WCDMA系统混合业务下的社区容量计算1、引言 随着着GSM系统向WCDMA系统的过渡，业务也从老式的单一话音向话音、数据混合型发展在某些发达国家的固定通信网里，数据的业务量已经超过了话音的业务量，而在目前阶段的 移动通信网络里，话音业务量仍占主导地位，如何在单一的话音网络中考虑数据业务是无线网络规划的一种重点和难点本文从负载因子出发，运用坎贝尔算法，计算混合业务下的顾客容量 2、单一业务上行极点流量 单一业务上行极点容量定义为上行负载为1时的上行吞吐量，公式如下： 其中W为码片速率(3840kb/s)，(Eb/No)为第j种业务规定的上行接受质量，i为其他社区对本社区干扰比，全向站状况下取55%，定向站状况下取65%，实际工程中，i因无线环境、基站布局等而有差别 不同的业务，因(Eb/No)不同而极点容量不同，业务按速率分为AMR12.2kb/s话音、64kb/sCS(可视)、64kb/sPS数据、128kb/sPS数据、384kb/sPS数据典型的上下行值如表1所示(因不同厂家设备而有差别)： 表1 各业务上下行典型Eb/No值 Eb/No(dB) AMR 12.2 64 CS 64 PS 128 PS 384 PS 上行 5.5 3.8 3.5 2.5 1.8 下行 6 4.5 4 3 2 取其他社区干扰因子0.65，则单一业务下的上行极点容量如表2所示： 表2 单一业务下的上行极点容量Tpole AMR 12.2 64 CS 64 PS 128 PS 384 PS (kb/s) 656 970 1040 1309 1538 3、负载因子 单个顾客不同业务的上下行负载因子定义： 其中Rj和Vj分别为第j种业务的速率激活因子，除话音业务激活因子一般为0.5外，其他业务为1。
ā为社区的平均正交系数，取值范畴在0.4～0.9(本文中取0.5) 上下行单顾客负载因子如表3所示： 表3 单顾客上下行负载因子 单顾客负载因子 AMR 12.2 64 CS 64 PS 128 PS 384 PS 上行 O.93% 6.60% 6.16% 9.78% 24.97% 下行 0.73% 5.40% 4.81% 7.65% 18.23% 社区上下行负载因子为各顾客负载因子的合计，公式如下: 其中，KUL,j表达第j种业务同步使用的上行顾客数，KUL,j表达第j种业务同步使用的下行顾客数，这是由于分组数据业务中，顾客上下行速率一般是不对称的 在WCDMA中，社区负载因子是无线网络规划中的重要指标对以满足覆盖为重要目的社区，上行负载因子一般按20%～40%考虑，对以满足容量为重要目的的社区，上行负载因子一般按40%～60%考虑 当上行负载为50%时，单一业务相应的上行业务量如表4所示： 表4 单一业务相应的上行业务量 单一业务50%上行负载 AMR 12.2 64 CS 64 PS 128 PS 384 PS 同步通信顾客数 53.8 7.6 8.1 5.1 2.O 上行业务流量kb/s 328.O 485.1 519.8 654.4 768.8 下行负载 39% 41% 39% 39% 36% 4、社区顾客容量 对于单一的电路域业务(话音、可视)，可以用爱尔兰B计算爱尔兰、信道数、呼损之间的关系。
当计算混合电路域业务，有等效爱尔兰、后验爱尔兰、坎贝尔法，比较常用的是坎贝尔法 当考虑数据业务后，容量计算变得更复杂，目前还没有一种公认的措施进行计算参照GSM网络中对GPRS容量的计算方式，在计算混合电路域业务容量后，根据坎贝尔信道和坎贝尔爱尔兰之差计算数据业务的平均速率 坎贝尔法是将多种电路域业务等效到一种基本参照业务上，多种业务等效后的业务强度为： j表达第j种电路域业务，r表达参照的基本业务 坎贝尔信道表达为： tj表达第j种业务的业务量，单位为爱尔兰 在只有一种业务的状况下，坎贝尔信道等于业务强度 社区坎贝尔信道数为： ，Nr表达参照的基本业务信道数 社区坎贝尔容量通过爱尔兰B公式拟定，表达为Tc=ErlangB(Nc，Gos)，Gos表达规定的呼损 坎贝尔容量相应的顾客数： λj和ej分别表达第j种电路域业务的顾客比例和单顾客行为 坎贝尔信道运用率则为ηc=Tc/Nc 对于数据业务，可以运用剩余坎贝尔信道进行，根据平均延时规定和爱尔兰C模型，将剩余信道同上下行负载因子结合，计算能支持的上下行分组数据的平均速率 5、计算举例 单顾客行为分电路域和分组域业务行为，电路域顾客忙时行为可以参照既有网络记录，顾客行为假定如表5所示： 表5 电路域顾客忙时行为 时呼喊次数(BHCA) 忙时每次呼喊持续时间(BHHT) 忙时业务量(Erl) AMR 12.2 1 90 O.025 CS 64 O.15 90 O.0038 分组域顾客行为一般采用Pareto模型，Pareto模型描述数据业务的三层模型，模型如图1所示： 图1 Pareto业务模型示意 典型参数如表6所示： 表6 分组业务模型的典型参数 Packet Traffic Parameters Mean Packet Size 480 bytes Mean Packet calls/session 12 Reading time between calls 112 seconds Mean number of packets in a call 1O Mean Packet interarrival fime O.8 seconds 分组业务行为最后可以用忙时每顾客上下行的业务量(kbytes)表达。
由于目前没有实际记录数据，忙时上下行业务行为分别按200kbytes和800kbytes假定 对于电路域业务，因话音顾客比例的不同和社区规定的上行负载不同，其容量有所差别这里以话音顾客占总电路域顾客的比例作为变量进行研究，研究在25%和50%上行负载规定的状况下，社区的容量性能 社区承载的多种爱尔兰与话音顾客的比例关系如图2所示(考虑了30%的软切换比例) 图2 爱尔兰与话音顾客的比例的关系 从图2中可见，当只有CS64业务时，坎贝尔爱尔兰等于CS64业务爱尔兰，当只有话音业务时，坎贝尔爱尔兰等于话音业务爱尔兰 在80%的话音业务状况下，25%上行负载规定期能支持的坎贝尔、话音业务、CS64分别为3.6、6.5、0.24爱尔兰，50%上行负载规定期能支持的坎贝尔、话音业务、CS64分别为10.7、19.2、0.72爱尔兰 只有话音业务时，25%和50%上行负载相应的爱尔兰分别是13.2和32 坎贝尔信道运用率如图3所示： 图3 坎贝尔信道运用率与话音顾客的比例的关系 坎贝尔信道运用率随上行负载因子和话音顾客比例的增长而增长 在80%的话音业务状况下，25%和50%上行负载相应的运用率分别为45%和62%。
每社区支持的电路域顾客数如图4所示： 图4 社区电路域顾客数与话音顾客比例的关系 在80%的话音业务状况下，25%和50%上行负载相应的电路域顾客数分别为327和960；当全为话音业务时，25%和50%上行负载相应的电路域顾客数分别为527和1277 根据坎贝尔信道运用率和规定的社区负载，分组数据业务容许的平均上行负载因子公式为ηUL、P=ηUl(1-ηC)/(1+SHO)/2，ηUL为设计规定的上行负载，SHO为软切换比例，分组数据业务容许的上行负载因子变化如图5所示： 图5 容许的上行数据业务负载因子与话音顾客比例的关系 在社区设计中，上下行负载因子规定是不同样的，下行负载因子一般规定不不小于75% 在70%的下行负载因子状况下，计算分组数据业务容许的平均下行负载因子，如图6所示： 图6 平均容许的下行数据业务负载因子与话音顾客比例的关系 上行以64kb/s业务为例，在25%和50%负载，电路域80%为话音顾客状况下，容许的负载因子分别为5.3%和7.2%，相应的平均速率为55kb/s和75kb/s支持的上行数据流量为忙时15592kb和21262kb(考虑10%的重传率，以及30%三层数据映射到物理层的开销)相应的顾客数分别为78和106。
下行以128kb/s业务为例，最大容许下行负载70%时，电路域80%为话音顾客状况下，在25%和50%上行负载状况下，容许的数据负载因子分别为23.5%和17.4%，相应的平均速率为393kb/s和298kb/s支持的上行数据流量为忙时111415kb和84483kb(考虑10%的重传率，以及30%三层数据映射到物理层的开销)，相应的顾客数分别为139和105 6、小结 本文通过对混合业务的分析、假设和计算，得到在不同的话音顾客比例及不同上行负载规定状况下，社区容量的变化 由于混合业务的复杂性，特别是电路域业务和分组域业务有很大的差别，顾客数据业务行为还不拟定等，因此，混合业务特性尚有待进一步的研究，尚有待通过网络仿真和实际网络的测试获得经验，指引实际网络的规划和部署。