GPRS數據業務的無線容量規劃

2019-11-03 09:13:53

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華為技術有限公司何群　方昭江　戴冰琦

　　摘要：傳統的GPRS無線容量規劃是根據話務量折算出PDCH數量，本文探討一種新的GPRS容量規劃思路，即根據GPRS用戶數量、每用戶吞吐量、重傳比例和每PDCH信道承載速率幾個要素來計算PDCH數量，并推導了計算公式。

　　關鍵詞：容量 GPRS 編碼速率（CS）

1 概述

　　一個系統的無線容量規劃就是確定提供某項業務的無線信道數量。網絡配置信道數量過少將導致業務擁塞，也導致業務收入的降低；配置信道過多將導致資源的閑置和浪費。因此配置合理的信道數量就是網絡規劃的重要工作之一。　　GPRS的無線容量規劃以前也有文獻進行過探討和闡述，但一般都是把數據業務折合成話務量（Erlang）后來計算PDCH的數量。作者認為這種計算方法存在一定的局限性，它沒有充分考慮GPRS數據業務的特殊性，如PDCH信道的共享特性，數據業務允許適當的延時和重傳特性等等。本文探討一種新的GPRS無線容量規劃思路，即根據GPRS用戶數量、每用戶吞吐量、重傳比例和每PDCH信道承載速率幾個要素來計算PDCH數量，并推導了計算公式。

2 GPRS規劃流程

　　GPRS無線網絡規劃的一般流程如下圖所示，其最終結果是輸出滿足語音和GPRS業務的BTS和TRX的數量。規劃過程可以分成兩大部分：覆蓋規劃和容量規劃。本文僅探討其中的容量規劃部分。

　　實際的容量規劃除了上述的數據業務規劃外，還應該包含信令容量的規劃。語音TCH容量規劃比較成熟，本文不作探討。

3 GPRS容量規劃

　　現階段各廠家在GPRS的實現方式上，PDCH由PDTCH＋PACCH＋PTCCH組合而成。PDCH信道除了需要承載用戶數據外，GPRS Attach、GPRS Detach、PDP激活、PDP去激活、路由區更新等信令數據，以及GPRS短消息，也需要占用PDCH信道資源。

與語音業務不同，GPRS用戶數據部分還有一部分用于數據包的協議頭開銷。

3.1 GPRS數據業務模型

3.2 PDCH承載效率

　　ip層的用戶數據在經由PDCH無線信道傳輸之前需要分別由SNDCP、LLC、RLC/MAC封裝打包，同時要增加數據包頭和校驗比特等開銷。因此一個200字節的用戶IP數據包最終在PDCH信道上傳輸的實際數據量要大于200字節。

　　每200字節的IP包在RLC/MAC層的開銷（包括重傳）約為20字節，這里定義為平均IP包開銷。因此PDCH承載效率＝平均IP包長度/（平均IP包長度＋平均IP包開銷）＝90%，包含開銷的忙時每用戶數據吞吐量為：180/0.91=200bps。因此在上述話務模型下，各種信令流程的數據流量為：16.5+1.5+271+2+76.5=368 Bytes。

　　由于上述信令與用戶數據本身均需要在PDCH信道上傳輸，因此忙時平均每個用戶所需IP吞吐量（Ave_throughput_per_user）為：200+368×8/3600=200.8bps。可見按照上述GPRS業務模型，信令流程對用戶數據吞吐量的影響較小。為便于計算，下文計算中忽略信令對吞吐量的影響，忙時平均每用戶IP吞吐量仍按200bps計。

3.2 PDCH承載速率

　　手機與網絡側之間在數據傳輸過程中一般依據Um接口的RLC重傳率來選擇合適的編碼速率，即發生CS切換，因此在數據傳輸過程中，IP層承載速率也隨著編碼速率的變化而變化。平均IP層承載速率計算舉例如下：

　　假設目前僅采用CS1和CS2編碼速率，使用比例為2：8，則每個PDCH的平均IP層承載速率為：5.58*0.2+8.31*0.8=7.76kbps。同樣，對于CS3/CS4，如果CS3與CS4的使用比例仍為2：8，則每個PDCH的平均IP層承載速率為：9.89*0.2+13.95*0.8=13.138kbps。

3.3 PDCH數量計算

3.3.1 預測GPRS用戶數

　　GPRS用戶數量可以根據GSM用戶折算，也可以從網上實際統計數據獲得。根據GSM用戶折算的方法如下：

　　假設GPRS用戶占GSM/GPRS用戶的10％，則根據每個小區的容量（載頻）配置可以折算出GPRS的用戶數。具體方法是：1）根據載頻數計算出TCH信道數量；2）根據語音業務的GOS查Erlang B表得出語音業務的話務量；3）根據語音業務每用戶話務量計算出用戶數；4）按GPRS占GSM用戶比例折算出GPRS用戶數。

　　對于一個已經運行的GSM/GPRS網絡，可以根據一段時間內的最大附著用戶數和平均附著用戶數（SGSN性能報表提供）來估算GPRS用戶數量。

3.3.2 每個小區IP吞吐量

　　一個小區內忙時所有GPRS用戶的平均IP吞吐量＝GPRS用戶數×忙時平均每用戶IP吞吐量。假設某小區有100個GPRS用戶，則該小區的平均IP吞吐量＝100×200＝20000 bps＝20kbps。

3.3.3 每小區所需PDCH數量

　　一個小區內所需PDCH信道數量（Number_PDCH_per_cell）＝小區IP吞吐量/每個PDCH的IP承載速率。按上述假設，擁有100個GPRS用戶的小區需要的PDCH信道＝20/7.76＝2.58，因此需要配置3個PDCH信道。歸納上述分析過程。

3.3.4 實際PDCH配置

　　從上一節表中計算結果可以看出，當某小區GPRS用戶數在20個以下時，只需配置1個PDCH信道即可。然而，由于目前GPRS主流機型為1U＋4D和1U＋3D，為了手機可以達到其最大下載速率，盡管按計算結果只需要1個PDCH即可，實際仍應該配置4個PDCH。考慮到在GPRS用戶較少時，忙時大容量數據下載業務次數也較少，實際的PDCH配置可以配置為1個靜態PDCH＋3個動態PDCH，即1＋3配置。

　　當某小區GPRS用戶數超過200個以后，需要配置6個以上PDCH信道，如果仍然采用CS1/2編碼方式，將對語音業務的容量產生較大影響，此時必須引入CS3/4編碼方式，同時還應考慮增加靜態PDCH數量，建議靜態PDCH數量至少配置3個。

　　當某小區的GPRS用戶數達到1000左右時，即使采用CS3/4編碼方式，仍然需要多個TRX才能GPRS業務的需要，此時如果3G仍然沒有商用，則需要考慮采用專用頻段開展GPRS業務，如把現有的DCS1800網絡改造成專門承載GPRS業務的網絡。

建議實際PDCH配置

　　表中的靜態和動態配置比例是建議值，最好根據網上統計數據進行調整，避免PDCH和TCH信道之間的不必要的頻繁轉換。

　　如果按的滲透率為10%計，則每個小區GPRS用戶不超過200個，最多只需配置6個PDCH信道，多數小區只需配置4個PDCH信道即可。

3.4 PDCH對TCH的影響

4 結束語

　　由于目前網上活躍的GPRS用戶仍然較少，同時作者研究憑借的數據也有限，因此本文難免存在謬誤，歡迎業內人士批評指正，共同探討。

摘自　通信市場

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