DSCDMA无线网络估算容量估算.ppt

TD-SCDMA无线网络估算 容量估算,培训目标,学完本课程后，您应该能： 了解TD-SCDMA无线网络容量估算的流程 列出TD-SCDMA的CS、PS话务模型的关键参数 阐明几种常用容量估算方法的基本原理及其各自的适用场景 根据话务模型和网络规模，估算CS业务、PS业务或混合业务需要配置的载波数量,目 录,容量估算流程 话务模型 CS业务容量估算 CS、PS混合业务容量估算,目 录,容量估算流程 话务模型 CS业务容量估算 CS、PS混合业务容量估算,准备工作：根据业务分布确定区域分类,准备工作：确定容量目标,根据规划的容量目标（用户数），参考现有2G网络的话务，可以确定各类区域的容量目标 各类区域的用户数可以由运营商根据建网目标确定，也可以根据各区域面积和原有2G网络用户密度确定,容量目标判决准则,对于CS业务，反映容量目标的主要指标为网络拥塞率 对于PS业务，反映容量目标的主要指标为数据吞吐率和时延,容量估算主要步骤,对各类业务和用户进行话务模型分析 根据用户的话务模型、各区域内用户密度，结合覆盖估算得到的各类区域基站覆盖面积，计算单个基站需要承载的业务容量 根据单基站需要承载的业务容量，确定满足容量要求的目标区域内单基站的容量配置要求（载波数） 如果载波数量的要求超过了基站能够达到的最大配置，则缩减基站覆盖半径，重新计算基站覆盖面积，以及需要配置的载波数量,思考题,请列出TD-SCDMA无线网络容量估算的主要步骤。,目 录,容量估算流程 话务模型 CS业务容量估算 CS、PS混合业务容量估算,话务模型,话务模型包括业务模型和用户行为 业务模型研究主要是从数据传输的角度，每种业务具有怎样的容量特性、用户使用某业务时期望怎样的服务质量 用户行为研究主要是研究预测3G可以提供哪些种类的业务、每种业务的有多少人使用、某业务的使用者使用该业务的频繁程度、用户在不同区域的分布等,业务QoS类型,CS业务话务模型,CS业务包括普通语音业务和可视电话业务 普通语音业务可以直接引用2G语音业务模型，每用户忙时话务量一般在0.010.03Erl之间，具体数值需针对不同区域、不同用户群分别预测 对于可视电话业务，由于没有成熟的商用网络经验参数，一般每用户忙时话务量按照语音业务忙时话务量的510估算,CS业务话务模型 (续),CS业务模型关键参数 业务渗透率：经常使用该业务的用户占总用户数的比例 BHCA：平均忙时呼叫次数 平均呼叫持续时间 忙时话务量BHCA平均呼叫持续时间/3600,PS业务话务模型,PS业务最常用的模型是ETSI UMTS30.03规范中描述的包业务会话过程模型,PS业务话务模型 (续),PS业务模型关键参数 业务渗透率：经常使用某种业务的用户占总用户数的比例 每用户忙时吞吐率BHSASession 业务量8 / 3600 (bps) BHSA：平均忙时“会话 (Session) ”次数 Session 业务量 (KByte：K字节)：业务的单次Session平均业务量，与业务的平均持续时间，以及业务的“激活因子”有关 激活因子：业务满速率发送的时间在单次Session持续时间内所占的比重；一般来说，数据业务的激活因子都小于1 忙时吞吐率也可以通过仿真，或者通过2G网络中获取的基本参数样本得到,高端、中端、低端用户业务特征,用户按其ARPU的高低分为高端、中端、低端用户 不同等级的用户，其数据业务模型是不同的,PS业务模型举例高端用户,高端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为870bps；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量117M Byte 数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以高端用户上行平均吞吐率大约为220bps,PS业务模型举例中端用户,中端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为330bps ；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量45M Byte 数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以中端用户上行平均吞吐率大约为83bps,PS业务模型举例低端用户,低端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为40bps ；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量5.4M Byte 数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以低端用户上行平均吞吐率大约为10bps,思考题,如何计算CS业务的话务量 (erl)？ 影响PS业务容量估算最重要的因素是用户的忙时平均吞吐率。那么，如何保证估算时使用的高端、中端、低端用户的平均数据吞吐率尽量准确？,目 录,容量估算流程 话务模型 CS业务容量估算 CS、PS混合业务容量估算,CS业务的容量估算步骤,根据各区域内用户密度，结合覆盖估算，得到的各类区域基站覆盖面积内的用户数量 根据用户的话务模型和用户数量，计算单个基站需要承载的CS业务量 (erl) 根据需要承载的业务量以及无线拥塞率指标要求，查爱尔兰B表，确定满足容量要求的载波数以及基站站型,举例：单基站需要承载的CS业务量,语音和可视电话混合业务容量估算算法,由于在话务量 (erl)相同的情况下，可视电话业务要比普通语音业务占用更多的资源，所以，总的资源要求不是简单地由各业务资源叠加而成 考虑到CS混合业务的特点，常用的容量估算算法如下： 后爱尔兰法 (Post Erlang-B) 等效爱尔兰法 (Equivalent Erlang) 坎贝尔法 (Campbell),后爱尔兰法 (Post Erlang-B),通过将不同业务所需容量相加，得到组合业务的容量需求,A个资源 (码道),B个资源 (码道),后爱尔兰法举例,假设： 普通语音业务：2单位资源/连接。12 erl 可视电话业务：8单位资源/连接。6 erl 查Erlang B表，按照2的拥塞计算不同业务的容量需求 普通语音业务：12 erl需要19238单位资源 可视电话业务：6 erl需要12连接，12896单位资源 合计：134单位资源,后爱尔兰法存在的问题,另假设： 普通语音业务：2单位资源/连接。18 erl 分成2部分：12 erl 和6 erl 按照两部分分别计算容量需求 第一部分的12erl：12erl需要19238单位资源 第二部分的6erl：6erl需要12224单位资源 合计：62单位资源 但是合理的结果应该是：18erl需要26252单位资源即可,Post Erlang-B高估容量需求！,后爱尔兰法的不合理性,高估的原因是：没有考虑不同业务的资源效率；而且，爱尔兰公式也不是线性算法,等效爱尔兰法 (Equivalent Erlang),将一种业务等效成另一种业务，从而计算总的业务量,举例：数据业务等效为话音业务,等效爱尔兰法举例,假设： 普通语音业务：2单位资源/连接。12 erl 可视电话业务：8单位资源/连接。6 erl 如果以普通语音业务做衡量基准，业务等效合计为36erl 36erl需要46292单位资源，满足2%的阻塞概率 如果以可视电话业务做衡量基准，业务等效合计为9erl 9erl需要15连接，158120单位资源 ，满足2%的阻塞概率,Equivalent Erlang 预测结果不唯一！,等效爱尔兰法的不合理性,用不同的业务作为标准，得到的资源需求会不一致 QoS需求不一致的业务，不能用等效爱尔兰法进行折算,+,低速业务等效,高速业务等效,2erl 低速业务,1erl 高速业务,计算结果与 等效方式有关,坎贝尔法 (Campbell),在综合考虑所有的业务基础上，构造了一个等效的业务（也称作“中间业务”或“虚拟业务”），计算系统提供该业务的信道数和总的等效业务话务量，然后得到混合业务的容量估算,坎贝尔法举例,假设： 普通语音业务：2单位资源/连接。12 erl 可视电话业务：8单位资源/连接。6 erl 系统均值为 系统方差为 容量因子c为,坎贝尔法举例 (续),等效混合虚拟业务话务量为： 满足2%阻塞率所需容量为19连接 所需容量为： 容量因子C6 以普通语音业务衡量：C16192116单位资源 以可视电话业务衡量：C26198122单位资源,几种常用容量估算方法比较,在条件相同（普通语音业务为1单位资源/连接，12erl；可视电话业务为4单位资源/连接，6erl）的情况下 后爱尔兰法 (Post Erlang-B) 总计需要134单位资源 等效爱尔兰法 (Equivalent Erlangs) 按照普通语音业务计算，总计需要92单位资源 按照可视电话业务计算，总计需要120单位资源 坎贝尔法 (Campbell) 总计需要116122单位资源,一个普通语音业务占用2个SF16的码道（单位资源） 一个可视电话业务占用8个SF16的码道（单位资源） CS业务是对称业务，采用3:3时隙配置，此时单载波提供46个单位资源,PCCPCH,PCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,SCCPCH,PICH,FPACH,PICH,PRACH,各种CS业务资源占用情况,举例：CS业务容量估算 (采用坎贝尔法),根据两种业务的话务量，通过查询爱尔兰B表，可以查得所需单位资源数量，从而求得基站需要的载波数量,注：由于前面的基站覆盖面积计算采用的是3扇区计算方式，所以此处给出的是3扇区配置方式,各典型站型CS业务容量,根据爱尔兰B表，可以查得单基站在S 1/1/1、S 2/2/2和S 3/3/3站型下能够支持的不同CS业务的最大话务量,CS业务容量估算基本结论,TD-SCDMA单载波语音业务容量相对于GSM单载波语音容量大很多；所以，单就普通语音业务而言，容量绰绰有余 在TD-SCDMA建网初期，可视电话业务渗透率不高，业务量有限（上述例子中业务量只有语音业务的1左右）的情况下，容量估算时不必过多考虑可视电话的容量需求 TD-SCDMA可视电话业务占用资源较多（是普通语音业务的4倍）。随着用户对可视电话业务和其他数据业务使用率的提高，对基站载波数量的要求将急剧增加,思考题,计算题：本节的例子中可视电话的话务量只有普通语音业务的1。请分别计算：当可视电话业务量达到普通语音业务话务量的10、20、30的情况下，最终的资源需求情况。（注：采用坎贝尔法）,目 录,容量估算流程 话务模型 CS业务容量估算 CS、PS混合业务容量估算,CS、PS混合业务容量估算的特点,CS业务对容量的判决准则体现在拥塞率指标上，而PS业务则体现在吞吐率指标上 在小区服务多种业务时，需要科学合理地估算出在一定负荷下，在满足各种业务指标的要求下需要的载波数 对于CS、PS混合业务情形下的小区容量估算，目前业界并没有类似CS业务爱尔兰B表那样统一的、经典的方法 当网络以数据业务为主，或者主要考虑数据业务承载质量时，以数据吞吐率做为统一判决准则的算法比较合适,数据吞吐率和话务量 (erl) 换算关系,Av：语音业务的话务量 (erl) 或数据业务的等效话务量 (erl) ：业务平均速率 ：业务激活因子 S：平均数据吞吐率,CS、PS混合业务的容量估算步骤,根据各区域内用户密度，结合覆盖估算，得到的各类区域基站覆盖面积内的用户数量 根据用户的话务模型、用户数量，以及不同级别用户的比例，计算基站覆盖区域内需要承载的总数据吞吐率 (bps) 根据单载波在不同时隙配置下能够承载的数据吞吐率，确定满足容量要求的载波数、时隙配置方式和基站站型,举例：单基站需要承载的平均数据吞吐率,TD-SCDMA单载波PS业务容量,在没有采用HSDPA技术的情况下，单时隙峰值业务速率128kbps 采用HSDPA技术后，单时隙峰值业务速率560kbps 平均数据吞吐率一般按照峰值速率的6080进行估算,举例：CS、PS混合业务容量估算,从前面的例子中上下行平均吞吐率来看，采用2 : 4的时隙配比比较合适；而且就速率来看，不必采用HSDPA技术,注：由于前面的基站覆盖面积计算采用的是3扇区计算方式，所以此处给出的是3扇区配置方式,混合业务容量估算：基于话务量 vs 基于数据吞吐率,增加了PS业务后的载波数量要求甚至比只考虑CS业务时还少，这是不合理的。原因在于： 基于话务量的容量估算，是在考虑到满足一定的拥塞率要求下，估算的CS业务“峰值”资源数量，有一定的冗余度 基于数据吞吐率的容量估算，考虑到PS业务可以有一定的延时（或自动降速），因此采用了“平均”吞吐率，估算结果是CS业务和PS业务需要的“平均”资源数量，没有考虑到CS业务对冗余度的特殊要求 目前常用的容量估算方法，是取CS估算和CSPS估算结果的最大值,更精确的容量估算方法：随机背包算法,随机背包 (Stochastic Knapsack) 算法来源于ATM算法，从统计复用的角度，“统计”出在某一给定容量C“背包 (Knapsack)”下，当多种业务的用户要求接入，则各种业务的阻塞概率、时延特性能否满足容量目标；如果该容量不满足要求，则增加C，再次计算，直到C“恰好”满足容量目标,接纳,阻塞,随机背包算法实现的关键因素,话务模型的准确度 话务模型参数包括CS业务忙时话务量，用户使用不同速率业务的概率等。话务模型的定义越准确，统计结果越接近真实网络情况 统计的样本数量 输入样本数量越多，统计时间越长，统计结果越准确 随机背包算法本质上是一种“网络仿真”,容量估算结果验证,结合后续网络预规划的初始站址分布，利用网络规划软件，通过仿真，分析容量估算结果是否能够满足容量要求 容量目标判决准则如下：,容量估算结果验证举例,仿真结果说明 仿真结果为业务接通率 该示例采用的是静态仿真，没有考虑PS业务的延时