WO101C1WCDMA网络规模估算.ppt

WO-101-C1 WCDMA网规网优专题 WCDMA网络规模估算 200608 中兴通讯学院 课程目标 掌握链路预算方法 掌握容量分析方法与特点 掌握容量分析方法 了解业务模型 课程内容 规模预算概述 链路预算 容量估算 业务模型 基于覆盖与基于容量的估算 n根据覆盖确定需要的NodeB数量 前向覆盖、反向覆盖小区覆盖半径 计算NodeB数量需求 n根据用户容量确定需要的NodeB数量 前向容量、反向容量小区容量 计算NodeB数量需求 n两者之间取大者 课程内容 规模预算概述 链路预算 容量估算 业务模型 链路预算及其模型 PAPA 线损线损 传播损耗传播损耗 天线增益天线增益穿透损耗穿透损耗 基站灵敏度基站灵敏度 阴影余量阴影余量 人体损耗人体损耗 UEUE功率功率 接收机灵敏度 接收机灵敏度 n灵敏度 = kTB + NF + Eb/No PG - kT 为热噪声电平 dBm/Hz - B 为WCDMA载频带宽 - NF 为噪声系数 dB - Eb/No 为达到质量要求所需要的比特信噪比 dB - PG 为处理增益 dB 品质因素 Power spectrumPower spectrum 所需的所需的 EbEb/No/No 用户用户1 1 噪声噪声 用户用户2 2用户 用户3 3 处理增益 n 处理增益 = 码片速率/比特率(PGW/R)不同业务的处理增益不同， 因此业务覆盖半径也不相同 PG = 25dBPG = 25dB Voice 12.2 kbpsVoice 12.2 kbps Data 64 kbpsData 64 kbps Data 384 kbpsData 384 kbps BTSBTS PG = 18dBPG = 18dB PG = 10dBPG = 10dB 无线传播中的损耗 n人体损耗 n传播损耗 n馈线损耗 n穿透损耗 n车内损耗 n联接器、合路器等基站综合损耗 建筑物穿透建筑物穿透 汽车穿透汽车穿透 干 扰 余 量 n干扰余量（干扰储备，Noise Rise Limit） nWCDMA 系统为自干扰系统，其覆盖与容量密切相关，在链路预算 中就表现为干扰余量。 n 典型值：13dB，对应2050%的负载（上行）。 阴影衰落余量 = = + + + + 平均信号强度平均信号强度 慢衰落慢衰落 快衰落快衰落 信号信号 ( (dBmdBm) ) 距离距离 阴影衰落余量 功控余量 n功控余量（快衰落余量） n 用于抵抗快衰落（瑞利衰落）的功控波动范围 。步 行条件下，2.0-5.0dB 。高速移动条件下，快速功控 余量近为 0dB 天线增益 n基站天线增益 n与天线相关，这里取典型值 n定向天线：17dBi n全向天线：11dBi n手机天线增益 n02dBi n（天线）分集增益 n信号相干合并，噪声非相干合并 ,一般取2.53dB 软切换增益 n软切换时，可以获得最大比合并/选择性合并的 宏分集增益；可以 降低反向发射功率；减小power rise，降低功控余量。一般下行可 取23dB，上行0.84dB 软切换区域软切换区域 基站覆盖半径 全向站型 定向站型(65度 ，三扇区) 定向站型(90 度，三扇区) 链路预算实例一 12.2kbps语音业务，120km/h，车内用户，有软切换，郊区环境 发 射 台 最大发射功率21dBm 人体损耗3dB 有效发射功率 接 收 机 热噪声密度-174dBm/Hz 基站接收机噪声系数5.0dB 接收噪声密度 接收机噪声功率 干扰余量3dB 总有效干扰 处理增益 所需Eb/N05dB 接收机灵敏度 基站天线增益18dBi 馈线损 耗2dB 其 它 功控余量0dB 汽车穿透损耗8dB 最大路径损耗 阴影衰落余量8dB 软切换增益3dB 允许的传播损耗 小区覆盖半径 为了简化计算，假设传 播模型测试结果： LOSS129.4+35.2log(r) 链路计算实例二 144kbps实时业务，3km/h，室外覆盖室内用户，有软切换，城市环境 发 射 台 最大发射功率24dBm 人体损耗 有效发射功率 接 收 机 热噪声密度-174dBm/Hz 基站接收机噪声系数5.0dB 接收噪声密度 接收机噪声功率 干扰余量3dB 总有效干扰 处理增益 所需Eb/N01.5dB 接收机灵敏度 基站天线增益18dBi 馈线损 耗2dB 其 它 功控余量3dB 建筑穿透损耗15dB 最大路径损耗 阴影衰落余量8dB 软切换增益3dB 允许的传播损耗 小区覆盖半径 假设传播模型测试结果： LOSS129.4+35.2log(r) 课程内容 规模预算概述 链路预算 容量估算 业务模型 容量估算 上行容量分析 下行容量分析 容量估算方法 练习 上行链路干扰估计 下行链路干扰估计 上行容量分析（1） 上行容量分析（2） 单用户信号接收功率 定义Lj为单个连接的负荷因子 上行容量分析（3） 同一小区内N个用户的接收功率之和 上行容量分析（4） 定义邻区干扰因子 总用户接收功率 上行容量分析（5） 总负荷因子 练一练 AMR12.2k话音业务 话音激活因子=0.5 邻区干扰因子=0.67 Eb/N0=5dB； 请求出理论上可以提供多少话音信道？ 在负载为0.5时，可以提供多少话音信道？ 上行容量分析（6） 定义噪声提升为总的宽带接收功率和噪声功率之比 想一想？ n覆盖与容量的关系是怎么体现的？ n呼吸效应怎么解释？ n极限覆盖、极限容量和设计覆盖设计容量，你怎么理解？ 容量估算 上行容量分析 下行容量分析 容量估算方法 练习 下行容量分析（1） 下行负荷因子 下行容量分析（2） 下行总功率分配 上行容量受限于干扰上升 上海话上海话 闽南话闽南话 普通普通 话话 广东话广东话 下行容量受限于发射功率 公共信道公共信道 2 2个用户个用户 1 1 个用户个用户 3 3个用户个用户 . . . . . . 下行功率下行功率 上下行容量和覆盖的关系 145145 150150 155155 160160 165165 170170 10010020020030030040040050050060060070070080080090090010001000 11001100 12001200 13001300 Load per sector kbpsLoad per sector kbps Max. allowed Max. allowed path loss dBpath loss dB Better Better coveragecoverage 下行负载下行负载 曲线曲线 上行负载上行负载 曲线曲线 容量估算 上行容量分析 下行容量分析 容量估算方法 练习 混合业务的容量估算方法 nEquivalent Erlangs方法 nPost Erlang-B方法 nCampbell方法 Equivalent Erlang n基本原理： 是将一种业务等效成另一种业务，并计算等效后的总话务量，然后计 算满足此话务量所需的信道数。 n例如： 业务S1：12erl，每个连接占用1个信道； 业务S2：6erl，每个连接占用3个信道。 n方法一： 1erl的S23erl的S1 Equivalent Erlang 根据erlang-B表，在2呼损率下，30erl需要39个信道资源（S1业 务）。 方法二： 3erl的S11erl的S2 根据erlang-B表，在2呼损率下，10erl需要17个信道资源（S2业务 ），即相当于51个S1业务的信道资源。 erlangB表.xls + 低速业务等 效 高速业务等 效 2 Erl 低速业 务 1 Erl高速 业务 满足同样GoS 需要的容量不 同 Equivalent Erlangs方法 计算结果与等 效方式有关 混合业务的容量估算方法 nEquivalent Erlangs方法 nPost Erlang-B方法 nCampbell方法 Post Erlang-B n基本原理： n是先分别计算出每种业务满足容量所需的信道数，再将信道数进 行等效相加。 同样的例子： 在2的呼损率下，查erlang-B表可知： 12erl的S1：19个信道（S1）； 6erl的S2：12个信道（S2）； 两种业务共需55个信道（S1）。 Post Erlang-B n计算一种特殊情况下的容量： 当S1和S2是同一种业务时，即每个连接都占用1个信道，则在2呼损 下有： S1： 12erl，需19个信道； S2： 6erl，需12个信道。 需要信道数为31个信道。 但是，由于S1和S2是同一种业务，总量是18erl，查erlang-B表可知共 需26个信道，显然正确结果是26个信道。 n结论：Post Erlang-B方法计算结果偏大（3126）。 erlangB表.xls 1 Erl 业务A 1 Erl 业务B + 1 Erl业务A和1 Erl业务B 满足同样GoS 需要的容量不 同 Post Erlang-B方法 A和B是同一种业务 计算结果 过于悲观 混合业务的容量估算方法 nEquivalent Erlangs方法 nPost Erlang-B方法 nCampbell方法 Campbell n基本原理： 将所有业务按一定原则等效成一种虚拟业务，并计算此虚拟业务的总 话务量，然后计算满足此话务量所需的虚拟信道数，进而折算出满足 容量的实际信道数。 中间业务 Campbell nCampbell模型的等效原理如下： c是容量因子； v是混合业务方差； 是混合业务均值； ai是业务i的等效强度； Ci是业务i需要的信道数； OfferedTraffic是虚拟业务的业务量； Capacity是满足虚拟业务量需要的虚拟 信道数（查erlangB表）。 最后求出Ci Campbell n原例子中： nS1的等效强度a1=1，S2的等效强度a2=3。 n根据公式计算结果如下： nc2.2， OfferedTraffic 13.62， nCapacity21 则有 n业务S1：C1(212.2)a1 47 n业务S2：C1(212.2)a2 49 三种方法的比较 估算方法需信道数结论 Equivalent Erlang 方法139偏小 方法251偏大 Post Erlang-B 55偏大 Campbell 47或者49较合理 业务S1：12erl，每个连接需1个信道 业务S2：6erl，每个连接需3个信道 Campbell n结论： Campbell方法的计算结果相比于Equivalent Erlang方法和Post Erlang-B方 法更为可信，因此目前来说是一种更为合理的混合业务容量估算方法 。 容量估算 上行容量分析 下行容量分析 容量估算方法 练习 混合业务容量估算举例（1） n假设规划区域内的业务需求如下表所示： serviceamplitudeErl Voice1250 64kbps data263 144kbps data441 384kbps data812 混合业务容量估算举例（2） n假设规划区域内有n个小区，每个小区的容量计算过程如下： 混合业务容量估算举例（3） n假设每个小区能提供32个语音信道 n以话音业务为基准业务，根据公式 n 可得虚拟信道数为capacity=(32-1)/3.082=10.06 n（取整为10） n在2%的阻塞率下，信道数10对应的erl为5.05 混合业务容量估算举例（4） n由等式210/n=5.05，得n=42 n满足容量需求需要42个小区，14个三扇区基站。 混合业务容量计算 n由于WCDMA系统的特点，每个小区所能提供的信道数既可能受限于硬件 配置，也可能受限于空口干扰。 n业务的等效Amplitude可以基于以下公式计算： Campbell方法实例练习 voicewwwmmsvedio bearer data rate(kbps)（业务 速率）12.21446464 Activity factor（激活因子）0.67111 Eb/N0（取对数时） Eb/N0（不取对数时）3.161.621.792.63 amplitude（等效强度）1 Forecast traffic（预测 各业务 的erl量）20005010010 mean（混合业务话务 量） variance（混合业务 方差） capacity factor（容量因子） composite erl（虚拟业务爱 尔兰） supplied capacity（每小区能支持12.2k voice的信道数）80 composite capacity（每小区虚拟业务 所需信道数） composite erl（每小区虚拟业务 erl,0.02呼损） cell number（需小区数） NodeB number（需基站数） 课程内容 规模预算概述 链路预算 容量估算 业务模型 呼叫时长 呼叫建立 呼叫释放 特征参数：呼叫频率，呼叫时长，阻塞率 平均Erlang量 发起频率持续时间 / 3600 话音业务呼叫模型 n 话音业务呼叫模型 数据业务呼叫模型（1） n 数据业务呼叫模型 数据业务呼叫模型（2） n数据业务呼叫模型 参数名称参数定义参数单位 DL Bit rate 下行业务速率kbps DL Mean Packet Size 下行包的平均大小Byte DL Mean Packets下行包的平均数量 DL Mean Calls/session下行会话的平均呼叫次数 DL Reading time between calls 下行呼叫之间的传送时间second DL Mean packets in a call下行一次呼叫中包的平均数量 DL BLER下行业务质量要求 DL PS Activity Factor下行激活因子 数据业务建模（1） UL Bit rate 上行业务速率参数单位 UL Mean Packet Size 上行包的平均大小Byte UL Mean Packets 上行包的平均数量 UL Mean Calls/session 上行会话的平均呼叫次数 UL Reading time between calls 上行呼叫之间的传送时间second UL Mean packets in a call 上行一次呼叫中包的平均数量 UL BLER 上行业务质量要求 UL PS Activity Factor 上行激活因子 BHSA 忙时会话次数 数据业务建模（2） 典型数据业务的参数值举例 n 以下行为例 serviceBearer rate(kbps) Mean packet size(byte) Mean packets in a call Mean calls/session Reading time between calls(second) Email644803225 www1444802555 图片铃 声下载 644806225 MMS644803225 视频流38448026710 业务分类（1）-从应用的角度 nCS域业务：电话，可视电话 nPS域业务：种类繁多，层出不穷 业务 分类代表业务 通信SMS/MMS/EMAIL 娱乐移动游戏/ICQ/视频动话 信息WWW浏览 交易手机付费/移动证 券 效率移动办 公 业务分类（2）-从数据流特征的角度 业务类别基本特征典型实例 会话类须保持流中信息实体间的时间关系，会话模 式（延时小且延时抖动要求严格） 话音，可视电话 流类须保持流中信息实体间的时间关系多媒体数据流 交互类请求响应模式，须保持数据完整性网页浏览，网络游戏 后台类目标对数据延时有很高的容忍度，须保持数 据完整性 后台进行的EMAIL下载 注：该分类方法更为运营商所关注，它直接关系到业务承载的设计和选择 ，是实现QOS的基本条件 业务渗透率 n不同应用环境的用户分布比例是不同的 n不同应用环境中高中低端用户的分布比例是不同的 n业务模型统计特性与上述比例相关 n举例 ABCD 总用户比例10%30%30%30% 高端用户比例30%10%5%0% 中端用户比例40%50%40%10% 低端用户比例30%40%55%90% 单用户业务模型分析（1） n电路域 业务种 类 平均忙时呼叫次 数 平均呼叫持 续时间 激活因子平均速率（ k