWP 收发值。由于室分系统采用多天线以及多耦 Analysis of the WCDMANetwork Uplink Load Abnorma
6、lityRaise 无线通信 Radio Communication 刘中国,戴婷 WCDMA上行负载异常抬升分析 60 1 邮电设计技术 /2012/10 载波 小区号(CI) 解闭塞 F2 解闭塞 F3 解闭塞 F4 主集 RTWP 分集 RTWP 主集 RTWP 分集 RTWP 主集 RTWP 分集 RTWP 主集 RTWP 分集 RTWP F1 10271 -108.51 -108.64 -108.16 -108.25 -108.61 -108.70 -108.57 -108.68 F2 10274 -106.84 -107.15 -107.17 -107.69 -107.23 -10
7、7.65 F3 10275 -105.85 -106.14 -105.78 -106.12 F4 10276 -104.71 -105.29 RTWP RTWP RTWP RTWP F1 -107.2 -106.9 -105.9 -105.0 F2 - -105.9 -105.0 -104.2 F3 - - -104.8 -103.9 F4 - - - -103.7 合器件,各接口处可能存在的隐性环节较多,所以从实 验的结果来看 (见表 2 ) , 室内覆盖基站在开通多载波 后 F1的 RTWP 有近 2 dB 的抬升空间, 而 F3 和 F4相比 开通多载波前也有3 4 dB 的抬升。室分站
8、点的测试 结果同样说明多载波的开通会使RTWP抬升。 1.2多载波与 RTWP 抬升的关系 从天线处接收的低功率射频信号经过接收模块 (RX) 后被放大, 再通过模数转换(ADC) 变成数字信 号, 然后滤波到5M 带宽,对信号经过相关计算与平滑 处理后,即可获得 RTWP的值。 RTWP计算公式为 P=Pin =P out- G- (1) 式中: P RTWP (dBm) G 接收模块 (RX) 的标准增益 (dB) 频率的补偿增益(dB) , 如果实际增益等于 G, 则 等于 0 由此可以看出RTWP与 相关,而 与频率相关。 假设射频设备 (RRU 3804) 的 G为 50 dB ,
9、频率为 800 MHz, 在空载且无干扰前提下有 P=-174+10lg(3 840 000) +Nr (2) 式中: Nr 接收噪声系数 若 RRU 的接收噪声系数小于2 dB, 那么,NodeB 的 RRU 接收噪声为 -106 dBm。 如果单配置F1, 频点为 4 183, F1 的中心频率为 836.6 MHz, 那么 G 1 为 51 dB。 1= 51 dB- G=1 dB。在 空 载 无 干 扰 前 提 下 , 即 认 为 RTWP 已 知 , 计 算 出 Pout1 =-106+51=-55 , 再利用式 (1 ) 算出当前频率的RT? WP值。 P1= Pout1 - G-
10、 1=-55-50-1=-106 (dBm ) 如果单独配置F2, 频点为 4 132, F2的中心频率为 826.4 MHz, 那么 G 2 为 48 dB。 1=48 dB- G=-2 dB。在 空 载 无 干 扰 前 提 下 , 即 认 为 RTWP 已 知 , 计 算 出 Pout2 =-106+48=-58 , 再利用式 (1 ) 算出当前频率的RT? WP值。 P2= Pout2 - G- 1=-58-50- (-2) =-106(dBm) 所以当配置单载波时,无论频率多少RTWP测量 值都比较精准。 如果配置2 个载波, F1 频点为 4183 、 F2 频点为 4132, 那么
11、小区的中心频率变为f c, 则 fc= (f1 +f 2) /2= (836.6+826.4) /2=831.5 (MHz) 那么 G c 可能是 49 dB, c =49-50=-1dB。每个频率 的补偿增益使用的是中心频率增益 c。按照单载波的 计算方法可知, 空载且无干扰前提下, Pout1 = -106+51+ (-1) =-56 , P out2=-106+48+(-1) =-58 , 则 P1=Pout1 - G- 1=-56-50- (-1) =-105(dBm) P2=Pout2 - G- 1=-58-50- (-1) =-107(dBm) 三载波 RTWP的计算方法与二载波一
12、致, 1 和 c 值不同是多载波与单载波测量存在差异的主要原因。 1.3 小结 从以上例子可以得出,多载波的 RTWP 测量值与 多载波的中心频率以及中心频率所对应的处理增益相 关。因此, 当开通多载波时需要核实RTWP 的变化是 否在合理范围内,若开通 3 载波使 RTWP抬升超过4 dB, 则需要进行排除处理。 2 室内站点工艺与 RTWP 抬升 借鉴以往对RTWP 室分问题的处理经验,如果室 分工艺(馈线弯度过大、 接头松动等 ) 不达标也可能对 RTWP 的抬升有一定影响。嘉庚体育馆82号 RRU 的 RTWP 抬升异常有可能与室分的施工质量有关,因此 进行了排查。经过室分问题排查,确
13、认嘉庚体育馆82 号 RRU 是由于馈线接头存在问题导致RTWP 抬升。 现场更换了2个馈线接头 (1/2 馈线头 ) , 基本解决了82 号 RRU 的 RTWP值过高的问题, F1的 RTWP 从处理前 的 -102 dBm恢复到 -105.8 dBm, 其他载波也有变好的 趋势。 通过对 82号 RRU 问题的排除和处理可以看出, 表 1室外站点(吕岭花园 72号) 测试结果 表 2室内站点(红星瑞景 ) 测试结果 无线通信 RadioCommunication 刘中国,戴婷 WCDMA 上行负载异常抬升分析 61 1 2012/10/DTPT 室内分布系统工艺(各个接头 ) 、 馈线弯
14、度等都会使小 区的 RTWP抬升 34 dB。因此在室内站点空载出现 RTWP 抬升时,建议对小区的施工工艺进行排查。 3 数据业务上行用户数与RTWP 抬升 为了验证上行用户数对RTWP 的影响,分别进行 了 HUSPA业务与 RTWP 关系、R99 上行业务与RTWP 关系的试验。从试验结果来看,在系统默认参数下, HSUPA 用户数与RTWP 的抬升并非是线性平滑的。 第 16 个 HSUPA 用户接入后, 基站 RTWP 出现异常抬 升, 第 18 个用户接入后, 上行负载达到100%, 业务无 法使用。而R99业务 RTWP随用户数的增加会产生波 动, 但可以恢复到正常状态,业务速率
15、可以得到保障。 3.1HSUPA 用户数与 RTWP 的关系 测试终端为iPhone, 每个 HSUPA 用户逐一接入, 做上行 FTP数传, 并保持到最后一个用户接入。 从图 1走势看,HSUPA 用户数小于12个时, RTWP 在 -98 dBm以下,基本保持上行负载控制在75%左右, RTWP 抬升正常, 第 17 个用户接入后RTWP 值为 -79 dBm, 上行负载达到近100%, 业务已无法使用, 相当于 HUSPA 只能接入 16个有效用户。 从图 2上行总速率的走势看,第 13 个 UPA 用户接 入后,上行总速率已经从单用户的2.1 Mbit/s 下降到 500 kbit/s
16、 左右。每增加一个用户上行负载均有所增 加, 而上行总速率几乎没有变化,相当于每用户的平均 速率在降低, 排除上行控制信道及信令的开销,上行业 务信道速率所剩无几, 高速率业务无法进行。 从图 2上行负载走势来看, HSUPA 用户数在 13 个 以下时,负载基本上稳定在75%左右,这与参数设置的 HSUPA上 行 负 载 因 子MAXTARGETULLOAD ? FACTOR=75 相吻合, 但当 HSUPA 用户超过13 个时, 基站上行负载无法控制在75%以内,开始出现攀升, 尤 其是到第17个用户接入后上行负载达到了100%, 业 务基本无法使用。 3.2 R99 用户数与 RTWP
17、的关系 采 用 与 HSUPA 相 同 的 测 试 方 法 , 测 试 终 端 为 iPhone4, 每个 R99 用户逐一接入, 做上行 FTP数传,并 保持到最后一个用户接入。 从图 3 可以看出, 在进行测试过程中随着R99 用 户数的增加会使RTWP 产生异常波动, 如在第 10、 13、 14、 15 用 户 接 入 时 RTWP 抬 升 异 常 , 最 高 可 达 -83 dBm。但总体上来看,当第 21 个用户接入时RTWP 在-99 dBm左右,业务可以正常使用。 从图 4可以看出,当用户数达到3个后上行总速率 可以达到1.2 Mbit/s 左右,虽然用户在接入过程RTWP 有
18、较大波动, 但上行总速率仍比较稳定,尤其是在第 21个用户接入时平均上行总速率为1.261 Mbit/s, 仍可 使用低速业务。 3.3 小结 从以上 2个实验可以得出:业务承载在R99 信道 上比承载在HSUPA 上更加稳定, 同时增加少量用户对 RTWP 影响较小; 而业务承载在HSUPA 上时,只要用 户数达到18 个, 就无法使用业务。说明HSUPA 用户 数与 RTWP 相关性较大, 少量用户的增加也会使RT? 图 1HSUPA 用户数与 RTWP抬升的关系 图 2HSUPA用户数与负载及上行速率的关系 图 3上行 R99用户数与 RTWP抬升的关系 -110 平 均 R T W P
19、 / d B m 1918131011 1214 15 16 1720987654321 -100 -90 -80 -70 -60 -50 用户数 /个 用户数 RTWP 0.5 上 行 速 率 / ( M b it /s ) 65 上 行 负 载 / % 2019181310111214151617987654321 用户数 /个 1.0 70 1.5 75 2.0 80 2.5 85 90 95 100 105 600.0 上行速率 上行负载 -105 平 均 R T W P / d B m 19181310 11 1214 15 16 1720987654321 -100 -95 -90
20、 -85 -80 -70 用户数 /个 21 用户数 RTWP -75 无线通信 Radio Communication 刘中国,戴婷 WCDMA上行负载异常抬升分析 62 1 邮电设计技术 /2012/10 WP 抬升很大。所以建议在重大保障,尤其是用户数 突增时, 去激活 HSUPA 业务,数据业务采用R99 信道 进行承载。参数修改如表3所示。 4 其他因素与 RTWP 抬升 4.1DPDCH 配置与 RTWP 的关系 为了使 HSUPA的速率达到5.76 Mbit/s, 需将 SRB 承载在 E-DCH 上, 同时支持 2 ms的 TTI 调度。这样设 置虽然实现了高速率,也带来了UE
21、 更高的功率需 求。因为 HSUPA 的功率调度与DPDCH 配置存在必然 联系,HSUPA 专用物理信道的功率均是参考DPCCH 功率,当配置了DPDCH, 即 SRB over DCH, 那么初始 E-DPCCH 功率参考 RRC 建立过程的初始增益因子 c, 如没有配置DPDCH, 即 SRB over E-DCH 那么手机将 设置 DPCCH 的增益因子为 c=1, 然后 E-DPCCH 功率 将按照 E-DPCCH/DPCCH 比例因子对 UE进行设置。 由此可知, HSUPA 业务的功率升降策略与SRB 承载在 E-DCH 还是 DCH 有直接关系, 当 SRB承载在 DCH 时,
22、 在其他信道功率下调前,E-DPDCH 的功率一 直回退到0, 即 E-DPDCH 没有功率输出, 但从传输信 道的角度来看, E-DCH 仍然有数据包传送,在这种情 况下,仅仅是 E-DPCCH 在发射功率, 而 E-DPDCH 已 无输出功率。 如果 SRB承载在 E-DCH 上(即没有配置DCH) , 在所有其他信道统一功率回退前,E-DPDCH 的功率 只能回退到8/15, 这样做的目的是为了确保SRB信道 能可靠传输, 当 E-DPDCH 的功率只能回退到8/15 时, 参照式(2) 计算出 P E-DPDCH 与 P UL-DPCCH 偏置值, 通过计算 可知,PE-DPDCH 较
23、 P UL-DPCCH 低 5.46 dB, 但无法将功率回退 到 0。这时即使上行没有数据需要传输,E-DPDCH 仍 有功率发射。 E-DPDCH =20lg ( de/c )(3) SRB 承载在 E-DCH 上比承载在DCH 上会消耗更 多的 UE 发射功率, 从而增加了上行负载使RTWP抬 升。所以建议在应对突发用户业务需求时把HSUPA 业务的 SRB承载在 DCH 上。 4.2 TTI 调度与 RTWP 的关系 通过对现网参数核查,TTI 调度分别为2和 10 ms 时, 功率偏置设置为: EDPCCHPOFOR2MSTTI =PO_15/ 15,EDPCCHPOFOR10MST
24、TI=PO_9/15。通过式(3) 可 计算出10 ms 调度与2 ms调度导致 E-DPDCH 相差 4.43 dB, 也就是 Ul_DPCCH 功率相同时, TTI=2 ms 比 TTI= 10 ms需要的功率高4.43 dB, 这样就导致在同样无线 环境下,TTI 为 2 ms时上行 UE 的发射功率比TTI 为 10 ms时更高,从而使上行负载增加, RTWP 进一步抬升。 所以在保障期间若无高速业务需求,建议关掉2 ms调度 TTI, 减少为了实现上行高速率带来的上行高 功率需求, 减少对 RTWP 抬升贡献。参数修改如表4 所示。 4.3 业务接入过程与RTWP 抬升 从指标上看,
25、 在保障过程中RRC的建立成功率非 常低,其中主要原因是由于NodeB的 NBAP 信令处理 负荷不足造成。目前NodeB基站最高同时支持100条 NBAP 信令处理能力, 在保障期间NodeB的平均处理 负荷达到91 条, 也就是除了正在使用业务的用户外, 还有大量的用户准备接入,而且因 WBBP 板处理负荷 批次 2 参数 去激活拥塞小区HSPA 业务 大话务策略命令 DEA UCELLHSDPA:CellId=* DEA UCELLHSUPA:CellId=* 建议 关闭数据业务 参数级别 CELL 表 3关闭 HSPA参数设置 图 4上行 R99 用户数与上行总速率的关系 表 4TTI
26、 周期及 SRB承载信道修改 批次 2 2 参数 关闭 HU 2 ms 关闭 SRB over HSPA 大话务策略命令 SET UCORRMALGOSWITCH :MAPSWITCH=MAP_HSUPA_ TTI_2MS_SWITCH-0 SET UFRCCHLTYPEPARA : SRBCHLTYPE=DCH 建议 关闭 5.76M 减少对上行负载 降低上行DPCCH 及 DPDCH 发射功率 参数级别 RNC RNC 19181310 111214 15 161720987654321 用户数 /个 21 0.4 上 行 速 率 / ( M b it / s ) 0.6 0.8 1.0
27、1.2 1.4 1.6 1.8 0.2 用户数 上行负载 无线通信 RadioCommunication 刘中国,戴婷 WCDMA 上行负载异常抬升分析 63 1 2012/10/DTPT 不足无法接入。 经理论分析和相关案例参考,确认业务接入过程 中 (RRC 建立过程 ) 的用户,会对上行RTWP抬升有影 响, 尤其是在开环功控(RRC 建立请求时的发射功率) 和闭环功控的初始发射功率,也就是 RRC Complete对 应的发射功率。因为这两类发射功率与闭环功控中的 功率不相同。简单来说,这两类功率在发射时, 由于还 没有形成和NodeB的互动,因此发射功率的大小是UE 预估出来的, 会
28、比闭环功控中的发射功率稍大。比如, RRC Complete消息的发射功率是在专用信道上发射 的, 其功率取决于闭环功控的初始发射功率的计算,由 于用户较多, 下行负荷较高, 因此小区的Ec/Io 将会出 现比较严重的恶化,RRC 接入时上报的Ec/Io 差, 因此 计算的上行闭环功控初始发射功率也会较高,同时大 量 UE 在 RRC阶段的接入导致RTWP不断攀升, 由此 造成上行的恶化。 PRACH 的开环功率控制的第一个preamble初始 功率设定公式为 Preamble_Initial_Power=PCPICH DL TX power- CPICH_RSCP+UL interferen
29、ce+Constant Value 可以看出初始功率的大小与UL interference 直接 相关,但网络负载抬升75%时, UE 的发射功率将抬升 6 dB, 所以当 RTWP 抬升到 -80 dBm 时, 瞬时多用户同 时进行业务会造成RTWP 的异常抬升。同理上行专用 信道的初始功率也与PRACH 接入类似, UL interfer? ence越大,则在上行DPCCH 上的初始发射功率就越 高。当用户准入后, 必然增加额外的上行负载。 DPCCH_Initial_Power=DPCCH_Power_Offset- CPICH_RSCP DPCCH_Power_Offset=PCPIC
30、Htransmit power+ Uplink interference+Constant valueconfigured by default 因此在保障中建议按表5修改参数。 作者简介: 刘中国,毕业于厦门大学,学士, 主要从事GSM 、WCDMA 优化工作;戴婷,毕业于西安邮电大学,学士。 表 5RRC建立相关参数修改 批次 1 1 1 参数 接入限制 T381 减 少 下 发 RRC CONNEC ? TION SETUP等待 RRC拒绝后等待时间 大话务策略命令 SET UIDLEMODETIMER:T300=D2000, N300=1 SET UCONNMODETIMER:T381
31、=D0 SET USTATETIMER:RRCCONNREJWAITTMR=15 建议 N300/T300 参数 将 T381 配 置 为 0, 不 重 发 ,减 少 对 FACH 信道的拥塞 延长 RRC连接拒绝消息中的等待时间 参数级别 RNC RNC RNC 4.4负载控制参数设置与RTWP 抬升 当上行负载受限时,及时有效的准入与负载控制 操作是遏制上行负载继续升高以及缓解上行负载受限 的保障,经对保障区域的小区参数进行了核查,发现该 小区仅设置了异频切换一种动作。由于需要配置盲切 邻区,且目标小区负载满足切入门限才能执行Inter? Freq LDHO (异频切换) 动作,而保障小区
32、F3、 F2 载频 没有配置F1 或其他小区为盲切邻区,因此不会执行 InterFreqLDHO 动作, 主用小区相当于没有开启负载控 制功能。 在保障小区上行负载达到80%以上时,由于参数 设置原因没有采取应有的降负载策略,所以造成RT? WP抬升后不会降低; 如果在 RTWP抬升到 -70 dBm 左 右时,采用行之有效的负载及拥塞控制手段降低RT? WP, 将会缓解业务无法使用的情况。 5 结束语 通过这次保障发现,在突发业务过程中上行负载 仍然是业务使用时的瓶颈,当 CE、 功率、传输通过扩容 解决后,控制上行负载提升是保障的首要问题。在排 除多载波开通、 室分异常、系统能力后, 如何
33、做好参数 设置在 RTWP 抬升后降低RTWP 是保障业务使用、 提 升系统上行容量及用户感受的关键。 参考文献: 1 TS 25.331 Radio Resource Control(RRC); protocol specificationS/ OL . 2002-05-11 .http:/www.quintillion.co.jp/3GPP/Specs/2533 1-810.pdf. 2 TS 25.133 Requirements for support of radio resource management (FDD) S/OL.2002-05-11 .http:/www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/ TSG_RAN/TSGR_06/Docs/Pdfs/RP-99768.PDF. 3 TS 25.321 Medium Access Control(MAC) protocol specificationS/ OL . 2002-05-11 . http:/www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG2_RL2/TS? GR2_06/docs/Pdfs/r2-99856.PDF. 无线通信 Radio Communication 刘中国,戴婷 WCDMA上行负载异常抬升分析 64 1
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