传输速率优化范文

传输速率优化范文（精选7篇）

传输速率优化 第1篇

在移动互联网的多媒体应用中, 各参与的用户可能具有不同的处理平台并且以不同的速率连接到网络, 终端可能有笔记本电脑, 也可能有平板电脑, 还可能是symbian、i OS、Android、WP7等平台的智能手机, 有的用户是以EDGE、EVDO或HSDPA连接到网络中, 而有的用户是通过Wi Fi连接到网络中, 从而导致参与同一个多媒体应用的用户之间具有不同的接收带宽接收多媒体应用服务的数据。由于移动互联网的泛在性和异构性, 不同节点的带宽状态有较大差别, 为了保证所有用户都能够接收到发送的数据, 传统方式是按照单一的速率传输, 从而导致要么是低接收带宽的节点的不能正常接收数据, 要么是高接收带宽的节点不能充分利用富余的带宽资源, 造成带宽利用浪费, 影响了用户感受。

在多媒体数据流传输阶段, 如何针对节点带宽状态的差异性, 有效进行媒体数据流业务传输。由于不同用户的信道带宽状态有较大差别, 为了保证所有用户都能够接收到发送的数据, 一般只能按照单一的速率传输, 极大的降低了系统的效率, 影响了用户感受。如图1, Ns是源节点, Nm是中间节点, Na和Nb是接收节点。链路 (Ns, Nm) 的带宽为10Mbps, 链路 (Nm, Na) 的带宽为2Mpbs, 链路 (Nm, Nb) 的带宽为1Mpbs, 则从Ns到Na的路径带宽为2Mpbs, 从Ns到Nb的路径带宽为1Mpbs。假定Na和Nb同时参与一个视频流。若源节点Ns按照1Mbps的速率发送视频流, 则该速率刚好满足Nb的路径带宽限制, 但对于Na来说, 其仍有1Mpbs路径带宽剩余。对于Nb, 因为它的路径带宽较为宽裕, 它希望接收更多的视频数据以使得视频质量更好。源节点1Mpbs的视频流传输速率将使它无法充分利用宽裕的路径带宽。另外, 如果Ns按照2Mbps的速度发送视频流, 该速率刚好满足Na的路径带宽限制, 但对于只有1Mbps路径带宽的接收节点Nb来说, 一个2Mbps的视频流已经超过了其路径的接收带宽限制。此例说明传统的单速率不再适用于具有异构性的移动互联网。

因为多速率传播允许接收节点根据其接收带宽的大小以不同的接收速率接收网络服务, 所以多速率比单速率更适合于具有大量异构接收节点的移动互联网。当前广泛采用的策略主要有三个:复制流、分级编码、多重描述编码。

2 模型描述

建立移动互联网下分层速率传输优化的数学规划模型如下:

若第1层到第n-1层均处于接收状态, 则第n层将进入解码状态, 故条件 (1) 和条件 (2) 是解码条件。条件 (3) 是从源节点s每一个接收节点的第n层的平衡条件。条件 (4) 是基于网络编码的带宽使用特性。条件 (5) 限制每条链路的带宽利用不超过该链路容量的最高限制。传输优化的目标就是提高网络吞吐量, 也就是使得各接收节点的接收速率之和达到最大值。由于优化分配各层速率依靠求解非线性整数规划并不容易, 所以本文提出一个启发式算法实现优化的目的。

3 启发式算法

3.1 N层传输速率分配算法

在图Rl (Vl, El, s, Tl) 中, 计算从s到ti的最大流, 并找出最大流maxflow (ti) 经过的路径集合Pi。假设maxflow (ti) 经过路径的流量是F', 经过链路 (u, v) 的流量是Fi (u, v) 。确定Tl中第l层maxflow (ti) 的最小值min。若要让maxflow (ti) 最小的全部接受节点都能够接收第l层数据, 则要在链路 (u, v) 上需分配的带宽f’ (u, v) =max{Fi (u, v) |ti∈T’l}最大流最小的接收点集合, 执行以下5步为第l层分配链路带宽:

第1步, 从s到ti的各路径pi j上为第l层待分配的路径带宽为u a B Wi, 每条链路 (u, v) 均保存;pi j上Fi jpi j的剩余带宽residual Flowij。

第2步, min{max{f’ (u, v) | (u, v) ∈pij}, Fij}pij预先分配的路径带宽pre BWij;

pre BWijFijresidual BWij;

pre BWijua BWiua BWi;

pre BWijf’ (u, v) f’ (u, v)

第3步, 若还存在需要分配的路径带宽, 则再执行第2步。

第4步, 将第l层还需要分配的路径带宽ua BWi均匀分摊到residual BWij>0的pij上, 假设pij新分配的带宽为even BWij;

第5步, 将每条链路 (u, v) 恢复f’ (u, v) 至保存的值。

3.2 M层传输速率分配算法

(1) 有n层, 各层的速率为rs1, rs2, ..., rsn, 第k层传输子图Hk (Vk, Ek, s, Tk) (lkn) 的链路带宽yk (u, v) , 各接收节点的接受速率为rr1, rr2, ..., rrn。

(2) 按速率大小将各接收节点降序排列, 得到有序列表R= (rr1rr2...rrn) 。

(3) 将有序列表R划分成m个有序子列表, 从而确定第l层机制下第l层的接受节点集合Tl。优化分配在l层机制下的各层速率;求出l层机制下第j层传输子图Hj (Vj, Ej, s, Tj) (ljl) 的链路带宽fl (u, v) 。

4 模拟实验

通过模拟实验对以上的算法进行性能评价, 对比对象为Approx IVM算法 (低带宽的接收节点优先层速率分配算法) 和Heuristic Approach算法 (层速率固定的算法) , 设层数为4, 从源节点到某特定接收节点的最大流的值反映该接收节点的可接收带宽的大小。先采用ANR (Average Normalized Rate, 平均标准化速率) 比较, 再采用NTR (Normalized Total Rate, 标准化总速率) 比较。

参数ANR比较结果如图2、图3所示, 当节点平均度为3时, ANR参数的改进平均分别为5.9%, 当节点平均度为6时, ANR参数的改进平均分别为10%和20%左右。

参数ANR比较结果如图4、图5所示, 当节点平均度为3时, 网络吞吐量提高16%和15%, 当节点平均度为6时, 网络吞吐量提高14%和18%。

5 结语

本文研究了基于移动互联网的分层媒体传输速率优化问题, 提出了启发式多层传输速率分配算法优化分配各层速率, 用模拟实验评价算法性能, 能够明显提高各接收节点的平均带宽利用率不能改提高网络吞吐量。

参考文献

[1]Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, 2007, 25 (1) :204-10.

[2]CONTI M, GREGORI E, TURI G.Towards scalable P2P computing for mobile ad hoc networks, F, 2004[C].IEEE.

数据传输的速率、方式和质量 第2篇

关键词：数据传输,速率,方式,质量

1 数据传输速率

1.1 码元速率

码元速率是每秒传输的码元数, 又称波特率, 单位为波特 (Bd) 。如信号码元持续时间为T (s) , 则码元速率NBd=1/T (s) 。

1.2 数据传信速率

数据传信速率的定义是每秒传输二进制码元的个数, 又称比特率, 单位为比特/秒 (bif/s) 。

比特是英文的缩写, 在信息论中作为信息量的度量单位。码元携带的信息量由码元取的离散值个数决定。若码元取两个离散值 (如0和1) , 则一个码元携带lbit信息。若码元可取4种离散值, 则一个码元携带2bit信息。总之, 一个码元携带的信息量, n (bit) 与码元的种类数即离散值个数N有如下关系:n=log2N

数据传信速率 (bit/s) 和码元速率 (Bd) 之间存在的关系可用如下公式表示:Rb=RBlog2M, 式中, Rb表示数据传信速率, RB表示码元速率, M为进制数。

如果码元速率为600Bd, 在二进制时, 数据传信速率为600bit/s:在四进制时, 数据传信速率则为l200bit/s。对于二进制, 由于log2M=l, 在数值上波特率和比特率是相等的, 但其意义是不同的。

1.3 数据传送速率

数据传信速率与数据传送速率不同。数据传信速率是传输数据的速率;而数据传送速率是相应设备之间实际能达到的平均数据转移速率。它不仅与发送的比特率有关, 而且与通信规程、差错控制方式以及信道差错率有关, 即与传输的效率有关。数据传送速率总是小于数据传信速率。

2 数据传输的方式

2.1 串行与并行数据传输

二进制信息既可以串行传输, 也可以并行传输:并行传输主要应用于近距离的计算机与其外设如打印机、调制解调器等之间的数据传输;而串行传输主要应用于远距离的数据终端设备主要是计算机之间的数据传输。使用并行传输, 数据传输可以完成得更快.但是并行传输需要在源和目的地之间有更多的线路。

2.2 同步与异步数据传输

实现数字通信的必要条件是, 保持收发双方的时钟一致。实际上收发双方往往相距很远, 且收端的时钟通常是独立产生的, 难以保证与发端时钟完全相同。为了在这种条件下满足通信对时钟的最低要求, 提出的第一个简便方法就是异步通信。异步通信时, 对每一个数据编码加上一些固定的特殊码, 如起始位、奇偶校验位和停止位等, 组成一个数据帧。

通常, 在异步数据的接收端, 都采用一个独立产生的频率为数据速率16倍以上的时钟, 利用这个时钟速率检测线路上的状态。异步通信的最大优点是设备简单, 易于实现。但是, 它的效率很低。同步通信的基本特点是, 使接收端的时钟严格与发送端保持一致, 从而使接收时钟与接收数据位之间不存在误差积累的问题, 确保正确地将每一个数据位区分开并接收下来。

2.3 单工、双工和全双工数据传输

根据实际需要数据通信采用单工、半双工和全双工数据传输。单工数据传输是两数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输。半双工数据传输是两数据站之间可以在两个方向上进行数据传输, 但不能同时收发。问询、检索、科学计算等数据通信系统多用半双工数据传输。全双工数据传输是在两数据站之间, 可以在两个方向上同时进行传输。如计算机之间的高速数据通信系统。

通常四线线路实现全双工数据传输, 二线线路实现单工或半双工数据传输。在采用频率复用、时分复用或回波抵消技术时, 二线线路也可实现全双工数据传输。

3 数据传输的质量

3.1 差错率

由于数据信号在传输过程中不可避免地会受到外界的噪声干扰, 信道的不理想也会带来信号的畸变, 因此当噪声干扰和信号畸变达到一定程度时就可能导致接收的差错。衡量数据传输质量的最终指标是差错率。

差错率有多种定义, 在数据传输中, 一般采用误码 (比特) 率、误字符率、误码组率, 它们分别定义如下。

误码 (比特) 率=接收出现差错的比特数/总的发送比特数

误字符率:接收出现差错的字符数/总的发送字符数

误码组率=接收出现差错的码组数/总的发送码组数

差错率是一个统计平均值, 因此在测量或统计时, 总的比特 (字符、码组) 数应达到一定的数量, 否则得出的结果将失去意义。

3.2 频带利用率η

数据信号的传输需要一定的频带。数据传输系统占用的频带越宽, 传输数据信息的能力越人。因此, 在比较不同数据传输系统的效率时, 只考虑它们的数据传信速率是不充分的。即使两个数据传输系统的传信速率相同, 但它们的通信效率也可能不同, 这还要看传输相同信息所占的频带宽度。因此真正衡量数据传输系统的信息传输效率应是单位频带内的码元速率, 即每赫兹的波特数:

η=系统的码元速率/系统的频带宽度

当然, 衡量数据传输系统有效性的指标也可以是单位频带内的传信速率, 即每赫兹每秒的比特数 (bit/sHz) 。

参考文献

[1]刘少亭, 卢建军, 李国闵.现代信息网.北京:人民邮电出版社.2000.

传输速率优化 第3篇

1 系统总体设计框图

该系统设计了TD-SCDMA多模系统中的GSM近端数字模块和GSM+TD-SCDMA的远端数字模块。近端和远端的FPGA芯片采用支持6Gbps数据传输的单FPGA芯片, 这样硬件相对简单, 同时也满足了系统要求。

系统总体设计框图如下图1所示:

预计设计系统的工作方式如图1所示, 近端为GSM_ADD, 其中, D、E、F为业务光口, 功能对等。Y用于近端机之间内部交互光口, 用于传递TD、GSM及WLAN数据。Z为WLAN端口, 用于与WLAN专用模块相连。远端机C为WLAN端口。测试只用上图1-1中GSM通道, 从近端机输入GSM信号, 在远端机射频口输出GSM信号到频谱仪, 来验证整个6G光纤传输的可用性。

2 系统回环测试程序设计

系统回环测试是验证测试程序和硬件设备正常的常用方法之一。根据图1所示, 可分别在GSM ADD和RDD1设备进行多种系统回环测试, 比如GSM ADD自己的光纤发送口直接回环到光纤接收口, 也可以使用GSM ADD自己的光纤发送口发送到RDD1的接收口, 然后在RDD1中进行数据回环, 再通过A口送回到F口的接收端。回环测试框图如图2所示:

如上图4所示, 首先在FPGA内部编写测试数据发送代码, 发送固定格式的测试数据, 如K28.5, 帧号, 1, 2, …, 255, K28.5, 帧号+1, 1, 2…数据序列, 这种数据序列可以防止整帧丢失的情况。通过SERDES的发送逻辑发送到TX差分端, 外部采用两根50Ω阻抗线回环到RX差分端, 再经过SERDES的接收逻辑解码输出到接收数据校验模块, 该检验模块按照发送模块的固定数据序列进行检验, 同时把检验结果通过RS-232端口发送到PC机串口上进行打印。

3 光纤传输的实现

该节阐述了6Gbps速率下光纤传输的具体实现过程。

3.1 SERDES接口实现

去自SERDES接口包括153.6M的发送时钟, 32位宽的数据, 4位宽的控制字选择是发送控制字还是数据, 同时注意SERDES发送数据是从最低位开始发送的。SERDES接口时序如图3所示。

153.6M的发送时钟由SERDES给出, 发送数据与该时钟要对齐。8B/10B编码规则为一个字节的最高3bit为一组, 值范围为0~7;其它5bit为一组, 值范围为0~31;当对应字节的控制位为低时发送正常数据为DX.Y, 当对应字节的控制位为高时发送K码为KX.Y。

3.2 SERDES硬核对外接口

用altera的MegaWizard产生的6G SERDES硬核如图4所示, 由于Arria II GX这一类器件目前还不支持6G速率, 所以在这选用了Stratix II GX这一类器件才能在deserializer宽度上选择32位。

SERDES硬核对外接口详细端口定义如表1所示。

3.3 6Gbps传输测试框图仿真

用对于图2所示框图搭建modelsim仿真平台, 对FPGA代码和6G serdes进行仿真, 仿真结果如图5所示。

在图5中, FPGA收发时钟为307.2MHz, 给到SERDES的参考时钟也是为307.2MHz, 其中i_from_bricx_data为收到来自SERDES的16bit数据, i_from_bricx_ctrl为收到来自SERDES的2bit控制信号指示, o_to_bricx_data为发送到SERDES的16bit数据, o_to_bricx_ctrl为发送到SERDES的2bit控制信号指示。o_err_cnt为校验结果错误计数器。由上图可知, 代码按照预定的发送数据格式进行发送数据, 同时SERDES接收到的数据也是与发送数据相同, 仿真正确。

3.4 6Gbps传输数据发送

如图6所示, 图6中的o_to_bricx_data为16位发送数据到SERDES, o_to_bricx_ctrl为2位发送控制到SERDES, 从图6中发送的数据可以看出, 发送数据满足方案中测试数据格式。

3.5 6Gbps传输数据接收

如下图7所示, 图7中的i_from_bricx_data为16位接收数据来自SERDES, i_from_bricx_ctrl为2位接收控制来自SERDES, 通过与发送数据对应的接收数据进行比较, 可以看出接收数据正确。而K码出现的在高字节, 发送K码是固定出现在低字节的, 所以, 程序里面需要做K码自动调整。

3.6 6Gbps传输数据误码测试

在对接收数据进行位置调整后, 与发送数据进行比较, 如出现不匹配, 则误码计数器o_err_cnt会加1, 从图6中和图7中可以看出误码计数器一直保持了0, 即没有误码。同时, 对误码计数器o_err_cnt作为触发条件, 对主近端接收的数据进行校验, 对系统进行了145分钟测试, 没有校验到一个误码。

根据误码计算公式, 1RT=1 (6X109*145*60) =1.9e-14, 即误码率小于e-14量级。

4 结束语

本文阐述了一种新型的6Gbps速率光纤传输系统设计方法。该系统已经应用到TD-SCDMA和GSM多模RRU系统中。系统在应用了6Gbps速率光纤传输系统, 射频拉远数在原来基础上提高1倍。设计好的代码作为程序模块可以方便的移植到多种应用平台上, 一定程度上降低了开发的难度, 为大系统程序提供了更为方便的接口, 也在很大程度上提高了光纤传输的效率。

摘要：随着3G技术的发展以及多模系统的应用, 传输带宽要求越来越宽, 载波数要求越来越多, 这就要求在传输链路上有更高的速率, 因此6Gbps速率光纤传输技术要求越来越紧迫, 为了实现6G光纤传输技术应用于产品, 对6Gbps速率光纤传输技术涉及的并行数据到串行数据转换, 数据同步, 串行数据收发, 时钟恢复等做了测试, 设计了FPGA程序并下载到FPGA芯片中进行了验证。实现了高数据速率下光纤的数据互联。

关键词：FPGA,串行收发器,光纤传输,误码率

参考文献

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[2]毛幼菊, 朱继光.光纤通信新技术[M].重庆:光通信研究所, 2004.

[3]徐晓庚.高速光纤通信系统传输特征的研究[D].武汉:华中科技大学, 2006.

[4]夏宇文.Verilog数字系统设计教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005.

传输速率优化 第4篇

关键词：三维多输入多输出,传输速率,联合传输,迫零预编码

0 引言

3D MIMO(三维多输入多输出)技术利用增加的垂直维度能够极大地提高信道容量和通信链路的可靠性。与传统MIMO系统相比,3D MIMO系统中天线下倾角可动态调整,能够有效抑制邻区的干扰,增加系统容量。

目前对单小区3D MIMO系统上下行链路的研究较多,但对多小区3D MIMO系统链路的研究还比较少。文献[1]针对单小区3D MIMO系统提出了一种实用的下行链路传输方案;文献[2]推导了3D MIMO系统的总速率,并提出一种新的可达速率的闭式关系,但没有考虑多小区场景;文献[3]考虑了3D场景下天线倾角的影响,并推导出在MRT(最大比传输)下的平均可达速率;文献[4]提出了一种新型的混合多小区协作方案,采用3D波束成形技术有效地抑制了多小区间的干扰;文献[5]分析了垂直角度扩展的影响,并对3D天线阵列的设计进行了研究。

本文根据实际情况考虑多小区3D MIMO场景,采用ZF(迫零)预编码算法结合多小区联合传输方案来提高系统吞吐量。分析了在分别采用单小区传输和多小区联合传输时的SINR(信干噪比),进而推导了基站天线下倾角、用户与基站之间的距离以及小区中的用户数与系统传输速率的关系,并详细分析了上述因素对系统传输速率的影响。

1 系统模型

多小区下行3D MIMO系统模型如图1所示。该系统中有L个小区,每个小区有一个配置M根天线的基站和K个用户,用户均配置单天线。假设L个基站共用同一频带,且所有用户接收的信息在同一个时—频资源块中。

基站l到用户k的天线增益可表示为[5]

式中,φk,l为基站l到用户k的方向角与x轴的水平夹角;θk,l为基站l到用户k在垂直面内的角度;φl为基站l相对于x轴的视轴的定向角;βl为基站l的下倾角;φ3dB和θ3dB分别为水平半功率带宽和垂直半功率带宽;Am和SLAv分别表示基站天线在水平方向和垂直方向的衰减。

在NLOS(非视距)传播环境下,用户k和基站l之间的路径增益αk,l(βl)可表示为[6]

式中,Lk,l为用户k和基站l之间的路径损耗,且Lk,l=(dk,l/D0)-v,dk,l为用户k与基站l的距离,D0为参考距离,v为路径损耗指数。

1.1 单小区传输

当系统采用单小区传输时,每个用户会受到同小区及相邻小区用户的干扰,则第l个小区内的用户k的接收信号可以表示为

式中,hk,l∈CM×1为用户k和基站l之间的小尺度衰落信道向量;wk,l为第l个小区内的用户k的预编码向量;sk,l为发送给用户k的归一化信号,即E[|sk,l|2]=1;nk,l表示均值为0、方差为1的高斯白噪声。

由式(3)可以看出,采用单小区传输时,存在的干扰成分较多,会大大降低小区的传输速率。为此,本文采用多小区联合传输,以抑制小区干扰并提高系统吞吐量。

1.2 多小区联合传输

当采用多小区联合传输时,定义用户k到所有基站的总的信道向量为

对用户k的信道向量进行正则分解[7],可得:

式中,为用户k的估计信道向量,且;ek为用户k的估计误差向量,且ek~CN(0,σk2(β))。

在基站侧采用ZF预编码,使则用户k的接收信号可以表示为

式中,wk为用户k的预编码矩阵;sk为发送给用户k的信号,LK为该系统内总的用户数。

显然,式(6)中的干扰成分比式(3)中要少,表明联合传输可有效地抑制干扰。

用γk(β)表示用户k的SINR。根据香农公式,可得用户的平均速率为

式中,pk和pm分别表示用户k和m的接收功率。

2 系统速率分析

为了得到式(7)的解析表达式,首先分析期望信号项和干扰信号项服从的分布。

假设用户k到所有基站的路径增益相等,即αk,1(β1)=αk,2(β2)=…=αk,L(βL),则hk中的元素服从CN(0,θk(β))。当θk(β)=αk,1(β1)=αk,2(β2)=…=αk,L(βL)时,则hkHhk~Γ(LM,θk(β))[8]。θk(β)为伽马随机变量的尺度参数。

由式(5)可得:

由于ekHwk相对于来说影响很小,故可忽略。的维度为L(M-K)+1(M≥K),且其元素服从CN(0,κk2(β)),因此期望信号项服从分布

假设用户端为等功率分配,则pk=pm=LP/LK=P/K,P为单个基站的发送功率。式(7)中,令期望信号的功率Pkd(β)=‖hkHwk‖2pk,干扰信号的功率

根据Γ函数的性质:若Y~Γ(μ,θ),则bY~Γ(μ,bθ)。有Pkd(β)~Γ(μd,θd),

,μd、θd分别为期望信号的功率所服从的伽马分布的形状参数和尺度参数。由于ek和wm之间独立,干扰信号项服从分布

又由Γ函数的性质:若Yi~Г(μi,θ),i=1,2,…,N,则

μu、θu分别为干扰信号的功率所服从的伽马分布的形状参数和尺度参数。

根据Γ分布的定义:式(7)可表示为

由式(9)、式(2)及μu、θu的表达式可以看出,在基站的发射功率一定的条件下,用户的平均速率与基站天线的下倾角、用户与基站之间的距离和小区中的用户数量等因素有关。

3 仿真分析

仿真参数设置如下:小区数L=3,小区半径D=150m,基站高度hb=30m,用户高度hu=1.5m,D0=1 m,路径损耗指数v=3.76,小区边缘SINR统一设为10dB。3D MIMO天线参数设置如下:水平半功率带宽φ3dB=65°,垂直半功率带宽θ3dB=6°,水平方向衰减Am=25dB,垂直方向衰减SLAv=20dB。利用MATLAB软件进行系统仿真,信道采用瑞利衰落。

图2所示为每小区用户数K=10时用户的平均速率与基站天线下倾角的关系。从图中可以看出,用户的平均速率随下倾角的增大先增大后减小,采用联合传输时的最佳下倾角为16°,此时用户的平均速率最大。将多小区联合传输与单小区传输的平均速率与下倾角的关系进行对比,可以看出,当下倾角范围在2~8°时,单小区传输的平均速率较低且基本保持不变,而多小区联合传输的平均速率随下倾角的变化较为明显,且在下倾角较小时的灵敏度明显高于单小区传输。相比于单小区传输,多小区联合传输的最佳倾角要小。在天线最佳倾角时,联合传输的平均速率比单小区传输高出约25%,因此采用多小区联合传输可抑制邻小区的干扰,提高系统吞吐量。

图3所示为在多小区联合传输条件下,用户数K=10时平均速率随用户与基站之间的距离的变化情况。从图中可以看出,当用户数固定时,随着用户与基站间距离的增大,用户的平均速率逐渐降低,因此,若要增加用户的平均速率,可适当减小用户与基站之间的距离。

图4所示为平均速率与用户数的关系,取用户与基站之间距离dk,l=50m。可以看出,当用户和基站间的距离固定时,随着用户数的增加,平均速率下降。可见,在不考虑其他因素的情况下,用户数较少时,用户间干扰较小,平均速率较高。

将图2、图3、图4中的仿真结果与数值计算结果进行比较,可以看出,两结果基本一致,从而验证了公式推导的正确性。

4 结束语

本文采用ZF预编码算法并结合多小区联合传输方案,通过研究下行3D MIMO系统,分析了基站天线下倾角、用户与基站之间的距离以及小区中的用户数对系统传输速率的影响。仿真结果表明,当基站天线处于最佳倾角时,联合传输的平均速率比单小区传输高出约25%,表明多小区联合传输相比于单小区传输在提高系统吞吐量方面具有更优的性能。此外,适当调整基站天线下倾角以及缩短用户与基站之间的距离也可以提高用户的平均速率。

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传输速率优化 第5篇

AODV协议建立的路由并非一直都是选择长跳路由。需存在协同节点才能运用协同通信技术。而在相同的节点密度下,长跳路由中更容易选出协同节点。因此,我们对AODV协议进行改进,使得路由建立更偏向于长跳,从而使得协同节点存在的概率增大,更利于运用协同通信技术。

1 Ad Hoc网络中可支持多速率传输的跨层协同路由方法

1.1 高层数据到达网络层

任意一个节点的高层产生数据后,将数据递交给网络层处理,网络层根据该高层数据的目的IP地址,先查找缓存中是否存在到达该目的节点的有效路由,若存在,获得下一跳口地址,并把高层数据组装成特定的网络层数据帧,然后将该数据帧及下一跳口地址交给ARP层:若不存在到达该目的节点的有效路由,由网络层按照长跳路由原则为该高层数据建立一条到达目的节点的路由,并根据所建立路由获得下一跳IP地址,把高层数据组装成特定的网络层数据帧,将网络层数据帧与下一跳IP地址递交给ARP层。

网络层按照长跳路由原则建立路由的过程如下:

(1)任意一个节点S为寻找一条到达目的节点的路由,使用洪泛法发送路由请求消息;

(2)中间节点收到路由请求消息后,若缓存中没有到达该目的节点的有效路由,则延时相应的时间后转发该路由请求消息,设d为该中间节点与将RREQ发送给该中间节点的邻节点之间的距离,因为路由建立过程是遵守长跳路由原则,所以应根据d的大小设置延时时间,d越大,其延时时间越小;另外,根据协同节点的选择条件,只有两节点之间的数据传输速率为1Mbps、2Mbps的情况下,MAC层才有可能选择到协同节点,所以为了更好的将路由与协同MAC方式相结合,增大使用协同概率,延时时间按照数据传输速率对应的最大传输距离分别设置为:

当数据传输速率为2Mbps时的最大传输距离

否则,该延时时间取值在均匀分布时间的基础上加上一个固定退避时间0.005s,即延时时间=[0s,0.015s]+0.005s;

(3)当路由请求消息到达目的节点或者任何一个缓存有到目的节点路由的中间节点时,目的节点或该中间节点向节点S发送路由应答消息。在路由建立的过程中路由层发送的路由应答分组RREP的长度偏小,此时若在MAC层使用控制帧进行握手开销反而比较大,并且为了将网络层中的路由控制分组与数据分组相区别,因此在MAC层设置一个使用RTS门限,使得路由控制分组到达MAC层后采用DCF方式的基本访问模式。

1.2 到达核心层

数据帧及下一跳P地址到达ARP层后,做相应的地址转换处理,即ARP层将网络层递交的下一跳P地址转换为下一跳MAC地址。然后将转换的下一跳MAC地址和网络层递交的数据帧交给MAC层。

1.3 到达MAC层

数据帧到达MAC层后,MAC层根据下一跳MAC地址,在协同表格中查找满足协同条件的协同节点,若协同节点存在,MAC层采用Coop MAC-CTS进行传输,若协同节点不存在,MAC层则按照DCF进行传输。

同时网络中的其他节点,通过监听发送的控制帧和数据帧获取链路状态信息,对协同表格进行实时更新。网络中的信道条件在网络运行过程中不断变化,因此,需对协同进行实时更新,其更新方式有:

(1)固定节点的发送功率,则任意一个节点可通过与邻节点间MAC层控制信息交互,获得该节点与邻节点之间的链路状态,从而估计出该节点到邻节点之间的数据帧发送速率,更新协同表格表项中该节点到协同节点的数据发送速率h、该节点到下一跳目的节点的数据发送速率Rsd,若不等式(2-1)成立,删除该协同表格项;

(2)任意一个节点通过“串扰”收到其它节点对之间的数据包,获得协同节点与下一跳目的节点之间的数据帧发送速率Rhd,根据获得的数据帧发送速率更新协同表格表项。若该协同节点与下一跳目的节点对不存在于协同表格中,且根据已知的信息不满足(2-1)不等式,则将该协同节点作为新的协同节点加入到协同表格中,协同节点与目的节点之间的数据传输速度、本节点与协同节点之间的数据传输速度分别对应填入Rhd、Rsh,时间设为当前时间;若该协同节点已存在协同表格项中且新获得的Rhd值大于等于原先协同表格项中的对应值,则更新协同表格项中的Rhd值,时间设为当前时间;若该协同节点已存在协同表格项中但新获得的速率信息Rhd使得(2-1)不等式成立,删除该协同表格项。

(3)网络层在路由维护过程中维护着一张邻居列表,若在路由维护中某邻节点失效,则网络层通过邻居列表获得失效的邻节点信息,并告知MAC层删除协同表格中该邻节点作为协同节点所对应的表项。

2 Ad Hoc网络中支持多速率传输通信的仿真结果及分析

我们将网络中的60个节点随机放置在400*400的正方形区域内;网络中各节点保持静止不动,其发送功率固定,覆盖范围为100m;从该60个节点中随机选择30个节点作为源节点向随机选择的目的节点发送数据;各源节点均按相同的泊松分布产生数据,数据长度为2048bits;信道的传输损耗模型采用自由空间模型;数据帧的传输速率与源节点和目的节点之间的距离之间的具体对应关系,MAC层控制帧的传输速率固定为1Mbps。仿真中使用三种方案进行性能对比,第一种是路由层采用AODV协议,MAC层采用CoopMACCTS,简称为AODV+CoopMACCTS,第二种是被广泛应用于Ad Hoc网络中的方法,即路由层采用AODV协议,MAC层采用DCF,简称为AODV+DCF,第三种可支持多速率传输的跨层协同路由方法。表1显示了轻负载时三种方案下获得的端到端吞吐量,图1给出轻负载时三种方案下端到端时延对比曲线图。

结合表1和图1可以看出,在轻负载的情况下,网络均能及时处理上层递交的数据,三种方案下的吞吐量没有太大差别,但在端到端时延上有差异。相比于AODV+DCF方案,可支持多速率传输的跨层协同路由方法由于协同节点的帮助,对网络层根据长跳路由原则寻找到的路由进行优化,将该路由中包含的每一条低速率的长距离链路用两个高速率的短链路代替,从而能够更有效的支持网络的多速率传输,其端到端时延明显优于AODV+DCF方案。

相比于AODV+CoopMAC-CTS方案,可支持多速率传输的跨层协同路由方法在路由选择过程中更偏向于选择长跳路由,从而使得协同节点存在的概率增大,能更好地与MAC层的协同方式相结合。参照图2,示出了仿真中使用协同成功传输的比例,其中

从图1中可以看出,可支持多速率传输的跨层协同路由方法使用协同成功传输的比例比AODV+CoopMAC-CTS方案的要大,这是由于可支持多速率传输的跨层协同路由方法在建立路由时更易选择长跳,使得协同节点存在的概率增大。同时,也可以看到,随着包的到达率增加,碰撞的增大,两种方案的协同成功传输比例均有减少趋势。

从图2中可以看出,可支持多速率传输的跨层协同路由方法使用协同成功传输的比例比AODV+CoopMAC-CTS方案的要大,这是由于可支持多速率传输的跨层协同路由方法在建立路由时更易选择长跳,使得协同节点存在的概率增大。同时,也可以看到,随着包的到达率增加,碰撞的增大,两种方案的协同成功传输比例均有减少趋势。因此,在轻负载情况下,由于协同成功传输的比例更大,通过可支持多速率传输的跨层协同路由方法所获得的端到端时延比AODV+Coop MAC-CTS方案要小一些。

3 总结

本文介绍了Coop MAC-CTS与AODV协议相结合,运用到Ad Hoc网络中。为了更好的运用协同通信技术,提出了一种Ad Hoc网络中可支持多速率传输的跨层协同路由方法,并通过仿真验证和分析了改进后对网络性能的改善。

摘要：本文提出了一种协同媒体接入控制方法(CoopMAC-CTS),该方法通过利用高速率节点“帮助”低速率节点完成通信,并通过设计合理的握手顺序来减小隐藏终端对网络的影响。为了更好的运用协同通信技术,有效的支持多速率传输,我们提出了一种Ad Hoc网络中可支持多速率传输的跨层协同路由方法,通过仿真验证其优越性。

关键词：Ad Hoc网络,协同通信,跨层协同路由

参考文献

[1]王炫,李建东,张文柱.支持多速率传输的动态Ad hoc路由协议[J].电子与信息学报.2006.

[2]于宏毅.无线移动自组织网[M].人民邮电出版社.2005.

传输速率优化 第6篇

随着电压源型换流器(voltage sourceconverter,VSC)直流输电系统和柔性交流输电系统(FACTS)装置的广泛应用,电力系统的规划和运行已不能简化或忽略VSC等电力电子设备的暂态运行特性[1-3]。这就对现有电网分析仿真工具提出了挑战。

机电暂态仿真主要仿真大规模电力系统,它采用准稳态模型和稳态模型模拟电力电子设备,并不精确。通过采用较小的仿真步长,电磁暂态仿真程序能模拟电力电子换流器的开关动作,结果较准确。但是对大规模电力系统都使用小步长的电磁暂态仿真,效率很低[4-6]。

多速率仿真是对系统的不同部分采用不同仿真步长进行仿真。对于含VSC的大规模电力系统,多速率仿真可以把网络划分为含VSC的子网和外部网络,采用不同的仿真步长进行仿真,仿真效率明显提升。由此可知,多速率仿真可以解决含电力电子换流器的大规模电力系统仿真的挑战,将成为仿真的发展方向之一[7-8]。

现有的多速率仿真算法由Gear等学者提出。它把整个系统按照状态变量的不同时间常数划分为不同集合,采用不同的步长进行积分[9-10]。现有的多速率仿真方法已经在航空领域得到了应用。

电气网络属于强耦合系统,不同子系统之间存在紧密的电压电流约束,并不能直接使用Gear提出的多速率仿真算法。现有的快速优先算法和慢速优先算法使用了外插法进行不同步长的同步,降低了仿真的精度和稳定性[9，11]。松弛变量法的多速率仿真通过迭代严格地满足电压电流约束,但是仿真效率低,不能并行[12]。基于全隐式积分的多端口戴维南等值算法的串行流程也使仿真效率不理想[13]。

同时,多速率仿真算法的稳定性比全隐式单步仿真算法差,在频繁扰动的系统中容易出现失稳的现象。文献[14]提出了基于戴维南等值电路的数模混合仿真判据,揭示了多速率仿真系统在电路仿真中存在稳定性问题。

本文详细研究了多速率电磁暂态仿真的并行化和稳定性。首先提出了基于传输线分网的并行多速率电磁暂态仿真算法,此算法基于全隐式积分和内插值,并利用传输线分网实现了算法的并行化,提升了仿真效率。同时,为了算法的稳定性,本文利用范数原理提出了保守的多速率仿真系统稳定判据。最后,使用仿真算例证明了判据的有效性。

1 全隐式内插值多速率仿真基本模型

基于内插值的全隐式多速率积分在稳定性和误差控制上具有良好的性能。基本算法如下。

假设整个系统被分为两个部分,小仿真步长系统的状态变量是Xf,大步长系统的状态变量是Xs。采用后退欧拉法[15]进行离散化,得到如式(1)的系统方程。

式中:mk为仿真时刻;h为仿真步长;m为仿真步长的大小比;A,B,C,D为原始系统的状态空间表示的系数矩阵。

由于在多速率仿真中,大步长系统Xs按照mh的仿真步长进行积分,Xs(mk-m+1),Xs(mk-m+2),,Xs(mk-1)未知,引入内插估计值代替Xs,如式(2)所示[15]。

观察式(1)的系统可以发现:Xs(mk)与Xf(mk)相互耦合,无法递推求解,必须联合求解整个系统方程。内插值的全隐式多速率仿真积分无法简单并行计算,计算效率低。

2 基于传输线分网的并行多速率仿真算法

由于内插值的全隐式多速率仿真积分无法解耦计算,本文提出引入传输线模型进行网络分解,实现并行积分。在不影响内插值的全隐式多速率算法精度的基础上,传输线模型的自然延迟可以实现不同仿真步长子系统之间并行计算,提升效率。

传输线L的网络双端口电路可以等效为如图1所示的等效戴维南电路。

图1中:s和f表示传输线连接的大步长和小步长子系统的端口;Uf-和Us-表示从对端反射而来的反射波;Us+和Uf+表示从本端入射的入射波;Z0表示传输线特征阻抗;is和if表示流过戴维南等值电路的电流。传输线端口戴维南等值电路的信号传递关系为[16]:

当原网络的不同仿真步长网络之间由传输线L相连时,可以通过传输线把网络自然地划分为子网1和子网2,传输线端口在子网1中等值为Uf等值电路,在子网2中等值为Us等值电路,见图2。

假设:输电线的延迟为一个大仿真步长。当系统的传输线过长时,可以采用分割法,截取一段与仿真步长延时相等的传输线作为接口,其他并入子网中。

子网1和子网2联合传输线接口的戴维南等值电路建立状态空间的状态方程分别如式(4)和式(5)所示。

式中:Xf为子网1中的状态变量;Uf-为子网1中的传输线接口的戴维南等值电压源;Uf-o为子网1的接口电压;Ufint为子网1内部的注入电源;Af,Bfint和BfT为子网1自身的状态空间表示的参数矩阵;Xs为子网2中的状态变量;Us-为子网2中的传输线接口的戴维南等值电压源;Us-o为子网2的接口电压;Usint为子网2内部的注入电源;As,Bsint和BsT为子网2自身的状态空间表示的参数矩阵。

式(4)和式(5)虽然忽略了电压的相互耦合,仍适用于大多数的网络方程,对于研究多速率仿真算法的稳定性有一定代表性,同时,能简化方程推导。

考虑了传输线方程的自然延迟特性,得到接口的信号传递方程,如式(6)所示:

式(4)和式(5)离散化,并联合式(6)整理得到式(7)的系统方程:

式中:fs(Usint,Ufint)和ff(Usint,Ufint)表示在子网中与Usint,Ufint相关的函数;Usint,Ufint的当前时刻和未来的值可以根据表达式直接获取;I为单位矩阵。

比较式(1)和式(7)发现:式(1)中,Xs(mk)与Xf(mk)相互耦合,无法递推求解,必须联合求解整个系统方程;式(7)中,Xs(mk)由Xf(mk-m)和Xs(mk-m)直接求出,而Xf(mk- m +i)由Xf(mk-m+i-1)和Xs(mk-2m+i)直接求出,未知量之间并不相互耦合。因此,大步长系统和小步长系统方程解耦,在一个大步长内可以独立并行求解,仿真效率大大提升。

基于传输线解耦的并行全隐式多速率电磁暂态仿真算法的基本流程见图3。

假设在时间mk-m时刻前,所有计算已经完成,并完成了同步。流程分为并行的两个任务(TASK1和TASK2)。

TASK1:根据mk-m时刻的历史值Xs(mk-m)和Xf(mk-m),采用隐式积分计算mk时刻的Xs(mk);采用内插值方法,根据Xs(mk)和Xs(mk-m)求在之间的估计值Xs(mk- m + 1),Xs(mk-m+2),,Xs(mk-1)。

TASK2:根据历史值Xs(mk-2m +i)和Xf(mk-m+i-1),采用隐式积分计算mk-m+i时刻的Xf(mk-m+i),并从i=1,2,,m连续积分m步。

单任务完成后,等待信息交换和同步,并继续下一个时刻的仿真。

上述算法流程说明:基于传输线解耦的全隐式多速率仿真算法在单个大仿真步长内分解为TASK1和TASK2,两个任务没有依赖关系,并行执行。并行化的算法可以充分发挥多核计算的优势,具有较好的应用前景。

3 基于传输线分网的多速率算法稳定性判据

基于传输线分网的全隐式多速率仿真算法比不分网的全隐式多速率仿真算法的稳定性差。在全网和子网满足绝对渐近稳定的条件下,网络划分不合理时,基于传输线分网的全隐式多速率仿真会出现结果发散的情况。本节将详细研究此算法的稳定性,提出保证算法稳定的分网判据。

当研究系统的自身稳定性时,外部扰动可以忽略。因此,忽略多速率系统的外部注入源,只保留系统耦合的接口注入源,可简化式(7)得到下式:

式中:A,B,C,D为忽略其他注入源以后的新系数矩阵。

本文推导得到整个系统的状态转移方程及系统状态转移矩阵Φ,如式(9)所示,具体的推导过程见附录A。

其中

当系统状态转移矩阵Φ的谱半径小于1时,系统具有绝对稳定性,即

判断Φ的谱半径需要通过求出式(9)中Φ的元素,然后再求出Φ的特征值,计算比较复杂。

本文提出一种简化的保守稳定判据,满足此判据可以实现保守的绝对稳定。

显然,式(7)的系统可以通过坐标变换化成模态形式,如下:

式中:Ps和Pf分别为大步长系统和小步长系统的状态转移阵的特征矩阵;JA和JD分别为矩阵A,D的Jordon阵。

设立新的A,B,C,D矩阵,新的矩阵与式(9)具有一致的方程形式。由此可知:

由于原系统稳定,所以JD的特征值的实部小于0。当h较小时,显然I-hJD的实部大于1。

系统的谱半径可以通过式(16)的范数准则进行判断:

为了计算方便选取易求的行和范数,式(16)可以变化为:

式(17)就转化为如下的分块矩阵表达式:

根据式(18)的推导,可以得到如式(19)所示的稳定判据,详细过程见附录B。

这是一个保守判据,符合这一判据的系统必然保证基于传输线分网的全隐式多速率仿真的稳定性。

4 仿真研究

本文已经从理论上证明了基于传输线分网的多速率电磁暂态仿真算法的全并行化特点,建立了电磁暂态仿真算法的计算流程。本节将通过仿真验证多速率算法的可行性。同时,本节还将研究多速率仿真的稳定性问题,通过仿真证明本文提出的稳定性判据的有效性。

图4是本文建立的用于多速率仿真的简单网络。网络分为上下两个子网,子网1表示小步长仿真系统,参数下标f;子网2表示大步长仿真系统,参数下标s。子网之间通过传输线相连,RC表示传输线的接口阻抗,为0.908 4Ω;Isf和Ifs分别表示从小步长系统输送到大步长系统的注入电源和从大步长系统传输到小步长系统的注入电源。网络的详细符号和参数见附录C。

根据此算例可以为小步长和大步长系统分别建立如下系统方程(参数说明见附录C):

同时,假设传输线的延时为一个大步长,则系统的耦合关系如下式所示:

式中:vs3和vf3分别为电容Cs2和Cf2的电压。

代入具体的参数可以得到式(8)中的A,B,C,D系数矩阵(具体系数见附录D)。

A,D作为子网络的特征矩阵,特征值如图5所示。基于传输线分网的全隐式多速率算法对系统仿真的整体状态转移矩阵的特征值如图6所示。

由图5和图6可知,子网的特征矩阵A和D的特征值分布在零极点的左半平面,子网1和子网2是稳定的。但是联合系统特征值不在单位圆内,系统不稳定。

因此,对仿真系统网络进行微小修改,增大大步长子网的接口电阻RC,接口阻抗为1.906 2Ω,使系统A,B,C,D系数矩阵满足基于传输线分网的全隐式多速率仿真算法稳定性判据(式(19))。具体调整后的参数见附录C。

图6表明了联合系统的新的特征值分布,显然,特征值全部位于稳定域内,系统稳定。

图7是基于传输线分网的多速率电磁暂态仿真算法和单速率电磁暂态仿真的时域仿真结果比较,其中在0.2s时,系统发生单位阶跃响应。仿真结果表明,基于传输线分网的多速率电磁暂态仿真具有较好的精度和适应性。

5 结语

随着基于VSC的电力电子设备在电力系统的广泛应用,对含VSC的大规模电力系统采用多速率电磁暂态仿真在电力系统仿真领域具有广阔的应用前景。现有的多速率仿真方法还不完善,广泛采用的显式多速率积分稳定性和精确性较差,而隐式积分并行化程度低,计算效率较差。

本文详细研究了适用于电力电子仿真的全隐式多速率积分方法;提出利用传输线的自然延迟特性分网,实现全隐式的多速率仿真方法的并行化。本文研究表明,算法可以在每一个大积分步长内实现并行化,效率较高。

同时,本文针对基于传输线解耦的全隐式多速率算法的稳定性稍差的不足,提出了保证算法稳定的保守分网判据。依据判据分网的系统,进行多速率仿真能保证绝对稳定性。

综上所述,本文研究了全隐式多速率电磁暂态仿真中并行化和稳定性的两个重要挑战,提出了解决方案,为实现多速率电磁暂态仿真的实用化打下了基础。未来多速率电磁暂态仿真算法还将继续完善,特别是解决没有传输线分网的网络,提出适用性更强的分网并行算法。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

摘要：研究基于传输线的并行全隐式多速率电磁暂态仿真算法。建立全隐式多速率电磁暂态仿真的基本理论模型,并结合传输线方程,建立了并行化多速率电磁暂态仿真算法。此算法并行化程度高于现有全隐式多速率算法,计算效率得到提升。同时提出了保证基于传输线的并行多速率算法稳定性的网络判据,并通过数学理论证明了判据的有效性。仿真研究表明,基于传输线的并行全隐式多速率电磁暂态仿真可能不稳定,采用了文中提出的稳定判据对分网进行调整后,仿真稳定。

LTE网络速率优化方法研究 第7篇

LT E的网络优化包括覆盖优化、容量优化和质量优化, 即通过各种网络优化手段达到网络动态平衡, 以提高网络质量[1]。其中, 速率优化是容量优化的一项重要内容, 并且直接影响用户感知, 因此需对该问题进行专项研究。然而, LTE网络中造成速率异常的原因很多, 整个系统中任何一个环节出现问题都会导致测试速率异常的现象发生, 给网优人员的排查工作带来了一定困难, 因此, 掌握速率的影响因素以及建立一套速率异常的排查方法十分必要。目前在该方面的研究主要有:

⊙基于路测对单站的网络优化重要指标进行了分析, 并结合实测数据对可能造成无线网络上下行吞吐率不稳定等问题的原因进行排查定位, 最终达到优化目的。[1]

⊙通过实测数据研究了速率与调制解调方式、天线模式、SINR等因素的关系, 进而讨论了LTE网络优化方法。[2]

⊙对LTE网络覆盖与容量优化的目的、优化参数及流程进行了阐述, 并提出使用有效的频率复用结构和合理的实时调度算法来提高小区速率。[3]

本文重点对速率优化的流程进行研究, 并提出一套速率问题的排查方法, 以期对网络优化人员的日常工作起到指导作用。

2 LTE网络速率问题排查方法

在LTE系统中, 影响速率的相关因素包括无线覆盖、切换、RRU、天线、BBU等, 在测试中遇到速率异常时需对所有因素进行排查, 找到问题所在。一般情况下从无线覆盖开始排查一直追溯到核心网络, 排除流程如图1所示。其中, 无线覆盖和切换问题属于空口侧问题, 比较容易发现, 其他问题属于隐形问题, 需仔细排查。

2.1 无线覆盖

在测试过程中若发现某小区的速率异常, 首先需查看无线覆盖是否存在问题, 即当前RS-SINR的情况。若RS-SINR比较差, 则进一步查看RSRP, 若此时RSR P较差, 则速率低的问题是由覆盖引起, 只能通过调整天线或者新建基站解决;若此时RSR P较好, 则速率低的问题是由干扰引起, 需要考虑模三干扰和时隙配比错误以及邻系统干扰和外界突发干扰等问题。

2.2 切换问题

导致速率偏低或不稳定的另外一个重要因素就是切换问题, 切换问题包括频繁切换、乒乓切换和邻区问题, 这些问题在测试过程中一般较容易发现。频繁切换问题主要发生在高速移动的环境中, 如果在高速移动测试中测试到的速率不理想, 并且是由于频繁切换导致的, 则表明当前的小区覆盖范围过小, 需要通过小区合并等手段增大小区的覆盖范围;乒乓切换的问题主要发生在市区, 如果因为乒乓切换导致速率异常, 则需要通过更改切换门限或者变换小区的覆盖范围的方法来解决;邻区问题是导致吞吐率异常的常见因素之一, 主要包括邻区漏配和邻区优先级不合适, 出现该问题可以通过邻区进行调整的方法解决。

以上两种情况都属于空口侧的问题, 极易判断, 优化过程中经常遇到的问题, 虽然可以快速的定位出问题所在, 但是涉及到各种因素, 实际优化中并不容易解决。

2.3 基站故障

工程师在测试过程中发现速率异常, 若排查无线覆盖和切换均无发现问题, 则应向后台确认当前基站是否出现突发故障, 包括板卡故障和GPS模块故障。另外需要检测当前小区是否有突发的用户增多的情况。

2.4 测试工具故障

在确定基站无故障的同时, 测试人员应确定测试工具包括测试电脑、测试数据卡、USIM卡以及F T P服务器为正常工作。如果没有两套以上的工具进行对比测试, 很可能会影响优化的处理速度, 如果测试中的线程没有开足也会影响测试的速率。

2.5 天线的问题

天线问题主要是扇区的馈线收发顺序不对, 包括扇区间馈线接反, 或者是扇区内2T4R和8T8R的通道异常。扇区间馈线接反的问题一般在工程优化阶段就已经解决, 后期优化阶段一般不存在此问题。但是对于2T4R或8T8R天线, 若安装的线序不对且厂家设备无告警提示, 则后期排查非常困难, 因此发现速率异常需对线序进行检查。另外, 在室分系统测试中还经常遇到MIMO异常的现象, 包括M I MO距离过远或过近, 甚至不同楼层之间的天线会形成MIMO现象, 虽然不常见, 但是都会影响小区的峰值速率。

2.6 RRU问题

如果RRU设备的告警, 则在显性问题中可以很快排查出来。另外需考虑RRU存在功率参数问题, 出现该问题会引起RB资源调度不足, 此时须在后台查看相关的参数配置, 更改功率参数配置即可。在实际网络中, 还有可能存在RRU下挂室内分布的情况, 如果合路器或者耦合器有问题, 同样会影响在室内分布系统中的测试速率。

2.7 BBU存在问题

BBU的问题比较多, 单板出现问题或参数配置不当都会对峰值速率有影响。通常BBU的问题大部分出现在参数配置上, 参数配置问题检查步骤为:

⊙检查AMC、MCS、CQI修正、HARQ是否都为打开状态。

⊙检查MIMO方式设置为模式间自适应。

⊙检查专用搜索空间启用开关, 一般默认打开。

⊙检查CFI上下行都发PDCCH时控制区域符号数、下行发PDCCH时控制区域符号数的配置, 单用户测试时, 可设为1。

⊙查看CQI与ACK同时传输指示, 默认支持。

⊙查看DRX配置有效指示:默认关闭。

⊙查看GAP配置, 一般默认关闭, 如果有异频邻小区存在, 会影响终端的上下调度, 从而影响峰值速率。如果GAP配置默认为打开, 为异频测量开关, 在单小区业务测试中, 可关闭此开关进行测试。

2.8 S1接口问题

S1接口的回传链路也会对测试中的峰值速率产生影响。首先, 如果传输环上的基站过多, 而且传输环为GE的传输环, 可能会因为传输环容量影响测试速率;其次, 传输的光模块如果配置过低也会影响测试速率;最后, 若传输链路有隐性故障 (设备故障和传输时延过长) , 则需要通过镜像抓包处理。

在速率异常的排查工作中, 如果经排查发现是隐性问题, 则可采用中间截断法提高工作效率。中间截断法是指若发现是隐性故障, 则首先应该检查参数配置是否有问题, 如果参数配置无误, 则应该从RRU和BBU的连接处进行排查以确定问题是来着于BBU侧到核心网侧还是RRU侧到天线侧, 方向确定后再对各环节进行排查可以提高排查效率。

检查方法为:请维护人员配合检查, 将该小区与同基站其他小区对调操作, 若其他小区速率降低, 此小区恢复正常, 则是BBU侧到核心网侧的问题 (RRU的参数设置也属于BBU的问题) ;如果对调以后问题继续存在此方向的小区上, 则是RRU侧到天线的问题。

3 速率毛刺案例分析

在一次LTE站点测试中“XX楼宇”单验过程中, 该站5个RRU覆盖的平层, 上行数据业务平稳正常, 但下行数据业务速率呈现严重的“掉坑”毛刺问题, 如图2所示。

3.1 排查空口质量是否存在问题

经测试发现空口质量无问题, 测试指标如表1所示。

3.2 告警核查

在e Node B侧存在驻波告警, 通过协调工程人员进行处理该RRU驻波比告警驻波, 但下行业务依然存在“掉坑”毛刺问题。

3.3 小区和终端检查

根据小区参数核查分析步骤逐步核查, 通过网管 (LMT) 进行上行干扰检测, 进行定点CQT测试, 问题依然存在。

3.4 验证测试

另取2副小天线分别接到RRU通道口进行验证测试, 排除室分分布系统的问题。

3.5 Ping包测试传输是否正常

(1) 未做业务测试时, Ping操作 (3次Ping操作, 每次Ping“1460”数据包50次) , 无“Re q u e s t t i m e out”问题现象;

(2) 做业务测试时, Ping操作 (8次P i n g操作, 每次P i n g“14 6 0”数据包5 0次) , 无“Request time out”问题现象。

测试结果正常

3.6 通过尝试UDP灌包, 判断是否为TCP问题

通过对XX楼宇LTE基站进行抓包分析, 服务侧进行灌包测试:

服务器:iperf-c 10.255.255.14-u-b 70M-i1-t 99999-p 5012-M 800B备注:-M:800, 1000, 1500

终端侧:iperf-s-u-i 1-t 999-p 5012

通过对该基站的抓包数据进行分析, FTP服务器到客户端存在丢包以及重传问题, 导致速率波动及“掉坑”毛刺问题。

根据上述的分析排查, 确定传输侧存在问题, 协调传输侧进行相应的参数设置核查, 经过传输侧核查分析结果:由于该XX楼宇基站传输设备到核心机房距离比较远且两台设备级联, 同时, 在传输侧也存在一个传输带宽的限制 (200M带宽限制) 。

3.7 通过传输侧进行修改测试验证:

(1) 将PTN传输带宽不作限制测试情况见表2、图3。

(2) 传输侧进行带宽 (900M, 500M, 300M) 限制, 测试情况如图4所示。

4 结束语

本文提出一套LTE网络速率异常的排查方法, 实际工作中可以按照本文所述流程逐一排查, 另外, 若经排查引起速率异常的问题属于隐形问题, 则可以使用中间截断法提高工作效率。

参考文献

[1]林世明, 高志斌, 高凤连.基于路测的TD-LTE网络优化分析.现代电子技术, 2015, 38 (9) :12-15

[2]卢卓君, 彭陈发, 岑曙炜.TD-LTE网络优化探讨, 电信技术, 2012 (7) :52-54