GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的無線容量規(guī)劃

1、GPRSa據(jù)業(yè)務(wù)的無線容量規(guī)劃1 概述一個系統(tǒng)的無線容量規(guī)劃就是確定提供某項業(yè)務(wù)的無線信道數(shù)量。網(wǎng)絡(luò)配置信道數(shù)量過少將導(dǎo)致業(yè)務(wù)擁塞，也導(dǎo)致業(yè)務(wù)收入的降低；配置信道過多將導(dǎo)致資源的閑置和浪費。因此配置合理的信道數(shù)量就是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的重要工作之一。GPRS勺無線容量規(guī)劃以前也有文獻進行過探討和闡述，但一般都是把數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)折合成話務(wù)量（Erlang）后來計算PDCH勺數(shù)量。作者認為這種計算方法存在一定的局限性，它沒有充分考慮GPR激據(jù)業(yè)務(wù)的特殊性，如PDCH言道的共享特性，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)允許適當?shù)难訒r和重傳特性等等。本文探討一種新的GPRS6線容量規(guī)劃思路，即根據(jù)GPRSI戶數(shù)量、每用戶吞吐量、重傳比例和每PD

2、CH言道承載速率幾個要素來計算PDC噢量，并推導(dǎo)了計算公式。2 GPRS規(guī)戈ij流程GPRSe線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的一般流程如下圖所示，其最終結(jié)果是輸出滿足語音和GPRSk務(wù)的BTS和TRX的數(shù)量。規(guī)劃過程可以分成兩大部分：覆蓋規(guī)劃和容量規(guī)劃。本文僅探討其中的容量規(guī)劃部分。圖1.GPRS網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的流程圖實際的容量規(guī)劃除了上述的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)劃外，還應(yīng)該包含信令容量的規(guī)劃。語音TCH容量的規(guī)劃比較成熟，本文不作探討。3 GPRS容量規(guī)戈ij現(xiàn)階段各廠家在GPRS勺實現(xiàn)方式上，PDCHiPDTCH-PACCH-PTCCHfi合而成。PDCH言道除了需要承載用戶數(shù)據(jù)外，GPRSAttach、GPRSDetachP

3、DP激活、PDP去激活、路由區(qū)更新等信令數(shù)據(jù)，以及GPR密消息，也需要占用PDCH言道資源。與語音業(yè)務(wù)不同，GPRS1戶數(shù)據(jù)部分還有一部分用于數(shù)據(jù)包的協(xié)議頭開銷。3.1 GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型根據(jù)【1】提供的GPRSB戶模型如下表：表1.GPRS用戶模型忙時平均每用戶的數(shù)據(jù)吞吐量180bps（不含開銷）忙時每用戶Attach次數(shù)0.5忙時每用戶Detach?0.5忙時每用戶POP上下文激活次數(shù)1忙時每用戶PDP上下文去激活次數(shù)1忙時每用戶路由區(qū)更新次數(shù)1.5上下行數(shù)據(jù)量的比例1:4平均IP包長200Byte忙時每用戶短消息個數(shù)0.53.2 PDCH承載效率IP層的用戶數(shù)據(jù)在經(jīng)由PDCH6線信道傳

4、輸之前需要分別由SNDCPLLC、RLC/MAC寸裝打包，同時要增加數(shù)據(jù)包頭和校驗比特等開銷。因此一個200字節(jié)的用戶IP數(shù)據(jù)包最終在PDCH信道上傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)量要大于200字節(jié)。根據(jù)【3】中的數(shù)據(jù)模型，各環(huán)節(jié)增加的開銷如下：表2.數(shù)據(jù)開銷CS1CS2CS3CS4連續(xù)IP殿堂（包）10101010IP包長度(Byte)200200200200SNDCP開銷(Byte)4444:LLC開銷(Byte)13131313LLC總長度(Byte)2170217021702170RLC包長度(Byte)20303650RLC包數(shù)里（包）109736144RLC/MAC開銷20%20%20%20%何重鰥

5、10%10%10%10%RLC/MAC總長度(Byte?2203219321902184平均每ip包的開銷CBytE）21202019根據(jù)上表，每200字節(jié)的IP包在RLC/MACB的開銷（包括重傳）約為20字節(jié)，這里定義為平均IP包開銷。因此PDCH載效率=平均IP包長度/（平均IP包長度+平均IP包開銷）=90%包含開銷的忙時每用戶數(shù)據(jù)吞吐量為：180/0.91=200bps。根據(jù)表1的GPRSR戶模型，由于Attach等信令流程在Um妾口產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流量如下表：表3.信令流量計算忙時次數(shù)消息平均長度(Byte)(注1)信令流量(Byte)忙時每用戶Attach0.53316.S忙時每用戶D

6、etach0.5-315忙時每用戶PDP上下文激活1271271忙時每用戶PDP上下文去激活122忙時每用戶路由區(qū)更新1.55176.5忙時每用戶短消息0.5注1:消息長度數(shù)據(jù)源于文獻【4】，短消息長度暫無數(shù)據(jù)。因此在上述話務(wù)模型下，各種信令流程的數(shù)據(jù)流量為：16.5+1.5+271+2+76.5=368Bytes。由于上述信令與用戶數(shù)據(jù)本身均需要在PDCH言道上傳輸，因此忙時平均每個用戶所需IP吞吐量(Ave_throughput_per_user)為:200+368x8/3600=200.8bps?？梢姲凑丈鲜鯣PRSlk務(wù)模型，信令流程對用戶數(shù)據(jù)吞吐量的影響較小。為便于計算，下文計算中忽

7、略信令對吞吐量的影響，忙時平均每用戶IP吞吐量仍按200bps計。3.3 PDCH承載速率根據(jù)【3】每個PDCHE采用不同編碼方式、不同協(xié)議層、不同接口的傳輸速率如下表所示：表4.PDCH承載速率，單位：kbpsCS1CS2CS3CS4Um接口物理層速率91513.415621IP層承載速率5.580.319.0913.95注：IP包長為200BYTE手機與網(wǎng)絡(luò)側(cè)之間在數(shù)據(jù)傳輸過程中一般依據(jù)Um接口的RLC重傳率來選擇合適的編碼速率，即發(fā)生CS切換，因此在數(shù)據(jù)傳輸過程中，IP層承載速率也隨著編碼速率的變化而變化。平均IP層承載速率計算舉例如下：假設(shè)目前僅采用CS1和CS2編碼速率，使用比例為2

8、:8,則每個PDCH勺平均IP層承載速率為：5.58*0.2+8.31*0.8=7.76kbps。同樣，對于CS3/CS4,如果CS3與CS4的使用比例仍為2:8,則每個PDCH勺平均IP層承載速率為：9.89*0.2+13.95*0.8=13.138kbps。3.4 PDCH數(shù)量計算3.4.1 預(yù)測GPRSR戶數(shù)GPRS1戶數(shù)量可以根據(jù)GSMR戶折算，也可以從網(wǎng)上實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲得。根據(jù)GSMR戶折算的方法如下：假設(shè)GPRS1戶占GSM/GPR用戶的10%,則根據(jù)每個小區(qū)的容量（載頻）配置可以折算出GPRS勺用戶數(shù)。具體方法是：1）根據(jù)載頻數(shù)計算出TCH言道數(shù)量；2）根據(jù)語音業(yè)務(wù)的GOSgEr

9、langB表得出語音業(yè)務(wù)的話務(wù)量；3）根據(jù)語音業(yè)務(wù)每用戶話務(wù)量計算出用戶數(shù)；4）按GPRSGSMR戶比例折算出GPRSI戶數(shù)。小區(qū)載頻18時的GPRSI戶估算如下表：表5.GPRS用戶估算可用式附道數(shù)語音業(yè)務(wù)話務(wù)量CERL）GOS-2%GSMffl戶數(shù)003ErVUserGPRS用戶數(shù)112.3%9.62148.227327.33n148549549.543021.97307353329.1597157.164636.51216121.675443.95146514656251.51716171.6對于一個已經(jīng)運行的GSM/GPRS絡(luò)，可以根據(jù)一段時間內(nèi)的最大附著用戶數(shù)和平均附著用戶數(shù)（SGS

10、NB能報表提供）來估算GPRSI戶數(shù)量。一個小區(qū)內(nèi)，忙時所有GPRS1戶的平均IP吞吐量=GPRS1戶數(shù)X忙時平均每用戶IP吞吐量。假設(shè)某小區(qū)有100個GPRS1戶，則該小區(qū)的平均IP吞吐量=100X200=20000bps=20kbps。3.4.3 每小區(qū)所需PDCHB量一個小區(qū)內(nèi)所需PDCH言道數(shù)量(Number_PDCH_per_cell)=小區(qū)IP吞吐量/每個PDCH的IP承載速率。按上述假設(shè)，擁有100個GPRSB戶的小區(qū)需要的PDCH言道=20/7.76=2.58,因此需要配置3個PDCH言道。歸納上述分析過程，忙時每小區(qū)所需的PDCH量的計算方法可用如下公式表示：,Number分

11、PRSusrAvethroughputperuserNumberPDCHper=尸一-Ave_ih/v第劭卬/_pr_PDCHGPRS1戶數(shù)量不同時的計算結(jié)果如下表:表6.PDCH數(shù)量計算結(jié)果n呼m氏w期以斯直.般聲一幅復(fù)以艱加QUS蛆名lR.豆沁EDCH.102D0200077600J620200400077600.52502D01000077601.291002002000077602.532032D04000077605.15500200100000131387.6110002002000001313815.2220002口口400000131383045注：表中表示吞吐量(Throug

12、hput)的單位均為bps。從上一節(jié)表中計算結(jié)果可以看出，當某小區(qū)GPRSi戶數(shù)在20個以下時，只需配置1個PDCH言道即可。然而，由于目前GPRSfc流機型為1U+4D和1U+3D,為了手機可以達到其最大下載速率，盡管按計算結(jié)果只需要1個PDCH可，實際仍應(yīng)該配置4個PDCH考慮到在GPRS1戶較少時，忙時大容量數(shù)據(jù)下載業(yè)務(wù)次數(shù)也較少，實際的PDCHffi置可以配置為1個靜態(tài)PDCI+3個動態(tài)PDCH即1+3配置。當某小區(qū)GPRSI戶數(shù)超過200個以后，需要配置6個以上PDCH言道，如果仍然采用CS1/2編碼方式，將對語音業(yè)務(wù)的容量產(chǎn)生較大影響，此時必須引入CS3/4編碼方式，同時還應(yīng)考慮增

13、加靜態(tài)PDC曲量，建議靜態(tài)PDCH量至少配置3個。當某小區(qū)的GPRSR戶數(shù)達到1000左右時，即使采用CS3/4編碼方式，仍恍秤喔觸RX才能GPRSlk務(wù)的需要，此時如果3G仍然沒有商用，則需要考慮采用專用頻段開展GPRSlk務(wù),如把現(xiàn)有的DCS1800網(wǎng)絡(luò)改造成專門承載GPRSlk務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。表7.建議實際PDCK已置NumberGP0聯(lián)族N喇需要PDCH數(shù)都態(tài)+動念頭際PDCH配置用于GPRS的TRX數(shù)量1002611+31r2or0.521111+3150125121+311002.5831+312005.1563+3150076184+41100015,22164+122200030.45314+274注：表中的靜態(tài)和動態(tài)配置比例是建議值，最女?根據(jù)網(wǎng)上統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行調(diào)整，避免PDCH和TCH信道之間的不必要的頻繁轉(zhuǎn)換。如果按表5中的滲透率為10%十，則每個小區(qū)GPRSI戶不超過200個，最多只需配置6個PDCH言道，多數(shù)小區(qū)只需配置4個PDCH言道即可。3.5 PDCH對TCH的影響如果GPRSlk務(wù)沒有采用專用網(wǎng)絡(luò)承載，則如圖1的流程圖中所示，需要考慮語音業(yè)務(wù)信道轉(zhuǎn)換成PDCH所剩余的TCH言道是否仍能滿足語音業(yè)務(wù)的GO袈求，如果不能滿足，則需要進行相應(yīng)的擴容。對于小區(qū)而言，定義靜態(tài)GPRS時隙的