资源描述
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。
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