TD网络数据业务AUE和TPE算法融合研究与验证

刘昭

【摘 要】基于华为TD网络数据业务AUE和TPE算法，在邯郸现网规模实验开启自适应上行增强（AUE）功能及TCP性能增强（TPE）功能，按照室内定点、室外定点、室外路测三种测试方式，分为不同的覆盖场景进行上下行速率性能对比测试；同时针对这两种算法进行融合性验证，找出算法单独开启与同时开启时在不同场景下的性能提升幅度规律，并总结出后续建议，为其他RNC开启AUE和TPE技术提供参考，以全面有效地提升现网用户的数据业务感知。

【关键词】TD-SCDMA AUE TPE 融合 测试

1 引言

TD-SCDMA数据业务发展迅速，TD上网卡和上网本逐渐普及，数据业务量呈快速上涨趋势，HSDPA已成为TD数据网业务的主要承载方式。按集团推荐配置，所有小区时隙比配置为2：4，HSDPA上行DCH资源尤为紧张，上行带宽受限比较严重，很大程度上影响到用户数据业务应用体验。上行带宽受限，不仅上行数据业务受影响，同时还会影响到下行数据业务感知。提高上行业务带宽的需求越来越迫切。

针对上述需求，华为技术有限公司提出了AUE和TPE技术，能够对不同场景下数据业务吞吐量的提升带来一定的改善。本文基于华为TD网络数据业务AUE和TPE算法的基础上，针对邯郸TD网络开展算法性能测试及相关融合研究验证。在测试中，按照方式分为不同覆盖场景进行算法开启前后速率性能对比研究，并验证算法融合性，找出算法单独开启与同时开启的速率性能提升规律，从而为后续网络开启该算法功能提供技术参考。

2 算法介绍

2.1 AUE算法介绍

上行自适应增强算法（AUE）针对HSDPA业务上行的不同链路条件，采用不同的速率方案，在占用相同码道资源条件下，单位RU传输能力最高提升50%，可显著提高上行速率，极大地缓解了上行受限对业务感知的影响，提升用户对数据业务的感知度和满意度。其流程图如图1所示：

AUE分为普通AUE和增强型AUE。其中，对于普通AUE，AUE升速判决基于UL TCP的6B事件测量，分为普通AUE升速判决和基于UL TCP优化的增强型AUE升速判决，当仅打开“AUE算法开关”时，进行常规的AUE升速判决，RNC首选需判决小区的干扰拥塞状态；而对于增强型AUE，当同时打开“AUE算法开关”和“增强型AUE算法开关”进行增强型AUE升速判决时，增强型AUE判决对UL TCP测量进行了优化，即对UL TCP周期测量控制，参数“UL TCP周期测量的周期”控制测量周期，在AUE降速后，根据相关设置确定是否采用防乒乓机制。

2.2 TPE算法介绍

TCP协议利用“慢启动”和“拥塞窗口”设置，可以很好地解决有线网络的拥塞问题，但是对于快速变化的无线环境，TCP的反应就“有点慢”了。

TCP性能增强（TPE）算法主要从传统TCP协议的基本机制入手，根据其慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复等机制的特点，通过在RNC上设置一个TCP代理来实现对UE和Server间传输的数据包的解析和处理。新增加的TCP代理具有包解析、上行ACK分裂与ACK分裂监控、DupACK复制和本地重传等功能，这些功能可以解决传统TCP协议在无线网络环境中不适应的问题，最终提升用户感受。

如图2所示，TPE相比于TCP，具有启动时延小、丢包时重传时延小的特点，能够在不影响端到端数据传输的前提下，提高数据业务的传输效率和业务上下行的吞吐量，改善设备性能和用户的业务体验。

3 测试环境介绍

3.1 测试环境要求

（1）AUE测试环境要求

室内场景或无线环境较好的室外场景。

（2）TPE测试环境要求

无线环境变化快、空口丢包严重、网络时延较大的场景。

3.2 测试区域信息

（1）室内定点AUE和TPE算法测试

选取世纪皇冠大酒店_0小区为室内CQT测试点，地理位置如图3所示，并分别测试强信号（PCCPCH RSCP大于-80dBm）一处与弱信号（PCCPCH RSCP在-95dBm左右）一处。

（2）室外定点AUE和TPE算法测试

选取辰翔房地产_1小区为室外CQT测试点，地理位置如图4所示，并分别测试近（PCCPCH RSCP大于-70dBm）、中（PCCPCH RSCP在-85dBm左右）、远（PCCPCH RSCP在-95dBm左右）三点。

（3）室外DT AUE和TPE算法测试

选取邯郸市区网格10进行室外DT测试，其路线图如图5所示：

4 算法测试

4.1 室内场景CQT测试

开启AUE和TPE，在室内强覆盖和弱覆盖场景下，将RNC侧的上行最大支持速率分别修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率设置为2 048kbps。在普通模式、开启AUE和TPE模式下分别进行三次上传及下载测试，取三次测试的平均值。本次室内CQT的各种速率下的测试平均速率如表1所示。

（1）室内强覆盖区域

在室内强覆盖CQT测试中，由于TD信号较好、UE发射功率较小，AUE功能起效，上行速率提升明显。另外，在强信号覆盖场所，数据传输质量较好、数据丢包较少，从而TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（2）室内弱覆盖区域

在室内弱覆盖CQT测试中，由于TD信号较差，从而导致UE发射功率提升，未能触发6A事件，上传测试速率无明显的变化。另外，在弱信号覆盖场所，数据传输质量较差，TPE通过增长拥塞窗口而增大了发送窗口，从而提高了数据的发送速度；通过本地缓存和重传，减轻并避免了空口原因造成的服务器慢启动或窗口减半，下载速率得到了大幅度的提升（见表1右下角）。endprint

4.2 室外场景CQT测试

定点测试分别选取室外信号PCCPCH RSCP大于-75dBm以及在-85dBm、-95dBm左右的三个点进行测试，将RNC侧的上行最大支持速率分别修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率设置为2 048kbps。在普通模式、开启AUE和TPE模式下分别进行三次上传及下载测试，取三次测试的平均值。测试结果如表2所示。

通过表2可以看出，在近点强覆盖的情况下，开启AUE后，上行上传速率提升明显；开启TPE后，速率无明显变化。在中点覆盖以及远点弱覆盖的情况下，开启AUE后，除了中点的32kbps上传速率提升外，其余测试上传速率提升不明显；开启TPE后，近点强覆盖时下载速率提升不明显，远点弱覆盖时下载速率有明显提升。

在近点、中点和远点覆盖场景条件下，运用AUE和TPE算法的效果描述如下：

（1）在室外近点CQT测试中，TD信号较好、UE发射功率较小，AUE功能起效，上行速率提升明显。强信号覆盖中，数据传输质量较好、数据丢包较少，从而TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（2）在室外中点CQT测试中，UE发射功率较高，未能顺利升速，上行速率无明显变化。在中点测试时，由于还未到弱覆盖场景，数据传输质量较好、数据丢包较少，TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（3）在室外远点弱覆盖场景CQT测试中，TD信号较差，导致UE发射功率提升，未能触发6A事件，上传速率无明显的变化。弱信号覆盖条件下，数据传输质量较差，TPE通过增长拥塞窗口而增大了发送窗口，提高了数据的发送速度；通过本地缓存和重传，减轻并避免了空口原因造成的服务器慢启动或窗口减半，下载速率得到了大幅度的提升。

4.3 室外场景DT测试

DT测试选取一片区域，按照既定路线分别进行普通模式、开启AUE和TPE模式下各速率的上传及下载测试，前后台记录相关测试数据进行分析。本次室外DT的各种速率下的测试平均速率如表3所示：

4.4 融合验证

（1）室内场景

AUE和TPE算法同时开启后，在强覆盖场景下，CQT测试上传速率均有较大幅度的提升，平均提升了47.66%，下载速率变化不明显，下降了0.22%；在弱覆盖场景下，CQT测试上传速率无明显变化，平均仅提升了0.23%，下载速率有较大幅度的提升，平均提升了13.77%。具体如表4所示。

（2）室外场景

AUE和TPE算法同时开启后，室外DT测试时上传速率和下载速率均有一定幅度的提升。如表5所示，上传速率平均提升了28.85%，下载速率平均提升了4.63%。

5 结束语

（1）AUE和TPE单独开启情形

◆AUE升速时需要触发6A事件，在弱覆盖场景下，UE发射功率较大，此时不满足6A事件触发条件，导致上行不会升速；在覆盖良好的场景下，AUE功能升速效果明显。因此，建议在覆盖良好的小区开启增强型AUE功能。

◆TPE能够增加支持本地重传，在RNC侧对TCP/IP包进行解析和额外的处理，最大限度地提高无线空口资源使用率，增加数据传递的效率。在弱覆盖场景下，易引起高误码、丢包，重传的概率大；而在强覆盖场景下，无线环境较好，误块率、误码率较低，数据丢包较少，发起重传的概率小。因此，建议在覆盖差的小区开启TPE功能。

（2）AUE和TPE同时开启情形

◆在室内覆盖场景下，AUE和TPE同时开启时，覆盖良好区域可有效提升各种配置（32/64/128kbps）的上行速率，覆盖差的区域可有效提升下行速率。

◆在室外覆盖场景下，AUE和TPE同时开启时，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。

综上所述，AUE算法在覆盖良好的条件下对上行速率提升明显，有效地缓解了上行带宽受限的压力，提升了用户感知；TPE算法在覆盖差的条件下对下行速率提升明显，有效地保证了用户在弱覆盖场景下的感知。

参考文献：

[1] 余谦，贺延敏，刘昱鹏，等. TD-SCDMA自适应上行增强算法（AUE）室内覆盖效果测试研究[J]. 移动通信， 2011（3）： 24-29.

[2] 谢玉铭. TD-SCDMA自适应上行增强型算法的研究与应用[J]. 邮电设计技术， 2013（1）： 19-22.

[3] 中国移动通信集团. TPE：TD-SCDMA网络TCP性能优化的利器[J]. 电信科学， 2010（10）： 177-179.

[4] 王晓东，张晟. TD-SCDMA网络TCP性能优化技术[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（9）： 2-4.

[5] 王树辉，范春波，高巍，等. TD-SCDMA上行增强技术探讨[J]. 信息通信， 2012（4）： 174-175.★endprint

4.2 室外场景CQT测试

定点测试分别选取室外信号PCCPCH RSCP大于-75dBm以及在-85dBm、-95dBm左右的三个点进行测试，将RNC侧的上行最大支持速率分别修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率设置为2 048kbps。在普通模式、开启AUE和TPE模式下分别进行三次上传及下载测试，取三次测试的平均值。测试结果如表2所示。

通过表2可以看出，在近点强覆盖的情况下，开启AUE后，上行上传速率提升明显；开启TPE后，速率无明显变化。在中点覆盖以及远点弱覆盖的情况下，开启AUE后，除了中点的32kbps上传速率提升外，其余测试上传速率提升不明显；开启TPE后，近点强覆盖时下载速率提升不明显，远点弱覆盖时下载速率有明显提升。

在近点、中点和远点覆盖场景条件下，运用AUE和TPE算法的效果描述如下：

（1）在室外近点CQT测试中，TD信号较好、UE发射功率较小，AUE功能起效，上行速率提升明显。强信号覆盖中，数据传输质量较好、数据丢包较少，从而TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（2）在室外中点CQT测试中，UE发射功率较高，未能顺利升速，上行速率无明显变化。在中点测试时，由于还未到弱覆盖场景，数据传输质量较好、数据丢包较少，TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（3）在室外远点弱覆盖场景CQT测试中，TD信号较差，导致UE发射功率提升，未能触发6A事件，上传速率无明显的变化。弱信号覆盖条件下，数据传输质量较差，TPE通过增长拥塞窗口而增大了发送窗口，提高了数据的发送速度；通过本地缓存和重传，减轻并避免了空口原因造成的服务器慢启动或窗口减半，下载速率得到了大幅度的提升。

4.3 室外场景DT测试

DT测试选取一片区域，按照既定路线分别进行普通模式、开启AUE和TPE模式下各速率的上传及下载测试，前后台记录相关测试数据进行分析。本次室外DT的各种速率下的测试平均速率如表3所示：

4.4 融合验证

（1）室内场景

AUE和TPE算法同时开启后，在强覆盖场景下，CQT测试上传速率均有较大幅度的提升，平均提升了47.66%，下载速率变化不明显，下降了0.22%；在弱覆盖场景下，CQT测试上传速率无明显变化，平均仅提升了0.23%，下载速率有较大幅度的提升，平均提升了13.77%。具体如表4所示。

（2）室外场景

AUE和TPE算法同时开启后，室外DT测试时上传速率和下载速率均有一定幅度的提升。如表5所示，上传速率平均提升了28.85%，下载速率平均提升了4.63%。

5 结束语

（1）AUE和TPE单独开启情形

◆AUE升速时需要触发6A事件，在弱覆盖场景下，UE发射功率较大，此时不满足6A事件触发条件，导致上行不会升速；在覆盖良好的场景下，AUE功能升速效果明显。因此，建议在覆盖良好的小区开启增强型AUE功能。

◆TPE能够增加支持本地重传，在RNC侧对TCP/IP包进行解析和额外的处理，最大限度地提高无线空口资源使用率，增加数据传递的效率。在弱覆盖场景下，易引起高误码、丢包，重传的概率大；而在强覆盖场景下，无线环境较好，误块率、误码率较低，数据丢包较少，发起重传的概率小。因此，建议在覆盖差的小区开启TPE功能。

（2）AUE和TPE同时开启情形

◆在室内覆盖场景下，AUE和TPE同时开启时，覆盖良好区域可有效提升各种配置（32/64/128kbps）的上行速率，覆盖差的区域可有效提升下行速率。

◆在室外覆盖场景下，AUE和TPE同时开启时，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。

综上所述，AUE算法在覆盖良好的条件下对上行速率提升明显，有效地缓解了上行带宽受限的压力，提升了用户感知；TPE算法在覆盖差的条件下对下行速率提升明显，有效地保证了用户在弱覆盖场景下的感知。

参考文献：

[1] 余谦，贺延敏，刘昱鹏，等. TD-SCDMA自适应上行增强算法（AUE）室内覆盖效果测试研究[J]. 移动通信， 2011（3）： 24-29.

[2] 谢玉铭. TD-SCDMA自适应上行增强型算法的研究与应用[J]. 邮电设计技术， 2013（1）： 19-22.

[3] 中国移动通信集团. TPE：TD-SCDMA网络TCP性能优化的利器[J]. 电信科学， 2010（10）： 177-179.

[4] 王晓东，张晟. TD-SCDMA网络TCP性能优化技术[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（9）： 2-4.

[5] 王树辉，范春波，高巍，等. TD-SCDMA上行增强技术探讨[J]. 信息通信， 2012（4）： 174-175.★endprint

4.2 室外场景CQT测试

定点测试分别选取室外信号PCCPCH RSCP大于-75dBm以及在-85dBm、-95dBm左右的三个点进行测试，将RNC侧的上行最大支持速率分别修改到32kbps、64kbps、128kbps，下行速率设置为2 048kbps。在普通模式、开启AUE和TPE模式下分别进行三次上传及下载测试，取三次测试的平均值。测试结果如表2所示。

通过表2可以看出，在近点强覆盖的情况下，开启AUE后，上行上传速率提升明显；开启TPE后，速率无明显变化。在中点覆盖以及远点弱覆盖的情况下，开启AUE后，除了中点的32kbps上传速率提升外，其余测试上传速率提升不明显；开启TPE后，近点强覆盖时下载速率提升不明显，远点弱覆盖时下载速率有明显提升。

在近点、中点和远点覆盖场景条件下，运用AUE和TPE算法的效果描述如下：

（1）在室外近点CQT测试中，TD信号较好、UE发射功率较小，AUE功能起效，上行速率提升明显。强信号覆盖中，数据传输质量较好、数据丢包较少，从而TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（2）在室外中点CQT测试中，UE发射功率较高，未能顺利升速，上行速率无明显变化。在中点测试时，由于还未到弱覆盖场景，数据传输质量较好、数据丢包较少，TPE功能未能起到明显效果，下载速率未发生明显变化。

（3）在室外远点弱覆盖场景CQT测试中，TD信号较差，导致UE发射功率提升，未能触发6A事件，上传速率无明显的变化。弱信号覆盖条件下，数据传输质量较差，TPE通过增长拥塞窗口而增大了发送窗口，提高了数据的发送速度；通过本地缓存和重传，减轻并避免了空口原因造成的服务器慢启动或窗口减半，下载速率得到了大幅度的提升。

4.3 室外场景DT测试

DT测试选取一片区域，按照既定路线分别进行普通模式、开启AUE和TPE模式下各速率的上传及下载测试，前后台记录相关测试数据进行分析。本次室外DT的各种速率下的测试平均速率如表3所示：

4.4 融合验证

（1）室内场景

AUE和TPE算法同时开启后，在强覆盖场景下，CQT测试上传速率均有较大幅度的提升，平均提升了47.66%，下载速率变化不明显，下降了0.22%；在弱覆盖场景下，CQT测试上传速率无明显变化，平均仅提升了0.23%，下载速率有较大幅度的提升，平均提升了13.77%。具体如表4所示。

（2）室外场景

AUE和TPE算法同时开启后，室外DT测试时上传速率和下载速率均有一定幅度的提升。如表5所示，上传速率平均提升了28.85%，下载速率平均提升了4.63%。

5 结束语

（1）AUE和TPE单独开启情形

◆AUE升速时需要触发6A事件，在弱覆盖场景下，UE发射功率较大，此时不满足6A事件触发条件，导致上行不会升速；在覆盖良好的场景下，AUE功能升速效果明显。因此，建议在覆盖良好的小区开启增强型AUE功能。

◆TPE能够增加支持本地重传，在RNC侧对TCP/IP包进行解析和额外的处理，最大限度地提高无线空口资源使用率，增加数据传递的效率。在弱覆盖场景下，易引起高误码、丢包，重传的概率大；而在强覆盖场景下，无线环境较好，误块率、误码率较低，数据丢包较少，发起重传的概率小。因此，建议在覆盖差的小区开启TPE功能。

（2）AUE和TPE同时开启情形

◆在室内覆盖场景下，AUE和TPE同时开启时，覆盖良好区域可有效提升各种配置（32/64/128kbps）的上行速率，覆盖差的区域可有效提升下行速率。

◆在室外覆盖场景下，AUE和TPE同时开启时，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。

综上所述，AUE算法在覆盖良好的条件下对上行速率提升明显，有效地缓解了上行带宽受限的压力，提升了用户感知；TPE算法在覆盖差的条件下对下行速率提升明显，有效地保证了用户在弱覆盖场景下的感知。

参考文献：

[1] 余谦，贺延敏，刘昱鹏，等. TD-SCDMA自适应上行增强算法（AUE）室内覆盖效果测试研究[J]. 移动通信， 2011（3）： 24-29.

[2] 谢玉铭. TD-SCDMA自适应上行增强型算法的研究与应用[J]. 邮电设计技术， 2013（1）： 19-22.

[3] 中国移动通信集团. TPE：TD-SCDMA网络TCP性能优化的利器[J]. 电信科学， 2010（10）： 177-179.

[4] 王晓东，张晟. TD-SCDMA网络TCP性能优化技术[J]. 电信工程技术与标准化， 2010（9）： 2-4.

[5] 王树辉，范春波，高巍，等. TD-SCDMA上行增强技术探讨[J]. 信息通信， 2012（4）： 174-175.★endprint