WCDMA无线网络容量分析V2[1].0.ppt
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1、WCDMA无线网络容量分析,演讲人:杰赛科技,2023/2/8,GCI Science&Technology Co.,Ltd.,培训内容,WCDMA容量的特点WCDMA系统业务模型WCDMA系统容量受限因素(无线侧)WCDMA基站容量配置及优化WCDMA系统扩容策略及门限WCDMA双(多)载波组网,WCDMA 系统的容量与覆盖息息相关WCDMA 网络的容量具有软容量特性WCDMA 网络同时承载多种业务,其容量规划是在一定话务模型下的规划,WCDMA系统的容量特点,WCDMA,自干扰特性,多业务承载,电路型业务和分组型业务共享资源,需要分析混合型业务的容量需求分组型业务的资源占用方式不同,并且峰
2、均比大,系统容量受干扰极限、功率资源、码资源、硬件资源等多方面限制系统容量(干扰极限)与覆盖和质量相关,具有软容量特性,WCDMA系统的容量特点,培训内容,WCDMA容量的特点WCDMA系统业务模型WCDMA系统容量受限因素(无线侧)WCDMA基站容量配置及优化WCDMA系统扩容策略及门限WCDMA双(多)载波组网,WCDMA系统支持多种业务可变速率业务混合业务高速数据分组业务 不对称业务;大容量和灵活的业务承载,WCDMA系统业务模型,WCDMA系统业务模型,WCDMA承载的各业务特点速率不同:导致资源消耗不同电路与分组业务特性不同:分别需要采用不同的容量计算方式上下行对称性不同:需要上下行
3、分别核算容量混合业务承载:需要加强QOS管理机制,WCDMA系统业务模型,速率不同:导致资源消耗不同,WCDMA系统业务模型,CS业务特性,电路业务是持续占用端到端通道的假设呼叫到达服从Poisson分布,可采用ErlB公式计算模型关键参数:BHCA平均忙时呼叫次数平均呼叫持续时间(s)每用户平均忙时话务量(Erl/用户),WCDMA系统业务模型,电路与分组业务的特性,系统配置,用户行为,业务模型,话务模型结果,话务模型研究内容,WCDMA系统业务模型,CS话务模型,CS业务的代表业务是话音业务和VT业务话音用户到达是服从Poisson分布的,其时间间隔服从负指数分布。模型关键参数:渗透率BH
4、CA平均忙时呼叫次数平均呼叫持续时间 s激活因子 业务平均速率(kbps),WCDMA系统业务模型,CS话务模型参数,平均每用户忙时话务量(Erlang)BHCA平均呼叫持续时间/3600平均每用户忙时吞吐量(kbit)(G)BHCA平均呼叫持续时间激活因子平均速率平均每用户忙时吞吐率(bps)(H)平均每用户忙时吞吐量1000/3600,WCDMA系统业务模型,PS业务特点,分组业务的发起是间歇性的、突发性的,分组业务的信道占用是不连续的、非均匀的,会话(Session):用户建立PPP连接到断开PPP连接的整个时间段分组数据呼叫(Packet Call):一次会话包括多个数据呼叫;例如:用
5、户的一次页面下载分组包(Data Burst):每个分组数据呼叫的信息比特都是打成分组包的形式传送的,模型关键参数:平均每用户忙时业务量平均每用户忙时数据流量允许时延,WCDMA系统业务模型,业务模型基本参数的确定:通过从实际运行网络中获取大量的样本统计数据,处理得到各参数的概率分布对业务使用情况和业务特点进行推测,计算业务模型,WCDMA系统业务模型,Typical Bear Rate(kbps)承载速率:承载速率在实际传送过程中是可变的。BLER:PS域业务,在计算数据传输时间时需要考虑误块造成的重传,假设业务源的数据量为N,空中接口误块率为BLER,则在空中接口上总共需要传输的数据量为:
6、,PS业务模型参数,WCDMA系统业务模型,用户行为,PS用户行为参数,WCDMA系统业务模型,PS用户行为参数,Penetrating Rate:渗透率所有网内注册用户中开通该业务用户的比例。BHSA:该业务的单用户忙时 Session 次数User Distribution(High,Medium,Low end)将用户按其ARPU的高低分为高端、中端、低端用户,不同运营商、不同应用场合会有不同的用户分布。,WCDMA系统业务模型,Session 业务量(Byte):业务的单次Session平均业务量数据传输时间(s):业务单次Session中用于传输数据的时间Holding Time(s
7、):业务单次Session平均持续时间,PS业务模型衍生参数,WCDMA系统业务模型,激活因子:业务满速率发送的时间在单次Session持续时间内所占的比重。每用户忙时吞吐量(Kb):,PS话务模型衍生参数,WCDMA系统业务模型,PS业务的容量核算方式,尽力而为(Best Effort)方式:时延无限大,存在问题:时延无法保证 可能需要无限长的等待;可以考虑峰均比的冗余进行改善混合业务时难以体现QOS差异,等效为Erl后采用ErlB公式:按照电路业务方式计算,存在问题:未体现出数据业务的时延特点,WCDMA系统业务模型,PS业务的容量核算方式,坎贝尔(Campbell)方式:将用户的各业务构
8、造成一个等效业务,单业务资源强度Ai:反映不同业务对无线资源的占用情况,等于该业务带宽比上单位信道带宽,坎贝尔方法综合考虑所有的业务构造一个等效的业务(坎贝尔业务),并计算系统可以提供该等效业务的信道数和总的等效话务,然后得到混合业务的容量估算,因此该方法又称“虚拟业务法”,如果一个小区可以提供n个单位信道给分组业务,则相当于提供了n/Ax个坎贝尔信道给坎贝尔业务使用,对n/Ax按照Erlang B公式(如2%的呼损)计算的业务量除以每用户的坎贝尔业务量,即是小区可以支持的用户数。,坎贝尔业务的话务量,则:,单业务话务量Ei:该业务占用其信道的时间(s)/3600,或 业务量(bit)/承载速
9、率/3600,坎贝尔业务的业务资源强度,按照概率论方法取期望值,WCDMA系统业务模型,PS业务的容量核算方式峰值需求,除了考虑吞吐量的需要,容量配置还需要满足基本的峰值需求,配置方法,HSDPA,HSUPA,目前商用的终端,HSDPA速率达到7.2Mbps(CAT8),HSUPA速率达到2Mbps(类别5),一般情况下采用等效Erl方法,并考虑基本峰值需求(初期为峰值受限)后期可能在要求较高的场景下,需要采用坎贝尔等容量核算方法,WCDMA系统业务模型,上下行对称性不同:需要上下行分别核算容量模型中提供的是下行的平均数据流量,上行平均数据流量可以根据上下行流量比(考虑各速率占比)计算,约为1
10、92bps,下行与上行比接近6:1 下行与上行数据承载能力之比接近2:1,所以在上述模型下,WCDMA的容量主要受限于下行,WCDMA一期工程总部业务模型:,WCDMA系统业务模型,现网统计数据业务模型:,注:2010年1月,陕西出现过单用户模型超3000bps的情况,建议现网统计模型低于总部的参照总部执行,为业务发展留有充足余量现网模型远超总部模型的,据实调整,WCDMA系统业务模型,全球移动数据业务发展迅速:,iPhones作为市场部门赢取高端用户的利器受到热捧,同时给容量建设带来了更大挑战,智能终端引领业务增长,WCDMA系统业务模型,WCDMA系统业务增长,现网统计数据(云南):,半年
11、的时间,语音业务和数据吞吐量分别增长了137%和218%,WCDMA系统业务模型,WCDMA系统业务增长,现网统计数据(云南):,上下行流量比例差别并不大,平均在1:2左右,容量设计中需要关注,根据各省情况调整,WCDMA系统业务模型,WCDMA系统业务增长,WCDMA系统业务模型,培训内容,WCDMA容量的特点WCDMA系统业务模型WCDMA系统容量受限因素(无线侧)WCDMA基站容量配置及优化WCDMA系统扩容策略及门限WCDMA双(多)载波组网,WCDMA网络容量在无线网络部分的受限因素一般包括:上行干扰下行功率下行信道码资源信道处理单元Iub接口容量,WCDMA系统容量受限因素,在WC
12、DMA系统中,所有小区可共用相同频谱,这一点对提高WCDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因,系统存在多用户间的干扰,这种多址干扰则又限制系统的容量。无线系统容量是由上、下行链路共同决的,规划容量时,必须从上行链路和下行链路两个方面进行分析。,WCDMA系统的极限容量,WCDMA系统容量受限因素,上行干扰分析-上行干扰构成,Iown:来自本小区用户的干扰Iother:来自邻近小区用户的干扰PN:接收机底噪声,WCDMA系统的极限容量,WCDMA系统容量受限因素,接收机底噪 PN PN=10lg(KTW)NFK:波尔兹曼常数,=1.3810-23 J/KT:开氏温度,常温为 290 KW
13、:信号带宽,WCDMA 信号带宽 3.84MHzNF:接收机噪声系数10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=3dB(宏蜂窝基站典型值)PN=10lg(KTW)+NF=-105dBm/3.84MHz,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,Iown 本小区用户干扰每一个用户必须克服的干扰:ITOT-PjPj 为用户 j 的接收功率假设功控理想,有:由此,求得 Pj:本小区用户干扰为所有用户到达接收机功率的和:,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,Iother 邻区用户干扰邻区用户干扰难以进行理论分析,与用户分布、小区布局方式、天线方向图等相关定义邻
14、区干扰因子当用户均匀分布时对于全向小区,邻区干扰因子典型值 0.55对于 3 扇区定向小区,邻区干扰因子典型值 0.65,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,定义,有,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,求得,假设所有用户为 12.2 kbps 话音用户,解调门限 Eb/No=5dB话音激活因子 vj=0.67邻区干扰因子 i=0.55,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,定义上行负载因子负载因子等于 1 时,ITOT 达到无穷大,此时对应的容量称为极限容量在前述假设下,极限容量约为 96 个用户,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统
15、的极限容量,根据前述关系,噪声上升:,50%负载 3dB60%负载 4dB75%负载 6dB,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,WCDMA典型单业务极限容量(上行):,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的极限容量,系统间干扰、直放站引起的噪声上升也意味着容量损失:TD-SCDMA与WCDMA之间的干扰分析就采用“网间干扰容量损失”方式(在限定干扰总电平时)直放站引起的噪声,对于WCDMA意味着容量损失,所以市区要求ROT0.8dB,郊区ROT3dB,问题:RRU共小区时的容量损失?,引申:RRU引入噪声和系统间干扰对容量的影响一样吗?,WCDMA系统容量受限因素,理
16、论分析的局限没有考虑软切换的影响处于软切换状态的用户,产生的干扰略小于普通用户理想功控假设实际系统的功控命令有一定误码,使得功控过程非理想,降低系统容量假设用户分布均匀,邻区干扰恒定,所以,实际网络中的极限容量受多种因素影响,可能大于,也可能小于理论分析的结果,WCDMA系统容量受限因素,没有考虑混合业务的影响不同的业务具有不同的数据速率和解调门限,对应有不同的极限容量Nmax,则每个连接带来的干扰贡献为1/Nmax,所以:,其中:x1是该业务的占比,按照总部模型中的业务占比(x)估算得到混合业务的容量:,基本和高配置的同时等效连接数接近,WCDMA系统容量受限因素,下行发射功率分为两个部分,
17、一部分用于公共信道,一部分用于专用(业务)信道。小区分配给每个用户的发射功率随业务解调门限、传播路径损耗和用户受到的干扰情况而不同。小区下行发射功率被小区内所有用户所共享。,WCDMA系统容量受限因素,WCDMA系统的下行发射功率,下行干扰极限容量.Vs.下行发射功率,下行链路需要通过增加下行功率克服干扰,当下行功率耗尽时就意味着达到极限容量;而不必真正达到无穷大,与上行类似的推导方法可以得到总的下行干扰:,用相互正交的 OVSF 码区分,受多径影响会有一部分能量无法被 RAKE 接收机检测而成为干扰信号,所以定义正交化因子,邻区发射信号会对当前小区的用户造成干扰,由于使用的扰码不同,这些干扰
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