LTE基站传输带宽配置分析

LTE基站传输带宽配置分析

随着4G网络的快速发展，新建基站、双层网小区以及开通CA功能的小区大量入网，更多的小区，更快的速率意味着对传输带宽的要求更高。而无线基站传输带宽要求的不同，也决定了对传输网络规划建设要求的不同。本文主要从江苏现网传输资源配置情况及集团要求的依据出发，分析在现网传输资源配置情况下，小区及用户LTE速率能力。

一、峰值传输带宽计算

根据TD-LTE的网络架构，E-NodeB基站的总传输带宽需求包括S1用户平面的业务数据带宽需求、S1控制平面的信令传输带宽需求、X2用户平面的业务数据带宽需求和X2控制平面的信令传输带宽需求几部分。

具体计算公式为：

E-NodeB总带宽需求=（S1用户平面带宽需求+X2用户平面带宽需求）×扇区数＋S1控制平面带宽需求+ X2控制平面带宽需求＋其他开销带宽其中：

●S1用户平面的业务数据带宽需求与小区吞吐量相关，可以用（扇区吞

吐量×扇区数）来表示，对于峰值传输带宽计算时，扇区吞吐量采用

峰值传输速率进行计算

●X2用户平面的业务数据带宽需求与小区中同时切换的用户数及每用户

平均需要转发的数据量相关

●切换时的X2用户平面流量较少。同时如果用户在切换时，流量从X2

接口走，则不占用S1接口，因此总的S1+X2流量不变。

●S1控制平面带宽需求约为1Mbps

●设一个基站与另一个基站的X2接口信令带宽约64kbps，一个基站与

邻近16个基站有X2连接，X2控制平面的带宽需求总共约1Mbps流量

●其他开销带宽每个厂家不一样，可以按照5%计算

从上面的公式可知，要计算基站的峰值传输带宽，需要计算单小区的峰值速率。

对于20MHz带宽，调制方式为64QAM的情况下，每一个子帧时隙单流承载bit数为：RB总数×[每RB的子载波数×(子帧内符号数 - 控制符号数) - RS 数] ×调制阶数×码率=71280bit；

每一个DwPTS时隙单流承载业务bit数为：RB总数×[每RB的子载波数×(DwPTS内符号数 - 控制符号数) - RS数]×调制阶数 *码率=47520bit ；

这样，若3:1时隙配比，2×2 MIMO，则20MHz带宽单小区下行峰值带宽为104.544Mbps。

根据如上计算结果，一个TD-LTE基站的峰值传输带宽需求可以按照下表计算：

上表所计算的是一个TD-LTE基站的峰值传输带宽需求，在实际的传输网络的规划建设中，为了保证传输网络的经济效益，一般不按照峰值传输带宽进行传输网络的建设，而是按照一定的方式来计算基站的保证带宽需求。

二、保证传输带宽计算

在实际网络中，由于无线传播环境的差异以及用户分布位置不同等原因，用户终端不可能都按照峰值速率工作。如果按照峰值传输带宽进行传输网络的的建设，将会造成很大的传输资源浪费。所以为了保证传输网络的经济效益，一般按照一定的方式来计算基站的保证带宽需求，按照保证带宽需求进行传输网络规划建设。

保证带宽的计算有采用多种方式，可以根据峰值带宽按照一定的收敛比计算，也可以按照峰值和平均值进行配比计算，还可以根据网络仿真进行估算。以下采用峰值和平均值配比计算保证传输速率

按照峰值和平均值进行配比计算的计算方法，是在实际配置传输接口时根据平均值和峰值配比进行计算。

前面所计算的单扇区的3:1时隙时用户面的峰值为104.544Mbps,平均值为26Mbps(该值为集团提供)。按照1个峰值，2个平均值进行计算，3:1时隙配置S111基站需要的带宽为：

（104Mbps+2×26Mbps+3+1）×1.05=168Mbps

三、集团规范传输带宽配置分析

集团最新下发的《中国移动城域传送网建设指导意见（2016版）》，其中对于接入层的规范如下：

城区，PTN接入环应以单层环或环带短支链结构为主，单个接入环上的基站站址数建议为6-8个，最大不超过10个；乡镇农村区域，PTN接入环还可采用2级接入环带短支链的结构，单个接入环上的基站站址数建议为6-10个，最大不超过15个。

对于现有GE接入环，当环上接入的4G站点拟规划采用异频组网或为S222站型、或环上接入的集团客户专线较多时，优先考虑升级成10GE接入环，当现网设备不支持升级为10GE时，可采用叠加环、拆环或跳点组环方式组网。

对于承载4G基站回传的GEPTN接入环，当环上忙时平均流速连续7天超过环网带宽的70%或连续2天超过80%时，可考虑升级为10GE或双GE环。

根据集团规范要求，在城区环境下，若一个GE接入环下挂10个S111基站，每个4G基站规划分配带宽80Mbps，剩余200Mbps用于承载2G、3G、集客等业务。单4G小区等分配的带宽为（80Mbps/1.05-3-1）/3=24Mbps，约为单小区峰值速率的23.07%；

在乡镇\农村环境下，若一个GE接入环下挂15个S111基站，每个4G基站规划分配带宽60Mbps，剩余100Mbps用于承载2G、3G、集客等业务。单4G 小区等分配的带宽为（60Mbps/1.05-3-1）/3=17.7Mbps，约为单小区峰值速率的17.02%；

根据集团规范要求，S222以及开通CA功能的基站应该配置于10GE接入环，因此以上仅讨论S111基站。由于无法获取我省接入环下挂基站准确配置情况，无法评估我省配置情况是否符合集团要求。

四、PTN最高\承诺带宽（PIR\CIR）配置分析

对于PTN最高\承诺带宽（PIR\CIR）配置要求，集团规范如下：

原则上CIR按照核心层规划带宽进行配置，PIR按照1个扇区峰值+其他扇

区均值的带宽进行配置。鉴于目前S111的4G基站，CIR/PIR=40M/440M的配置能够满足载波聚合后4G基站的测速要求和用户体验，因此载波聚合后PTN带宽配置暂时不做调整。更高载频配置的4G基站可适当提高PIR，CIR在现阶段建议仍维持40M，后续基站忙时均值流速高于40M时可及时根据业务增长预测提高。

1）每个基站可以保证的带宽大小是CIR，各基站的CIR之和不会超过接入环\汇聚环的物理带宽；

2）如果基站没有流量或流量低于CIR，同时接入\汇聚环有富余容量，其他基站可以获得大于CIR、小于PIR的带宽；

3）目前集团要求的配置如下：

现网实际采用以上配置的时候，出现了下载速率受限的情况，该问题在D 频段小区以及开启了CA功能小区等高下载速率小区中尤其明显。对于此类问题分析如下：

由于不同服务器对于发包的机制不一样，部分服务器在发包时会采用离散脉冲的形式，针对这种服务器，通过服务器灌UDP包（100Mbps）的同时，使用WIRE SHARK工具在发送端进行抓包进行流量分析，发现了问题所在：

1、在服务器发送端抓包，统计UDP包的流量。

发现以1S为统计粒度时，没有突发的流量，速率很平稳：