無線信道仿真方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種無線信道仿真方法與裝置。其中，該方法包括獲取上下行業務數據包；根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態進行預判；根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務信道進行時隙驅動仿真；對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信道和控制信道的關鍵性能指標。本發明實施例可以對單基站下和組網條件下的多用戶混合業務進行反向接入信道和前向控制信道的性能評估，能夠使無線網絡的業務和信令性能仿真極大地逼近實際移動通信系統的網絡狀況，從而可以更高效地指導移動通信系統的網絡規劃與優化工作。
【專利說明】無線信道仿真方法與裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及移動通信【技術領域】，特別地，涉及一種無線信道仿真方法與裝置。
【背景技術】
[0002]在移動通信系統中，空中接口的邏輯信道一般分為業務信道和控制信道。業務信道主要傳輸用戶的語音和數據，控制信道主要傳輸系統消息以及信令消息，如業務信道的連接建立和連接釋放等消息均在控制信道上完成。
[0003]傳統的移動通信空口性能仿真，主要是針對空口的業務信道進行性能仿真。輸入一般為抽象的業務模型，通過對業務信道的建模而輸出各個用戶占用業務信道的平均速率和總吞吐量等。在此類仿真中，前反向信道獨立進行，并且在仿真過程中用戶持續地占用業務信道。
[0004]然而，發明人發現，隨著移動互聯網業務的發展，各類業務的特性表現各異，對網絡的性能影響也不盡相同，例如，小流量常在線業務會頻繁的進行連接建立和連接釋放，系統的容量瓶頸可能發生在控制信道上。因此，在系統級仿真中增加對控制信道的性能評估，尤其是針對混合多用戶多業務的性能評估和分析，對網絡規劃、優化等工作有相當大的意義。
[0005]綜上所述，傳統仿真方法存在以下問題:
[0006]首先，傳統方法僅對業務信道進行仿真，未考慮到控制信道也可能是影響系統容量的瓶頸；
[0007]其次，在對業務信道進行仿真時，僅考慮用戶持續占用業務信道的情況，而未考慮更多的高頻次小流量業務導致大量用戶交替占用業務信道的情況，導致對業務信道的仿真與實際系統性能差別較大；
[0008]第三，在對業務信道進行仿真時，對前反向鏈路分開仿真，將導致無法掌握仿真過程中各用戶的狀態轉移狀況，因此無法進行控制信道的性能仿真。
【發明內容】
[0009]本發明實施例要解決的一個技術問題是提供一種無線信道仿真方法與裝置，能夠對單基站下或組網環境中的多用戶混合業務進行前向控制信道的性能仿真，以指導移動通信系統的網絡規劃與優化。
[0010]本發明實施例提供了一種無線信道仿真方法，包括獲取上下行業務數據包；根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態進行預判；根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務信道進行時隙驅動仿真；對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信道和控制信道的關鍵性能指標。
[0011]本發明實施例還提供了一種無線信道仿真裝置，包括業務數據獲取單元，用于獲取上下行業務數據包；空口狀態預判單元，用于根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態進行預判；時隙驅動仿真單 元，用于根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務信道進行時隙驅動仿 真；性能指標統計單元，用于對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信道 和控制信道的關鍵性能指標。
[0012]本發明實施例提供的無線信道仿真方法與裝置，根據狀態轉移機制和輸入到仿真 平臺的上下行業務數據包到達時間對空口的連接狀態進行預判，然后根據預判出的空口連 接狀態對前反向業務信道、前向控制信道和反向接入信道進行時隙驅動仿真，再根據仿真 情況統計并輸出相應的KPI (Key Performance Indicators,關鍵性能參數)。本發明實施 例可以對單基站下和組網條件下的多用戶混合業務進行反向接入信道和前向控制信道的 性能評估，能夠使無線網絡的業務和信令性能仿真極大程度地逼近實際移動通信系統的網 絡狀況，從而可以更高效地指導移動通信系統的網絡規劃與優化工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分。在附 圖中:
[0014]圖1是一個持續占用業務信道的無線空口傳輸示意圖。
[0015]圖2是一個頻繁數據突發業務的無線空口傳輸示意圖。
[0016]圖3是本發明無線信道仿真方法的一個實施例的流程示意圖。
[0017]圖4是根據上下行數據包對無線空口狀態進行預判的示意圖。
[0018]圖5是一次消息傳遞過程中空口接口的過程。
[0019]圖6是本發明無線信道仿真裝置的一個實施例的結構示意圖。
[0020]圖7是本發明無線信道仿真裝置的另一實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面參照附圖對本發明進行更全面的描述，其中說明本發明的示例性實施例。本 發明的示例性實施例及其說明用于解釋本發明，但并不構成對本發明的不當限定。
[0022]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明 及其應用或使用的任何限制。
[0023]圖1是一個持續占用業務信道的無線空口傳輸示意圖。
[0024]如圖1 所不，以 Full buffer (滿隊列)的 FTP (File Transfer Protocol,文件傳 輸協議)和VOIP (Voice over IP，在IP上傳輸語音)等業務為例，這些業務的特點是在一 段時間內會持續地發送上下行數據包，因此，其無線空口一直處于連接態，只需在數據傳輸 之初進行一次page (尋呼)和access (接入)，信令交互較少。
[0025]圖2是一個頻繁數據突發業務的無線空口傳輸示意圖。
[0026]如圖2所示，與圖1不同的是，其并不持續地發送上下行數據包，而是以突發形式 進行發送，這樣就會出現空閑態與連接態的頻繁轉換，從而出現多次page和access過程。 在對此類業務進行仿真時，如僅考慮業務信道，則仿真結果將與實際系統存在較大差異，進 而導致仿真結果無法有效地指導網絡規劃。
[0027]現有技術在仿真時，對前、反向業務信道分開考慮，因此不能確定何時拆鏈。為了提高仿真與實際系統的相似性，本發明下述實施例以HRPD (High Rate Packet Data，高速分組數據)移動通信系統為例提出了一種控制信道和業務信道的仿真方法和裝置，該方法和裝置同樣適用于諸如LTE (Long Term Evolution,長期演進)等其他移動通信系統。下述實施例在仿真過程中增加了對用戶無線空口狀態進行預判的流程，該流程基于仿真中輸入的用戶前反向數據包的到達時間點和協議或系統規定的狀態轉移機制預判仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態。該新增的預判流程可在原有仿真平臺的基礎上進行修改。
[0028]圖3是本發明無線信道仿真方法的一個實施例的流程示意圖。
[0029]如圖3所示，該實施例可以包括以下步驟:
[0030]S302，獲取上下行業務數據包；
[0031]S304，根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態進行預判，在該預判過程中同時考慮了上行數據包和下行數據包，從而可以準確地確定無線空口狀態的轉換點；
[0032]S306，根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務信道進行時隙驅動仿真，時隙驅動仿真可以理解為在時間軸上根據無線空口狀態的轉移去進行不同的處理，例如，前向是業務信道和控制信道共享時隙資源的，可能這個時隙被控制信道占用，進行控制信號的處理，也可能下個時隙就被業務信道占用，進行數據信號的處理；
[0033]S308，對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信道和控制信道的關鍵性能指標，該關鍵性能指標主要指前向控制信道和反向接入信道的負荷指標、以及前反向業務信道的性能指標，例如，速率和吞吐量。
[0034]該實施例根據狀態轉移機制和輸入到仿真平臺的上下行業務數據包到達時間對空口的連接狀態進行預判，然后根據預判出的空口連接狀態對前反向業務信道、前向控制信道和反向接入信道進行時隙驅動仿真，再根據仿真情況統計并輸出相應的KPI。本發明實施例可以對單基站下和組網條件下的多用戶混合業務進行反向接入信道和前向控制信道的性能評估，能夠使無線網絡的業務和信令性能仿真極大程度地逼近實際移動通信系統的網絡狀況，從而可以更高效地指導移動通信系統的網絡規劃與優化工作。
[0035]此外，在步驟302之前，本發明的實施例還對業務信道仿真和控制信道仿真所需的參數進行初始化，例如，可以包括仿真的小區數目、每個小區中的用戶數、無線信道環境、底噪門限值、業務信道調度算法以及控制信道調度算法。另外，仿真平臺數據的初始化還包括小區和用戶的生成、路損模塊的初始化以及多用戶業務輸入的初始化。可以利用單用戶業務模型產生多個不同業務的多用戶業務輸入，作為多用戶混合業務數據包輸入到仿真平臺。單用戶業務模型可以是抽象的數學模型和單用戶的業務數據包trace (跟蹤)文件，例如，一個用戶的trace文件可以包括以下內容:數據包1:到達時間，包大小；數據包2:達到時間，包大小，…。多個用戶的trace文件可以為多個單用戶trace文件的組合:用戶I的trace文件,用戶2的trace文件，…。無論trace文件、log文件還是通過信道模型生成的仿真輸入都體現了數據包的到達時間間隔與數據包的大小。
[0036]具體地，在步驟S302中，可以通過實際采集的log(日志)文件和trace文件獲取上下行業務數據包、或通過信道模型等符合某種數學分布的業務規律生成上下業務數據包。
[0037]在步驟S304中，狀 態轉移機制可以包括但不限于休眠定時器時長設置和非連續接收參數設置。在預判過程中，可以根據用戶模型或者單用戶trace文件生成數據包到達的時間點，以及無線空口狀態轉移機制預判整個仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態 (包括空口連接態和空口空閑態)，即何時發生空口連接建立、何時進入休眠等待、何時空口 連接釋放等。由于網絡發起連接的休眠定時器時長和終端發起連接的休眠定時器時長不 同，因此在進行無線空口狀態預判時需判定連接是網絡發起的還是終端發起的。例如，根 據數據包的到達時間和不同的定時器時長可以判斷是否拆鏈，進而獲知當前的無線空口狀 態。接下來以圖4為例說明如何實現無線空口狀態的預判。
[0038]圖4是根據上下行數據包對無線空口狀態進行預判的示意圖。
[0039]如圖4所示，TimerA (定時器)應用于網絡發起的連接建立中，TimerB應用于終端 發起的連接建立中。下行數據包I到達后需要先page、access、再建立業務信道(S卩，進入 空口連接態)，等下行數據包I傳輸完畢之后，啟動TimerA。在TimerA還沒結束就來了上行 數據包2，發送上行數據包2并重置TimerA。在TimerA到時并且再無新的上行或下行數據 包達到時，拆鏈并進入空口空閑態。隨后上行數據包3到達，終端直接接入并進入空口連接 態，上行數據包3發送完后啟動TimerB，TimerB到時并且再無新的上行或下行數據包達到 時，拆鏈并進入空口空閑態。然后網絡側發起下行數據包4，相應的過程發送完畢之后啟動 TimerA, TimerA到時并且再無新的上行或下行數據包到達時，拆鏈并進入空口空閑態。從 圖4可以看出，空口連接態還包括數據發送態和休眠態。
[0040]在步驟S306中，對前反向業務信道的仿真可以按傳統的方法進行，例如，可以根 據調度情況和用戶無線信道條件判斷用戶的前反向業務信道的傳輸速率等。對于新增的反 向接入信道，可以根據步驟S304的預判結果判斷是否進行反向接入，或者是否進行抬升功 率的再次接入嘗試，如果是再由基站計算反向接入和反向業務信道共同產生的底噪，基于 初始化的底噪門限，對基站的反向忙閑進行判斷，也就是說，如果底噪高于門限值，則表示 當前用戶數較多或系統干擾較大，從而判定基站在反向上較忙，不建議新用戶再進行反向 接入；如果底噪低于門限值，則確定基站在反向上較閑，從而可以進行新用戶的反向接入或 接入的再嘗試，進而在分配的時隙上實現反向接入。對于前向控制信道，可以根據協議規定 及調度算法判斷何時下發page消息或者何時進行接入控制應答及業務信道分配，如果是 下行數據包到達了，需要先page再access，假如數據包到達時是K時隙，根據HRPD協議標 準在K時隙后特定的控制信道時隙發送page。在進行時隙驅動仿真時，可以基于現有協議 直接進行仿真，也可以對現有協議進行簡化而抽象出一個易實現的簡易版協議，并基于該 簡易版協議進行仿真。
[0041]此外，在進行時隙驅動仿真時，還可以先根據設定的無線環境對每個時隙進行信 道環境的更新(例如，進行快衰落更新)，然后再進行無線空口狀態的預判，確定這個時隙是 進行前向控制信道的處理、反向接入信道的處理還是進行前反向業務信道的處理。如果這 個時隙是被前向控制信道占用，則進行相關處理，之后不再進行業務信道的處理(前向某一 時隙只能被某一種信道占用)。如果是前向業務信道占用，則跳過對前向控制信道的仿真。 但是，反向是碼分的，因此可以先看是否進行反向接入，然后再和其他有反向業務信道的用 戶一起計算反向底噪。
[0042]圖5是一次消息傳遞過程中空口接口的過程。
[0043]如圖5所示，一個數據包(該數據包可以是接入終端主動要上傳的數據，或網絡側 要下發的數據，此時網絡側會通過page消息通知接入終端發起反向接入)到達后，首先需要經過控制信道的信令傳送，才能建立起業務信道，最終數據包再通過業務信道進行傳輸。從圖4可以看到，業務信道傳送完數據后，如果Timer時間到達并且沒有新的數據包到達，則拆除終端與網絡之間的鏈路。如果拆鏈后再有新的數據包到達，則需要重新進行圖5所示的接入過程。如果在拆鏈前有新的數據包到達，就在已經建立好的業務信道上繼續傳送，而無需再占用控制信道。如果數據包頻繁但到達時間又大于Timer，則會出現較大的控制信道開銷。在圖5中，前向控制信道會發送page消息、系統消息、接入控制應答消息以及業務信道分配消息；反向接入信道會發送路由更新/連接請求消息，反向業務信道會發送業務信道建立完成消息，前向業務信道會發送反向業務信道應答消息。
[0044]在步驟S308中，關鍵性能指標可以包括但不限于前向控制信道的時隙占用率、數據傳輸時延、反向接入信道的時隙占用率和反向業務信道建立時長。前向控制信道的時隙占用率可以根據前向控制信道在單位時間內所占用的時隙數計算得出，同理，可以計算出反向接入信道的時隙占用率。從圖5可以看出，從接入終端或網絡側接收到要傳輸數據的指令起，到業務信道建立完畢開始傳輸上下行數據的時間差即可以理解為數據傳輸時延。同理，也可以計算出反向業務信道建立時長，即，圖5中從路由更新/連接請求到業務信道建立完成所占用的時間為反向業務信道建立時長，也可以理解為接入過程所需時間。
[0045]上述實施例在預判無線空口狀態時需要同時考慮上行數據包和下行數據包，在預判出無線空口狀態后，可以對前反向的各信道分開進行仿真，以降低仿真的復雜度。
[0046]本領域普通技術人員可以理解，實現上述方法實施例的全部和部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算設備可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟，而前述的存儲介質可以包括ROM、RAM、磁碟和光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0047]圖6是本發明無線信道仿真裝置的一個實施例的結構示意圖。
[0048]如圖6所示，該實施例中的裝置60可以包括業務數據獲取單元602、空口狀態預判單元604、時隙驅動仿真單元606以及性能指標統計單元608。
[0049]其中，業務數據獲取單元602獲取上下行業務數據包，獲取的上下行業務數據包可以來自log文件或通過信道模型生成；空口狀態預判單元604根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態進行預判，其中，狀態轉移機制可以包括休眠定時器時長設置和非連續接收參數設置，無線空口狀態包括空口連接態和空口空閑態；時隙驅動仿真單元606根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務信道進行時隙驅動仿真；性能指標統計單元608對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信道和控制信道的關鍵性能指標，其中，關鍵性能指標可以包括但不限于前向控制信道的時隙占用率、數據傳輸時延、反向接入信道的時隙占用率和反向業務信道建立時長。
[0050]該實施例提升了現有仿真平臺的能力，其同時根據上行數據包和下行數據包的到達時間以及狀態轉移機制共同確定無線空口狀態，再基于預判后的無線空口狀態進行空口控制信道和接入信道的動態仿真。該實施例考慮了多用戶對空口業務信道的交替占用和釋放，可以更準確的進行業務信道性能的動態仿真，更適合移動互聯網的業務特性。
[0051]圖7是本發明無線信道仿真裝置的另一實施例的結構示意圖。
[0052]如圖7所示，與圖6中的實施例相比，該實施例中的裝置70還可以包括參數初始化單元702，其對業務信道仿真和控制信道仿真所需的參數進行初始化。
[0053]本發明的上述實施例考慮了多用戶對空口業務信道的交替占用和釋放，可以更準確地進行業務信道性能的動態仿真，更適合移動互聯網的業務特性；同時，在仿真時還考慮前向控制信道和反向接入信道對系統資源的占用，可以看出，本發明的仿真方法能夠使無線網絡的業務和信令仿真極大程度地逼近實際移動通信系統的網絡狀況，更高效地指導移動通信系統的網絡規劃與優化工作。
[0054]本說明書中各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同和相似的部分可以相互參見。對于裝置實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關之處可以參見方法實施例部分的說明。
[0055]雖然已經通過示例對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上示例僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的范圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的范圍由所附權利要求來限定。
【權利要求】
1.一種無線信道仿真方法，其特征在于，包括:獲取上下行業務數據包；根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對仿真持續過程中每個用 戶的無線空口狀態進行預判；根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務信道進行時隙驅動仿真； 對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信道和控制信道的關鍵性能 指標。
2.根據權利要求1所述的無線信道仿真方法，其特征在于，所述方法還包括:對業務信道仿真和控制信道仿真所需的參數進行初始化。
3.根據權利要求1所述的無線信道仿真方法，其特征在于，所述獲取的上下行業務數 據包來自log文件或通過信道模型生成。
4.根據權利要求1所述的無線信道仿真方法，其特征在于，所述狀態轉移機制包括休 眠定時器時長設置和非連續接收參數設置。
5.根據權利要求4所述的無線信道仿真方法，其特征在于，所述無線空口狀態包括空 口連接態和空口空閑態。
6.根據權利要求1所述的無線信道仿真方法，其特征在于，所述關鍵性能指標包括前 向控制信道的時隙占用率、數據傳輸時延、反向接入信道的時隙占用率和反向業務信道建 立時長。
7.一種無線信道仿真裝置，其特征在于，包括:業務數據獲取單元，用于獲取上下行業務數據包；空口狀態預判單元，用于根據狀態轉移機制和獲取的上下行業務數據包的到達時間對 仿真持續過程中每個用戶的無線空口狀態進行預判；時隙驅動仿真單元，用于根據預判結果對前向控制信道、反向接入信道和前反向業務 信道進行時隙驅動仿真；性能指標統計單元，用于對處于動態仿真中的每個時隙進行統計，以獲得相應業務信 道和控制信道的關鍵性能指標。
8.根據權利要求7所述的無線信道仿真裝置，其特征在于，所述裝置還包括:參數初始化單元，用于對業務信道仿真和控制信道仿真所需的參數進行初始化。
9.根據權利要求7所述的無線信道仿真裝置，其特征在于，所述獲取的上下行業務數 據包來自log文件或通過信道模型生成。
10.根據權利要求7所述的無線信道仿真裝置，其特征在于，所述狀態轉移機制包括休 眠定時器時長設置和非連續接收參數設置。
11.根據權利要求10所述的無線信道仿真裝置，其特征在于，所述無線空口狀態包括 空口連接態和空口空閑態。
12.根據權利要求7所述的無線信道仿真裝置，其特征在于，所述關鍵性能指標包括前 向控制信道的時隙占用率、數據傳輸時延、反向接入信道的時隙占用率和反向業務信道建 立時長。
【文檔編號】H04W24/06GK103581981SQ201210257655
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優先權日:2012年7月24日
【發明者】劉琛, 周濤, 邵震 申請人:中國電信股份有限公司