数据业务和语音业务的平衡模型

1 内部资料 注意保密 数据业务和语音业务的平衡模型 网络优化中心 2010年 10月 20日 2 研究背景 为了准确评估数据业务发展与网络质量的关系，为制定合理的数据业务发展策略提供有效的网络测试数据，集团网络部委托江苏、浙江、河北、山东、广东省公司进行数据业务流量与网络质量关系的深入研究。 本次青岛优化项目专题，讨论的就是在不同无线环境下，语音业务和数据平衡模型，详细探讨了青岛市区和郊区不同数据业务模型对话音网络质量的影响。 3 数据业务和语音业务的平衡模型目录 1. 数据业务对话音的影响 2. GPRS信道占比对话音的影响 3. PDCH信道的占比门限要求 4. 频率复用度对话音质量的影响 5. TCH信道占比对话音质量的影响 6. 发射功率和站间距对话音质量的影响 4 话音质量的衡量 为了衡量系统内的干扰水平，在话音通话过程中，一般采用误比特率BER或误帧率 FER的大小来进行衡量，通常使用其中更精细的误比特率 BER： 通过 BER的误比特比例范围，系统可以定量地使用更加简便直观的 07级 RXQUALITY质量和相应载干比 C/I来反映出话音质量，其对应关系如下： 5 数据业务对话音质量产生的影响 对于 GPRS/EGPRS系统来说， PDCH分配后，不像话音有通话与不连续发射之分， PDCH信道会时时刻刻被占用，而且 GPRS/EGPRS下行没有功控，基站始终在 PDCH上满功率发射。这样的结果就会导致下行方向产生的干扰比纯话音业务时要大，从而相应影响了原来纯话音业务的网络质量和容量 . 6 数据业务和语音业务的平衡模型目录 1. 数据业务对话音的影响 2. GPRS信道占比对话音的影响 3. PDCH信道的占比门限要求 4. 频率复用度对话音质量的影响 5. TCH信道占比对话音质量的影响 6. 发射功率和站间距对话音质量的影响 7 GPRS信道占比对话音的影响 GPRS主要的应用是 CMNET和 CMWAP应用 ， 从业务量方向来看 ， 通常下行吞吐量要远高于上行 ， 这样我们可以采用实验室中的一个简单的中等规模市区仿真模型得到 C/I及 R和 GPRS负荷之间的关系 、 GPRS负荷和传输错误率之间的关系 。 下图为小区的 PDCH信道占比负荷分别在 5%和 100%的情况下 ， 随着距离基站的变化 ， 其相应的载干比变化趋势： 0510152025303540450 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 1 . 2 1 . 4 1 . 6 1 . 8 2C / I 5 %C / I 1 0 0 %8 GPRS信道占比对话音的影响 结论：根据这一仿真结果 ， 我们知道了载干比 C/I变化与 GPRS信道占用率之间确实存在着线性关系 。在小区的 GPRS信道满负荷时 ， 载干比将有 4dB以内的下降 。 9 数据业务和语音业务的平衡模型目录 1. 数据业务对话音的影响 2. GPRS信道占比对话音的影响 3. PDCH信道的占比门限要求 4. 频率复用度对话音质量的影响 5. TCH信道占比对话音质量的影响 6. 发射功率和站间距对话音质量的影响 10 青岛市区 PDCH占比门限要求 1. 描绘现网一周早晚忙时 RXQUAL质量与 PDCH占比关系图 0 . 6 00 . 6 10 . 6 20 . 6 30 . 6 40 . 6 50 . 6 60 . 6 70 . 6 80 . 6 90 . 7 00 . 7 10 . 7 20 . 7 30 . 7 42 0 . 0 0 % 2 1 . 0 0 % 2 2 . 0 0 % 2 3 . 0 0 % 2 4 . 0 0 % 2 5 . 0 0 % 2 6 . 0 0 % 2 7 . 0 0 % 2 8 . 0 0 %市区小区 P D C H 信道占比 V s C / IL o g . ( 市区小区 P D C H 信道占比 V s C / I )11 青岛市区 PDCH占比门限要求 2. 扩展全比例 PDCH占比图 DL RXQUAL=0.668+0.009455*( PDCH占比 21.65) 12 青岛市区 PDCH占比门限要求 2. 扩展全比例 PDCH占比图 根据上页的 PDCH信道占比与话音质量 RXQUAL的对比图，我们对比验证上周的仿真实验结果，可以得到： 当 PDCH信道占比为 0%时， RXQUAL在 0.4左右，对应的 C/I为： 23 0.4*（ 23 19） 21.4； 当 PDCH信道占比为 100%时， RXQUAL在 1.4左右，对应的 C/I为： 19 0.4*（ 19 17） 18.2； 这样，青岛市区实际的 PDCH信道占比，对话音质量的最大影响(100%PDCH占比 )为 21.4 18.2 3.2dB 13 青岛市区 PDCH占比门限要求 3. 青岛市区的下行 RXQUAL与其百分比率的对应关系 由上图 ， 我们找到市区 95%话音质量对应的纵轴 0 7级质量对应点 ，在 RXQUAL=0.72左右 ， 其对应的载干比 C/I为： 23 0.72*(23 19)20.12； 14 青岛市区 PDCH占比门限要求 3. 青岛市区的下行 RXQUAL与其百分比率的对应关系 考虑到 EGPRS的高编码比例 ， 如果需要达到 MCS7以上的水平 ， 由上图可见要求无线环境的载干比也要达到 20dB。 因此我们得到的市区 20.12的载干比这一衡量水平 ， 对话音业务和 EGPRS高编码业务都可以满足需要 。 15 青岛市区 PDCH占比门限要求 4. 得到青岛市区 PDCH信道占比门限要求 通过前面得到的青岛市区 PDCH数据信道占比图，我们从下图中找到了 RXQUAL比率 95%所对应的 PDCH信道占比要求： 30%。 16 PDCH信道占比门限要求 结论 1：对青岛市区小区来说 ， 只有平均分配的数据 PDCH信道占比小于 30%的使用率 ， 才能保证该小区的下行无线载干比在 20.12dB以上 ， 保证良好的话音质量 （ 95%质量要求 ） 和数据业务高编码方式 （ MCS7MCS9） 的无线要求 。 结论 2：对青岛郊区小区来说 ， 只有平均分配的数据 PDCH信道占比小于 34%的使用率 ， 才能保证该小区的下行无线载干比在 20.2dB以上 ， 保证良好的话音质量 （ 95%质量要求 ） 和数据业务高编码方式 （ MCS7MCS9） 的无线要求 。 17 数据业务和语音业务的平衡模型目录 1. 数据业务对话音的影响 2. GPRS信道占比对话音的影响 3. PDCH信道的占比门限要求 4. 频率复用度对话音质量的影响 5. TCH信道占比对话音质量的影响 6. 发射功率和站间距对话音质量的影响 18 频率复用度对话音质量的影响 假设所有基站的覆盖半径相同，小区覆盖半径为 R，同频复用距离为 D，f1为复用频率。下图为基站同频复用示意： 复用距离 D、 小区半径 R、 每个频率复用簇的小区数 N之间满足下列关系： （ 1） ， 其中 ， i和 j为正整数 ， q为同频干扰衰减因子 。对于每个基站包含 3个小区的定向小区网络 ， N的实际物理意义为频率复用簇中的基站数目 。 19 频率复用度对话音质量的影响 如果同频小区与服务小区同时工作，则在中心服务小区内的手机既收到本小区基站发射的有用信号，又收到同频小区的干扰信号。那么小区的同频载干比（ C/I）可表示为： （ 2） 式中 为第 k个干扰信号。上式也可表达为： （ 3） 式中 是第 k个同频干扰小区的同频干扰衰减因子， 是实际地形环境确定的路径损耗斜率，移动环境中路径损耗斜率取值 3 5。 kikICIC1kIkq rr20 频率复用度对话音质量的影响 对青岛移动 GSM网络来说，网络使用对称的六边型模型，可以仅考虑相邻最近 6个同频小区，第二层同频小区所增加的干扰值小于 1dB而忽略不计。若 6个同频复用小区到服务小区的无线传播环境相同，则： （ 4） （ 5） （ 6） 根据式（ 1）得到，载干比 C/I与复用簇中的基站数 N的关系为： （ 7） 从上式可以推论：每簇中小区数目越多，载干比 C/I越大，网络质量越好，但频率利用率越低。 rqIC 61rICq1)6( 6rqIC 6)3( rNIC 21 PDCH信道占比门限要求 青岛市区各 BSC频点分配情况及其复用度如右表： BSC 指配数 频率数 小区数 复用度 900载波数 指配数 频率数 小区数 复用度 1800载波数 整体复用度 BAND 900 900 900 900 1800 1800 1800 1800 考虑 1800占比 QDBSC36 592 94 108 17.15 5.48 60 43 12 8.6 5.00 16.36 QDBSC33 789 94 136 16.2 5.80 214 91 36 15.31 5.94 16.01 QDBSC52 777 94 126 15.24 6.17 229 93 38 15.43 6.03 15.28 QDBSC8 618 94 100 15.21 6.18 118 62 18 9.46 6.55 14.29 QDBSC6 468 93 76 15.1 6.16 144 84 21 12.25 6.86 14.43 QDBSC65 612 94 97 14.9 6.31 155 88 25 14.19 6.20 14.76 QDBSC53 612 94 96 14.75 6.37 204 99 29 14.07 7.04 14.58 QDBSC7 641 94 100 14.66 6.41 166 91 25 13.7 6.64 14.46 QDBSC26 732 94 113 14.51 6.48 158 88 27 15.04 5.85 14.60 QDBSC17 869 94 134 14.49 6.49 309 102 43 14.19 7.19 14.41 QDBSC18 832 94 128 14.46 6.50 300 110 51 18.7 5.88 15.58 QDBSC48 534 94 82 14.43 6.51 208 102 37 18.14 5.62 15.47 QDBSC32 613 94 94 14.41 6.52 336 105 52 16.25 6.46 15.06 QDBSC1 322 94 48 14.01 6.71 215 92 24 10.27 8.96 12.51 QDBSC38 763 94 112 13.8 6.81 325 108 48 15.95 6.77 14.44 QDBSC73 555 94 80 13.55 6.94 164 93 22 12.48 7.45 13.31 QDBSC63 535 94 77 13.53 6.95 302 109 39 14.08 7.74 13.73 QDBSC72 775 94 111 13.46 6.98 300 100 41 13.67 7.32 13.52 QDBSC15 678 94 96 13.31 7.06 261 110 35 14.75 7.46 13.71 QDBSC25 707 94 100 13.3 7.07 289 101 30 10.48 9.64 12.48 QDBSC39 625 94 87 13.08 7.19 295 114 37 14.3 7.97 13.47 QDBSC27 699 94 96 12.91 7.28 286 90 34 10.7 8.41 12.27 QDBSC68 710 93 98 12.84 7.24 68 48 11 7.76 6.19 12.40 QDBSC64 607 93 82 12.56 7.40 223 98 33 14.5 6.76 13.08 QDBSC35 729 94 97 12.51 7.51 306 109 38 13.54 8.05 12.81 QDBSC75 643 93 86 12.44 7.48 216 93 27 11.63 8.00 12.24 QDBSC23 763 93 102 12.4 7.50 457 125 55 15.04 8.31 13.39 QDBSC42 934 94 123 12.38 7.59 192 90 31 14.53 6.19 12.75 所有市区 14.08 22 PDCH信道占比门限要求 我们根据上页表格中计算得到的市区 GSM900全网频率复用度为 14.08，和前面的公式 5： 可以得到青岛移动市区环境中路径损耗斜率取值 3.628。 根据上周 MRR测量结果 ， 市区小区的 RXQUAL质量随着 PDCH信道占比的门限情况 ， 市区 95%话音质量对应的纵轴 0 7级质量对应点 ， 在RXQUAL=0.72左右 。 其对应的 C/I为： 23 0.72*（ 23 19） 20.12； 于是我们进一步得到了其对应 900M频率复用度 ， 及 q的平方值： 14.04。这样我们分别分析市区各个 BSC在 PDCH信道占比 30%时 ， RXQUAL的质量满足情况 ， 就以 14.04做为复用度门限要求来进行分析 。 23 PDCH信道占比门限要求 28个市区 BSC的 PDCH信道占比质量对比图如下 ： 24 PDCH信道占比门限要求 以 RXQUAL=0.72为 PDCH信道占比在30%的门限 ， 我们分别分析各市区 BSC是否符合平均质量门限的情况如右图 。 可见，以频率复用度 14.04以下为不合格标准，质量达不到 0.72门限的 BSC，原因之一都是频率复用度低造成的。 而频率复用度较高为 14.9的 QDBSC65在PDCH信道占比 20%左右 ， 下行质量已达 0.78， 没达到 0.72门限的原因是内部的下行质差小区较多 （ 28个 ， 其中GRRU小区就有 6个 ） 。 可见 QDBSC6相应话音质量低的原因就是下行质差小区较多，需要对这些质差小区，尤其是 GRRU的小区进行重点分析整治。 BSC 900复用度 是否满足平均门限 原因 QDBSC36 17.15 满足标准 QDBSC33 16.2 满足标准 QDBSC52 15.24 满足标准 QDBSC8 15.21 满足标准 QDBSC6 15.1 满足标准 QDBSC65 14.9 不满足 下行质差小区较多 QDBSC53 14.75 满足标准 QDBSC7 14.66 满足标准 QDBSC26 14.51 满足标准 QDBSC17 14.49 满足标准 QDBSC18 14.46 满足标准 QDBSC48 14.43 满足标准 QDBSC32 14.41 满足标准 QDBSC1 14.01 基本满足 QDBSC38 13.8 基本满足 QDBSC73 13.55 不满足 频率复用度过低 QDBSC63 13.53 基本满足 QDBSC72 13.46 基本满足 QDBSC15 13.31 不满足 频率复用度过低 QDBSC25 13.3 不满足 频率复用度过低 QDBSC39 13.08 不满足 频率复用度过低 QDBSC27 12.91 不满足 频率复用度过低 QDBSC68 12.84 不满足 频率复用度过低 QDBSC64 12.56 基本满足 QDBSC35 12.51 不满足 频率复用度过低 QDBSC75 12.44 不满足 频率复用度过低 QDBSC23 12.4 不满足 频率复用度过低 QDBSC42 12.38 不满足 频率复用度过低 25 PDCH信道占比门限要求 通过对青岛市区和郊区的分析，我们建议： 1. 一方面注意控制提高复用度低的 BSC的频率规划； 2. 另方面对各个 BSC中的下行质量低于门限小区进行长期分析整治，进一步改善下行质量； 3. 小区载波容量配置限制建议： 从前面对青岛市区和郊区 900M小区频率复用度的分析情况来看，如果市区频率复用度超过 14.04的平均门限，郊区频率复用度超过 17.9的平均门限，将直接导致 RXQUAL的质量恶化，无法保证整体话音质量比例能达到 95%以上。这样我们就得到，对青岛现网的实际情况来说，市区小区平均载波数不能高于 7个，郊区小区平均载波数不能高于 5.25个。 区域 可用频点数 频率复用度 (95%质量需求 ) 载波数限制 现网载波数 市区 900M小区 94 14.04 6.7 6.8 郊区 900M小区 94 17.9 5.25 5.03 26 数据业务和语音业务的平衡模型目录 1. 数据业务对话音的影响 2. GPRS信道占比对话音的影响 3. PDCH信道的占比门限要求 4. 频率复用度对话音质量的影响 5. TCH信道占比对话音质量的影响 6. 发射功率和站间距对话音质量的影响 27 青岛市区 TCH业务信道占比对话音质量的影响 青岛市区 T C H 无线利用率 / R X Q U A L00 . 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 . 4 50 . 50 . 5 50 . 60 . 6 50 . 70 . 7 50 . 80 . 8 50 . 90 . 9 510% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%28 青岛郊区 TCH业务信道占比对话音质量的影响 青岛郊区 T C H 无线利用率 / R X Q U A L00 . 0 50 . 10 . 1 50 . 20 . 2 50 . 30 . 3 50 . 40 . 4 50 . 50 . 5 50 . 60 . 6 50 . 70 . 7 50% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%29 TCH业务信道占比对话音质量的影响 从前面的结论中我们知道，为了保证下行质量百分比在95%以上，市区的 RXQUAL需要在 0.72以下。这样从上图可以得到 0.72所限制的 TCH信道利用率基本不能超过 70%。结论：对青岛市区小区来说，只有无线信道占比小于 70%的使用率，才能保证良好的话音质量（ 95%质量要求）无线要求。 从前几周的结论中我们知道，为了保证下行质量百分比在95%以上，郊区