CPC技術(shù)對(duì)HSPA網(wǎng)絡(luò)影響分析

張香云　賀琳　李軼群

摘要：隨著支持CPC技術(shù)終端的滲透率越來(lái)越高，為了評(píng)估HSPA網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟CPC技術(shù)所帶來(lái)的影響，對(duì)基于現(xiàn)網(wǎng)開(kāi)啟CPC技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和性能評(píng)估，在介紹CPC技術(shù)基本原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述該技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)KPI指標(biāo)產(chǎn)生的影響，為CPC技術(shù)實(shí)際部署提供參考。

關(guān)鍵詞：CPC HSPA KPI

1 引言

隨著信息社會(huì)的蓬勃發(fā)展，智能手機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ钪械玫狡占?，智能手機(jī)迅速發(fā)展使得用戶需求不斷發(fā)生變化，從傳統(tǒng)的短信業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向娛樂(lè)、社交等業(yè)務(wù)發(fā)展，其中微信、微博等小數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)受到了人們的極大青睞，小數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)具有高突發(fā)、偶然周期傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。在HSPA系統(tǒng)中，小數(shù)據(jù)包將會(huì)使得信令信道一直處于發(fā)送狀態(tài)，而業(yè)務(wù)信道時(shí)而處于空閑狀態(tài)，這樣將會(huì)造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，增強(qiáng)系統(tǒng)干擾，同時(shí)終端的功耗也會(huì)增加。因此運(yùn)營(yíng)商需要考慮在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中引入新技術(shù)以適應(yīng)小數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù)的特點(diǎn)。

CPC（Continuous Packet Connectivity，連續(xù)性分組連接）技術(shù)是在3GPP R7中提出的，主要功能是可提高同時(shí)在線用戶的數(shù)量，減少上行用戶的干擾，從而提升系統(tǒng)的容量，降低終端電池功耗，延長(zhǎng)電池壽命。

在網(wǎng)絡(luò)部署初期，CPC技術(shù)受到終端滲透率的影響而并未實(shí)際部署到網(wǎng)絡(luò)中。但隨著智能終端的發(fā)展，越來(lái)越多的終端進(jìn)行了功能增強(qiáng)，低端終端和高端終端普遍支持了CPC技術(shù)，現(xiàn)網(wǎng)CPC終端滲透率已經(jīng)高達(dá)57%，未來(lái)支持CPC技術(shù)的終端數(shù)量還將會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。另外，CPC技術(shù)需要的輔助功能為部分專用物理信道（F-DPCH）或增強(qiáng)的部分專用物理信道（E-FDPCH），現(xiàn)網(wǎng)支持E-FDPCH的終端滲透率為65%。從設(shè)備成熟度的角度來(lái)看，主流廠家都已支持CPC技術(shù)，設(shè)備通過(guò)軟件升級(jí)即可，這表明設(shè)備方面對(duì)CPC技術(shù)的支持也已經(jīng)成熟。

不論從小數(shù)據(jù)包應(yīng)用的角度還是從終端和設(shè)備的角度看，CPC技術(shù)已逐漸成熟，運(yùn)營(yíng)商需要考慮在現(xiàn)網(wǎng)中是否引入CPC技術(shù)。本文就現(xiàn)網(wǎng)中開(kāi)啟和關(guān)閉CPC技術(shù)前后KPI的變化來(lái)評(píng)估CPC性能增益，為運(yùn)營(yíng)商是否開(kāi)啟CPC技術(shù)提供參考依據(jù)。

2 技術(shù)原理

CPC技術(shù)為終端創(chuàng)造了一種永遠(yuǎn)在線的功能，一方面可以通過(guò)減少上行干擾增加系統(tǒng)容量；另外，讓終端盡量處于CELL_DCH狀態(tài)，可減少終端在CELL_FACH狀態(tài)和CELL_DCH狀態(tài)之間頻繁轉(zhuǎn)換，從而降低轉(zhuǎn)換帶來(lái)的時(shí)延，增加終端電池壽命。CPC主要包括以下幾種技術(shù)：UL DTX（Uplink Discontinuous Transmission，上行不連續(xù)發(fā)射）、DL DRX（Down-link Discontinuous Reception，下行不連續(xù)接收）、HS-SCCH-less操作功能等。

2.1 上行DTX

當(dāng)用戶處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，上行DPCCH也會(huì)持續(xù)傳輸反饋信息，這些反饋信息消耗了終端和網(wǎng)絡(luò)的資源，額外增加了系統(tǒng)的上行干擾，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)較多時(shí)，這種方式會(huì)對(duì)系統(tǒng)容量產(chǎn)生影響。上行DTX技術(shù)就是在上行沒(méi)有E-DCH傳輸或HS-DPCCH傳輸時(shí)，關(guān)閉上行DPCCH的連續(xù)發(fā)射，而采用周期性地發(fā)送DPCCH以維持基本的同步和功率控制，采用DTX可以減少UE上行帶來(lái)的底噪抬升，提升系統(tǒng)容量。

為了適應(yīng)小數(shù)據(jù)包發(fā)送數(shù)據(jù)周期的不同，引入兩種不同的UE DTX周期，即UE DTX周期1和UE DTX周期2，周期2是周期1的整數(shù)倍。當(dāng)E-DCH的非激活狀態(tài)超時(shí)時(shí)，終端先進(jìn)入U(xiǎn)E DTX周期1來(lái)維持一個(gè)相對(duì)頻繁的DPCCH發(fā)射，若在一定時(shí)間內(nèi)E-DCH仍未激活，則終端切換到UE DTX周期2，進(jìn)入頻率更低的DPCCH發(fā)射周期，這樣可進(jìn)一步降低DPCCH帶來(lái)的上行干擾。

DTX能夠單獨(dú)使用或與CPC的其他技術(shù)一起使用。

2.2 下行DRX

由于終端一直需要監(jiān)聽(tīng)HS-SCCH信道，終端接收機(jī)則一直處于工作狀態(tài)，導(dǎo)致功耗增加。DRX就是為了解決上述的功耗問(wèn)題而被引入，DRX是指通過(guò)不同的周期來(lái)監(jiān)聽(tīng)HS-SCCH信道，下行DRX需要與上行DTX結(jié)合使用，下行UE DRX周期是UE DTX周期1的整數(shù)倍。

2.3 HS-SCCH-less

在小數(shù)據(jù)包頻繁傳輸?shù)倪^(guò)程中，HS-SCCH所占的資源開(kāi)銷不容忽視，因此引入了HS-SCCH-less，主要目的是在發(fā)送HS-DSCH時(shí)，并不發(fā)送HS-SCCH信道；在這種情況下，終端需要對(duì)HS-DSCH的數(shù)據(jù)進(jìn)行盲監(jiān)測(cè)來(lái)接收。HS-SCCH less能夠單獨(dú)使用或與CPC的其他技術(shù)一起使用。

3 性能分析

為了對(duì)CPC技術(shù)進(jìn)行一個(gè)較全面的評(píng)估，CPC技術(shù)開(kāi)啟區(qū)域選擇終端支持E-FDPCH、CPC技術(shù)滲透率較高的城區(qū)，該區(qū)域共包括10個(gè)站點(diǎn)，分別對(duì)E-FDPCH功能、上行DTX、下行DRX的關(guān)閉和開(kāi)啟進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)一周的KPI分析。

3.1 開(kāi)啟E-FDPCH性能影響

將E-FDPCH功能分別關(guān)閉和開(kāi)啟進(jìn)行一周KPI指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，KPI指標(biāo)包括分組域掉話率、碼資源、RRC電路域RAB，分組域RAB、電路域掉話率等。打開(kāi)E-FDPCH功能后，從KPI指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，分組域掉話次數(shù)上升了42.6%，這是由于RB重配和物理信道重配超時(shí)增多而導(dǎo)致。開(kāi)啟E-FDPCH功能分組域掉話次數(shù)示意圖如圖1所示。

碼字是HSPA的重要資源，打開(kāi)E-FDPCH功能后，當(dāng)SF=256時(shí)，碼節(jié)點(diǎn)平均占用個(gè)數(shù)下降17%，SF=256時(shí)碼節(jié)點(diǎn)占用個(gè)數(shù)介于[1， 8]的次數(shù)上升45%，增加明顯，其他區(qū)間則都有不同程度的下降。開(kāi)啟E-FDPCH功能碼節(jié)點(diǎn)占用個(gè)數(shù)示意圖如圖2所示：

其他KPI指標(biāo)，如RRC電路域RAB、分組域RAB、電路域掉話率指標(biāo)無(wú)明顯變化。

3.2 開(kāi)啟DTX性能影響

繼續(xù)開(kāi)啟E-FDPCH功能，同時(shí)將DTX功能分別關(guān)閉和開(kāi)啟進(jìn)行一周KPI指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，KPI指標(biāo)包括小區(qū)RTWP、上行底噪、上行吞吐量、分組域掉話次數(shù)、RRC電路域RAB、分組域RAB等，開(kāi)啟DTX功能后，DTX用戶比率為46%左右，具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示，關(guān)閉和開(kāi)啟DTX分組上行流量示意圖如圖3所示：

從現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，開(kāi)啟DTX時(shí)，在減少干擾方面，小區(qū)RTWP和底噪略有下降，分別下降0.28%和0.21%；另外在提升上行容量方面，如圖3所示，分組上行流量增加16.5%。

開(kāi)啟DTX也會(huì)有一些負(fù)面影響，如圖4所示，在E-FDPCH功能導(dǎo)致的分組域掉話次數(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)啟DTX后分組域掉話次數(shù)進(jìn)一步上升21.7%，物理信道重配超時(shí)進(jìn)一步增多。

其他KPI指標(biāo)，如RRC電路域RAB、分組域RAB、電路域掉話率指標(biāo)無(wú)明顯變化。

3.3 開(kāi)啟DRX性能影響

依然開(kāi)啟E-FDPCH、DTX功能，將DRX功能分別關(guān)閉和開(kāi)啟進(jìn)行一周KPI指標(biāo)統(tǒng)計(jì)，KPI統(tǒng)計(jì)包括HSUPA小區(qū)吞吐量、HSDPA小區(qū)吞吐量、HSDPA單用戶吞吐量、HSUPA單用戶吞吐量、RRC電路域RAB、分組域RAB、電路域掉話率，DRX用戶比率為45%左右。

由于終端側(cè)節(jié)省功耗的效果從網(wǎng)絡(luò)側(cè)無(wú)法統(tǒng)計(jì)，僅從網(wǎng)絡(luò)側(cè)KPI指標(biāo)來(lái)看，開(kāi)啟DRX后對(duì)KPI指標(biāo)產(chǎn)生的主要影響是HSDPA單用戶吞吐率從11.5 Mbps下降到了8.2 Mbps，下降幅度為30%，這是由于CPC用戶需要等待特定的時(shí)機(jī)才能被調(diào)度，數(shù)據(jù)若未能及時(shí)傳輸則進(jìn)行緩存，會(huì)導(dǎo)致CPC業(yè)務(wù)的時(shí)延比普通業(yè)務(wù)長(zhǎng)，在單位時(shí)間內(nèi)吞吐量降低。另外，每個(gè)TTI內(nèi)具有數(shù)據(jù)的用戶個(gè)數(shù)也將增加，這將被統(tǒng)計(jì)到作為分母的用戶數(shù)量中，導(dǎo)致HSDPA單用戶吞吐量降低。HSDPA小區(qū)吞吐量會(huì)有所下降，但開(kāi)啟DRX對(duì)HSUPA小區(qū)吞吐量和單用戶吞吐量影響有限。開(kāi)啟DRX HSDPA單用戶平均吞吐量示意圖如圖5所示。

其他KPI指標(biāo)，例如RRC電路域RAB、分組域RAB、電路域掉話率指標(biāo)無(wú)明顯變化。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文首先對(duì)CPC技術(shù)的基本原理進(jìn)行了闡述，然后重點(diǎn)對(duì)該技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)中的性能表現(xiàn)進(jìn)行分析和評(píng)估。從以上分析可以看出，開(kāi)通CPC依賴的技術(shù)E-FDPCH功能帶來(lái)的好處是能夠節(jié)省碼資源，但同時(shí)會(huì)帶來(lái)分組域掉話次數(shù)的大幅度提升，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。然后再開(kāi)啟CPC技術(shù)后，會(huì)給網(wǎng)絡(luò)側(cè)帶來(lái)負(fù)面影響，一是分組域掉話次數(shù)進(jìn)一步上升，二是帶來(lái)HSDPA單用戶吞吐率的損失；除此之外給網(wǎng)絡(luò)側(cè)帶來(lái)的好處是上行干擾降低和上行流量有相應(yīng)的提升。因此，在CPC技術(shù)部署時(shí)，需要考慮CPC技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)產(chǎn)生的負(fù)面影響，在開(kāi)啟CPC技術(shù)前要解決分組域掉話的問(wèn)題和單用戶吞吐量損失的問(wèn)題，然后再進(jìn)行CPC技術(shù)的全網(wǎng)部署。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS25.308. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； High Speed Downlink Packet Access （HSDPA）； Overall description； Stage 2[S]. 2011.

[2] 3GPP TS25.211. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels （FDD）[S]. 2010.

[3] 3GPP TS25.212. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Multiplexing and channel coding （FDD）[S]. 2014.

[4] 3GPP TS25.213. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Spreading and modulation （FDD）[S]. 2010.

[5] 3GPP TS25.214. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Physical layer procedures （FDD）[S]. 2012.

[6] 3GPP TS25.306. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； UE Radio Access capabilities[S]. 2012.

[7] 3GPP TS25.321. 3rd Generation Partnership Project； Technical Specification Group Radio Access Network； Medium Access Control （MAC） protocol specification[S]. 2012.

[8] 3GPP TS 25.141. Base Station （BS） conformance testing （FDD）[S]. 2016.

[9] 3GPP TS 25.133. Requirements for support of radio resource management （FDD）[S]. 2016.

[10] 3GPP TS 25.104. UTRA （BS） FDD； Radio transmission and reception[S]. 2016. ★