WCDMA容量估算

1、WCDMA容量估算課程內(nèi)容WCDMA規(guī)模估算介紹規(guī)模估算介紹WCDMA容量估算方法WCDMA規(guī)模估算案例概述n規(guī)模估算的主要任務是基于網(wǎng)絡規(guī)劃的覆蓋,容量和質(zhì)量需求對網(wǎng)絡配置進行初步估算,給出各網(wǎng)元數(shù)目的初步規(guī)模.nWCDMA規(guī)模估算需綜合考慮網(wǎng)絡覆蓋,容量,質(zhì)量等各方面的因素,尋求最佳平衡點-源于WCDMA系統(tǒng)軟容量特性nWCDMA規(guī)模估算的難點在于同時處理話音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務的容量需求混合業(yè)務帶來的挑戰(zhàn)服務質(zhì)量服務質(zhì)量系統(tǒng)覆蓋系統(tǒng)覆蓋系統(tǒng)容量系統(tǒng)容量優(yōu)化及調(diào)整優(yōu)化及調(diào)整建網(wǎng)投資建網(wǎng)投資調(diào)查分析仿真建?？辈樾枨蠓治鲂枨蠓治鲆?guī)模估算規(guī)模估算站點勘查和設計站點勘查和設計傳播模型測試傳播模型測試傳播

2、模型校正傳播模型校正輸出規(guī)劃報告輸出規(guī)劃報告網(wǎng)絡仿真網(wǎng)絡仿真 網(wǎng)絡規(guī)劃流程網(wǎng)絡規(guī)劃流程詳細規(guī)劃詳細規(guī)劃規(guī)模估算是規(guī)模估算是WCDMA無線網(wǎng)絡無線網(wǎng)絡預規(guī)劃的重要工作內(nèi)容預規(guī)劃的重要工作內(nèi)容!規(guī)模估算在無線網(wǎng)規(guī)流程中的位置基于覆蓋與基于容量的估算n根據(jù)覆蓋確定需要的NodeB數(shù)量l前向覆蓋、反向覆蓋小區(qū)覆蓋半徑l計算NodeB數(shù)量需求n根據(jù)用戶容量確定需要的NodeB數(shù)量l前向容量、反向容量小區(qū)容量l計算NodeB數(shù)量需求n兩者之間取大者WCDMA規(guī)模估算基本思路課程內(nèi)容WCDMA規(guī)模估算介紹WCDMA容量估算方法容量估算方法WCDMA規(guī)模估算案例容量估算概述n 容量規(guī)劃概述l 蜂窩網(wǎng)絡規(guī)劃首先

3、要確定系統(tǒng)容量需求，即系統(tǒng)中將有多少用戶，這些用戶將產(chǎn)生多少話務量，這是整個蜂窩網(wǎng)絡工程設計的基礎。l 系統(tǒng)容量分析的目的就是為了盡可能反映實際的和將來的容量需求，以便估算系統(tǒng)所需的信道數(shù)。l 網(wǎng)絡規(guī)劃是以通過各種統(tǒng)計、計算得到的初期及將來的話務需求分布為基礎而展開實施的。容量估算概述n 愛爾蘭（Erlang）l一個Erl是指一條通話電路被100連續(xù)占用1個小時的話務負荷。n 忙時和BHCAl通常將一天24小時中話務量最大的一小時稱為忙時；l相應此小時的呼叫次數(shù)為“忙時呼叫次數(shù)”或“忙時試呼次數(shù)”，縮寫為BHCA。n 呼損率l 呼損是指一個移動通信系統(tǒng)的全部信道被占用后若再發(fā)生呼叫，則該呼叫將

4、無法接通而被損失掉，或者稱為被阻塞的呼叫。呼損率就是這些呼叫被阻塞的概率。 l一般在規(guī)劃中，業(yè)務信道的GOS為2%。容量估算概述3600100nErlang-B模型公式描述了業(yè)務信道數(shù)量、服務等級（呼損率）和能提供話務量三者之間的關系。根據(jù)愛爾蘭公式可以將在不同呼損率和不同信道的情況下計算出話務量，匯總成愛爾蘭B表。 n每用戶忙時話務量為每用戶的忙時話務量為每用戶在一天內(nèi)的呼叫次數(shù)為忙時集中系數(shù)（忙時話務量與全天話務量之比）n每用戶忙時話務量通常取0.0250.03erl/戶0容量估算n基于混合業(yè)務容量估算方法分別計算上行容量和下行容量，確定小區(qū)容量規(guī)模。業(yè)務總量規(guī)劃區(qū)域各類業(yè)務量規(guī)劃區(qū)域各類

5、業(yè)務量CS12.2kCS64kPS64kPS128kPS384kErlang表表單小區(qū)業(yè)務量上行鏈路干擾估計thermaljiupNPPN熱噪聲的干擾強度鄰近小區(qū)的干擾強度本小區(qū)thermaljiNUEPUEP下行鏈路干擾估計thermaliDLNPPN)1 (熱噪聲臨近小區(qū)的干擾強度本小區(qū)的信號強度小區(qū)正交因子thermaliNPP上下行系統(tǒng)負荷的影響因素上行負荷因子：上行負荷因子：下行負荷因子：下行負荷因子：NjjjjDLiRWNEb10)1(NjjjjULvRNoEbWi1)/(11)1 (下行負載不僅和用戶數(shù)有關，還和下行信道正交因子密切相關上行噪聲抬升反映了由于用戶接入導致的基站接收

6、功率在熱噪聲功率上的抬升下行噪聲抬升反映了由于多徑信道的非正交性引起的干擾在熱噪聲功率上的抬升 上行容量受限于干擾上升253035404550556065234567891011user numbernoise rise(dB)下行容量受限于發(fā)射功率464850525456586062643234363840424446user numberTx Power (dBm)上下行容量和覆蓋的關系常用混合容量估算方法n容量估算是WCDMA無線網(wǎng)規(guī)的一個重要環(huán)節(jié)，涉及網(wǎng)絡投資成本的粗略評估nWCDMA是個混合多業(yè)務系統(tǒng)，數(shù)據(jù)業(yè)務的大量應用是其亮點n常見混合業(yè)務容量估算方法有:lEquivalent E

7、rlangs方法lPost Erlang-B方法lCampbell方法愛爾蘭B表2%5% 1 0.0200.05320.2230.38130.6020.89941.0921.52551.6572.21862.2762.96072.9353.73883.6274.54394.3455.370105.0846.216115.8427.076126.6157.950137.4028.835148.2009.730159.01010.633169.82811.5441710.65612.4611811.49113.3351912.33314.3152013.18215.2492114.03616.18

8、92214.89617.1322315.76118.0802416.63119.0302517.50519.985Equivalent Erlangn基本原理：l是將一種業(yè)務等效成另一種業(yè)務，并計算等效后的總話務量，然后計算滿足此話務量所需的信道數(shù)。n例如：l業(yè)務S1：12erl，每個連接占用1個信道；l業(yè)務S2：6erl，每個連接占用3個信道。Equivalent Erlangn方法一： 1erl的S23erl的S1 l根據(jù)erlang-B表，在2呼損率下，30erl需要39個信道資源（S1業(yè)務）。n方法二： 3erl的S11erl的S2l根據(jù)erlang-B表，在2呼損率下，10erl需要

9、17個信道資源（S2業(yè)務），即相當于51個S1業(yè)務的信道資源。+低速業(yè)務等低速業(yè)務等效效高速業(yè)務等高速業(yè)務等效效2 Erl 低速業(yè)低速業(yè)務務1 Erl高速高速業(yè)務業(yè)務滿足同樣滿足同樣GoS需要的容量不需要的容量不同同Equivalent Erlang計算結(jié)果與等計算結(jié)果與等效方式有關效方式有關Post Erlang-B方法n基本原理：先分別計算出每種業(yè)務滿足容量所需的信道數(shù)，再將信道進行等效相加，得出滿足混合業(yè)務容量所需的信道數(shù)n舉例：l業(yè)務A：1個信道資源/每個連接，共12erll業(yè)務B：3個信道資源/每個連接，共6erll業(yè)務A需要19個信道（2%的阻塞率）；l業(yè)務B需要12個業(yè)務B信道（

10、相當于12*3=36個業(yè)務A信道，2%的阻塞率）；l兩種業(yè)務共需要19+36=55個信道Post Erlang-B方法n計算一種特殊情況下的容量：l當S1和S2是同一種業(yè)務時，即每個連接都占用1個信道，則在2呼損下有：nS1： 12erl，需19個信道；nS2： 6erl，需12個信道。n需要信道數(shù)為31個信道。l但是，由于S1和S2是同一種業(yè)務，總量是18erl，查erlang-B表可知共需26個信道，顯然正確結(jié)果是26個信道。n結(jié)論：Post Erlang-B方法計算結(jié)果偏大（3126）。原因是基站信道資源實際是在業(yè)務之間共享的，而Post Erlang-B方法人為地隔離了業(yè)務使用的信道資

11、源，其實是降低了基站信道資源利用率。1 Erl 業(yè)務A1 Erl 業(yè)務B+1 Erl業(yè)務A和1 Erl業(yè)務B滿足同樣GoS需要的容量不同A和B是同一種業(yè)務計算結(jié)果過于悲觀Post Erlang-B方法Campbell方法-1n原理：將所有業(yè)務按一定原則等效成一種虛擬業(yè)務，并計算此虛擬業(yè)務的總話務量（Erl），然后計算滿足此話務量所需的虛擬信道數(shù)，進而折算出滿足網(wǎng)絡容量的實際信道數(shù)n等效公式如下l 是容量因子；l 是混合業(yè)務方差；l 是混合業(yè)務均值；l 是業(yè)務i的等效強度；l 是業(yè)務i需要的信道數(shù)；l 是虛擬業(yè)務的業(yè)務量；l 是滿足虛擬業(yè)務量需要的虛擬信道數(shù)（查erlangB表）。n最后求出Ci

12、caCCapacityiicfficOfferedTraiiiiiiaerlaerlc2cviaiCOfferedTrafficCapacityCampbell方法-2n舉例業(yè)務A：1個信道資源/每個連接，共12erl業(yè)務B：3個信道資源/每個連接，共6erln均值n方差n容量因子n虛擬業(yè)務量n在2%的阻塞率下，滿足虛擬業(yè)務量所需的信道數(shù)是21（虛擬信道數(shù)）n滿足2%的阻塞率情況下，各業(yè)務所需的信道數(shù)業(yè)務A：業(yè)務B：2.23066c3036112iiaerl6636112222iiaerl63.132 . 230 Traffic Offeredc471)2 . 221(1C493)2 . 22

13、1(2C三種方法的比較n業(yè)務S1：12erl，每個連接需1個信道n業(yè)務S2：6erl，每個連接需3個信道估算方法需信道數(shù)結(jié)論Equivalent Erlang方法139偏小方法251偏大Post Erlang-B55偏大Campbell47或者49較合理n愛爾蘭等效方法：可以用于某一種業(yè)務占比都很大的情況下，例如電路域的業(yè)務比例非常高時。nPost erlang-B方法：由于人為的分割了信道資源，降低了信道資源的利用率。nCampbell方法：就目前來說，對于多種業(yè)務混合存在時，是比較合理的方法。在相同的業(yè)務等級GOS要求下，不同業(yè)務需要的信道資源略有不同，或者說，在相同的信道資源下，不同業(yè)務

14、得到的服務等級不同。從這一點來說，Campbell方法也是較為合理的。 混合容量算法對比-1n以一個上行容量估算為例：n假設網(wǎng)絡中CS12.2K業(yè)務有1000erl，CS64K業(yè)務有10erl，PS64K業(yè)務有100erl，各業(yè)務阻塞率均為2。n多小區(qū)環(huán)境下，各業(yè)務的上行極限容量計算：n各種算法估算得到的基站規(guī)模Post ErlCampbell 5845混合容量算法對比-2nPost Erl方法的估算較大。n兩種方法的優(yōu)缺點如下表所示：優(yōu)點缺點Post Erl1.原理簡單，計算簡便，容易理解和接受，應用普遍；2.考慮到每種業(yè)務的QOS；3.PS業(yè)務的處理更為合理；1.未考慮資源共享帶來的增益，

15、估算結(jié)果過于保守；2.下行容量估算中只對干擾進行評估，未考慮基站功率不足導致的容量受限情況；Campbell1.計算簡便2.估算結(jié)果較合理1.PS等同于CS處理，不合理；2.估算過程不能體現(xiàn)各種業(yè)務的QOS差別；3.理論不夠嚴謹，難于解釋和理解；混合業(yè)務容量估算舉例（1）n假設規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的業(yè)務需求如下表所示：serviceamplitudeErlVoice125064kbps data263144kbps data441384kbps data812混合業(yè)務容量估算舉例（2）n假設規(guī)劃區(qū)域內(nèi)有n個小區(qū)，每個小區(qū)的容量計算過程如下：nnccnnnnnnnnnn210028. 3636mean t

16、rafficoffered028. 36361926meanvariance1926821414263250variance636821414263250mean222混合業(yè)務容量估算舉例（3）n假設每個小區(qū)能提供32個語音信道n以話音業(yè)務為基準業(yè)務，根據(jù)公式n可得虛擬信道數(shù)為capacity=(32-1)/3.082=10.06（取整為10）在2%的阻塞率下，信道數(shù)10對應的erl為5.05caCCapacityii混合業(yè)務容量估算舉例（4）n由等式210/n=5.05，得n=42n滿足容量需求需要42個小區(qū)，14個三扇區(qū)基站。語音業(yè)務可視電話EmailMMS信息服務圖鈴下載WEP瀏覽www

17、瀏覽音頻流視頻流(erl)(erl)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)單用戶業(yè)務量密集0.0250.00249.04116.34712.2622.869101.64288.97107.51193.51一般0.020.001524.5218.17366.130211.43550.82144.4961.43382.935滲透率密集100%20%30%50%80%60%50%30%20%20%一般100%20%25%40%70%50%40%20%15%15%下行單用戶（乘滲透率）密集0.0250.000414.7128.17369.808313.7215

18、0.8286.69121.50238.703一般0.020.00036.13023.26944.29115.717320.32828.8979.21512.44密集32.69427778151.23304460.20455923一般13.6907288254.9424809221.65521136下行總吞吐率（kbps）密集1144.2997225293.156542107.159573一般1505.980176043.6729022382.073249下行總愛爾蘭量(erl)密集8751417.8796831641.352785475.487394721一般22003323.53094016

19、47.216194546.203315753上行總愛爾蘭量(erl)密集8751415.19773112.5144390.446831一般22003319.84325614.7823360.530581某地業(yè)務模型及總業(yè)務量HSPA傳統(tǒng)R99容量估算方法適用性分析n傳統(tǒng)的R99容量估算方法僅適用于對R99中具有固定速率分配業(yè)務的估算，該業(yè)務必須具有明確的信號品質(zhì)值Eb/No值、業(yè)務服務速率等信息。 nHSPA的技術特點是根據(jù)環(huán)境質(zhì)量自適應調(diào)節(jié)編碼調(diào)制方式以及占有的碼道資源，其用戶得到的業(yè)務服務速率是變化的，并且可以以容忍重傳率上升為代價換取Eb/No的降低，所以HSPA不適合應用傳統(tǒng)的R99容

20、量估算方法。HSPA沒有明確的業(yè)務速率，沒有明確的沒有明確的業(yè)務速率，沒有明確的Eb/No因此傳統(tǒng)因此傳統(tǒng)R99容量估算方法不適用于容量估算方法不適用于HSPAHSDPA和HSUPA的容量估算方法n主要思路:基于仿真和實測獲取小區(qū)可支持的HSDPA吞吐率和HSUPA吞吐率n主要工具:3GSS平臺R99和HSPA共載波時的混合容量估算方法n首先確定R99和HSPA是同頻還是異頻，若是異頻，則R99、HSDPA、HSUPA分別進行容量估算，取三者估算結(jié)果的最大值作為容量估算的最終結(jié)果。我們主要關注R99、HSPA混合載頻組網(wǎng)的情況：n給HSPA預留起始資源，目前HSUPA起始預留5%的上行負荷；H

21、SDPA下行起始預留4W的功率（20W的功放）；n以R99規(guī)劃為先，由R99確定單站用戶規(guī)模、小區(qū)半徑、基站數(shù)目；n在R99估算得到的基站規(guī)模下，計算HSUPA、HSDPA單小區(qū)吞吐率，驗算上下行預留的資源能否滿足HSUPA、HSDPA的單小區(qū)吞吐率要求。n若是滿足HSPA流量需求，則輸出容量估算結(jié)果；若是不滿足，則跳回第一步，增加預留資源，進行迭代運算。目前HSUPA上行負荷調(diào)整步長為5%，HSDPA下行功率資源調(diào)整步長為1w。R99和HSPA共載波時的混合容量估算方法R99和和HSPA混合容量估算的混合容量估算的關鍵在于如何在關鍵在于如何在R99和和HSPA之間合理分配有限資源之間合理分配有限資源課程內(nèi)容WCDMA規(guī)模估算介紹WCDMA容量估算方法WCDM