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1、无线信号传输与接入技术实验二：无线接入网介绍与爱尔兰B表的使用【实验目的】1. 熟悉无线接入网络的组成结构；2. 理解业务信道与控制信道的作用；3. 掌握话务量、呼损率与信道数之间的关系；4. 掌握 Erlang B表在信道计算中的作用；【实验内容】1. 观摩 2G 、3G基站结构；2. 学习 Erlang 表相关参数；3. 按照项目案例使用Erlang B表进行相关计算；【实验仪器】1. 计算机；【实验原理及相关知识】1. 无线接入网架构图 1 GSM网络架构基站收发信机（BTS ） ，基站的主设备，介于用户手机和BSC （基站控制器）之间。BTS一般在机房里，它通过馈线将信号送到塔顶的天线
2、（含塔上功放），通过空中接口发送至手机。另一方面，它将手机发送过来的信号通过本地网的接入传输设备传送至BSC ，再传送至MSC （移动交换中心）就完成了不同用户之间的通话任务。基站控制器（ BSC ） ：BSC控制一组基站，其任务是管理无线网络，即管理无线小区及其无线信道，无线设备的操作和维护，移动台的业务过程，并提供基站至MSC 之间的接口。图 2 3G 网络架构无线信号传输与接入技术无线网络控制器（RNC ） ：RNC 是 3G无线网络控制器，主要负责完成系统接入控制、安全模式控制、移动性管理、无线资源管理和控制等功能。NodeB ：NodeB 由 RRU 和 BBU组成， 通过 Uu 接
3、口完成与UE 的无线链路传输功能，主要包括：射频处理、信道编译码及复用解复用、扩频调制及解扩解调、测量及其上报、功率控制以及同步功能等。通过Iub 接口与 RNC 相联，上报Node B 测量信息，转发由RNC 提供的系统信息广播，执行由RNC 下发的接入控制、移动性管理、无线资源管理和控制命令。Node B 主要由基带单元和射频单元两部分组成，细分主要包括控制子系统、传输子系统、射频子系统、中频/ 基带子系统、天馈子系统等部分。2. 无线接入网设备1）电信机房2 ） RNC 3）Node B 无线信号传输与接入技术3. 业务信道、控制信道GSM 系统采用的是FDMA （频分多址接入）和TDM
4、A （时分多址接入）混合技术，具有较高的频带利用率。FDMA 是指在 GSM900频段的上行（ MS到 BTS ） 890915 MHz 或下行（ BTS到 MS ）935960 MHz频率范围内分配了124 个载波频率，简称载频，每个载频之间的间隔为200 kHz 。上行与下行载频是成对的，即是所谓的双工通信方式。双工收发载频对的间隔为45 MHz 。TDMA 是指在 GSM900 的每个载频上按时间分为8个时间段 ，每一个时间段称为一个时隙（ Time Slot ） ，这样的时隙叫做信道，或者叫物理信道。一个载频上连续的8 个时隙组成一个 TDMA 帧，也就是说GSM 的一个载频上可提供8
5、 个物理信道 。| GSM 数字系统在物理信道上传输的信息是由大约100 多个调制比特组成的脉冲串，称为突发脉冲序列“Burst ”。以不同的“ Burst ”信息格式来携带不同的逻辑信道。逻辑信道分为 公共信道 和 专用信道 两大类。公共信道主要是指用于传送基站向移动台广播消息的广播控制信道和用于传送移动业务交换中心与移动台之间建立连接所需的双向信号的公共控制信道，如频率校正信道（FCCH ） 、同步信道（ SCH ） 、 广播控制信道（BCCH ）等广播信道，寻呼信道（PCH ） 、随机接入信道（ RACH ） 、接入允许信道（AGCH ）等公共控制信道（CCCH ） 。专用信道主要是指用
6、于传送用户语音或数据的业务信道，另外还包括一些用于控制的专用控制信道。 专用控制信道 （DCCH ）有独立专用控制信道（SDCCH ） 、慢速随路信道 （SACCH ） 、快速随路信道（FACCH ）等。业务信道（TCH ）是用于传送用户的语音和数据业务的信道。根据交换方式的不同，业务信道可分为电路交换信道和数据交换信道；依据传输速率的不同可分为 全速率信道 和 半速率信道 。GSM 系统全速率信道的速率为13 kbps ；半速率信道的速度为 6.5 kbps。另外， 增强型全速率信道是指其速率与全速率信道的速率一样为13 kbps，只是其压缩编码方案比全速率信道的压缩编码方案优越，所以它有较
7、好的语音质量。4. 话务量、呼损率、Erlang 表1）话务量单位时间（ 1 小时）内呼叫次数与每次呼叫的平均占用信道时间之积。2）呼损率当多个信道共用时，通常总是用户数大于信道数，当多个用户同时要求服务而信道数不够时， 只能让一部分用户先通话，另一部分用户等信道空闲时再通话。后一部分用户因无空闲信道而不能通话，即为呼叫失败， 简称呼损。在一个通信系统中，造成呼叫失败的概率称为呼叫损失概率，简称呼损率通信网的服务等级 (GoS:Grade of Service)。B=（A-A ）/A (B：呼损率； A：呼入话务量，A：完成话务量) 无线信号传输与接入技术3）忙时集中系数BHCA BHCA ：
8、Busy Hour Call Attempts. BHCA是指在一天中最繁忙的几个小时（高峰时期）电话呼叫的请求次数，BHCA 请求次数越大，对电话网络处理器的压力也就越大。4) 爱尔兰表爱尔兰 (Erlang)表有爱尔兰B表和爱尔兰C表两种，对应的是 Erl-B公式和 Erl-C 公式。这两个公式主要用于排队论中拥塞率的计算，是多服务窗口损失制排队模型，是多窗口等待制模型。通常语音业务适用于Erl-B公式，数据业务在一定程度上适用于Erl-C公式。但是爱尔兰公式本身并不适用于计算，所以为了便于工程人员计算，专门绘制了表格，即为爱尔兰 B表和爱尔兰C表。通过爱尔兰表，可以计算和反映出通信系统的
9、呼损率B、信道数 n 和总话务量A 三者的关系，已知B、n、A 中的任意两个，即可查出第三个。爱尔兰B表多用于传输网中继电路的计算，或者用于移动通信系统中信道容量的计算。下表为 Erlang与信道数、话务量的对应关系。完整表格见附件1 表 1：Erlang B表表 1 中，当呼损率为5% ，话务量为3.5 Erl时，所需信道数为7. 表 2：GSM 载频数 TRX与业务信道数、话务量之间的关系表 2 中，当载频数TRX为 4 时， 4 载频所对应的信道总数为32 个，由上表可知，其中业务信道数为29，控制信道数为3。29 条业务信道可以是全速率信道FR,也可以是半速率信道 HR ，当承载 半速
10、率语音业务时，信道总数为29*2=58 个。【实验过程及主要步骤】无线信号传输与接入技术1. 观看视频了解无线接入网相关知识，分布式基站(BBU+RRU) 构成；2. 打开“爱尔兰B表.xls ” ，观察话务量与呼损率、信道数的关系；3. 打开“ PMEEB.exe ” ，观察载频数与业务信道、控制信道的关系；4. 计算：若需设计一移动通信系统，用户容量要求为600 户，每天每个用户平均呼叫5 次，每次平均占用信道时间为60 秒，呼损率要求为10% ，忙时集中系数为0.125 ，问需要多少信道才能满足600 个用户的需要？总话务量 =5*60*0.125*600/3600 A=6.25 Erl
11、 查表 1 得：需要信道数9 条查表 2 得：需要载频数2 TRX 5. 计算：假设： GSM 网络中， 20 个 S111 的站， GOS=2%，不考虑 HR ，每 E1能提供 31 个时隙做业务信道。查ERL-B 表，单小区1载频对应1 个控制信道，7 个 TCH 。则 A口 E1 数为， (7*3*20) /31=14 E1 【实验任务】1按照实验步骤熟悉相关表格和操作；2设计话务模型，计算话务量，所需信道数、载频数；【实验报告】1分析 2G GSM 无线接入网各接口功能；2. 已知 A用户 =0.02Erl/ 用户，如果要求呼损率为 5 % ，现有 80 个用户，需共用的信道数为多少？如果 1000 个用户共用 18 个信道，那么呼损率是多少？3. 某城市获9.6 MHz频带资源组建2G移动网络，频率复用方式采用4*3 复用，按照频带资源能组建的最大站型建站30 个，考虑 20% HR ，计算该城市BSC所连接的Abis 口、 A口所需E1数。附件 1： Erlang B 表（ Excel 格式）爱尔兰B 表.xls
