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1、GPRS数据业务的无线容量规划1 概述一个系统的无线容量规划就是确定提供某项业务的无线信道数量。网络配置信道数量过少将导致业务拥塞，也导致业务收入的降低；配置信道过多将导致资源的闲置和浪费。因此配置合理的信道数量就是网络规划的重要工作之一。GPRS的无线容量规划以前也有文献进行过探讨和阐述，但一般都是把数据业务折合成话务量（Erlang）后来计算PDCH的数量。作者认为这种计算方法存在一定的局限性，它没有充分考虑GPRS数据业务的特殊性，如PDCH信道的共享特性，数据业务允许适当的延时和重传特性等等。本文探讨一种新的GPRS无线容量规划思路，即根据GPRS用户数量、每用户吞吐量、重传比例和每P
2、DCH信道承载速率几个要素来计算PDCH数量，并推导了计算公式。2 GPRS规划流程GPRS无线网络规划的一般流程如下图所示，其最终结果是输出满足语音和GPRS业务的BTS和TRX的数量。规划过程可以分成两大部分：覆盖规划和容量规划。本文仅探讨其中的容量规划部分。图1. GPRS网络规划的流程图实际的容量规划除了上述的数据业务规划外，还应该包含信令容量的规划。语音TCH容量的规划比较成熟，本文不作探讨。3 GPRS容量规划现阶段各厂家在GPRS的实现方式上，PDCH由PDTCHPACCHPTCCH组合而成。PDCH信道除了需要承载用户数据外，GPRS Attach、GPRS Detach、PD
3、P激活、PDP去激活、路由区更新等信令数据，以及GPRS短消息，也需要占用PDCH信道资源。与语音业务不同，GPRS用户数据部分还有一部分用于数据包的协议头开销。3.1 GPRS数据业务模型根据【1】提供的GPRS用户模型如下表：表1. GPRS用户模型3.2 PDCH承载效率IP层的用户数据在经由PDCH无线信道传输之前需要分别由SNDCP、LLC、RLC/MAC封装打包，同时要增加数据包头和校验比特等开销。因此一个200字节的用户IP数据包最终在PDCH信道上传输的实际数据量要大于200字节。根据【3】中的数据模型，各环节增加的开销如下：表2. 数据开销根据上表，每200字节的IP包在RL
4、C/MAC层的开销（包括重传）约为20字节，这里定义为平均IP包开销。因此PDCH承载效率平均IP包长度/（平均IP包长度平均IP包开销）90%，包含开销的忙时每用户数据吞吐量为：180/0.91=200bps。根据表1的GPRS用户模型，由于Attach等信令流程在Um接口产生的数据流量如下表：表3. 信令流量计算注1：消息长度数据源于文献【4】，短消息长度暂无数据。因此在上述话务模型下，各种信令流程的数据流量为：16.5+1.5+271+2+76.5=368 Bytes。由于上述信令与用户数据本身均需要在PDCH信道上传输，因此忙时平均每个用户所需IP吞吐量（Ave_throughput_
5、per_user）为：200+3688/3600=200.8bps。可见按照上述GPRS业务模型，信令流程对用户数据吞吐量的影响较小。为便于计算，下文计算中忽略信令对吞吐量的影响，忙时平均每用户IP吞吐量仍按200bps计。3.2 PDCH承载速率根据【3】每个PDCH在采用不同编码方式、不同协议层、不同接口的传输速率如下表所示：表4. PDCH承载速率，单位：kbps注：IP包长为200BYTE。手机与网络侧之间在数据传输过程中一般依据Um接口的RLC重传率来选择合适的编码速率，即发生CS切换，因此在数据传输过程中，IP层承载速率也随着编码速率的变化而变化。平均IP层承载速率计算举例如下：假
6、设目前仅采用CS1和CS2编码速率，使用比例为2：8，则每个PDCH的平均IP层承载速率为：5.58*0.2+8.31*0.8=7.76kbps。同样，对于CS3/CS4，如果CS3与CS4的使用比例仍为2：8，则每个PDCH的平均IP层承载速率为：9.89*0.2+13.95*0.8=13.138kbps。3.3 PDCH数量计算3.3.1 预测GPRS用户数GPRS用户数量可以根据GSM用户折算，也可以从网上实际统计数据获得。根据GSM用户折算的方法如下：假设GPRS用户占GSM/GPRS用户的10，则根据每个小区的容量（载频）配置可以折算出GPRS的用户数。具体方法是：1）根据载频数计算
7、出TCH信道数量；2）根据语音业务的GOS查Erlang B表得出语音业务的话务量；3）根据语音业务每用户话务量计算出用户数；4）按GPRS占GSM用户比例折算出GPRS用户数。小区载频18时的GPRS用户估算如下表：表5. GPRS用户估算对于一个已经运行的GSM/GPRS网络，可以根据一段时间内的最大附着用户数和平均附着用户数（SGSN性能报表提供）来估算GPRS用户数量。3.3.2 每个小区IP吞吐量一个小区内忙时所有GPRS用户的平均IP吞吐量GPRS用户数忙时平均每用户IP吞吐量。假设某小区有100个GPRS用户，则该小区的平均IP吞吐量10020020000 bps20kbps。3
8、.3.3 每小区所需PDCH数量一个小区内所需PDCH信道数量（Number_PDCH_per_cell）小区IP吞吐量/每个PDCH的IP承载速率。按上述假设，拥有100个GPRS用户的小区需要的PDCH信道20/7.762.58，因此需要配置3个PDCH信道。归纳上述分析过程，忙时每小区所需的PDCH数量的计算方法可用如下公式表示：GPRS用户数量不同时的计算结果如下表：表6. PDCH数量计算结果注：表中表示吞吐量(Throughput)的单位均为bps。3.3.4 实际PDCH配置从上一节表中计算结果可以看出，当某小区GPRS用户数在20个以下时，只需配置1个PDCH信道即可。然而，由
9、于目前GPRS主流机型为1U4D和1U3D，为了手机可以达到其最大下载速率，尽管按计算结果只需要1个PDCH即可，实际仍应该配置4个PDCH。考虑到在GPRS用户较少时，忙时大容量数据下载业务次数也较少，实际的PDCH配置可以配置为1个静态PDCH3个动态PDCH，即13配置。当某小区GPRS用户数超过200个以后，需要配置6个以上PDCH信道，如果仍然采用CS1/2编码方式，将对语音业务的容量产生较大影响，此时必须引入CS3/4编码方式，同时还应考虑增加静态PDCH数量，建议静态PDCH数量至少配置3个。当某小区的GPRS用户数达到1000左右时，即使采用CS3/4编码方式，仍恍枰喔鯰RX才
10、能GPRS业务的需要，此时如果3G仍然没有商用，则需要考虑采用专用频段开展GPRS业务，如把现有的DCS1800网络改造成专门承载GPRS业务的网络。表7. 建议实际PDCH配置注：表中的静态和动态配置比例是建议值，最好根据网上统计数据进行调整，避免PDCH和TCH信道之间的不必要的频繁转换。如果按表5中的渗透率为10%计，则每个小区GPRS用户不超过200个，最多只需配置6个PDCH信道，多数小区只需配置4个PDCH信道即可。3.4 PDCH对TCH的影响如果GPRS业务没有采用专用网络承载，则如图1的流程图中所示，需要考虑语音业务信道转换成PDCH后所剩余的TCH信道是否仍能满足语音业务的GOS要求，如果不能满足，则需要进行相应的扩容。对于小区而言，定义静态GPRS时隙的参数是GMANPRESPRM，如值为1（GMANPRESPRM=1），就表示有1个时隙是保留给GPRS用的。动态GPRS时隙的参数是GPDPDTCHA，值是个百分比的概念，即如果值为20，即代表该小区的动态GPRS时隙等于所有支持CS和PS的时隙数减去静态GPRS时隙数再乘以动态百分比后取整，如小区有10个TCH可以支持CS和PS的，静态的定义了2个，动态的时隙数即为（10-2）201.6取整为1，即静态时隙2个，动态的1个；
