王 靜，李盼星

（中國通信建設(shè)集團設(shè)計院有限公司第一分公司，保定 071000）

基于Atoll的LTE網(wǎng)絡(luò)吞吐量影響因素研究

王 靜，李盼星

（中國通信建設(shè)集團設(shè)計院有限公司第一分公司，保定 071000）

文章主要通過理論分析和仿真研究網(wǎng)絡(luò)負荷、用戶分布對LTE網(wǎng)絡(luò)小區(qū)吞吐量的影響，然后根據(jù)分析結(jié)果給出網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建議。

LTE；小區(qū)吞吐量；網(wǎng)絡(luò)負荷；用戶分布

1 引言

隨著TD-LTE和LTE FDD牌照的相繼發(fā)放，LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正如火如荼的進行，據(jù)GSA 2015年4月9日發(fā)布的最新報告顯示，全球已有393張LTE商用網(wǎng)絡(luò)遍布于138個國家[1]。在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，容量規(guī)劃是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理的容量規(guī)劃可以有效地評估網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃，控制網(wǎng)絡(luò)成本，網(wǎng)絡(luò)吞吐量是容量規(guī)劃的兩項關(guān)鍵參數(shù)之一[2]。

如文獻[2]所述，影響小區(qū)吞吐量的因素主要有資源、網(wǎng)絡(luò)負荷、用戶分布、調(diào)度算法等，文獻[3]通過理論分析和仿真研究了帶寬、幀配置、調(diào)制方式對吞吐量的影響，文獻[4]首次量化性地深入分析了TD-LTE系統(tǒng)吞吐量與常規(guī)子幀配比、特殊子幀配比，以及不同RB帶寬配置的交互影響。本文將通過ATOLL軟件仿真驗證的方法研究網(wǎng)絡(luò)負荷和用戶分布對LTE網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響。

2 基于ATOLL的LTE吞吐量影響因素

2.1 仿真場景建立

2.1.1 仿真場景

某密集市區(qū)共9個站，站間距大約在580米左右，采用制式為TD-LTE，仿真頻段為1.8GHz，帶寬為20MHz，DL︰UL：2︰2，特殊子幀配置為10︰2︰2，CFI=2，未開啟ICIC，基站側(cè)2T4R，UE側(cè)1T2R?；痉植记闆r如圖1所示。

圖1 基站分布圖

2.1.2 定義

本文所研究的吞吐量有小區(qū)吞吐量、小區(qū)平均吞吐量、小區(qū)容量，獲取方法如下：

⊙ 小區(qū)吞吐量：所有連接到該小區(qū)的UE的吞

吐量之和。用戶的行為、業(yè)務(wù)各不相同。

⊙ 小區(qū)下行平均吞吐量：用戶按照一定規(guī)律分布時，整個區(qū)域的小區(qū)平均吞吐量=所有小區(qū)吞吐量之和/小區(qū)數(shù)。

⊙ 小區(qū)容量：在整個預(yù)測區(qū)域內(nèi)放置一個探測終端（不會產(chǎn)生干擾的虛擬終端）遍歷所有像素點所得到的，用戶的行為在此次預(yù)測中是固定的。

2.2 用戶數(shù)對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響

蒙特卡洛仿真設(shè)置四種業(yè)務(wù)類型：High Speed Internet，Mobile Internet Access，Video Conferencing和VoIP，如表1所示。每種業(yè)務(wù)類型對速率的需求不同。仿真根據(jù)每小區(qū)用戶數(shù)不同共分為12種場景，分別設(shè)置每小區(qū)每種業(yè)務(wù)用戶數(shù)為10，20，30，40，50，60，70，80，90，100，110，120，如表1所示。然后對12種場景分別進行蒙特卡洛仿真（圖2為場景一所得用戶撒點分布圖），得到用戶數(shù)與上下行小區(qū)吞吐量關(guān)系如圖3所示。

表1 場景設(shè)置表

圖2 場景一用戶分布圖

圖3 用戶數(shù)和小區(qū)吞吐量關(guān)系圖

由圖3可知：隨著用戶數(shù)增加，小區(qū)上/下行吞吐量和上/下行加載量均呈上升趨勢，這是由于用戶數(shù)增多則業(yè)務(wù)需求增加，調(diào)度器會根據(jù)每個用戶的鏈路狀況來為用戶分配頻域資源[5]，因此，有助于提升小區(qū)吞吐量。而加載量在一定程度上體現(xiàn)了RB利用率的情況，因此，隨著業(yè)務(wù)需求增大，RB利用率同樣呈上升趨勢。小區(qū)上/下行吞吐量上升到一定值，則趨勢變緩，上行吞吐量臨界值約為9Mb/s，下行吞吐量臨界值約為20Mb/s，對應(yīng)的上/下行加載量為80%左右。這是由于RB資源利用率達到一定程度，吞吐量受到影響，本文通過大量仿真發(fā)現(xiàn)，吞吐量受限大致在加載量為65%～85%之間，因此，建議RB資源利用率達到65%以上可考慮擴容。

2.3 用戶業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響

本節(jié)所設(shè)High Speed Internet的下行最大吞吐量需求為1024kb/s，上行最大吞吐量需求為128kb/s，最小吞吐量需求均為0kb/s；VoIP業(yè)務(wù)吞吐量需求為12.2kb/s。Mobile Internet Access，Video Conferencing業(yè)務(wù)需求位于High Speed Internet和VoIP之間。

圖4 用戶業(yè)務(wù)和小區(qū)下行吞吐量關(guān)系圖

圖5 用戶業(yè)務(wù)和小區(qū)上行吞吐量關(guān)系圖

仿真設(shè)置三種場景，場景一為蒙特卡洛仿真僅設(shè)置High Speed Internet業(yè)務(wù)；場景二為蒙特卡洛仿真僅設(shè)置VoIP業(yè)務(wù)；場景三維蒙特卡洛仿真設(shè)置High Speed Internet，Mobile Internet Access，Video Conferencing和VoIP四種業(yè)務(wù)類型。分別對單小區(qū)用戶數(shù)為80，160，240，320，400，480，560時的三種場景進行仿真（場景三設(shè)置每種業(yè)務(wù)用戶數(shù)相同），得到結(jié)果如圖4和圖5所示。

由圖4和圖5可知，小區(qū)吞吐量受用戶業(yè)務(wù)的影響較大，高需求業(yè)務(wù)則對吞吐量貢獻較大，VoIP業(yè)務(wù)對吞吐量貢獻較小。這是由于在相同的網(wǎng)絡(luò)條件下，業(yè)務(wù)需求大，所分配的PRB數(shù)量多，則產(chǎn)生的吞吐量較大。

2.4 鄰區(qū)負載對網(wǎng)絡(luò)容量的影響

本節(jié)所采用的值為蒙特卡洛仿真返回的加載量作為鄰區(qū)負載，在不同鄰區(qū)負載的條件下對小區(qū)容量進行預(yù)測得到結(jié)果如圖6所示。

圖6 鄰區(qū)負載和小區(qū)下行容量關(guān)系圖

由圖6可知，下行小區(qū)容量隨著鄰區(qū)負載增加而呈現(xiàn)下降趨勢，這是由于LTE網(wǎng)絡(luò)采用同頻組網(wǎng)，對于同頻部署的網(wǎng)絡(luò)，鄰區(qū)負荷越高，產(chǎn)生的同頻干擾越大。因此，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的吞吐量指標(biāo)要與預(yù)期負載相匹配。鄰區(qū)下行負載對上行小區(qū)容量的影響不大，這是由于LTE網(wǎng)絡(luò)上下行隔離度較好，這一結(jié)論與文獻[6]一致。

3 結(jié)束語

本文主要研究了用戶分布、鄰區(qū)負載對小區(qū)吞吐量的影響，研究表明業(yè)務(wù)加載量達到65%～85%之間，小區(qū)吞吐量增長會變緩，因此，建議RB資源利用率達到65%可考慮擴容。另外，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的吞吐量指標(biāo)要與預(yù)期負載相匹配，下一步工作將通過網(wǎng)絡(luò)實測數(shù)據(jù)對上述結(jié)論進行驗證。

參考文獻

[1] GSA. GSA: Operators commit to deploy LTE networks in 150 countries [EB/OL], http://www.gsacom.com/news/gsa_406,2014.5.

[2] 李正茂，王曉云．TD-LTE應(yīng)用與實踐[M]．北京：人民郵電出版社．2014.1

[3] 石魁，李校林，金渝．TD-LTE系統(tǒng)吞吐量計算方法及其影響因素的研究[J]．移動通信，2013:110-114

[4] 肖清華．TD-LTE系統(tǒng)吞吐量能力定量分析[J]．郵電設(shè)計技術(shù)，2013.3:16-21

[5] 朱雪田，安曉東，高羽等．TD-LTE無線性能分析與優(yōu)化[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2014.5

[6] 寧波移動，大唐移動．TD-LTE單小區(qū)性能測試項目報告．2012. http:// www.docin.com/p-758682453.html

Research of LTE Throughput Influencing Factors based on Atoll

Wang Jing, Li Panxing
(The First Branch of China International Telecommunication Construction Group Design Institute Co., Ltd., Baoding, 071000)

Firstly, the paper studies the influence of traffic load and user distribution in LTE throughput through theoretical analysis and simulation, then gives some suggestions on LTE network planning based on the analysis.

LTE cell throughput; traffic load; user distribution

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.09.008

TN92

A

1672-7274（2015）09-0035-04

王靜，女，1986年生，碩士研究生，工程師，主要從事無線通信方面工作。