无线环境对下载速率影响的研究

无线环境对下载速率影响的研究

【摘 要】用户感知是目前数据业务优化的重点，影响用户感知的因素有很多，而其中下载速率又是影响用户感知的重要因素，本文通过对路测数据进行分析，研究无线环境对下载速率的影响，为日常数据业务的优化提供参考。

【关键词】BLER；C/I；下载速率 0.前言

目前数据业务对用户感知影响最大的是下载的速率，本文通过对路测文件进行分析，得出无线环境对下载速率的影响程度，指出各种无线指标达到何值时，可以使用户的下载速率保持在一个较高的水平，为数据业务的优化提供参考。

●C/I（信噪比）

对于GSM而言，只要一般满足跳频C/I>=9，不跳频C/I>=12的条件就可以了，这个条件下用户通话质量基本就能够满足要求，所以C/I提高到一定程度后再改善C/I值对GSM来说意义就不是很大了。但是对于GPRS来说，情况就不是这样。C/I值的好坏直接影响到块误码率（BLER --BLOK ERROR RATE），也就是数据重传率，重传率升高必将影响到数据传输的速率。GRPS用CS1～CS4种编码方式，而EGPRS 定义了9种调制和编码方式MCS1～9，不同的编码方式定义了不同的数据块大小和信道冗余编码以适应不同的无线环境，其中MCS1～4保持了GMSK的调制模式，而MCS5～9采用了8-PSK的调制模式，它们的编码速率分别是8K～59.2Kbps。这几种编码方式速率的不同实际上就是纠错能力和冗余度的不同，CS-1的纠错能力最强，相应的对C/I的要求最低，而CS-4根本就没有什么冗余度，也没有纠错能力，对C/I的要求也就最高。

图一显示了在不同的C/I下BLER的大小。由图可见在C/I较恶劣的条件下CS-4的BLER上升得非常快。

●IP协议的缺陷

IP是一个尽力传送的协议（best effort），它不保证数据的可靠传输，这个功能要由TCP层来实现。在误码率较低的有线环境中，TCP/IP协议可以工作的很好，但是在条件较恶劣的无线环境中，TCP/IP协议却可能工作的不是很好。具体表现在当我们用WS-FTP进行文件下载的过程中（路测的情况下），如果多次发生小区重选，有时候就会发生手机长时间没有数据传输的情况。这种情况与TCP的重传、确认机制有很大关系。TCP的处理超时和重传的方式是TCP中最重要和最复杂的概念之一。TCP使用自适应算法以适应互联网络时延的变化。该算法的要点是：TCP监视每条连接的性能，由此推算出合适的定时器时限。当连接的性能变化时，TCP随即修改定时器时限。它对连接性能的估算是根据往返时间RTT（Round Trip Time）来定的。当发送过程中出现了报文的丢失，即没有收到对报文的响应时，TCP通常会认为是出现了拥塞，这时它除了用ICMP源站抑制报文技术通知主机出现拥塞外，还会自动降低传输量和增大重传定时器时延以避免拥塞现象。通常TCP使用加速递减和慢启动这两种技术。每当丢失一次报文段时，TCP就将可发送的报文窗口数大小减半，即在可能出现拥塞时TCP对传输流量和重传速率按指数级递减。当拥塞结束之后，TCP的传输的恢复策略是慢启动方式，要过一段时间才能将流量恢复到正常水平。

当手机在运动过程中使用GPRS时如果因为某种原因如频繁重选、切换了PCU等而导致一段时间内没有发出确认报文或丢失了报文，对方服务器因为上

述的TCP超时重传方式的原因，将定时器的时限设得越来越长，而出现长时间与手机间没有数据传输的情况，并且在传输恢复以后，也因为慢启动的原因，流量不能很快恢复到正常水平。这点在用不同的软件下载文件时表现的较明显。当我们用WS-FTP在路测情况下做下载时下载过程中经常会出现长时间的中断，这样会大大影响总的传输速率。而当用FlashGet这个软件来做下载时，这种情况大大减小，传输速率有了很大提高。纠其原因，FlashGet这个软件在下载过程中经常会主动跟服务器发出报文进行联系，这样就避免了长时间与服务器失去联系的情况，从而改善了无线环境下数据传输的性能。

1.无线环境与下载速率的关系 1.1 RxLev Sub与BLER的关系

RxLev Sub：为手机接收的小区信号的电平值，通过此值可以用户接收到的反信号的强弱程度。当接收到的电平值过低时会影响到传输过程中的接收数据的误块率，而误块率高会导致高重发率，从而影响下载速率。

BLER：误块率，接收到的有差错的数据块和接收到的总的数据块的比值，此值高会导致高的重发率，会对下载的吞吐率造成直接的影响。

误块率（BLER）高的主要原因有两个：一个是无线干扰大（C/I值低），另一个是接收电平值低。为了定量的分析接收电平值对误块率（BLER）的影响程度，对测试的log文件进行统计，统计过程中选取C/I值大于等于18的抽样点，以排除无线干扰的影响，统计结果如图1所示：

图1 RxLev Sub与BLER的关系图

如上图所示，当电平值小于-90时，误块率均高于15%，随着电平值的上升，误块率成反比下降，当电平值大于-75时，误块率基本低于10%，电平值大于-65时误块率基本低于5%。

通过以上分析，在日常的道路优化过程中，对于电平值低于-75的区域需要进行关注，误块率低于5%能较好保证下行的吞吐率，建议在优化过程中尽量使电平值大于-65。

1.2 BLER与LLC吞吐率的关系 图2 BLER与LLC吞吐率的关系图

在上图的统计中，选取了C/I大于等于18的抽样点，并且下行的PDCH Utilization Own Data值大于50%，目的是排除干扰和信道共享对速率的影响。从上图的走势可以看到，在误块率从0%—45%上升时，LLC层吞吐率呈下降趋势，表明误块率对吞吐率的影响明显。误块率大于45%时，由于采样点数较少，偶然的因素较大，两者的关系不明显。

1.3 C/I与吞吐率的关系

C/I：载波干扰比，指接收到的有用信号电平与所有非有用信号电平的比值，此值越高说明信道的干扰越小。

C/I的值直接影响下载过程中使用的编码方式进而影响用户的下载速率。为了定量分析C/I值对吞吐率的影响，选取电平值大于等于-75和下行的PDCH Utilization Own Data值大于50%的抽样点，目的是排除电平值和信道共享对速率的影响，图3为统计结果：

从C/I与LLC吞吐率的关系中看到，排除电平值和信道共享的因素，随着C/I值的上升，LLC层吞吐率上升，当C/I值大于22时，LLC层吞吐率大于100kbps。建议在日常的道路优化过程中，把C/I值提升到22以上。

2.结论

本文通过对路测文件进行分析，得出无线环境对下载速率影响程度，并通过定量分析得出各种无线环境指标对下载速率的影响的门限值，对数据业务的日常优化具有指导意义。建议在路测优化中将RxLev Sub值优化到-75dbm以上，C/I值保持在22以上，以保证较高的下载速率，提高用户感知。