LTE - TDD问题定位指导书-吞吐量篇-2013 - 图文(2)

LTE-TDD问题定位指导书-吞吐量篇

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1 概述

本文中的所提到的M2000在中国区等同于OMC920。吞吐率异常主要有吞吐率偏低和吞吐率波动（掉坑、裂缝）两种表现，如果存在异常，需要定位。本文档主要描述

MAC层吞吐率问题定位的思路和方法。E2E数传问题定位中，涉及TCP、IP、PDCP、RLC、MAC等协议层以及S1传输的问题定位，除MAC层问题在本文描述外，其他部分的问题隔离参考《TCP数传问题定位和优化指导书 V3.0》。

2 基础知识

2.1 基本概念

2.1.1 吞吐量相关指标定义

吞吐率定义：单位时间内下载或者上传的数据量。

吞吐率公式：吞吐率 = ∑下载上传数据量 / 统计时长。

吞吐率主要通过如下指标衡量，不同指标的观测方法一致，测试场景选择和限制条件有所不同：

（1）单用户峰值吞吐率：

单用户峰值吞吐率以近点静止测试，信道条件满足达到MCS最高阶以及IBLER为0，进行UDP/TCP灌包，使用RLC层平均吞吐率进行评价。 （2）单用户平均吞吐率：

单用户平均吞吐率以移动测试(DT)时，进行UDP/TCP灌包，使用RLC层平均吞吐率进行评价。移动区域包含近点、中点、远点区域，移动速度最好30km/h以内。 （3）单用户边缘吞吐率：

单用户边缘吞吐率是指移动测试，进行UDP/TCP灌包，对RLC吞吐率进行地理平均，以两种定义分别记录边缘吞吐率。

? 定义1）以CDF曲线(Throughput vs. SINR ) 5％的点为边缘吞吐率，此一般

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使用在连续覆盖下路测场景；

? 定义2）以PL为120定义为小区边缘，此时的吞吐率为边缘吞吐率；此处只

定义RSRP边缘覆盖的场景，假定此时的干扰接近白噪声，此种场景类似于单小区测试。

（4）小区峰值吞吐率：

小区峰值吞吐率测试时，用户均在近点，信道质量满足达到最高阶MCS，IBLER为0，采用UDP/TCP灌包；通过小区级RLC平均吞吐率观测。 （5）小区平均吞吐率：

小区平均吞吐率测试时，用户分布一般类似1:2:1分布（备注：用户分布根据运营商要求而不同），即近点1 UE、中点2UE、远点1UE，其中近点/中点/远点定义为RSRP-85dbm/-95dbm/-105dbm。采用UDP/TCP灌包，通过M2000跟踪的小区RLC吞吐率观测得到。

2.1.2 各层开销分析

从协议栈的不同层上进行定义，相应就体现了不同层的吞吐率，从高层到底层主要的有：应用层速率、IP层速率、PDCP层速率、RLC层速率、MAC层速率、物理层速率。高层速率和底层速率之间，主要差别在于头开销、以及重传的差异，比如说TCP层的重传数据不会体现在应用层吞吐率上，但是会体现在底层的如物理层吞吐率上。用户面的协议栈参考下图：

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图表 2-1 上行用户面协议栈

上层的数据到了底层之后，都会进行一层封装，从而增加了头开销，而在本层增加的头开销到了更底层的时候就又体现为数据量，应该计算入该层的吞吐量中，其各层吞吐率中包含的开销可以参考下图：

图表 2-3 各层吞吐率示意图

显然，头开销的比特数相对固定，头开销的比例和应用层的数据包大小相关的，应用层包字节越大，则头开销比例越小（暂不详细分析RLC层、MAC层都可能

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存在的分片和级联），另外，在LTE中，MAC层的传输块的大小是由MCS以及所分配的RB个数决定的，其变化的范围非常大，参考TS 36.213 Table 7.1.7.2.1-1，

Application package size TCP header size IP header size IP package Size PDCP header size RLC header size MAC header size L1 package size Overhead (1 - app/L1) AM X 20 20 X+40 2 2 or more 2 or 3 or more X+46 (X+47 or more) = 1- X/(X+46) UM X 20 20 X+40 2 or 1 1 or 2 or more 2 or 3 or more X+45 (X+47 or more) = 1- X/(X+45) 图表 2-4 各层吞吐率示意图

以下表格给出了，当各个协议层的包都是一一对应的情况下的头开销估计，即一个RLC SDU对应一个RLC PDU，一个MAC SDU对应一个MAC PDU，另外PDCP/RLC/MAC的头部都为2个字节时的开销计算，可以看到当应用层采用最大字节1460的包时，协议栈的开销在3.05%。当然在峰值测试时，RLC层会做级联，多个RLC包映射为一个MAC包，开销有所降低； App package size 60 160 360 560 960 1460 IP package size 100 200 400 600 1000 1500 Protocol Overhead 43.40% 22.33% 11.33% 7.59% 4.57% 3.05% Efficiency 56.60% 77.67% 88.67% 92.41% 95.43% 96.95% L1 throughput 106 206 406 606 1006 1506 2.2 吞吐量计算

2.2.1 峰值吞吐量计算方法

吞吐量取决于MAC层调度选择的TBS，理论峰值吞吐量就是在一定条件下计算可以选择的

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最大TBS，TBS由RB数和MCS阶数查表得到，具体计算思路如下：

【Step 1】计算每个子帧最大可用的RE数

根据协议物理层时频资源分布，扣除每个子帧里PDCCH/PUCCH/PRACH、PBCH，SSS，PSS，CRS（对于BF还有DRS）等开销。这些开销中，PBCH，SSS，PSS是固定的；其它的开销要考虑具体的参数设置，比如PDCCH符号数，PUCCH/PRACH占用的RB个数，特殊子帧配比，CRS映射到2端口还是4端口等。

说明：目前产品实现中，对于单UE BF峰值，在TM7下子帧0（TM8下子帧0/1/5/6）的中间6个RB不能使用，由于采用RBG的分配方式，中间6个RB占用了3个RBG，所以10M带宽时共9个RB不可用，20M带宽时12个RB不可用。

【Step 2】计算每个子帧可携带比特(bit)数

计算每个子帧可携带的比特数，可携带比特数＝可用RE×调制系数（QPSK为2，16QAM为4，64QAM为6）。

【Step 3】选择合适的TBS

依据可用的RB数选择满足CR(码率)不超过0.93的最大的TBS，CR = (TBS+CRC)/可携带比特数；如果CR超过0.93，MCS就要降阶。根据协议，PHY层会把超过6144bits的TBS进行分块，给每块加上24bits的CRC，最后整个TBS还要加上一个TB CRC。

【Step 4】PHY层吞吐量的计算

计算出每个子帧选择的TBS后，根据帧配比和特殊子帧配比累加各个子帧的TBS+CRC，如果是双码字还要乘以2，从而计算出最终PHY层吞吐量。

2.2.2 单UE理论峰值吞吐量

（1）上行峰值吞吐量（以CFI=3，2T2R为例） 上行峰值速率 配比0 配比1 10M小区 配比2 配比5 配比0 20M小区 配比1 2016-6-9

PUCCH RB 4 6 8 8 6 8 Cat3单用户峰值 14.3864 8.3232 4.0464 1.908 28.8496 19.0624 Cat5单用户峰值 19.3576 11.4304 5.5712 2.6416 36.0536 24.0024 第10页, 共59页

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