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知识库->通信基础  
 
     
  GPRS数据业务的无线容量规划

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+368×8/3600=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

  3.3.1 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。

  3.3.2 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×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=100×200=20000 bps=20kbps。

 3.3.3 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。

  3.3.4 实际PDCH配置

  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PDCH。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

  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。

  3.4 PDCH对TCH的影响

  4 结束语


 
     
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