GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務的無線容量規(guī)劃

華為技術有限公司 何群　方昭江　戴冰琦


　　摘 要：傳統(tǒng)的GPRS無線容量規(guī)劃是根據(jù)話務量折算出PDCH數(shù)量，本文探討一種新的GPRS容量規(guī)劃思路，即根據(jù)GPRS用戶數(shù)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(shù)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(tǒng)的無線容量規(guī)劃就是確定提供某項業(yè)務的無線信道數(shù)量。網(wǎng)絡配置信道數(shù)量過少將導致業(yè)務擁塞，也導致業(yè)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(shù)量就是網(wǎng)絡規(guī)劃的重要工作之一。
　　GPRS的無線容量規(guī)劃以前也有文獻進行過探討和闡述，但一般都是把數(shù)據(jù)業(yè)務折合成話務量（Erlang）后來計算PDCH的數(shù)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(shù)據(jù)業(yè)務的特殊性，如PDCH信道的共享特性，數(shù)據(jù)業(yè)務允許適當?shù)难訒r和重傳特性等等。
本文探討一種新的GPRS無線容量規(guī)劃思路，即根據(jù)GPRS用戶數(shù)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(shù)量，并推導了計算公式。


2 GPRS規(guī)劃流程


　　GPRS無線網(wǎng)絡規(guī)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(yè)務的BTS和TRX的數(shù)量。規(guī)劃過程可以分成兩大部分：覆蓋規(guī)劃和容量規(guī)劃。本文僅探討其中的容量規(guī)劃部分。



　　實際的容量規(guī)劃除了上述的數(shù)據(jù)業(yè)務規(guī)劃外，還應該包含信令容量的規(guī)劃。語音TCH容量規(guī)劃比較成熟，本文不作探討。


3 GPRS容量規(guī)劃


　　現(xiàn)階段各廠家在GPRS的實現(xiàn)方式上，PDCH由PDTCH＋PACCH＋PTCCH組合而成。PDCH信道除了需要承載用戶數(shù)據(jù)外，GPRS Attach、GPRS Detach、PDP激活、PDP去激活、路由區(qū)更新等信令數(shù)據(jù)，以及GPRS短消息，也需要占用PDCH信道資源。


與語音業(yè)務不同，GPRS用戶數(shù)據(jù)部分還有一部分用于數(shù)據(jù)包的協(xié)議頭開銷。


3.1 GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務模型



3.2 PDCH承載效率


　　IP層的用戶數(shù)據(jù)在經(jīng)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(shù)據(jù)包頭和校驗比特等開銷。因此一個200字節(jié)的用戶IP數(shù)據(jù)包最終在PDCH信道上傳輸?shù)膶嶋H數(shù)據(jù)量要大于200字節(jié)。


　　每200字節(jié)的IP包在RLC/MAC層的開銷（包括重傳）約為20字節(jié)，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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)流量為：16.5+1.5+271+2+76.5=368 Bytes。


　　由于上述信令與用戶數(shù)據(jù)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(yè)務模型，信令流程對用戶數(shù)據(jù)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(wǎng)絡側之間在數(shù)據(jù)傳輸過程中一般依據(jù)Um接口的RLC重傳率來選擇合適的編碼速率，即發(fā)生CS切換，因此在數(shù)據(jù)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(shù)量計算


3.3.1 預測GPRS用戶數(shù)


　　GPRS用戶數(shù)量可以根據(jù)GSM用戶折算，也可以從網(wǎng)上實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲得。根據(jù)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(jù)每個小區(qū)的容量（載頻）配置可以折算出GPRS的用戶數(shù)。具體方法是：1）根據(jù)載頻數(shù)計算出TCH信道數(shù)量；2）根據(jù)語音業(yè)務的GOS查Erlang B表得出語音業(yè)務的話務量；3）根據(jù)語音業(yè)務每用戶話務量計算出用戶數(shù)；4）按GPRS占GSM用戶比例折算出GPRS用戶數(shù)。


　　對于一個已經(jīng)運行的GSM/GPRS網(wǎng)絡，可以根據(jù)一段時間內的最大附著用戶數(shù)和平均附著用戶數(shù)（SGSN性能報表提供）來估算GPRS用戶數(shù)量。


3.3.2 每個小區(qū)IP吞吐量


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


3.3.3 每小區(qū)所需PDCH數(shù)量


　　一個小區(qū)內所需PDCH信道數(shù)量（Number_PDCH_per_cell）＝小區(qū)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(qū)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(jié)表中計算結果可以看出，當某小區(qū)GPRS用戶數(shù)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�？紤]到在GPRS用戶較少時，忙時大容量數(shù)據(jù)下載業(yè)務次數(shù)也較少，實際的PDCH配置可以配置為1個靜態(tài)PDCH＋3個動態(tài)PDCH，即1＋3配置。


　　當某小區(qū)GPRS用戶數(shù)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(yè)務的容量產(chǎn)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(tài)PDCH數(shù)量，建議靜態(tài)PDCH數(shù)量至少配置3個。


　　當某小區(qū)的GPRS用戶數(shù)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(yè)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(yè)務，如把現(xiàn)有的DCS1800網(wǎng)絡改造成專門承載GPRS業(yè)務的網(wǎng)絡。


建議實際PDCH配置


　　表中的靜態(tài)和動態(tài)配置比例是建議值，最好根據(jù)網(wǎng)上統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(qū)GPRS用戶不超過200個，最多只需配置6個PDCH信道，多數(shù)小區(qū)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(wǎng)上活躍的GPRS用戶仍然較少，同時作者研究憑借的數(shù)據(jù)也有限，因此本文難免存在謬誤，歡迎業(yè)內人士批評指正，共同探討。




摘自　通信市場