TD網絡數據業務AUE和TPE算法融合研究與驗證

劉昭

【摘 要】基于華為TD網絡數據業務AUE和TPE算法，在邯鄲現網規模實驗開啟自適應上行增強（AUE）功能及TCP性能增強（TPE）功能，按照室內定點、室外定點、室外路測三種測試方式，分為不同的覆蓋場景進行上下行速率性能對比測試；同時針對這兩種算法進行融合性驗證，找出算法單獨開啟與同時開啟時在不同場景下的性能提升幅度規律，并總結出后續建議，為其他RNC開啟AUE和TPE技術提供參考，以全面有效地提升現網用戶的數據業務感知。

【關鍵詞】TD-SCDMA AUE TPE 融合 測試

1 引言

TD-SCDMA數據業務發展迅速，TD上網卡和上網本逐漸普及，數據業務量呈快速上漲趨勢，HSDPA已成為TD數據網業務的主要承載方式。按集團推薦配置，所有小區時隙比配置為2：4，HSDPA上行DCH資源尤為緊張，上行帶寬受限比較嚴重，很大程度上影響到用戶數據業務應用體驗。上行帶寬受限，不僅上行數據業務受影響，同時還會影響到下行數據業務感知。提高上行業務帶寬的需求越來越迫切。

針對上述需求，華為技術有限公司提出了AUE和TPE技術，能夠對不同場景下數據業務吞吐量的提升帶來一定的改善。本文基于華為TD網絡數據業務AUE和TPE算法的基礎上，針對邯鄲TD網絡開展算法性能測試及相關融合研究驗證。在測試中，按照方式分為不同覆蓋場景進行算法開啟前后速率性能對比研究，并驗證算法融合性，找出算法單獨開啟與同時開啟的速率性能提升規律，從而為后續網絡開啟該算法功能提供技術參考。

2 算法介紹

2.1 AUE算法介紹

上行自適應增強算法（AUE）針對HSDPA業務上行的不同鏈路條件，采用不同的速率方案，在占用相同碼道資源條件下，單位RU傳輸能力最高提升50%，可顯著提高上行速率，極大地緩解了上行受限對業務感知的影響，提升用戶對數據業務的感知度和滿意度。其流程圖如圖1所示：

AUE分為普通AUE和增強型AUE。其中，對于普通AUE，AUE升速判決基于UL TCP的6B事件測量，分為普通AUE升速判決和基于UL TCP優化的增強型AUE升速判決，當僅打開“AUE算法開關”時，進行常規的AUE升速判決，RNC首選需判決小區的干擾擁塞狀態；而對于增強型AUE，當同時打開“AUE算法開關”和“增強型AUE算法開關”進行增強型AUE升速判決時，增強型AUE判決對UL TCP測量進行了優化，即對UL TCP周期測量控制，參數“UL TCP周期測量的周期”控制測量周期，在AUE降速后，根據相關設置確定是否采用防乒乓機制。

2.2 TPE算法介紹

TCP協議利用“慢啟動”和“擁塞窗口”設置，可以很好地解決有線網絡的擁塞問題，但是對于快速變化的無線環境，TCP的反應就“有點慢”了。

TCP性能增強（TPE）算法主要從傳統TCP協議的基本機制入手，根據其慢啟動、擁塞避免、快速重傳、快速恢復等機制的特點，通過在RNC上設置一個TCP代理來實現對UE和Server間傳輸的數據包的解析和處理。新增加的TCP代理具有包解析、上行ACK分裂與ACK分裂監控、DupACK復制和本地重傳等功能，這些功能可以解決傳統TCP協議在無線網絡環境中不適應的問題，最終提升用戶感受。

如圖2所示，TPE相比于TCP，具有啟動時延小、丟包時重傳時延小的特點，能夠在不影響端到端數據傳輸的前提下，提高數據業務的傳輸效率和業務上下行的吞吐量，改善設備性能和用戶的業務體驗。

3 測試環境介紹

3.1 測試環境要求

（1）AUE測試環境要求

室內場景或無線環境較好的室外場景。

（2）TPE測試環境要求

無線環境變化快、空口丟包嚴重、網絡時延較大的場景。

3.2 測試區域信息

（1）室內定點AUE和TPE算法測試

選取世紀皇冠大酒店_0小區為室內CQT測試點，地理位置如圖3所示，并分別測試強信號（PCCPCH RSCP大于-80dBm）一處與弱信號（PCCPCH RSCP在-95dBm左右）一處。

（2）室外定點AUE和TPE算法測試

選取辰翔房地產_1小區為室外CQT測試點，地理位置如圖4所示，并分別測試近（PCCPCH RSCP大于-70dBm）、中（PCCPCH RSCP在-85dBm左右）、遠（PCCPCH RSCP在-95dBm左右）三點。

（3）室外DT AUE和TPE算法測試

選取邯鄲市區網格10進行室外DT測試，其路線圖如圖5所示：

4 算法測試

4.1 室內場景CQT測試

開啟AUE和TPE，在室內強覆蓋和弱覆蓋場景下，將RNC側的上行最大支持速率分別修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率設置為2 048kbps。在普通模式、開啟AUE和TPE模式下分別進行三次上傳及下載測試，取三次測試的平均值。本次室內CQT的各種速率下的測試平均速率如表1所示。

（1）室內強覆蓋區域

在室內強覆蓋CQT測試中，由于TD信號較好、UE發射功率較小，AUE功能起效，上行速率提升明顯。另外，在強信號覆蓋場所，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，從而TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（2）室內弱覆蓋區域

在室內弱覆蓋CQT測試中，由于TD信號較差，從而導致UE發射功率提升，未能觸發6A事件，上傳測試速率無明顯的變化。另外，在弱信號覆蓋場所，數據傳輸質量較差，TPE通過增長擁塞窗口而增大了發送窗口，從而提高了數據的發送速度；通過本地緩存和重傳，減輕并避免了空口原因造成的服務器慢啟動或窗口減半，下載速率得到了大幅度的提升（見表1右下角）。endprint

4.2 室外場景CQT測試

定點測試分別選取室外信號PCCPCH RSCP大于-75dBm以及在-85dBm、-95dBm左右的三個點進行測試，將RNC側的上行最大支持速率分別修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率設置為2 048kbps。在普通模式、開啟AUE和TPE模式下分別進行三次上傳及下載測試，取三次測試的平均值。測試結果如表2所示。

通過表2可以看出，在近點強覆蓋的情況下，開啟AUE后，上行上傳速率提升明顯；開啟TPE后，速率無明顯變化。在中點覆蓋以及遠點弱覆蓋的情況下，開啟AUE后，除了中點的32kbps上傳速率提升外，其余測試上傳速率提升不明顯；開啟TPE后，近點強覆蓋時下載速率提升不明顯，遠點弱覆蓋時下載速率有明顯提升。

在近點、中點和遠點覆蓋場景條件下，運用AUE和TPE算法的效果描述如下：

（1）在室外近點CQT測試中，TD信號較好、UE發射功率較小，AUE功能起效，上行速率提升明顯。強信號覆蓋中，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，從而TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（2）在室外中點CQT測試中，UE發射功率較高，未能順利升速，上行速率無明顯變化。在中點測試時，由于還未到弱覆蓋場景，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（3）在室外遠點弱覆蓋場景CQT測試中，TD信號較差，導致UE發射功率提升，未能觸發6A事件，上傳速率無明顯的變化。弱信號覆蓋條件下，數據傳輸質量較差，TPE通過增長擁塞窗口而增大了發送窗口，提高了數據的發送速度；通過本地緩存和重傳，減輕并避免了空口原因造成的服務器慢啟動或窗口減半，下載速率得到了大幅度的提升。

4.3 室外場景DT測試

DT測試選取一片區域，按照既定路線分別進行普通模式、開啟AUE和TPE模式下各速率的上傳及下載測試，前后臺記錄相關測試數據進行分析。本次室外DT的各種速率下的測試平均速率如表3所示：

4.4 融合驗證

（1）室內場景

AUE和TPE算法同時開啟后，在強覆蓋場景下，CQT測試上傳速率均有較大幅度的提升，平均提升了47.66%，下載速率變化不明顯，下降了0.22%；在弱覆蓋場景下，CQT測試上傳速率無明顯變化，平均僅提升了0.23%，下載速率有較大幅度的提升，平均提升了13.77%。具體如表4所示。

（2）室外場景

AUE和TPE算法同時開啟后，室外DT測試時上傳速率和下載速率均有一定幅度的提升。如表5所示，上傳速率平均提升了28.85%，下載速率平均提升了4.63%。

5 結束語

（1）AUE和TPE單獨開啟情形

◆AUE升速時需要觸發6A事件，在弱覆蓋場景下，UE發射功率較大，此時不滿足6A事件觸發條件，導致上行不會升速；在覆蓋良好的場景下，AUE功能升速效果明顯。因此，建議在覆蓋良好的小區開啟增強型AUE功能。

◆TPE能夠增加支持本地重傳，在RNC側對TCP/IP包進行解析和額外的處理，最大限度地提高無線空口資源使用率，增加數據傳遞的效率。在弱覆蓋場景下，易引起高誤碼、丟包，重傳的概率大；而在強覆蓋場景下，無線環境較好，誤塊率、誤碼率較低，數據丟包較少，發起重傳的概率小。因此，建議在覆蓋差的小區開啟TPE功能。

（2）AUE和TPE同時開啟情形

◆在室內覆蓋場景下，AUE和TPE同時開啟時，覆蓋良好區域可有效提升各種配置（32/64/128kbps）的上行速率，覆蓋差的區域可有效提升下行速率。

◆在室外覆蓋場景下，AUE和TPE同時開啟時，上下行速率均可得到有效提升，且下行提升效果要好于上行。

綜上所述，AUE算法在覆蓋良好的條件下對上行速率提升明顯，有效地緩解了上行帶寬受限的壓力，提升了用戶感知；TPE算法在覆蓋差的條件下對下行速率提升明顯，有效地保證了用戶在弱覆蓋場景下的感知。

參考文獻：

[1] 余謙，賀延敏，劉昱鵬，等. TD-SCDMA自適應上行增強算法（AUE）室內覆蓋效果測試研究[J]. 移動通信， 2011（3）： 24-29.

[2] 謝玉銘. TD-SCDMA自適應上行增強型算法的研究與應用[J]. 郵電設計技術， 2013（1）： 19-22.

[3] 中國移動通信集團. TPE：TD-SCDMA網絡TCP性能優化的利器[J]. 電信科學， 2010（10）： 177-179.

[4] 王曉東，張晟. TD-SCDMA網絡TCP性能優化技術[J]. 電信工程技術與標準化， 2010（9）： 2-4.

[5] 王樹輝，范春波，高巍，等. TD-SCDMA上行增強技術探討[J]. 信息通信， 2012（4）： 174-175.★endprint

4.2 室外場景CQT測試

定點測試分別選取室外信號PCCPCH RSCP大于-75dBm以及在-85dBm、-95dBm左右的三個點進行測試，將RNC側的上行最大支持速率分別修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率設置為2 048kbps。在普通模式、開啟AUE和TPE模式下分別進行三次上傳及下載測試，取三次測試的平均值。測試結果如表2所示。

通過表2可以看出，在近點強覆蓋的情況下，開啟AUE后，上行上傳速率提升明顯；開啟TPE后，速率無明顯變化。在中點覆蓋以及遠點弱覆蓋的情況下，開啟AUE后，除了中點的32kbps上傳速率提升外，其余測試上傳速率提升不明顯；開啟TPE后，近點強覆蓋時下載速率提升不明顯，遠點弱覆蓋時下載速率有明顯提升。

在近點、中點和遠點覆蓋場景條件下，運用AUE和TPE算法的效果描述如下：

（1）在室外近點CQT測試中，TD信號較好、UE發射功率較小，AUE功能起效，上行速率提升明顯。強信號覆蓋中，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，從而TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（2）在室外中點CQT測試中，UE發射功率較高，未能順利升速，上行速率無明顯變化。在中點測試時，由于還未到弱覆蓋場景，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（3）在室外遠點弱覆蓋場景CQT測試中，TD信號較差，導致UE發射功率提升，未能觸發6A事件，上傳速率無明顯的變化。弱信號覆蓋條件下，數據傳輸質量較差，TPE通過增長擁塞窗口而增大了發送窗口，提高了數據的發送速度；通過本地緩存和重傳，減輕并避免了空口原因造成的服務器慢啟動或窗口減半，下載速率得到了大幅度的提升。

4.3 室外場景DT測試

DT測試選取一片區域，按照既定路線分別進行普通模式、開啟AUE和TPE模式下各速率的上傳及下載測試，前后臺記錄相關測試數據進行分析。本次室外DT的各種速率下的測試平均速率如表3所示：

4.4 融合驗證

（1）室內場景

AUE和TPE算法同時開啟后，在強覆蓋場景下，CQT測試上傳速率均有較大幅度的提升，平均提升了47.66%，下載速率變化不明顯，下降了0.22%；在弱覆蓋場景下，CQT測試上傳速率無明顯變化，平均僅提升了0.23%，下載速率有較大幅度的提升，平均提升了13.77%。具體如表4所示。

（2）室外場景

AUE和TPE算法同時開啟后，室外DT測試時上傳速率和下載速率均有一定幅度的提升。如表5所示，上傳速率平均提升了28.85%，下載速率平均提升了4.63%。

5 結束語

（1）AUE和TPE單獨開啟情形

◆AUE升速時需要觸發6A事件，在弱覆蓋場景下，UE發射功率較大，此時不滿足6A事件觸發條件，導致上行不會升速；在覆蓋良好的場景下，AUE功能升速效果明顯。因此，建議在覆蓋良好的小區開啟增強型AUE功能。

◆TPE能夠增加支持本地重傳，在RNC側對TCP/IP包進行解析和額外的處理，最大限度地提高無線空口資源使用率，增加數據傳遞的效率。在弱覆蓋場景下，易引起高誤碼、丟包，重傳的概率大；而在強覆蓋場景下，無線環境較好，誤塊率、誤碼率較低，數據丟包較少，發起重傳的概率小。因此，建議在覆蓋差的小區開啟TPE功能。

（2）AUE和TPE同時開啟情形

◆在室內覆蓋場景下，AUE和TPE同時開啟時，覆蓋良好區域可有效提升各種配置（32/64/128kbps）的上行速率，覆蓋差的區域可有效提升下行速率。

◆在室外覆蓋場景下，AUE和TPE同時開啟時，上下行速率均可得到有效提升，且下行提升效果要好于上行。

綜上所述，AUE算法在覆蓋良好的條件下對上行速率提升明顯，有效地緩解了上行帶寬受限的壓力，提升了用戶感知；TPE算法在覆蓋差的條件下對下行速率提升明顯，有效地保證了用戶在弱覆蓋場景下的感知。

參考文獻：

[1] 余謙，賀延敏，劉昱鵬，等. TD-SCDMA自適應上行增強算法（AUE）室內覆蓋效果測試研究[J]. 移動通信， 2011（3）： 24-29.

[2] 謝玉銘. TD-SCDMA自適應上行增強型算法的研究與應用[J]. 郵電設計技術， 2013（1）： 19-22.

[3] 中國移動通信集團. TPE：TD-SCDMA網絡TCP性能優化的利器[J]. 電信科學， 2010（10）： 177-179.

[4] 王曉東，張晟. TD-SCDMA網絡TCP性能優化技術[J]. 電信工程技術與標準化， 2010（9）： 2-4.

[5] 王樹輝，范春波，高巍，等. TD-SCDMA上行增強技術探討[J]. 信息通信， 2012（4）： 174-175.★endprint

4.2 室外場景CQT測試

定點測試分別選取室外信號PCCPCH RSCP大于-75dBm以及在-85dBm、-95dBm左右的三個點進行測試，將RNC側的上行最大支持速率分別修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率設置為2 048kbps。在普通模式、開啟AUE和TPE模式下分別進行三次上傳及下載測試，取三次測試的平均值。測試結果如表2所示。

通過表2可以看出，在近點強覆蓋的情況下，開啟AUE后，上行上傳速率提升明顯；開啟TPE后，速率無明顯變化。在中點覆蓋以及遠點弱覆蓋的情況下，開啟AUE后，除了中點的32kbps上傳速率提升外，其余測試上傳速率提升不明顯；開啟TPE后，近點強覆蓋時下載速率提升不明顯，遠點弱覆蓋時下載速率有明顯提升。

在近點、中點和遠點覆蓋場景條件下，運用AUE和TPE算法的效果描述如下：

（1）在室外近點CQT測試中，TD信號較好、UE發射功率較小，AUE功能起效，上行速率提升明顯。強信號覆蓋中，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，從而TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（2）在室外中點CQT測試中，UE發射功率較高，未能順利升速，上行速率無明顯變化。在中點測試時，由于還未到弱覆蓋場景，數據傳輸質量較好、數據丟包較少，TPE功能未能起到明顯效果，下載速率未發生明顯變化。

（3）在室外遠點弱覆蓋場景CQT測試中，TD信號較差，導致UE發射功率提升，未能觸發6A事件，上傳速率無明顯的變化。弱信號覆蓋條件下，數據傳輸質量較差，TPE通過增長擁塞窗口而增大了發送窗口，提高了數據的發送速度；通過本地緩存和重傳，減輕并避免了空口原因造成的服務器慢啟動或窗口減半，下載速率得到了大幅度的提升。

4.3 室外場景DT測試

DT測試選取一片區域，按照既定路線分別進行普通模式、開啟AUE和TPE模式下各速率的上傳及下載測試，前后臺記錄相關測試數據進行分析。本次室外DT的各種速率下的測試平均速率如表3所示：

4.4 融合驗證

（1）室內場景

AUE和TPE算法同時開啟后，在強覆蓋場景下，CQT測試上傳速率均有較大幅度的提升，平均提升了47.66%，下載速率變化不明顯，下降了0.22%；在弱覆蓋場景下，CQT測試上傳速率無明顯變化，平均僅提升了0.23%，下載速率有較大幅度的提升，平均提升了13.77%。具體如表4所示。

（2）室外場景

AUE和TPE算法同時開啟后，室外DT測試時上傳速率和下載速率均有一定幅度的提升。如表5所示，上傳速率平均提升了28.85%，下載速率平均提升了4.63%。

5 結束語

（1）AUE和TPE單獨開啟情形

◆AUE升速時需要觸發6A事件，在弱覆蓋場景下，UE發射功率較大，此時不滿足6A事件觸發條件，導致上行不會升速；在覆蓋良好的場景下，AUE功能升速效果明顯。因此，建議在覆蓋良好的小區開啟增強型AUE功能。

◆TPE能夠增加支持本地重傳，在RNC側對TCP/IP包進行解析和額外的處理，最大限度地提高無線空口資源使用率，增加數據傳遞的效率。在弱覆蓋場景下，易引起高誤碼、丟包，重傳的概率大；而在強覆蓋場景下，無線環境較好，誤塊率、誤碼率較低，數據丟包較少，發起重傳的概率小。因此，建議在覆蓋差的小區開啟TPE功能。

（2）AUE和TPE同時開啟情形

◆在室內覆蓋場景下，AUE和TPE同時開啟時，覆蓋良好區域可有效提升各種配置（32/64/128kbps）的上行速率，覆蓋差的區域可有效提升下行速率。

◆在室外覆蓋場景下，AUE和TPE同時開啟時，上下行速率均可得到有效提升，且下行提升效果要好于上行。

綜上所述，AUE算法在覆蓋良好的條件下對上行速率提升明顯，有效地緩解了上行帶寬受限的壓力，提升了用戶感知；TPE算法在覆蓋差的條件下對下行速率提升明顯，有效地保證了用戶在弱覆蓋場景下的感知。

參考文獻：

[1] 余謙，賀延敏，劉昱鵬，等. TD-SCDMA自適應上行增強算法（AUE）室內覆蓋效果測試研究[J]. 移動通信， 2011（3）： 24-29.

[2] 謝玉銘. TD-SCDMA自適應上行增強型算法的研究與應用[J]. 郵電設計技術， 2013（1）： 19-22.

[3] 中國移動通信集團. TPE：TD-SCDMA網絡TCP性能優化的利器[J]. 電信科學， 2010（10）： 177-179.

[4] 王曉東，張晟. TD-SCDMA網絡TCP性能優化技術[J]. 電信工程技術與標準化， 2010（9）： 2-4.

[5] 王樹輝，范春波，高巍，等. TD-SCDMA上行增強技術探討[J]. 信息通信， 2012（4）： 174-175.★endprint