CE资源介绍与消耗计算专题.docx

UMTS网规CE计算专题摘要：本文给出了CE的定义、中兴通讯CE资源消耗的特点和各业务CE计算的方法和举例，并讨论了因空口受限对基站单载波配置下CE消耗上限的影响。关键词：UMTS CE计算 单站上限 空口受限1. CE的定义及中兴通讯CE资源消耗的特点CE即Channel Element，信道单元，是基带处理板中的一个逻辑单元。基站中的基带处理板完成基带的前向调制和反向解调，实现Rake接收、软切换、功率控制等关键技术。为了反映基带处理板硬件和软件资源的占用情况，抽象出CE这个可以反映基带资源消耗情况的管理模型。CE定义为一个12.2K语音加一个3.4K信令消耗的资源。为了方便计算，同时体现产品的竞争优势，公共信道、压缩模式、收发分集、更软切换等消耗的资源已经在基带板中预留了，并不体现在计算过程中，即网规口径为以上各项均不消耗CE资源。中兴公司NodeB的CE消耗呈现以下特点：1. 目前使用的基带处理板BPC板，单板可支持上下各192个CE，且上下行资源独立，估算时以上下行CE中较大者为限。2. 中兴NodeB一块基带板可同时支持HSDPA和R99，并有专门的芯片来处理HSDPA业务，基带处理版已经为HSDPA的HS-DSCH信道、HS-SCCH及HS-DPDCH信道预留了处理资源，HSDPA的引入不消耗R99的CE资源。3. 公共信道消耗的CE已经预留，无需为上下行公共信道计算CE资源。4. 压缩模式、收发分集及更软切换消耗的CE已经预留，对CE消耗没有影响。5. HSDPA和HSUPA调度器占用的资源已经按最保守的情况预留，不占用CE资源。2. CE的计算过程CE估算的过程如下图所示：图1 CE估算过程即分别计算R99 CS、R99 PS、HSDPA伴随信道、HSUPA业务及伴随信道消耗的CE，然后相加求和。2.1 R99业务消耗的CE一个CE定义为一个AMR12.2k语音加上3.4k的信令，即一个语音用户消耗一个CE，那么其他业务消耗的CE是多少呢？对于R99不用的承载，每连接消耗的CE是不同的，各业务消耗的CE因子如下表所示。表1 R99 CE Factor TableDifferent Bearer TypesCE Factor BPC(192CE)UplinkDownlinkR99AMR12.2K11CS64K2.51.8PS64K2.51.8PS128K53PS384K106注：上行链路中，解调和译码都是在基带单元做的，其中，解调就包括了多径处理和分集合并，这些操作都是比下行调制和编码要复杂的多。所以相同承载下，上行消耗的资源比下行要多些，例如，CD64K承载，上行需要消耗2.5CE，下行消耗1.8CE。下面给出R99 CE计算的公式。CS业务的单站忙时话务量为其中，为业务i的单用户忙时话务量（Erl），是经过规模估算确定站点规模后各场景平摊到每个站的用户数。CS业务消耗CE数为其中为软切换开销，为承载i对应的CE数。注：1. 此处代入计算的Traffic，应为同时连接数即用户数，需要将话务量（Erl）通过ErlangB表进行折算。2. 在于软切换过程中，一个用户要占用2条（或3条）无线链路，需要消耗基带处理资源，所以需要将软切换开销考虑在CE资源消耗之内PS业务i的单站忙时吞吐率其中，为业务i的单用户忙时吞吐率，是经过规模估算确定站点规模后各场景平摊到每个基站的用户数。那么，PS业务i的单站忙时话务量即为其中，为PS业务i的激活因子，反映了PS业务i的信道利用率PS业务消耗的CE数为其中，为软切换开销，一般取30%；为承载i对应的CE数，为业务i的重传率，PS业务的BLER现网一般为1%，估算时也可采用1%，此时重传率很小，可忽略不计，此时上述公式为2.2 HSDPA消耗的CE我司基带处理板有专用芯片处理HSDPA的下行新增物理信道HS-DSCH，HS-SCCH，所以HSDPA业务及信令不消耗CE资源。HSDPA上行新增物理信道HS-DPCCH，SF=256，通常情况下不占用CE资源。如果网络引入HSDPA后，上行没有引入HSUPA，那么上行数据业务就要承载在R99 DCH上，那么上行CE消耗将取决于签约速率，承载速率与CE消耗的对应关系详见下表。表2 HSDPA CE Factor Table (Uplink throughput born on R99 DCH)SF业务速率上行CE消耗数量6416k1.33232k21664k2.58128k54384k10注：SF=432情况下，都与R99单独组网情况下，R99 PS业务消耗的CE资源一致，但是SF=64时，R99消耗1个CE，如果引入HSDPA而上行用R99 DCH来承载，由于上行新增物理信道HS-DPCCH需要多消耗上行解调资源导致受限，使得SF=64时的CE消耗数量增加到1.3。HSDPA业务伴随下行DCH信道只承载信令，需要消耗CE。如果使用高速信令，每用户消耗1 CE，如果使用低速信令，每用户消耗0.3 CE（可参考规模估算工具V1.2.3中的CE Ref页签），我司新一代基站，可以支持SRB over HSPA，即下行伴随信道承载在HSDPA上，如果客户选择了这个特性（Feature），那么HSDPA下行伴随信道将不需消耗CE资源。2.3 HSUPA消耗的CEHSUPA上行新增物理信道为E-DPCCH和E-DPDCH，下行新增物理信道为E-AGCH，E-RGCH和E-HICH，其中下行物理信道占用资源已经预留，上行E-DPCCH和E-DPDCH信道占用的CE与HSUPA业务的承载速率有关，如下表所示：表3 HSUPA Factor Table SFBearer RateUplink CE Factor641217.2kbps23218.637.2kbps3.31652.270.8 kbps4885.8154.8 kbps4.81*4169.8711 kbps5.72*4742.81448.4 kbps112*21455.62883 kbps282*2+2*429705742 kbps39HSUPA上行和下行伴随信道消耗的CE与HSDPA下行伴随信道消耗CE一致，如果采用高速信令，每用户消耗1 CE；如果采用低速信令，每用户消耗0.3 CE；如果SRB over HSPA，那么上下行伴随信道不消耗CE资源。2.4 总的消耗CE数上行总CE数为其中和分别是R99 CS和PS业务上行消耗的总CE数，为HSUPA业务消耗的CE数，为HSUPA上行伴随信道消耗的CE数。下行总CE数为其中，和分别是R99 CS和PS业务下行消耗的总CE数，为HSDPA和HSUPA下行伴随信道消耗的CE数。总的CE数为3. CE估算举例某项目规模估算中，话务模型和单站平均用户数如下所示：表4 Traffic modelBearer TypesUnitTraffic Model per Subs Busy HourPenetration RatioUplinkDownlinkAMR12.2KErlang0.0250.025100%CS64KErlang0.00250.0025100%PS64K/64Kkbps0.10.130%PS64K/128Kkbps0.0350.2530%PS64K/384Kkbps0.0150.1530%HSDPA/HSUPAkbps0.51.210%通过容量估算得到单站平均用户数为1000。CE估算过程如下。A. R99 CSTotal traffic of AMR 12.2K per site = 1000 * 0.025 = 25Erl According to Erlang-B model, simultaneous link number is 34. Total traffic of CS64Kusers per site = 1000 * 0.0025 = 2.5Erl According to Erlang-B model, simultaneous link number is 7. B. R99 PSTotal uplink throughput of PS64K users per site = 1000 * (0.1+0.035+0.015) *30% = 45kbps Downlink throughput of PS64K users per site = 1000 *0.1 *30% = 30kbps Same process with PS64K, PS128K consumes 1.3*1000*0.25*30%/128*3=4 CEDL, PS384K consumes 1.3*1000*0.25*30%/384*6=8 CEDL C. CE Consumed by HSUPA By calculation, the uplink load of R99 is 30%. That means if the uplink target load is 50%, there will be 20% of uplink load left for HSUPA service. According to the result of simulation, cell throughput can reach to 158Mbps under the circumstances that the uplink load for HSUPA is 20%. So if we assume that there are 2 HSUPA users per cell, the throughput per user will be 79kbps. Then ZTEs BPC board will consume 37(=1.3*4.8*2*3, 3 cell) CE. For HSUPA uplink and downlink associated channel, one online user will consume 0.3 CE if SRB over R99 3.4k signalling. HSUPA associated channel for 6 online users require 2CE (=1.3*0.3*6) for uplink and downlink respectively. So total CE consumed by HSUPA will be 39UL and 2DL. D. CE Consumed by HSDPA For HSDPA service, ZTE base band processing board has special chip to handle the traffic of HS-PDSCH and HS-SCCH. So traffic consumes no CE in downlink. If HSDPA downlink SRB is borne on R99 (3.4K signalling), 24 online users (8 users per cell) will consume 9 (=1.3*0.3*24) CE. So total CE consumed by HSDPA will be 9DL. E. Total Required CE Total Uplink CE = (AMR12.2K) 44+ (CS64K) 23+ (PS64K) 3+ (HSUPA) 39 =109 CE Total Downlink CE = (AMR12.2)44+ (CS64K) 16+ (PS64K) 2+ (PS128K) 4+ (PS384)8+ (HSUPA A-DCH) 2 + (HSDPA A-DCH) 9=85 CE Limited by uplink, Total CE required is 109CE. ZTEs BPC board can hardware support 192CE. So the base band processing resource can meet the capacity requirement with the configuration of S111. 表5 Total CE required by ExampleServicesUplinkDownlinkR99AMR12.2K4444CS64K2316PS64K32PS128KN/A4PS384KN/A8HSPAHSUPA Traffic37N/AHSUPA A-DPCH22HSDPA A-DPCHN/A9Total10985CE required1094. 关于单站CE消耗上限的讨论在进行CE估算时，我们的思路是根据单站用户数和话务模型，计算每种业务上下行各自消耗的CE数，将各业务上下行分别相加后取较大者，考虑软切换比例后（乘以（1+软切换比例），得到单站所需CE数。那么一个3*1的基站上下行最多需要配多少CE呢？这就涉及到一个问题空口容量受限对CE资源的影响，即CE不是没有上限的，要受到空口容量的制约。4.1 单站CE上限的计算一、 按话务模型和单站用户数计算对于一个纯语音的网络来说，假设Voice用户的单用户忙时话务量为0.02Erlang，对于Mean Urban场景，3*1基站一般可以容纳4500用户，考虑到软切换消耗CE资源及需考虑阻塞概率，对于3*1配置的基站，需要配置的CE资源约为120130 CE。二、 按同时在线用户数计算从单站支持同时在线用户数的角度，能更有说服力的说明单站消耗CE的上限。我们首先讨论几个前提条件。a) 受限于码资源时的单小区容量如果是码资源受限的话，单小区能支持的同时在线用户数是124个语音、或者31个CS/PS64、或者15个PS128、或者是7个PS384，在实际的无线环境中，上行因干扰受限，下行因功率受限，同时在线用户数达不到上述值那么高。b) 受限于下行功率时的单小区容量考虑UMTS系统一般覆盖受限于上行、容量受限于下行，我们用下行容量来考虑空口极限容量。用下行极限容量的计算公式，我们可以得到，在下行负载75%的情况下，AMR12.2、CS64、PS64、PS128和PS384业务各能支持（注意：不是同时）4550、910、1012、6、3个左右同时连接数，即考虑了激活因子、邻区干扰因子、非正交因子、软切换、功控等因素的影响后各个业务空口的极限容量。注：如果考虑混合业务同时在线，可以用x/50+y/10+z/6+u/3=1来粗略估算，如同时支持1个384、1个128、12个64、20个左右语音。c) CE效率再讨论一下CE效率的问题。如果小区内有50个语音，那么根据CE因子，需消耗50 CE，如果接入1个384后，语音只能接入34个，那么消耗CE为10+34=44，其他业务也可同理假设后带入计算，计算后可见：语音的CE利用效率是最低的，那么我们用纯语音计算的小区CE数就应该是最多的。综上所述，实际情况下，每个小区在75%下行负载时语音数大概也就是45左右（当然小区越小，容量越大，室内小区容量更大），那么45*3后，容量下行受限时所有语音消耗的CE就是130140 CE左右。也就是说，实际情况下，单站能支持130140个Erlang，相应消耗的CE数就是130140 CE。4.2 关于空口容量及相应消耗CE与阻塞概率关系的讨论还有一个问题：我们在计算CE时，不是用到了Erlang B公式，去换算一定阻塞概率（2%）下链路数和话务量的关系吗？为什么这里Erlang又和连接数直接对应了呢？一、 Erlang公式及规划的意义所在Erlang公式描述信道数、业务数、阻塞概率三者之间的关系，是已知空口信道容量和阻塞率来考究接纳的用户数的，是在规划时用的，是一种先验的猜测性的统计公式。我们计算单站Erlang数后，用Erlang公式得到可用的信道数（即同时连接数），实际上是一种规划的思路：考虑了余量并保证系统的安全。我们在做规划的时候用到用户预测、业务模型这些统计意义的数字，考虑软切换比例、激活因子、保证Qos如阻塞概率等，这些都是规划时才考虑的概念。也就是说无论是覆盖、容量还是配置，规划都是一个考虑Margin的过程。二、 实际消耗CE会比规划时更多一些但实际的情况呢？如果一个小区有20个语音，那么20个语音就是占用了20个空口信道，也就占用了20个CE。即实际应用时不考虑假设的阻塞概率，用户之间存在阻