wcdma无线接入网络测试场景及参数

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1、WCDMA无线接入网性能测试场景及参数 1. WCDMA 简介 WCDMA 是宽带码分多址复用(Wideband Code Division Multiple Access) 的简称，是由欧洲和日本提出的第三代移动通信标准。中国联通在 2009 年接入 WCDMA。 WCDMA采用了诸多技术，例如分集、信道卷积和Turbo编码、 上下行不同调制、功率控制、相干解调、软切换等。在此不是讨论重点。 作为3G的三大标准，WCDMA具有最广泛的应用地域，也具有 最高的接入速度。 2. 移动互联网的网络特性 多径效应及衰落 无线电波在空气中的多径传输，每条路径会有不同的时延，从而进一步在

2、接 收机处产生干涉。随着传播路径的变化，各个分量场也会随时间而变化，从而引 起合成波场的随机变化，造成接收场的衰落。 针对这一情况， WCDMA 采用了各种分集技术来降低多径带来 的衰落影响。包括信道编码和交织的时间分集， RAKE 接收机的相干检测多径分 集，分布式天线的空间分集，以及频率分集等。有效降低了多径影响，提高了信 号的信噪比。在正常应用环境下，不必专门对多径影响进行分析。 3GPP规定的误码率最低标准为10-3，在较差的环境下，10-2 也是可以接受的。在高速运动情况下，误码率不会有明显下降，因为为了保证通 信质量，在高速运动下会降低数据通信速率，通过减小通信量的方式保证通

3、信的 质量。在良好的通信环境下，误码率可达到 10-7的水平。 WCDMA 的网络延迟不会随着速度产生明显变化，通过分集后， 多径效应对延迟的影响也不大。接入网产生的网络延迟并不大，主要延迟来自于 通信网络的数据转发以及网络拥塞。尤其在密集地区，网络延迟可能会达到 300ms，最好情况则可达到20ms。在网络过载情况下，可能出现丢包甚至断网的 情况。由于新终端游戏对实时性要求都较弱，因此延迟产生的影响并不大。 终端移动性 移动互联网的终端是移动的，有时候甚至可以高达300Km/h的速度。在这种 情况下，首先会产生多普勒效应。WCDMA的主要工作频段为2.1GHz，将移动终端 按照速度划分

4、，根据最大多普勒频移计算公式可以得到不同速度下的最大频移。 场景 移动速度 多普勒频移 静止及低速移动 0-60Km/h 0-117HZ 高速路 100-150Km/h 194-291Hz 高速列车 200-300Km/h 390-580Hz 实际产生的频移是多普勒频移的两倍。但是对于WCDMA而言, 其采用的是宽带载波，带宽可达5MHz，因此1°'Hz数量级的频率偏移对载波的影 响可以忽略。但是在切换时，多普勒效应会产生影响，但是基本可以通过技术降 低影响。 终端移动性的第二个影响是切换，WCDMA采用软硬切换结合 的方式。WCDMA采用不同的扰码

5、来区分小区，在不同的业务场景下WCDMA采用的 小区范围也是不同的。中国联通给出的WCDMA不同场景的小区半径参数如下。 小区半径 说明 AMR12.2k CS64k PS128k PS384k — 0・3—0・5km 0・3—0・5km 0.2-0.4km CS64k连续覆盖； 紧密城区 站间距600-800m； 覆盖率：~95% — 0.7-0.9km 0.7—0.9km — CS64k连续覆盖； 普通城区 站间距lT・2km； 覆盖率：~95% 2・0—3

6、・0km 1.2-2.0km — — CS64k连续覆盖； 郊区 站间距2-2.5km； 覆盖率：~95% 5・0—8・0km 3・0—6・0km — — CS64k连续覆盖； 农村 站间距5—6km； 覆盖率：95% 6.0-9.0km 4.0—7.0km — — 保证高速车内覆 高速公路 盖； 覆盖率：95% 按照小区半径，选择典型移动场景，假定终端恰好从小区直 径穿过，计算终端在移动时的小区切换的最长间隔时间。由于是软切换

7、，因此不 会断开连接，只是会有一定概率出现切换失败。 切换间隔时间/s 紧密城区 普通城区 郊区 农村 铁路 交通干线 站间距 600—800m 站间距 l-1.2km 站间距 2-2.5km 站间距 5—6km 站间距 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

8、 — 24s ~ 54s 48s ~ 112s 120s ~ 270s — 60s ~ 220s 超高 速 200-300Km/h — — — — 18s ~54s — 在 WCDMA 系统中，出现硬切换的情况只有在 RNC 之间和异频小区之间。一个 RNC最多支持2400个NodeB,最多支持2448个小区，具体还要根据用户数量及 连接数等确定，但总之RNC的范围非常大，例如整个沈阳只有12个RNC。如此 来看，在低速移动时，完全可以忽略RNC之间硬切换带来的断网问题。在高速和 超高速移动时，需要根据实际场景来判断RNC的大小以及出现硬切换的概率。 另一

9、种硬切换发生在异频小区之间。理论上，软切换的比例通常控制在 20%-30%,从而减少基站的下行发射功率，节约系统资源。实际网络中，尤其是城 区，基站数量密集，为了保证用户语音和数据通信，软切换比例会提高到 40%-50% 每次硬切换需要100-300ms的断网，才能重新建立连接。软切换需要200ms-600ms 的RNC处理时间和200ms的UE处理时间，但是并不会造成断网。但是由于处理 数据，软切换会出现500ms左右的时延。 在切换成功率方面，软切换的正常成功率在99.95%以上，硬切换成功率在 95%左右，一般硬切换成功率不能低于 89%，而软切换成功率则需要达到 96%以上。 通过

10、上述数据可以算出，软切换的概率近似40%-50%，每次有大概500ms的 延迟。而硬切换概率为50%-60%，每次会出现100-300ms左右的断网。而平时的 网络延迟根据具体环境而定。 带宽和速率 WCDMA (HSPA)的理论速率下行速率可达14.4Mbps,上行可达5.76Mbps。但 是下行带宽是整个小区所有用户公用的，而且实际场景中存在用户间干扰，实际 速率进一步降低。根据实际测试报告，各个主要场景的接入速率大致如下。 实际平均下行速率 实际平均上行速率 非移动环境 170-180 KB/s (1.44Mbps) 130-150 KB/s (1.2Mbps) 步速

11、或密集城区 48KB/s (384Kbps) 40KB/s (320Kbps) 郊区或高速移动 18KB/s (144Kbps) 15KB/s (120Kbps) 3. WCDMA 接入网性能仿真的主要场景及参数 根据上述分析，对WCDMA的网络环境和场景进行分类，并且 为各个场景设定合理的网络模拟模型和参数。 主要参数有：误码率，延迟，带宽，网络切换四个。在某些 恶劣场景下会设置一定的丢包率。 主要场景有：1室内静止， 2密集活动场所， 3 普通市区低速 移动， 4 郊区低速移动， 5郊区高速移动， 6 高速公路， 7 高铁， 8 地铁， 9 频繁 切换。 由于 NEW

12、T 无法周期性的设置时延，因此软切换引起的延迟无 法很好的模拟。由于软切换引起的延迟持续时间约600ms，延迟为500ms左右, 而且一般在100s才会发生一次。只有高铁场景下会比较频繁，这时可以考虑通 过增加平均延迟来近似模拟。 各个场景的参数设定如下： WCDMA场景1室内静止 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-5 ~ 10-7的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-5 ~ 10-7的水平 延迟 上行链路：固定延迟，20ms ~ 40ms120ms 下行链路：固定延迟，20ms ~ 40ms 120ms 带宽 上行链路：1.2Mbps 1.5Mbp

13、s，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：1.44Mbps 2.5Mbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 无 丢包率 无5% WCDMA场景2密集活动场所 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 延迟 上行链路：固定延迟，200ms ~ 300ms 下行链路：固定延迟，200ms ~ 300ms 带宽 上行链路：200Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：250Kbps，网卡队列

14、Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 无 丢包率 随机丢包，丢包率10-28% WCDMA场景3普通市区低速移动 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-4的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-4的水平 延迟 上行链路：固定延迟，40ms ~ 60ms150ms 下行链路：固定延迟，40ms ~ 60ms150ms 带宽 上行链路：320Kbps 800Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：384Kbps 950Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100

15、 网络切换 周期性断网，概率50%，连接时间为100s，断开时间为500mso 丢包率 无5% WCDMA场景4郊区低速移动 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 延迟 上行链路：固定延迟，40ms ~ 60ms150ms 下行链路：固定延迟，40ms ~ 60ms150ms 带宽 上行链路：120Kbps 600Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：12044Kbps 750Kbps，网卡队列 Packet-Drop Tail 模式，长度 100

16、网络切换 周期性断网，概率60%，连接时间为400s，断开时间为500mso 丢包率 无6% WCDMA场景5郊区高速移动 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 延迟 带宽 下行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 上行链路：固定延迟，40ms ~ 100ms250ms 下行链路：固定延迟，40ms ~ 100ms250ms 上行链路：120Kbps 160Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：144Kbps 180Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 周期性

17、断网，概率60%,连接时间为80s，断开时间为500ms。 丢包率 无8% WCDMA场景6高速公路 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 延迟 上行链路：固定延迟，40ms ~ 60ms300ms 下行链路：固定延迟，40ms ~ 60ms300ms 带宽 上行链路：120Kbps 130Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：144Kbps 160Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 周期性断网，概率1%，连

18、接时间为100s，断开时间为800mso 丢包率 无10% WCDMA场景7高速铁路 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 延迟 上行链路：固定延迟，60ms ~ 100ms350ms 下行链路：固定延迟，60ms ~ 100ms350ms 带宽 上行链路：120Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：144Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 周期性断网，概率1%，连接时间为30s，断开时间为800mso 丢

19、包率 无15% WCDMA场景8地铁 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-3的水平 延迟 上行链路：固定延迟，200ms ~ 300ms 下行链路：固定延迟，200ms ~300ms 带宽 上行链路：120Kbps 300Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：144Kbps 800Kbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 周期性断网，概率60%，连接时间为30s (24-54s)，断开时间为500ms。 丢包率 无10% WCDMA场景9频繁切换 误码率 上行链路：随机比特误码，误码率在10-4的水平 下行链路：随机比特误码，误码率在10-4的水平 延迟 上行链路：固定延迟，20ms ~ 40msl20ms 下行链路：固定延迟，20ms ~ 40msl20ms 带宽 上行链路：1.2Mbps 1.5Mbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 下行链路：1.44Mbps 2.5Mbps，网卡队列Packet-Drop Tail模式，长度100 网络切换 周期性断网，概率100%，连接时间为30s，断开时间为500ms ~ 1s。 丢包率 无8%