DSCDMA无线网络容量估算.ppt

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1、TD-SCDMA无线网络容量估算,培训目标,学完本课程后，您应该能：了解TD-SCDMA无线网络容量估算的流程列出TD-SCDMA的CS、PS话务模型的关键参数阐明几种常用容量估算方法的基本原理及其各自的适用场景根据话务模型和网络规模，估算CS业务、PS业务或混合业务需要配置的载波数量,目 录,容量估算流程话务模型CS业务容量估算CS、PS混合业务容量估算,目 录,容量估算流程话务模型CS业务容量估算CS、PS混合业务容量估算,准备工作：根据业务分布确定区域分类,准备工作：确定容量目标,根据规划的容量目标（用户数），参考现有2G网络的话务，可以确定各类区域的容量目标各类区域的用户数可以由运营商

2、根据建网目标确定，也可以根据各区域面积和原有2G网络用户密度确定,容量目标判决准则,对于CS业务，反映容量目标的主要指标为网络拥塞率对于PS业务，反映容量目标的主要指标为数据吞吐率和时延,容量估算主要步骤,对各类业务和用户进行话务模型分析根据用户的话务模型、各区域内用户密度，结合覆盖估算得到的各类区域基站覆盖面积，计算单个基站需要承载的业务容量根据单基站需要承载的业务容量，确定满足容量要求的目标区域内单基站的容量配置要求（载波数）如果载波数量的要求超过了基站能够达到的最大配置，则缩减基站覆盖半径，重新计算基站覆盖面积，以及需要配置的载波数量,思考题,请列出TD-SCDMA无线网络容量估算的主要

3、步骤。,目 录,容量估算流程话务模型CS业务容量估算CS、PS混合业务容量估算,话务模型,话务模型包括业务模型和用户行为业务模型研究主要是从数据传输的角度，每种业务具有怎样的容量特性、用户使用某业务时期望怎样的服务质量用户行为研究主要是研究预测3G可以提供哪些种类的业务、每种业务的有多少人使用、某业务的使用者使用该业务的频繁程度、用户在不同区域的分布等,业务QoS类型,CS业务话务模型,CS业务包括普通语音业务和可视电话业务普通语音业务可以直接引用2G语音业务模型，每用户忙时话务量一般在0.010.03Erl之间，具体数值需针对不同区域、不同用户群分别预测对于可视电话业务，由于没有成熟的商用网

4、络经验参数，一般每用户忙时话务量按照语音业务忙时话务量的510估算,CS业务话务模型(续),CS业务模型关键参数业务渗透率：经常使用该业务的用户占总用户数的比例BHCA：平均忙时呼叫次数平均呼叫持续时间忙时话务量BHCA平均呼叫持续时间/3600,PS业务话务模型,PS业务最常用的模型是ETSI UMTS30.03规范中描述的包业务会话过程模型,PS业务话务模型(续),PS业务模型关键参数业务渗透率：经常使用某种业务的用户占总用户数的比例每用户忙时吞吐率BHSASession 业务量8/3600(bps)BHSA：平均忙时“会话(Session)”次数Session 业务量(KByte：K字节

5、)：业务的单次Session平均业务量，与业务的平均持续时间，以及业务的“激活因子”有关激活因子：业务满速率发送的时间在单次Session持续时间内所占的比重；一般来说，数据业务的激活因子都小于1忙时吞吐率也可以通过仿真，或者通过2G网络中获取的基本参数样本得到,高端、中端、低端用户业务特征,用户按其ARPU的高低分为高端、中端、低端用户不同等级的用户，其数据业务模型是不同的,PS业务模型举例高端用户,高端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为870bps；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量117M Byte数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以高端用户

6、上行平均吞吐率大约为220bps,PS业务模型举例中端用户,中端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为330bps；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量45M Byte数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以中端用户上行平均吞吐率大约为83bps,PS业务模型举例低端用户,低端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为40bps；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量5.4M Byte数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以低端用户上行平均吞吐率大约为10bps,思考题,如何计算CS业务的话务量(erl)？影响PS业务容量估算最

7、重要的因素是用户的忙时平均吞吐率。那么，如何保证估算时使用的高端、中端、低端用户的平均数据吞吐率尽量准确？,目 录,容量估算流程话务模型CS业务容量估算CS、PS混合业务容量估算,CS业务的容量估算步骤,根据各区域内用户密度，结合覆盖估算，得到的各类区域基站覆盖面积内的用户数量根据用户的话务模型和用户数量，计算单个基站需要承载的CS业务量(erl)根据需要承载的业务量以及无线拥塞率指标要求，查爱尔兰B表，确定满足容量要求的载波数以及基站站型,举例：单基站需要承载的CS业务量,语音和可视电话混合业务容量估算算法,由于在话务量(erl)相同的情况下，可视电话业务要比普通语音业务占用更多的资源，所以

8、，总的资源要求不是简单地由各业务资源叠加而成考虑到CS混合业务的特点，常用的容量估算算法如下：后爱尔兰法(Post Erlang-B)等效爱尔兰法(Equivalent Erlang)坎贝尔法(Campbell),后爱尔兰法(Post Erlang-B),通过将不同业务所需容量相加，得到组合业务的容量需求,A个资源(码道),B个资源(码道),后爱尔兰法举例,假设：普通语音业务：2单位资源/连接。12 erl可视电话业务：8单位资源/连接。6 erl查Erlang B表，按照2的拥塞计算不同业务的容量需求普通语音业务：12 erl需要19238单位资源可视电话业务：6 erl需要12连接，128

9、96单位资源合计：134单位资源,后爱尔兰法存在的问题,另假设：普通语音业务：2单位资源/连接。18 erl分成2部分：12 erl 和6 erl按照两部分分别计算容量需求第一部分的12erl：12erl需要19238单位资源第二部分的6erl：6erl需要12224单位资源合计：62单位资源但是合理的结果应该是：18erl需要26252单位资源即可,Post Erlang-B高估容量需求！,后爱尔兰法的不合理性,高估的原因是：没有考虑不同业务的资源效率；而且，爱尔兰公式也不是线性算法,等效爱尔兰法(Equivalent Erlang),将一种业务等效成另一种业务，从而计算总的业务量,举例：数

10、据业务等效为话音业务,等效爱尔兰法举例,假设：普通语音业务：2单位资源/连接。12 erl可视电话业务：8单位资源/连接。6 erl如果以普通语音业务做衡量基准，业务等效合计为36erl36erl需要46292单位资源，满足2%的阻塞概率如果以可视电话业务做衡量基准，业务等效合计为9erl9erl需要15连接，158120单位资源，满足2%的阻塞概率,Equivalent Erlang 预测结果不唯一！,等效爱尔兰法的不合理性,用不同的业务作为标准，得到的资源需求会不一致QoS需求不一致的业务，不能用等效爱尔兰法进行折算,+,低速业务等效,高速业务等效,2erl低速业务,1erl高速业务,计算

11、结果与等效方式有关,坎贝尔法(Campbell),在综合考虑所有的业务基础上，构造了一个等效的业务（也称作“中间业务”或“虚拟业务”），计算系统提供该业务的信道数和总的等效业务话务量，然后得到混合业务的容量估算,坎贝尔法举例,假设：普通语音业务：2单位资源/连接。12 erl可视电话业务：8单位资源/连接。6 erl系统均值为系统方差为容量因子c为,坎贝尔法举例(续),等效混合虚拟业务话务量为：满足2%阻塞率所需容量为19连接所需容量为：容量因子C6以普通语音业务衡量：C16192116单位资源以可视电话业务衡量：C26198122单位资源,几种常用容量估算方法比较,在条件相同（普通语音业务为

12、1单位资源/连接，12erl；可视电话业务为4单位资源/连接，6erl）的情况下后爱尔兰法(Post Erlang-B)总计需要134单位资源等效爱尔兰法(Equivalent Erlangs)按照普通语音业务计算，总计需要92单位资源按照可视电话业务计算，总计需要120单位资源坎贝尔法(Campbell)总计需要116122单位资源,一个普通语音业务占用2个SF16的码道（单位资源）一个可视电话业务占用8个SF16的码道（单位资源）CS业务是对称业务，采用3:3时隙配置，此时单载波提供46个单位资源,PCCPCH,PCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,PICH

13、,FPACH,PICH,PRACH,各种CS业务资源占用情况,举例：CS业务容量估算(采用坎贝尔法),根据两种业务的话务量，通过查询爱尔兰B表，可以查得所需单位资源数量，从而求得基站需要的载波数量,注：由于前面的基站覆盖面积计算采用的是3扇区计算方式，所以此处给出的是3扇区配置方式,各典型站型CS业务容量,根据爱尔兰B表，可以查得单基站在S 1/1/1、S 2/2/2和S 3/3/3站型下能够支持的不同CS业务的最大话务量,CS业务容量估算基本结论,TD-SCDMA单载波语音业务容量相对于GSM单载波语音容量大很多；所以，单就普通语音业务而言，容量绰绰有余在TD-SCDMA建网初期，可视电话业

14、务渗透率不高，业务量有限（上述例子中业务量只有语音业务的1左右）的情况下，容量估算时不必过多考虑可视电话的容量需求TD-SCDMA可视电话业务占用资源较多（是普通语音业务的4倍）。随着用户对可视电话业务和其他数据业务使用率的提高，对基站载波数量的要求将急剧增加,思考题,计算题：本节的例子中可视电话的话务量只有普通语音业务的1。请分别计算：当可视电话业务量达到普通语音业务话务量的10、20、30的情况下，最终的资源需求情况。（注：采用坎贝尔法）,目 录,容量估算流程话务模型CS业务容量估算CS、PS混合业务容量估算,CS、PS混合业务容量估算的特点,CS业务对容量的判决准则体现在拥塞率指标上，而

15、PS业务则体现在吞吐率指标上在小区服务多种业务时，需要科学合理地估算出在一定负荷下，在满足各种业务指标的要求下需要的载波数对于CS、PS混合业务情形下的小区容量估算，目前业界并没有类似CS业务爱尔兰B表那样统一的、经典的方法当网络以数据业务为主，或者主要考虑数据业务承载质量时，以数据吞吐率做为统一判决准则的算法比较合适,数据吞吐率和话务量(erl)换算关系,Av：语音业务的话务量(erl)或数据业务的等效话务量(erl)：业务平均速率：业务激活因子S：平均数据吞吐率,CS、PS混合业务的容量估算步骤,根据各区域内用户密度，结合覆盖估算，得到的各类区域基站覆盖面积内的用户数量根据用户的话务模型、

16、用户数量，以及不同级别用户的比例，计算基站覆盖区域内需要承载的总数据吞吐率(bps)根据单载波在不同时隙配置下能够承载的数据吞吐率，确定满足容量要求的载波数、时隙配置方式和基站站型,举例：单基站需要承载的平均数据吞吐率,TD-SCDMA单载波PS业务容量,在没有采用HSDPA技术的情况下，单时隙峰值业务速率128kbps采用HSDPA技术后，单时隙峰值业务速率560kbps平均数据吞吐率一般按照峰值速率的6080进行估算,举例：CS、PS混合业务容量估算,从前面的例子中上下行平均吞吐率来看，采用2:4的时隙配比比较合适；而且就速率来看，不必采用HSDPA技术,注：由于前面的基站覆盖面积计算采用

17、的是3扇区计算方式，所以此处给出的是3扇区配置方式,混合业务容量估算：基于话务量 vs 基于数据吞吐率,增加了PS业务后的载波数量要求甚至比只考虑CS业务时还少，这是不合理的。原因在于：基于话务量的容量估算，是在考虑到满足一定的拥塞率要求下，估算的CS业务“峰值”资源数量，有一定的冗余度基于数据吞吐率的容量估算，考虑到PS业务可以有一定的延时（或自动降速），因此采用了“平均”吞吐率，估算结果是CS业务和PS业务需要的“平均”资源数量，没有考虑到CS业务对冗余度的特殊要求目前常用的容量估算方法，是取CS估算和CSPS估算结果的最大值,更精确的容量估算方法：随机背包算法,随机背包(Stochast

18、ic Knapsack)算法来源于ATM算法，从统计复用的角度，“统计”出在某一给定容量C“背包(Knapsack)”下，当多种业务的用户要求接入，则各种业务的阻塞概率、时延特性能否满足容量目标；如果该容量不满足要求，则增加C，再次计算，直到C“恰好”满足容量目标,接纳,阻塞,随机背包算法实现的关键因素,话务模型的准确度话务模型参数包括CS业务忙时话务量，用户使用不同速率业务的概率等。话务模型的定义越准确，统计结果越接近真实网络情况统计的样本数量输入样本数量越多，统计时间越长，统计结果越准确随机背包算法本质上是一种“网络仿真”,容量估算结果验证,结合后续网络预规划的初始站址分布，利用网络规划软

19、件，通过仿真，分析容量估算结果是否能够满足容量要求容量目标判决准则如下：,容量估算结果验证举例,仿真结果说明仿真结果为业务接通率该示例采用的是静态仿真，没有考虑PS业务的延时或降速，因此PS业务的容量目标判决准则也采用接通率指标,容量估算结果验证举例(续),接入失败的原因分析：通过仿真可以发现接入失败的地点，以及接入失败的主要原因,容量估算结果验证举例(续),由上图可见，接入失败的主要原因有RU资源（码道）饱和，进一步分析仿真数据可知，由PS384等高速数据业务造成的RU资源饱和所占比例最高，说明突发的高速数据业务对网络有较大冲击P-CCPCH RSCP低，即信号覆盖不好，从而造成接入的失败。这些小区需要改善信号的覆盖由于3G网络业务种类多，而且数据业务的话务模型还没有CS业务那样的经典模型参数，所以，容量估算的算法仍然在不断地发展、完善过程中,