LTE系統時延的分析與研究

周鎮輝

【摘要】 在移動互聯網應用對無線通信技術日益提升的多樣化業務需求下，LTE系統的作用逐漸得到了凸顯。該系統不僅能夠對無線信號進行承載，為用戶提供高速率與低時延的業務服務，同時對業務承載與交互進行優化，為統一、開放性的業務接口提供支持。本文將就LTE系統時延技術展開全面論述，旨在提高LTE系統的優化能力，為廣大用戶帶來更加理想的業務體驗。

【關鍵詞】 時延控制 LTE系統 時延技術 用戶面 數據速率

LTE系統是一種無線空口技術，是3G向4G進行演進的重要技術，系統本身傳輸速率已經達到了100Mbps，能夠有效改善移動寬帶用戶的使用體驗。該系統不僅能夠有效縮短用戶等待時間，同時還能切實提升用戶數據速率以及系統容量，功能較為龐大。而時延作為系統的重要指標之一，能夠實現用戶面時延以及控制面板時延等操作，作用較大。為對時延技術進行深入，首先應對LTE系統技術特征進行明確。

一、LTE系統技術特征

第一，其上下行峰值速率分別能夠達到50Mbps以及100Mbps，傳輸速率相對較高；第二，與以往版本頻譜效率相比，該系統上下行鏈路分別在每赫茲2.5bit/s與5bit/s，效率有著顯著的提升；第三，將分組域業務的承載作為系統的主要工作目標，以分組交換作為基礎進行系統架構構建；第四，整體系統部署更加靈活，可以同時支持多種系統寬帶進行使用，支持多種頻譜分配方式，為系統部署的靈活使用奠定了良好基礎；第五，子幀長度在0.5毫秒以及0.67毫秒，整體無線網絡時延得到了有效降低，可以妥善解決向下兼容存在的弊端，能夠對網絡時延進行有效控制；第六，能夠有效提高小區邊緣比特速率數值，能夠在保證基站位置不發生變化的基礎上，對小區邊緣比特速率進行提升，小區整體數據速率會得到顯著提高；第七，更加注重系統的向下兼容性能，強調對3G系統以及非3GPP系統的協調式使用，整體系統運作更加規范化，系統技術優勢更加明顯。

二、LTE系統時延分析

2.1控制面時延

所謂“控制面時延”是指，控制面在駐留狀態向激活狀態轉化過程中，界面由睡眠狀態轉向激活狀態需要經歷的時間。通常LTE系統控制面睡眠狀態轉向激活狀態的時間在50毫秒以內，而駐留狀態遷移到激活狀態的時間在100毫秒以內。此時系統的狀態通常會呈現出三種協議狀態：1）“DETACHED”狀態：在這種狀態之中，并沒有相應的IP地址，系統也無法對UE位置進行確定，通常UE也會處于關機或者去附著的狀態。2）“IDIE”狀態：IP地址已經在這種狀態中得到了分配，UE也處于正常工作狀態，不僅能夠對網絡地址進行分配，同時還會進行無線承載以及能力信息處理等操作，其狀態轉移主要由基站確定。在這種狀態之下，UE始終處于省電模式狀態，并不會對網絡提供小區變化以及其他相關情況，而網絡側可以對UE范圍進行確定，并明確范圍內的區域組成情況，如果UE處于呼叫狀態，則網絡就會在已經確定的范圍內對UE實施尋呼處理。UE與上行傳輸并不屬于同行的狀態，但若UE單獨進行隨機接入，就會對UE所在狀態進行遷移，從而使界面發生一定的改變。如果在下行鏈路之內，UE在運行間歇狀態會接受到尋呼信息的內容，會在保留原有IP地址以及終端信息的基礎之上，快速進入到下一狀態之中。3）“ACTIVE”狀態：與上一狀態相同，這一狀態中也IP地址也得到了分配，且能夠對UE大概位置進行確定，UE實施數據發送與接收的狀態轉移與基站有著直接關聯。UE會被接入到相應小區之內，且能夠分配出多個網絡地址。控制面時延從第一狀態到最后狀態，其整體狀態轉移的時延在100毫秒以內。

2.2用戶面時延

所謂“用戶面時延”是指，在接入網邊緣節點和UE IP層中的數據包在實施單向傳輸過程中所需時間。根據該系統的需要，IP幀頭在空載環境中的用戶面時延應保持在5毫秒之內。同時移動通信無線網絡系統寬帶也會對實際傳輸時延產生一定的影響。在網絡中的LTE系統用戶時延由幀調整、處理時延以及TTI長度所組成，而相關人員會以預調度模式環境為基礎，以25%左右的重傳情況為條件，對用戶面時延進行計算。通過對計算結果的分析可以發現，接入網內部上下行時延均在10毫秒以下，這樣才能確保系統能夠滿足相應用戶的需求。但需要注意的是，如果重傳率能夠達到30%，則用戶面時延達到10毫秒以內的難度系數就會隨之提升；反之，如果重傳率可以降低為0時，則便可以輕松達到理想的時延控制效果。

2.3切換中斷時延

網絡在實際運行過程中，會因為一些網絡切換而出現業務中斷的情況，這時就會產生相應的“中斷時延”。切換過程中產生的用戶面時延通常會發生在無線層、RRC信令、路由器交換等部分之中，且各個部分時延預估值也有所不同，本文在此將重點對“無線層”時延進行分析。“無線層”時延時長主要分為兩個部分：一部分，頻率同步。該部分時長由目標小區服務頻率是否與響應頻率一致，而UE會對小區實施測量與識別，會有效降低時延影響程度，所以往往這部分時延會被忽略不計；另一部分，下行同步。這一部分主要是因為RF配置與基帶會占據一定的時間，進而產生了時延的情況，且時延通常都會控制在1毫秒以下，不會對用戶的使用產生較大的影響。

結束語：鑒于LTE系統時延技術的重要性，無線通信人員應對該系統以及系統技術特征進行詳細了解，并在此基礎上對LTE系統時延技術進行全方位分析，要對控制面時延以及用戶面時延作用方式以及控制方式進行明確，要制定出相應的實時業務時延控制目標，并應以此為依托科學開展時延技術，從而實現對網絡復雜度、時延以及成本等內容的有效控制，為用戶帶來“永遠在線”的理想服務體驗。

參 考 文 獻

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