LTE網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信令開銷評(píng)估與終端節(jié)能優(yōu)化的研究.pdf

1、隨著長(zhǎng)期演進(jìn)(Long Term Evolution，LTE)網(wǎng)絡(luò)在全球部署與商用步伐的日益加快，全球4G(4th Generation)網(wǎng)絡(luò)對(duì)2G(2nd Generation)、3G(3rd Generation)網(wǎng)絡(luò)的替代進(jìn)程也在逐漸加速，LTE網(wǎng)絡(luò)新增用戶數(shù)量與移動(dòng)數(shù)據(jù)流量持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量提出更高的要求。與此同時(shí)，技術(shù)發(fā)展與生活需要進(jìn)一步推動(dòng)著智能手機(jī)的普及與滲透，基于智能手機(jī)的應(yīng)用APP(Application)的功能延伸

2、至生活的各個(gè)領(lǐng)域，業(yè)務(wù)形態(tài)不斷豐富，改變了人們與互聯(lián)網(wǎng)的交互方式和人與人之間的溝通方式。即時(shí)通訊、社交網(wǎng)絡(luò)等新興熱門應(yīng)用不同于網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸?shù)葌鹘y(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的運(yùn)行模式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們通過在后臺(tái)發(fā)送心跳信息的機(jī)制以保持“永遠(yuǎn)在線”的網(wǎng)絡(luò)連接，使網(wǎng)絡(luò)中的小數(shù)據(jù)包和短連接行為的比例增加。這樣的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特征已經(jīng)和LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之初大不相同，也因此帶來了諸多問題，一方面在網(wǎng)絡(luò)側(cè)造成信令量和系統(tǒng)資源負(fù)荷的急劇增加，另一方面在用戶側(cè)導(dǎo)致用戶終端耗

3、電量的增加，若不能很好的對(duì)上述問題進(jìn)行管理則會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的承載能力，降低網(wǎng)絡(luò)用戶體驗(yàn)與用戶粘性。
　　本文主要依托于在諾基亞通信投資（中國(guó)）有限公司實(shí)習(xí)期間與韓國(guó)運(yùn)營(yíng)商LG U+關(guān)于LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略的合作研究項(xiàng)目，在基于LG U+運(yùn)營(yíng)下的LTE真實(shí)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中開展研究，分別從網(wǎng)絡(luò)側(cè)的信令開銷和用戶側(cè)的終端耗電量?jī)蓚€(gè)角度研究數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)，主要研究成果已交付LG U+使用。LG U+是目前全球LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較為成熟的運(yùn)

4、營(yíng)商之一，因此本文的研究工作能夠?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商的規(guī)劃LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)路線提高用戶體驗(yàn)等工作提供參考依據(jù)。本文的主要工作如下:
　　1)針對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)，從網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)規(guī)劃的角度，構(gòu)建了一個(gè)融合分類業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)預(yù)測(cè)的LTE業(yè)務(wù)生成框架;詳細(xì)分析了心跳信息形成機(jī)制與建模方法，構(gòu)建適用于網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)規(guī)劃場(chǎng)景的心跳信息模型;同時(shí)在業(yè)務(wù)框架中綜合考慮并梳理了傳統(tǒng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、VoLTE(Voice over LTE)業(yè)務(wù)模型

5、與參數(shù);重點(diǎn)基于LG U+的LTE網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)實(shí)際發(fā)展情況建立分類業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)預(yù)測(cè)，并融合到業(yè)務(wù)源模型中，作為全文研究工作的基礎(chǔ)。
　　2)基于LG U+選取的LTE真實(shí)網(wǎng)絡(luò)建立參考網(wǎng)絡(luò)，對(duì)在網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際采集數(shù)據(jù)，包括下行業(yè)務(wù)量、LTE用戶數(shù)、激活用戶數(shù)、RRC(Radio Resource Control)連接請(qǐng)求次數(shù)等四方面的信息進(jìn)行分析，利用LG U+實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)生成框架進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，并得到LG U+的認(rèn)可，表明該生成框

6、架模型在參考網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的適配性，為后續(xù)工作做好鋪墊。
　　3)以RRC狀態(tài)轉(zhuǎn)移相關(guān)信令為研究對(duì)象，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)的角度對(duì)信令開銷進(jìn)行研究評(píng)估。以信令映射到物理信道的資源開銷為考察指標(biāo)，分別從控制平面和用戶平面對(duì)心跳信息引起的信令開銷進(jìn)行了評(píng)估，并討論了RRC時(shí)鐘設(shè)置對(duì)各個(gè)信道的影響;結(jié)合業(yè)務(wù)生成框架，在業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)下的信道資源消耗進(jìn)行了評(píng)估，考察了控制信道與數(shù)據(jù)信道的承載能力;利用諾基亞公司系統(tǒng)級(jí)仿真平臺(tái)在參考網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略

7、的系統(tǒng)級(jí)仿真分析，為L(zhǎng)G U+評(píng)估研究了智能手機(jī)信令和VoLTE帶來的信道資源消耗對(duì)LTE網(wǎng)絡(luò)升級(jí)演進(jìn)策略的影響。
　　4)從用戶側(cè)角度對(duì)新興業(yè)務(wù)增長(zhǎng)帶來的LTE用戶終端耗電問題進(jìn)行研究，在總結(jié)非連續(xù)接收機(jī)制(Discontinuous Reception，DRX)相關(guān)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，提出一種易于工程實(shí)現(xiàn)的適用于時(shí)延不敏感類型業(yè)務(wù)的DRX長(zhǎng)周期切換方案并進(jìn)行了性能分析，給出了結(jié)合3GPP(3rd Generation Partn