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， 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）X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X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 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, —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%+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勺情况下，每一个子帧时隙单流承载 bit数为：RB总数 X ［每RB的子载波数X （子帧内符号数-控制符号数）-RS数］X调制阶数X码率=71280bit ;

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

X2接口走，则不占用S1

分析

精心整理

精心整理

这样，若3:1时隙配比，2X 2MIMQ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：

BBU总容量 3x20MHz 小区(S111) 20Mhz 小区(01) S1+X2用户面流量 3x104.544 104.544 S1控制面流量 3Mbps 1Mbps X2控制面流量 1Mbps 1Mbps BBU总带宽 317Mbps 107Mbps 承载带宽（5%开销） 332Mbps 112Mbps 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， 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。

按照保证带

而是按照一定的方式

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， 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+226Mbps+3+1 X.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。

精心整理

精心整理

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%寸，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2G3G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 咼。

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 小于于 CIR、 PIR的带宽；

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 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 WIRESHAR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：

D频段小区以及开启

精心整理

精心整理

以0.001S为统计粒度时（即1ms）,发现服务器发送的包是一个一个类似离散的脉冲，最 大的脉冲包长度达到1000kbit以上：

从服务器灌包+抓包的数据分析已经可以得出问题的根因， 即服务器在发包的时候不是每个时 刻平稳的发包，而是类似离散脉冲形式，每毫秒发送的最大数据可以达到

1000kbit o而传输的限

速带宽为320Mbps即使加上100K左右的缓存，每毫秒可以通过的包大小为 320kbit+100bit约为 420kbit o这个时候服务器发送的包大小已经在瞬时超过了传输限速带宽，因此在传输侧发生了丢 包的现象。

可以通过增大PIR来减少瞬时数据溢出导致的传输丢包，采用不同 情况如下：

PTNPIR设置（Mb）

PIR设置后下载速率变化

不限速 71 480 490 500 510 520 530 540 550 53 56 60 62 63 68 71 68 560 65 FTP下载速率（Mb） 参考以上测试结果，对比开启 CA和未开启CA站点采用不同PIR设置后下载速率情况，测试 结果如下：（闲时测试，均选择无线网络好点）

站名 保证带宽 （CIR） 40 未开启CA 功能小区 60 80 40 80 40 开启CA功 能小区 60 80 40 80 最大带宽 （PIR） 440 660 880 1000 1000 440 660 880 1000 1000 平均速率（Mb） 47.98 46.10 52.08 48.67 48.26 63.51 99.96 100.87 100.87 99 测试软件测试结果 下行平均每时隙调度 PRB个数 98.36 98.30 98.54 98.60 98.52 98.07 98.19 98.44 98.21 98.35 下行子帧调度率 820.21 853.92 801.86 846.46 831.73 843.42 853.47 842.22 849.53 852.59 所有测试点均是无线好点，调度基本相同的情况下，除开启 外，其他测试点基本均达或接近最大速率。

CA小区40\\440配置下速率受限

服务器在发包的时候并不知道用户空口情况，都是采用的同样的脉冲发包。在小区开启了 CA

功能后，单用户空口速率提升到了 100Mbps左右，此时如果PIR设置过小，就会出现PTN丢包大于 eNodeB丢包，整体速率由于传输受限的情况。当小区未开启 CA时，单用户空口速率50Mbps左右， 此时只要保证eNodeB丢包大于PTN丢包，速率空口受限，即使进一步提升 PIR也无法提升用户感 知。

考虑到CIR定义是承诺带宽，主要体现在网络忙时保证单个基站的最少分配带宽， 线好点测试验证不同CIR配置下下载速率感知，以下为测试结果：

通过忙时无

精心整理

精心整理

测试软件测试结果 保证带宽 站名 （CIR） 40 测试小区1 80 40 80 40 80 最大带宽 （PIR） 1000 1000 1000 1000 1000 1000 平均速率（Mb） 49.35 67.40 34.54 37.33 55.49 60.83 下行平均每时隙 调度PRB个数 78.86 98.08 97.37 97.28 97.33 96.81 下行子帧调度 率 649.11 806.94 736.31 699.51 663.81 731.51 测试小区2 测试小区4 在网络整体较忙的情况下，由于服务器脉冲发包机制，即使接入环整体负荷低于 可能存在部分业务瞬间占用所有传输容量，导致其他基站只能占用承诺带宽的情况。

此时提升基站的CIR配置，可以明显提升该基站下用户整体速率感知。 五、PTN接入环负荷分析

50%也依然

目前我省PTN接入环负荷主要通过工具采集传输网管上接入环 15分钟负荷平均值，集团对于 PTN接入环扩容标准如下：

对于承载4G基站回传的GEPTI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%寸，可考虑升级为10GE或双GE环。

我省各地市接入环整体带宽满足度均已达标，但目前传输网管无法统计单独某个接入环规划带 宽满足度情况，各地市整体带宽满足度情况如下：

带宽 地市 常州? 淮安 连云港 南京 南通 苏州 泰州 无锡 宿迁 徐州 盐城 扬州 镇江

10GE 总拓扑数 GE 越限 总拓扑数 4980 4802 3610 8106 4G传输带宽 满足越限 度 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 1108 467 622 1904 1166 1559 320 2505 1059 1328 672 1120 949 14290 3271 1 4834 2552 4628 2798 6889 5739 3420 100.00% 99.98% 100.00% 6 99.92% 100.00% 1 99.99% 100.00% 100.00% 2209 1 55894 100.00% 100.00% 总计 参考集团标准、我省各地市整体接入环规划满足度及各接入环 15分钟峰值利用率，可以发现

我省各地市基本不存在接入环负荷超标的问题，即不存在传输流量竞争的现象。

精心整理

精心整理

根据第四节测试结果，可以得知服务器发包存在突发性脉冲的现象， 同时绝大部分用户行为是 短时间突发流量为主。采用15分钟平均方式统计的GE环峰值利用率无法明确体现该 GE环实际峰 值负荷。提取徐州两个 GE环，对比15分钟平均利用率与秒级峰值利用率，结果如下：

GE环 1：

传输测网元：市区银湖小区搬迁-65-汇聚，对应端口 ：市区银湖小区搬迁-65-汇聚 -PGEA[0-1-9]-1:4?? 接收流速 端口带宽 网元名称 (Mbps) 峰值 (Mbps) 发送流速 峰值 (Mbps) 带宽利用 率峰值(%) 带宽繁忙 度(%) 带宽利用 率均值(%) 市区银湖小区 1000 搬迁-65-汇聚 4.57 39.31 3.93 0 0.63 GE环 2:

传输测网元：市区手机城-65-汇聚，对应端口 ：市区手机城-65-汇聚 -PGEA[0-1-8]-1:4

接收流速 端口带宽 网元名称 (Mbps) 峰值 (Mbps) 发送流速 峰值 (Mbps) 带宽利用 率峰值(%) 带宽繁忙 度(%) 带宽利用 率均值(%) 市区手机城 1000 -65-汇聚 25.37 137.41 13.74 0 3.78 从以上采集数据可以看出，环1、2秒级峰值负荷分别为15min级平均负荷的6.23、3.63倍, 可见如果根据集团标准采用15分钟平均负荷70%^上才扩容PTN专输，不可避免会出现传输环网

L I 、

瞬时超负荷导致的流量竞争。

由于我省暂未实现所有传输网管秒级负荷采集，因此暂无法得到全省传输秒级环网负荷评估结 果。目前仅能初步推断15min级平均负荷达到40%以上即有可能会出现瞬时负荷超 90%但瞬时负 荷过高对整体用户感知的影响程度暂未明确，有待联合传输专业进一步研究确定。

六、传输带宽配置需求总结

综合理论计算结果及实际测试验证，可以得出结论如下：

精心整理

精心整理

1)

根据集团规范及我省规划配置，目前单小区规划传输带宽为城区：

24Mbps农村：

17.7Mbps，低于集团规范的单小区平均速率带宽需求 27mbps远低于20Mhz小区最大需求 带宽 104.5Mbps；

2) 由于服务器脉冲发包的特性，为保证 PTN丢包低于eNodeB丢包，下载速率不受限于传 输，接

入环至少应该保留440Mbps以上的空闲容量；

3) 在接入环保留440Mbps以上空闲容量的情况下，为满足 S111基站接入环规划带宽 80Mbps的

集团规范要求，单个 GE环下挂S111基站数应该不超过8个(即7>80+1 >440)， 若接入环下挂小基站或室分，则单个 GE环下挂20MHz带宽小区数量应该不超过24个；

4) 由于开启CA功能基站以及S222或以上配置小区对于传输带宽需求明显高于 S111基站， 开启

CA功能基站及S222基站应该下挂在2GE或 10GE环下，同时该环至少应该保留660Mbps 以上的空闲容量； 5) 6) 7) 8)

对于有开启CA功能或6小区以上基站的接入环，其 PIR至少应该设置大于600Mbps 对于未开启CA功能基站的接入环，其PIR至少应该设置大于440Mbps 在网络整体很闲的情况下，CIR配置高低不影响下载速率感知；

根据基站类型区别设置CIR配置，对于S222基站、开启了 CA功能的基站、需要重点 保障的基站，需要根据传输带宽余量适当提升 CIR配置；

9) 由于秒级峰值负荷明显高于15min级平均负荷，即使平均负荷低于50%也有可能出现 由于PTN

流量竞争导致的空口速率限速冋题。 七、现网传输带宽配置情况

提取徐州市区及铜贾、铜山区域共 259条接入环，核查各接入环下挂基站配置情况。 261条接入环中，20GE环3条、10GE环96条、GE环160条，259条接入环总计下挂基站 1599个，包含小区3081个。其中GE环下挂小区分布情况如下：

根据第六节中总结的原则，259个GE环中，下挂小区数量大于24的共有53个，占比14.76%, 下挂小区数量大于36的共有18个，占比6.94%。下挂小区数最多的GE环下挂了 81个小区(市区 汇聚环07接入环03))

目前无法获取准确的全省传输环网配置情况及下挂基站信息， 暂未完成全省传输环网配置情况 核查。

精心整理