GPRS信道估算概述

1 概述 一个系统的无线容量规划就是确定提供某项业务的无线信道数量。网络配置信道数量过少将导致 业务拥塞，也导致业务收入的降低；配置信道过多将导致资源的闲置和浪费。因此配置合理的信道数 量就是网络规划的重要工作之一。 GPRS 的无线容量规划以前也有文献进行过探讨和阐述，但一 般都是把数据业务折合成话务量（Erlang）后来计算PDCH的数量。作者认为这种计算方法存在一定 的局限性，它没有充分考虑GPRS数据业务的特殊性，如PDCH信道的共享特性，数据业务允许适当 的延时和重传特性等等。本文探讨一种新的GPRS无线容量规划思路，即根据GPRS用户数量、每用 户吞吐量、重传比例和每PDCH信道承载速率几个要素来计算PDCH数量，并推导了计算公式。2 GPRS 规划流程GPRS无线网络规划的一般流程如下图所示，其最终结果是输出满足语音和GPRS业务的BTS和 TRX 的数量。规划过程可以分成两大部分：覆盖规划和容量规划。本文仅探讨其中的容量规划部分。实际的容量规划除了上述的数据业务规划外，还应该包含信令容量的规划。语音TCH容量规划 比较成熟，本文不作探讨。3 GPRS 容量规划现阶段各厂家在GPRS的实现方式上，PDCH由PDTCH+PACCH+ PTCCH组合而成。PDCH信 道除了需要承载用户数据外，GPRS Attach、GPRS Detach、PDP激活、PDP去激活、路由区更新等信 令数据，以及GPRS短消息，也需要占用PDCH信道资源。与语音业务不同， GPRS 用户数据部分还有一部分用于数据包的协议头开销。3.1 GPRS数据业务模型3.2 PDCH承载效率IP层的用户数据在经由PDCH无线信道传输之前需要分别由SNDCP、LLC、RLC/MAC封装打 包，同时要增加数据包头和校验比特等开销。因此一个200字节的用户IP数据包最终在PDCH信道 上传输的实际数据量要大于200字节。每200字节的IP包在RLC/MAC层的开销（包括重传）约为20字节，这里定义为平均IP包开 销。因此PDCH承载效率=平均IP包长度/ （平均IP包长度+平均IP包开销）=90%，包含开销的 忙时每用户数据吞吐量为：180/0.91=200bps。因此在上述话务模型下，各种信令流程的数据流量为： 16.5+1.5+271+2+76.5=368 Bytes。由于上述信令与用户数据本身均需要在PDCH信道上传输，因此忙时平均每个用户所需IP吞吐 量（Ave_throughput_per_user）为：200+368x8/3600=200.8bps。可见按照上述 GPRS 业务模型，信令 流程对用户数据吞吐量的影响较小。为便于计算，下文计算中忽略信令对吞吐量的影响，忙时平均每 用户IP吞吐量仍按200bps计。3.2 PDCH 承载速率手机与网络侧之间在数据传输过程中一般依据Um接口的RLC重传率来选择合适的编码速率， 即发生CS切换，因此在数据传输过程中，IP层承载速率也随着编码速率的变化而变化。平均IP层 承载速率计算举例如下：假设目前仅采用CS1和CS2编码速率，使用比例为2： 8,则每个PDCH的平均IP层承载速率 为：5.58*0.2+8.31*0.8=7.76kbps。同样，对于CS3/CS4，如果CS3与CS4的使用比例仍为2： 8,则 每个 PDCH 的平均 IP 层承载速率为：9.89*0.2+13.95*0.8=13.138kbps。3.3 PDCH 数量计算预测GPRS用户数GPRS用户数量可以根据GSM用户折算，也可以从网上实际统计数据获得。根据GSM用户折算 的方法如下：假设GPRS用户占GSM/GPRS用户的10%，则根据每个小区的容量（载频）配置可以折算出GPRS 的用户数。具体方法是：1）根据载频数计算出TCH信道数量；2）根据语音业务的GOS查Erlang B 表得出语音业务的话务量；3）根据语音业务每用户话务量计算出用户数；4）按GPRS占GSM用户 比例折算出 GPRS 用户数。对于一个已经运行的 GSM/GPRS 网络，可以根据一段时间内的最大附着用户数和平均附着用户 数（SGSN性能报表提供）来估算GPRS用户数量。每个小区IP吞吐量一个小区内忙时所有GPRS用户的平均IP吞吐量= GPRS用户数X忙时平均每用户IP吞吐量。假 设某小区有100个GPRS用户，则该小区的平均IP吞吐量=100x200=20000 bps = 20kbpso每小区所需PDCH数量一个小区内所需PDCH信道数量（Number_PDCH_per_cell）=小区IP吞吐量/每个PDCH的IP 承载速率。按上述假设，拥有100个GPRS用户的小区需要的PDCH信道= 20/7.76 = 2.58，因此需要 配置3个PDCH信道。归纳上述分析过程。实际PDCH配置从上一节表中计算结果可以看出，当某小区GPRS用户数在20个以下时，只需配置1个PDCH 信道即可。然而，由于目前GPRS主流机型为1U+4D和1U+3D,为了手机可以达到其最大下载速 率,尽管按计算结果只需要1个PDCH即可，实际仍应该配置4个PDCHo考虑到在GPRS用户较少 时，忙时大容量数据下载业务次数也较少，实际的PDCH配置可以配置为1个静态PDCH + 3个动态 PDCH，即1 + 3配置。当某小区GPRS用户数超过200个以后，需要配置6个以上PDCH信道，如果仍然采用CS1/2 编码方式，将对语音业务的容量产生较大影响，此时必须引入CS3/4编码方式，同时还应考虑增加静 态PDCH数量，建议静态PDCH数量至少配置3个。当某小区的GPRS用户数达到1000左右时，即使采用CS3/4编码方式，仍然需要多个TRX才能 GPRS业务的需要，此时如果3G仍然没有商用，则需要考虑采用专用频段开展GPRS业务，如把现 有的DCS1800网络改造成专门承载GPRS业务的网络。建议实际 PDCH 配置表中的静态和动态配置比例是建议值，最好根据网上统计数据进行调整，避免PDCH和TCH信 道之间的不必要的频繁转换。如果按的渗透率为10%计，则每个小区GPRS用户不超过200个，最多只需配置6个PDCH信 道，多数小区只需配置4个PDCH信道即可。