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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（WidebandCodeDivisionMultipleAccess）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，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/h0-117Hz高速路100-150Km/h194-291Hz高速列车200-300Km/h390-580Hz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AMR12.2kCS64kPS128kPS384k紧密城区---0.3-0.5km0.3-0.5km0.2-0.4kmCS64k连续覆盖；站间距600-800m；覆盖率：~95%普通城区---0.7-0.9km0.7-0.9km---CS64k连续覆盖；站间距1-1.2km；覆盖率：~95%郊区2.0-3.0km1.2-2.0km------CS64k连续覆盖；站间距2-2.5km；覆盖率：~95%农村5.0-8.0km3.0-6.0km------CS64k连续覆盖；站间距5-6km；覆盖率：95%高速公路6.0-9.0km4.0-7.0km------保证高速车内覆盖；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，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1-1.2km站间距2-2.5km站间距5-6km站间距1.5-3km2.5-4.5km步行0-10Km/h216s~∞360s~∞720s~∞1800s~∞------低速30-60Km/h36s~96s60s~144s120s~300s300s~720s------高速80-150Km/h---24s~54s48s~112s120s~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170-180KB/s（1.44Mbps）130-150KB/s（1.2Mbps）步速或密集城区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NEWT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~40ms120ms带宽上行链路：1.2Mbps1.5Mbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100下行链路：1.44Mbps2.5Mbps，网卡队列Packet-DropTail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-DropTail模式，长度100下行链路：250Kbps，网卡队列Packet-DropTail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：320Kbps800Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100下行链路：384Kbps950Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100网络切换周期性断网，概率50%，连接时间为100s，断开时间为500ms。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：120Kbps600Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100下行链路：12044Kbps750Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100网络切换周期性断网，概率60%，连接时间为400s，断开时间为500ms。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~100ms250ms下行链路：固定延迟，40ms~100ms250ms带宽上行链路：120Kbps160Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100下行链路：144Kbps180Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100网络切换周期性断网，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：120Kbps130Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100下行链路：144Kbps160Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100网络切换周期性断网，概率1%，连接时间为100s，断开时间为800ms。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-DropTail模式，长度100下行链路：144Kbps，网卡队列Packet-DropTail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800ms。丢包率无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：120Kbps300Kbps，网卡队列Packet-DropTail模式，长度100下行链路：144Kbps800Kbps，网卡队列Packet-DropTail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~40ms120ms下行链路：固定延迟，20ms~40ms120ms带宽上行链路：1.2Mbps1.5Mbps，网卡