网优文档10：WCDMA无线网络估算原理

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1、 WCDMA RNP 无线网络估算无线网络估算原理原理 仅供内部使用 仅供内部使用 For internal use only 拟制拟制 Prepared by WCDMA RNP 系统分析组系统分析组 日期 日期 Date 2003 12 19 审核审核 Reviewed by 日期 日期 Date yyyy mm dd 审核审核 Reviewed by 日期 日期 Date yyyy mm dd 批准批准 Granted by 日期 日期 Date yyyy mm dd WCDMA RNP 无线网络估算原理 内部公开 14 3 25 未经许可不得扩散 Page 2 Total 38 目 录

2、 1 引言 7 2 链路预算原理 7 3 容量估算原理 7 3 1 小区容量估算简述 7 3 2 小区上行容量的估算 8 3 2 1 小区上行负荷的计算 8 3 2 2 小区上行容量的估算 9 3 3 小区下行容量的估算 11 3 3 1 小区下行虚拟信道数分析 11 3 3 2 小区下行容量的估算 13 3 4 小区覆盖和小区容量的平衡 14 4 NodeB CE数估算原理 15 4 1 NodeB CE数估算简述 15 4 2 NodeB CE数的估算 16 5 Iub接口流量估算原理 18 5 1 Iub接口简述 18 5 2 Iub接口流量估算的基本思路 20 5 3 Iub接口传输流

3、量的估算 21 5 3 1 Iub用户面流量估算 21 5 3 2 Iub控制面流量估算 28 5 3 3 Iub维护带宽 32 5 3 4 Iub接口总传输流量估算 32 5 3 5 Iub接口E1配置 33 6 遗留问题 33 7 附录 34 7 1 关于软阻塞概率 34 WCDMA RNP 无线网络估算原理 内部公开 14 3 25 未经许可不得扩散 Page 3 Total 38 表目录Table of contents for the table 表1 承载速率与等效CE数之间的对应关系 16 表2 各种FP控制帧的速率 23 表3 各种FP公共信道的速率 25 表4 Iub接口控制

4、面信令速率 32 WCDMA RNP 无线网络估算原理 内部公开 14 3 25 未经许可不得扩散 Page 4 Total 38 图目录 Table of contents for the figure 图 1 覆盖和容量迭代估算的基本思路 15 图 2 UTRAN 结构框图 18 图 3 Iub接口协议结构 20 WCDMA 无线网络估算原理 内部公开 2014 03 25 机密 未经许可不得扩散 第 5 页 共 38 页 WCDMA RNP 无线网络估算原理 关键词 WCDMA 无线网络估算 容量估算 CE Iub接口 摘 要 本文在小区上下行容量估算 NodeB CE数估算 以及Iub

5、接口传输流量估算等文 档的基础上 将这些估算原理集中介绍 文中力求对混合业务的容量估算给出详 细的过程和理论上的解释 缩略语清单 Abbreviations 缩略语缩略语 Full spelling 英文全名英文全名 Chinese explanation 中文解释中文解释 AAL ATM Adaptation Layer ATM 适配层 AMR Adaptive Multi Rate 自适应多速率 ATM Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式 BLER Block Error Ratio 误块率 CCH Control Channel 控制信道 CE Chann

6、el Element 信道单元 CS Circuit Switched 电路交换 DCH Dedicated CHannel 专用信道 DL Downlink 下行链路 EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power 等效各向辐射功率 FP Frame Protocol 帧协议 GoS Grade of Service 服务等级 HT Hilly Terrain 山区地形 NodeB B 节点 PS Packet Switched 分组交换 RA Rural Area 农村地区 RNP Radio Network Planning 无线网络规划 SHO Sof

7、t HandOver 软切换 TCH Traffic Channel 业务信道 TMA Tower Mounted Amplifier 塔顶放大器 TU Typical Urban 普通城区 UE User Equipment 用户设备 UL Uplink 上行链路 UMTS Universal Mobile Telecommunications System 通用移动通信系统 WCDMA Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址 WCDMA 无线网络估算原理 内部公开 2014 03 25 机密 未经许可不得扩散 第 6 页 共 38 页 W

8、CDMA 无线网络估算原理 内部公开 2014 03 25 机密 未经许可不得扩散 第 7 页 共 38 页 1 引言引言 WCDMA 无线网络估算涉及到对小区的上下行链路的预算 小区的上下行容量的估算 NodeB CE数的估算 以及NodeB Iub接口传输流量的估算等方面 这些估算都有专门的文档 介绍 但是由于分散介绍 不便于读者的集中查阅和了解有关WCDMA 无线网络估算的原 理 基于以上目的 本文将关于WCDMA 无线网络估算原理集中介绍 并尽最大可能将 WCDMA 无线网络估算原理的各部分内容给予清晰的物理解释 并力求给出数学上的推导 过程 本文各章节安排如下 第一章简要介绍本文的写

9、作目的和主要内容 第二章为链路预算原理 为了保持无线网络估算原理的整体性 以一个章节存在 但是 没有给出链路预算原理 提供了参考文献 第三章给出了容量估算的原理 分别介绍了小区上行容量和下行容量的估算原理 第四章解释了NodeB CE数的估算理论和估算过程 第五章详细说明了NodeB Iub接口传输流量的估算过程和原理 第六章提出了无线网络估算的遗留问题 第七章给出了附录 2 链路预算原理链路预算原理 链路预算可以给出不同场景下 不同覆盖业务下的小区覆盖半径 链路预算的原理可以 查阅 WCDMA RNP 专题技术研究 链路预算工具详细设计说明书 1 这里不再重复 3 容量估算原理容量估算原理

10、3 1 小区容量估算简述 WCDMA 可以为用户提供多种业务 如voice语音业务 CS data 业务 各种速率的PS 业务 对于这些混合业务来说 小区容量分析非常复杂 目前还没有很好的解决方法 现阶 段我们主要采用Aircom提供的混合业务容量估算方法来实现 2 Aircom的混合业务容量估算的基本原理就是将所有各种业务等效到一种虚拟业务上 WCDMA 无线网络估算原理 内部公开 2014 03 25 机密 未经许可不得扩散 第 8 页 共 38 页 然后采用单一CS业务容量分析的方法得到混合业务的容量估算结果 这样做的一个不利条 件是由于PS业务允许有时延存在 因此在阻塞的情况下不会立刻

11、被网络拒绝 而采用目前 的方法会低估网络的实际容量 至于误差究竟有多大 还需要进一步的仿真验证 下面分别给出小区上行容量和小区下行容量的估算过程 说明 目前 我们所讨论的小区容量是针对专用信道而言的 没有包含公共信道容量的计算 一般来说 一 些低速的数据业务 如 低于32kbps 可以考虑在公共信道上承载 关于公共信道容量的问题 正在研究 过程中 3 2 小区上行容量的估算 3 2 1 小区上行负荷的计算 在介绍小区上行容量的估算之前 先简单了解一下小区上行负荷的计算 在文献 WCDMA for UMTS 中 3 给出了上行负荷的计算公式为 N j jjob j UL NE RW f 1 1

12、1 1 3 1 而在 Radio Network Planning and Optimisation for UMTS 中 4 给出了如下的结果 j N j job j S UL NE RW N f 1 1 1 1 3 2 说明 i 在以上两式中 f表示邻区干扰因子 W为chip rate j R为业务j的bit rate j 表示业务j 的激活因子 上式中 N表示在同一个小区内同时有N个用户连接 ii 在公式 3 2 中 S N表示扇区化增益 表示基站的扇区数 公式 3 1 和 3 2 的主要区别在于 a 公式 3 1 中的 j ob NE是对应于激 活因子 j 的 而公式 3 2 中的 j

13、 ob NE是对应满速率 因此 从原理上说 二者是一 致的 b 在公式 3 2 中 考虑了扇区化增益 WCDMA 无线网络估算原理 内部公开 2014 03 25 机密 未经许可不得扩散 第 9 页 共 38 页 在我们目前在估算中 用到了公式 3 1 由于我们现有的 j ob NE是在满速率 即 激活因子为1 下仿真得到的 因此 应该使用公式 3 2 因此 在下面的关于小区上行容量的估算中 采用公式 3 2 来说明和解释 3 2 2 小区上行容量的估算 1 上行某业务的单用户负荷的计算 根据公式 3 2 可以得到上行某种业务的单用户负荷为 j job j j NE RW A 1 1 3 3

14、2 计算PS业务的单用户忙时话务量 由于voice以及CS data的单用户忙时话务量已经直接提供了 所以这里仅仅需要计算 PS业务的单用户忙时话务量即可 因为PS业务只是给出了单用户忙时吞吐量 下面给出由 单用户忙时吞吐量计算PS业务的单用户忙时话务量 3600 激活因子业务的承载速率 单用户忙时吞吐量 j Erlang 3 4 3 计算上行虚拟业务的单用户负荷 由于存在多种业务 为了便于计算 根据前面计算得到的各种业务的单用户负荷以及单 用户忙时话务量 将所有的业务进行折算为一种虚拟业务 采用下面的公式可以计算得到该 种虚拟业务的单用户负荷 j jj j jj virtual Erlang

15、 A Erlang A A 2 3 5 4 计算虚拟信道数 结合公式 3 2 和 3 5 可以得到小区上行的虚拟信道数 virtual S UL virtual A N i N 1 3 6 5 计算虚拟话务量 WCDMA 无线网络估算原理 内部公开 2014 03 25 机密 未经许可不得扩散 第 10 页 共 38 页 对于WCDMA数据业务来说 因为数据速率很高 能够承载的同时通信的用户数目小 即 信道数目很少 但是 WCDMA的信道与GSM信道不同 对于GSM来说 如果同时连 接用户数目大于信道数 新到的用户必然发生阻塞 其阻塞概率可以采用ErlangB表达 WCDMA系统的信道是软的

16、信道数目随着干扰的变化而变化 如果仍旧采用硬信道的概率 采用ErlangB公式来计算数据业务的Erlang值 会产生很大的误差 相关资料可参加附录中 因此 以下采用软阻塞概率来计算虚拟话务量 软阻塞概率的计算如下 NErlangB a NErlangB N a a softPr 111 1 1 1 3 7 说明 virtualvirtual NNa virtual NN virtual Traffic 给定软阻塞概率 即可计算得到对应虚拟信道下的虚拟话务量 virtual Traffic了 6 计算小区上行负荷下可支持的用户数 由上面的计算 已经得到了小区总的虚拟话务量 virtual Traffic 如果计算得到小区上行 虚拟业务的单用户忙时话务量 则可以计算得到小区可支持的与虚拟业务对应的用户数了 因为小区可支持的用户数既不是单纯的语音用户 也不是纯粹的数据用户 而是在所有的混 合业务下 小区可以支持的总用户数 小区上行虚拟单用户忙时话务量可表达为 virtual j jj virtual A Erlang A Erlang 则可以计算得 到小区上行可支持的用户数 2 2 j jj