TD-SCDMA容量规划

1、TD-SCDMA容量规划学习目标n通过此课程学习,您可以掌握以下知识:l话务理论、业务特性、设备能力，进一步阐述TD-SCDMA无线网络容量估算的流程，并能够阐明几种常用容量估算方法的原理及其各自的适用场景。课程内容话话务务理论理论以及以及业务特性业务特性容量规划3G话务模型n对各种业务特性进行分析研究是开展3G多业务网络规划的基础。一般来说，3G业务特性研究至少包括以下内容：l提供哪些种类的业务；l每种业务有多少人使用；l某业务的使用者使用该业务的频繁程度；l从数据传输的角度，每种业务的特性；l用户使用某业务时期望的服务质量。3G话务模型n按业务数据的QOS特征可分为：会话类、流类、交互类和

2、后台类，其中会话类和流类承载实时业务，交互类与后台类业务承载非实时业务。 业务分类业务特征代表业务会话业务类（Conversational）较小的延迟容限；要求数据速率的对称。语音业务、电视会议、遥测、交互游戏流业务类（Streaming）单向性业务；对误差容限有较高的要求；对速率有较高的要求。音频流、视频流交互业务类（Interactive）对误差容限有较高的要求；对延迟容限的要求相对低一些；只有一个方向要求有较高的数据速率。Web浏览、网络游戏、电子商务背景业务类（Background）有较小的延迟约束；要求实现无差错传送。电子邮件、传真电路域业务模型n电路域业务一般是语音业务或者实时数据

3、业务，如可视电话等。电路域业务话务量（Ecs）主要与预期用户总数、业务的渗透率、忙时呼叫次数及其持续时间等因素有关，在规划时需要综合考虑。关键因子解释平均业务会话时长（s）指用户每次业务的持续时间的统计平均忙时平均会话次数指在话务忙时，开通该业务的用户每小时发生该类业务的会话次数的统计平均。用户平均话务量（Erl）用户平均话务量=平均业务会话时长忙时会话次数/3600业务速率（bps）业务所需信道的传输速率，在3G网络中，一般语音呼叫的速率为12.2Kbps，可视电话的速率为64Kbps。激活因子扩展激活因子=实际业务平均速率/传输信道速率。例如一般语音的平均速率为6Kbps，则扩展激活因子=

4、6/12.2=50%平衡因子平衡因子上行业务平均速率/下行业务平均速率，对于语音业务来说平衡因子为1。分组域业务模型n基于IEEE的非实时业务模型： 呼叫释放呼叫释放 Data Burst Data Burst Data Burst Data Burst Active Dormant 呼叫建立呼叫建立 Packet Call Packet Call 网页下载 下一网页下载 用户的一次数据业务使用 用户的一次数据业务使用 数据呼叫数据呼叫(session)-WWW 数据呼叫数据呼叫(session)-WWW网页点击网页点击 点击下一页点击下一页 点击下一页点击下一页 收发收发 EmailEmai

5、l Packet Call Packet Call Packet Call Packet Call 网页下载网页下载 网页下载网页下载 网页下载网页下载 网页下载网页下载 Active Dormant Active Active Dormant Active 分组域业务模型关键因子解释Packet size（byte）该业务的每个传送数据包的大小该业务的每个传送数据包的大小下行单次业务平均流量（下行单次业务平均流量（Kbyte）每次业务下行数据流量每次业务下行数据流量BHSA忙时业务发生次数忙时业务发生次数忙时单用户下行数据吞吐速率（忙时单用户下行数据吞吐速率（bps）下行单次业务平均流量下行

6、单次业务平均流量BHSA10008/3600业务速率（业务速率（bps）业务承载信道的传输速率。业务承载信道的传输速率。传输效率因子传输效率因子数据业务的传输效率因子数据业务的传输效率因子=TCP/UDPIPRLCPHY激活因子激活因子数据业务的扩展激活因子接近数据业务的扩展激活因子接近1平衡因子平衡因子平衡因子上行业务平均速率平衡因子上行业务平均速率/下行业务平均速率，下行业务平均速率，对于数据业务业务来说平衡因子一般对于数据业务业务来说平衡因子一般1。分组域业务模型业务类型业务特征承载方式(上行速率/下行速率)图铃下载图铃下载交互式业务交互式业务64K/128KWAP浏览浏览交互式业务交互

7、式业务64K/128KWWW浏览浏览交互式业务交互式业务64K/128K音频流音频流流业务流业务64K/384K视频流视频流流业务流业务64K/384KEMAIL背景类业务背景类业务64K/64KMMS背景类业务背景类业务64K/64K信息服务信息服务背景类业务背景类业务64K/64K用户预测n用户预测是确定移动通信建设规模的重要依据，决定了工程建设的投资规模及建成投产后的经济效益.n用户预测可以根据下列因素确定：l当前固定电话和移动电话的装机量、话务量l人口密度l收入水平l消费习惯l经济发展前景n移动渗透率、3G渗透率、运营商渗透率业务需求综合分析n不同地貌环境所占比例n不同应用环境中人口分

8、布比例n移动用户普及率n3G用户普及率n运营商占有率3G网络的用户密度=该区域人口密度移动业务渗透率运营商市场占有率 业务模型建模n语音业务呼叫模型l用户平均发起呼叫次数l平均呼叫持续时间l通过爱尔兰建模n数据业务呼叫模型l单次业务平均流量l忙时使用次数（BHSA）l传输效率因子（因不同业务而异）l平衡因子（上下行流量比例）单业务单用户话务密度（CS）nTD-SCDMA提供的CS业务包括如下两种：12.2kbps语音业务；64kbps可视电话业务。n输入参数：l业务渗透率：l忙时使用比例：lBHCA：lCall Duration(s)：l平均业务速率：n输出中间参数3600BHCA/CSonC

9、allDuratiuserErl ）话话务务量量（某某单业务单用户话务密度（PS）nTD-SCDMA提供的PS业务包括如下三种：64/64数据业务（MMS和Email）；64/128数据业务（Internet）；64/384数据业务（流媒体、ftp）。n输入参数：l业务渗透率：l忙时使用次数：l上下行比例（下行流量/上行流量）：l业务平均数率：数据业务忙时每次的吞吐量，64/64业务取0.28kbps/次；64/128业务取1.12kbps/次；64/384业务取4.78kbps/次。n输出中间参数3600/业业务务平平均均速速率率忙忙时时使使用用次次数数）业业务务数数据据流流量量（某某 us

10、erkbpsPS某地区单业务总业务量统计n区分不同地区lCS域业务lPS域业务用户密度单用户业务量业务渗透率业务总话务量某)(CSErl用户密度业务激活因子业务承载速率单用户吞吐量业务渗透率业务总业务量某)(PErlS某地业务模型及总业务量语音业务可视电话EmailMMS信息服务图铃下载WEP浏览www浏览音频流视频流(erl)(erl)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)(bps)单用户业务量密集0.0250.00249.04116.34712.2622.869101.64288.97107.51193.51一般0.020.001524.5218.17366

11、.130211.43550.82144.4961.43382.935渗透率密集100%20%30%50%80%60%50%30%20%20%一般100%20%25%40%70%50%40%20%15%15%下行单用户（乘渗透率）密集0.0250.000414.7128.17369.808313.72150.8286.69121.50238.703一般0.020.00036.13023.26944.29115.717320.32828.8979.21512.44密集32.69427778151.23304460.20455923一般13.6907288254.9424809221.6552113

12、6下行总吞吐率（kbps）密集1144.2997225293.156542107.159573一般1505.980176043.6729022382.073249下行总爱尔兰量(erl)密集8751417.8796831641.352785475.487394721一般22003323.5309401647.216194546.203315753上行总爱尔兰量(erl)密集8751415.19773112.5144390.446831一般22003319.84325614.7823360.530581TD-SCDMA容量分析n按码道受限分析业务类型TD-SCDMA（1.6M*6）WCDMA（5

13、*2M）三上三下二上四下一上五下单小区网络可用下行上行下行上行下行上行12.2K1441441929624048128 60 64K36364824601230-3215 128K1818241230612-146 384K6-6-6-6-73 课程内容话务理论以及业务特性容量规划容量规划混合业务估算n混合业务估算的几种方法l等效爱尔兰法先等效再叠加后查表n折算所有业务为话音业务n折算所有业务为某种数据业务l后爱尔兰方法先查表再等效后叠加l坎贝尔公式算法将所有业务等效成一种虚拟业务l基于BRU 的混合业务计算方法lKR迭代算法Equivalent Erlangs方法（1）n原理：将一种业务等效

14、成另一种业务，再计算总的Erl。n举例n业务A：1个信道资源/每个连接，共12erln业务B：3个信道资源/每个连接，共6erln若1erl业务B=3erl业务A，则等效共有30erl业务A，共需要39个信道（2%的阻塞率）；n若3erl业务A=1erl业务B，则等效共有10erl业务B，共需要17个业务B信道（相当于17*3=51个业务A信道，2%的阻塞率）缺点：当等效为不同业务时，计算所需的信道资源数不同。缺点：当等效为不同业务时，计算所需的信道资源数不同。 Equivalent Erlangs方法（2）Post Erlang-B方法（1）n原理：分别计算每种业务所需的容量，再进行相加。n

15、举例l业务A：1个信道资源/每个连接，共12erll业务B：3个信道资源/每个连接，共6erll业务A需要19个业务A信道（2%的阻塞率）；l业务B需要12个业务B信道（相当于12*3=36个业务A信道，2%的阻塞率）；l两种业务共需要19+36=55个信道缺点：考虑阻塞率时把各业务分开考虑，过高的估计了需要的资源。缺点：考虑阻塞率时把各业务分开考虑，过高的估计了需要的资源。 Post Erlang-B方法（2）Campbell公式法（1）n综合考虑了所有的业务构造一个等效的业务（也被称作“中间业务”或“虚拟业务”），并计算系统可以提供该业务的信道数和总的等效业务话务，然后得到混合业务的容量估

16、算。Campbell公式法（2）nCampbell模型的等效原理如下：lc是容量因子；lv是混合业务方差；l 是混合业务均值；lai是业务i的等效强度；lCi是业务i需要的信道数；lOfferedTraffic是虚拟业务的业务量；lCapacity是满足虚拟业务量需要的虚拟信道数（查erlangB表）。l最后求出Ciiiiiiiaerlaerlvc2cfficOfferedTracaCCapacityii)(Campbell公式法（3）n业务的等效Amplitude可以基于以下公式计算：1 amplitudefor 1 amplitudefor ratebit servicefor servi

17、cefor ratebit amplitude Relative00NENEbbCampbell公式法（4）n举例l业务A：1个信道资源/每个连接，共12erll业务B：3个信道资源/每个连接，共6erln均值n方差3036112iiaerl6636112222iiaerlCampbell公式法（5）nc2.2， nOfferedTraffic 13.62，nCapacity21 则有l满足2%的阻塞率情况下，各业务所需的信道数l业务S1：C1(212.2)a1 47l业务S2：C1(212.2)a2 49n满足不同业务的GOS要求，所需的信道数略有不同n相比前两种方法，Campbell方法的

18、计算结果更为合理Campbell公式法（6）n假设规划区域内的业务需求如下表所示：serviceamplitudeErlVoice125064kbps data263144kbps data441384kbps data812Campbell公式法（7）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：210028. 3636mean trafficoffered028. 36361926meanvariance1926812441263250variance636812441263250mean222ccCampbell公式法（8）n假设每个小区能提供23个语音信道以话音业务为基准业务

19、，根据公式n可得虚拟信道数为capacity=(23-)/3.082=7.14（取整为7）n在2%的阻塞率下，信道数7对应的erl为3caCCapacityiiCampbell公式法（9）n由210/3=70n满足容量需求需要70个小区基于BRU需求量的混合业务容量估算方法（1）n基于BRU需求量的混合业务容量估算方法l一个信道占用的BRU个数是不一样的，一个RU SF1，占用了16个BRU，一个RU SF8则占用两个BRU，而一个载波下，所能提供的BRU的最大个数是固定的，因此，在TD-SCDMA中确定了所需的信道个数并不能确定具体的小区数量，要确定小区数量，必须确定BRU的需求量。 l假设

20、所有小区时隙比例均为3：3，均为单载波 业务类型承载速率（kbps）BRU占用数1CS12.212.222CS646483PS64/646484PS64/12864/1288/16基于BRU需求量的混合业务容量估算方法（2）n总共需要的基站数量：l上行：400/16.6+3.63/2.28+15.42/3.01+6.44/3.01 = 33l下行：400/16.6+3.63/2.28+15.42/3.01+3.22/1.04 = 34业务类型预测业务量（kbps）等效爱尔兰（Erl）每小区等效爱尔兰（Erl）1CS12.240016.62CS64232.103.632.283PS64/6498

21、6.6715.423.014PS64/128412.186.44/3.223.01/1.04基于基于BRU需求量的混合业务容量估算方法实质上是一种需求量的混合业务容量估算方法实质上是一种Post Erlang方法，方法，估算的结果偏大。但是由于估算的结果偏大。但是由于TD的码道数有限，这种误差较小。的码道数有限，这种误差较小。 KR迭代容量估算方法（1）nBRU折算l一个信道占用的BRU个数是不一样的，一个RU SF1，占用了16个BRU，一个RU SF8则占用两个BRU，而一个载波下，所能提供的BRU的最大个数是固定的，因此，在TD-SCDMA中确定了所需的信道个数并不能确定具体的小区数量，

22、要确定小区数量，必须确定BRU的需求量。 l假设所有小区时隙比例均为3：3，均为单载波 业务类型业务类型承载速率（承载速率（kbps）BRU占用数占用数1CS12.212.222CS646483PS64/646484PS64/12864/1288/16KR迭代容量估算方法（2）n业务质量l无线信道呼叫阻塞率是指由于BRU被占用而不能接续的呼叫次数占总呼叫次数的百分比 。nCS业务的业务质量要求比较明确，主要体现在GoS上，即各CS业务的阻塞概率，比如AMR12.2kbps的GoS要求为2%（欧美为1%）。nPS业务的业务质量要求，目前业界还没有统一的定义 。KR迭代容量估算方法（3）nStoc

23、hastic Knapsack模型 l多业务用户在系统中的状态是离散时间随机过程的，而网络允许的资源可看作是个Knapsack（容量有限，可接入的业务量是有限的）。lStochastic Knapsack 算法解决的问题是，在这个容量有限的Knapsack中，若有多种业务的用户接入，则各种业务的阻塞概率是多少，这就是混合业务容量估算的数理模型。lKR迭代是Stochastic Knapsack算法的一种具体计算方法 。KR迭代容量估算方法（4）n数学建模l存在如下约束条件，该约束条件表示各业务总的容量不能超过系统容量C的限制 ：nRc：信道编码器速率(取决于服务) ；nC：系统链接数（系统容量

24、）；nbk：第k种业务的有效带宽 (承载速率，对TD-SCDMA系统可等效理解为码道数 )；nak ：第k种业务的业务量 ；nNk :呼叫次数 (符合泊松分布)；nn :状态向量n=(n1,n2,nk)表示状态空间N=(N1,N2,Nk)的一个点。其中k1,K 1Kkkkn bCKR迭代容量估算方法（5）n数学建模（2种业务静态）l为了简单和形象化，假设只有2种业务类型，即K2，则模型简化为 ：l以n1和n2为坐标轴，就可以得到如右图所示的状态空间，其中蓝色阴影区域的点是满足约束条件的。由于各业务彼此独立，且服从泊松分布，据此可以计算出状态空间中每点的概率。 1 122nbn bCKR迭代容量

25、估算方法（6）n数学建模（2种业务动态）l随着某业务的开始（加入）或结束（离去），状态空间中的点可以相互转变，有些状态转变不会导致阻塞，而有些则会 。l如上图所示，左边带有红色方框的点会导致业务2产生阻塞，右边带有蓝圈的点会导致业务1产生阻塞。所有这些状态的概率和就是该业务的阻塞概率。KR迭代容量估算方法（7）n可以看出，只需要寻找到一个合适的C，然后使用KR算法进行检验，使各混合业务的阻塞率满足要求即可。由于该方法并不是在各种业务之间进行折算，而是在各种业务已经混合的状态下分别计算各业务的阻塞率，能够满足各业务自身的QoS要求。KR迭代容量估算方法（8）KR迭代容量估算方法（9）n举例：l根

26、据链路预算，得到某规划区域密集城区和一般城区的覆盖估算结果如下（所有基站均为3扇区定向站）：覆盖估算结果覆盖估算结果单站覆盖半单站覆盖半径径(km)单站覆盖单站覆盖面积面积(km2)规划区域总面规划区域总面积积(km2)需要的基需要的基站数量站数量密集城区密集城区0.3846 0.2884 6.23322一般城区一般城区0.4708 0.4323 78.697183KR迭代容量估算方法（10）n规划区域上行业务量 密集城区一般城区CS12.2(erl)875.00 2200.00 CS64(erl)14.00 33.00 PS64/64(erl)15.19 19.84 PS64/128(erl)12.51 14.78 P