TDSCDMA无线网络容量估算课件.ppt

1、TD-SCDMA无线网络容量估算培训目标l学完本课程后，您应该能：p了解TD-SCDMA无线网络容量估算的流程p列出TD-SCDMA的CS、PS话务模型的关键参数p阐明几种常用容量估算方法的基本原理及其各自的适用场景p根据话务模型和网络规模，估算CS业务、PS业务或混合业务需要配置的载波数量目 录1.容量估算流程2.话务模型3.CS业务容量估算4.CS、PS混合业务容量估算目 录1.容量估算流程容量估算流程2.话务模型3.CS业务容量估算4.CS、PS混合业务容量估算准备工作：根据业务分布确定区域分类 区域类型区域类型业务分布特点业务分布特点典型地区典型地区密集市区密集市区（话务密集区）（话务

2、密集区）1用户高度密集，业务热点地区2数据业务速率要求较高，是数据业务发展的重点区域3服务质量要求高特大城市的商务区一般市区一般市区（高话务密度区）（高话务密度区）1用户密集，业务量较高2提供中等速率的数据业务3服务质量要求较高1商业中心区 2高层住宅区3密集商住区4 低矮楼房为主的老城区郊区郊区（中话务密度区）（中话务密度区）1业务量较低2只提供低速数据业务1 话务较低的城中村2城乡结合部 3工业园区4乡镇 5 风景区农村农村（低话务密度区）（低话务密度区）1话务稀疏2建站的目的是为了覆盖1农村 2牧区3 交通线准备工作：确定容量目标l根据规划的容量目标（用户数），参考现有2G网络的话务，可

3、以确定各类区域的容量目标p各类区域的用户数可以由运营商根据建网目标确定，也可以根据各区域面积和原有2G网络用户密度确定区域类型区域类型密集市区密集市区一般市区一般市区郊区郊区农村农村规划用户数规划用户数16万万30万万5万万2万万区域面积区域面积40k300k250k500k理论用户密度理论用户密度4000100020040参考参考2G网络确网络确定定的用户密度的用户密度450093018040修正后的用户数修正后的用户数17.6万27.9万4.5万2万容量目标判决准则l对于CS业务，反映容量目标的主要指标为网络拥塞率拥塞率l对于PS业务，反映容量目标的主要指标为数据吞吐率数据吞吐率和时延时延

4、业务类业务类型型区域类区域类型型服务等级服务等级话音业话音业务务可视电可视电话话密集市区拥塞率：1一般市区拥塞率：2郊区拥塞率：5农村拥塞率：5PS64k平均吞吐率58kbps交互业务：90的概率条件下，数据传输时延5s后台业务：不作要求PS128k平均吞吐率116kbpsPS384k平均吞吐率340kbps容量估算主要步骤1.对各类业务和用户进行话务模型分析2.根据用户的话务模型、各区域内用户密度，结合覆盖估算得到的各类区域基站覆盖面积，计算单个基站需要承载的业务容量3.根据单基站需要承载的业务容量，确定满足容量要求的目标区域内单基站的容量配置要求（载波数）4.如果载波数量的要求超过了基站能

5、够达到的最大配置，则缩减基站覆盖半径，重新计算基站覆盖面积，以及需要配置的载波数量思考题l请列出TD-SCDMA无线网络容量估算的主要步骤。目 录1.容量估算流程2.话务模型话务模型3.CS业务容量估算4.CS、PS混合业务容量估算话务模型l话务模型包括业务模型和用户行为p业务模型研究主要是从数据传输的角度，每种业务具有怎样的容量特性、用户使用某业务时期望怎样的服务质量p用户行为研究主要是研究预测3G可以提供哪些种类的业务、每种业务的有多少人使用、某业务的使用者使用该业务的频繁程度、用户在不同区域的分布等实实 时时 类类 会话会话类类较小的延迟容限、要求数据速率的对称语音业务可视电话流类流类通

6、常为单向性业务、对误差容限有较高的要求、对速率有较高的要求手机电视视频点播监控非非 实实 时时 类类交互交互类类请求响应模式，须保持数据的完整性对误差容限有较高的要求、对延迟容限的要求相对低一些网页游览网络游戏位置业务后台后台类类信息接收目的端并不在某一时间内期待数据的到达，保持数据的完整性有较小的延迟约束、要求实现无差错传送数据、音乐下载.业务QoS类型CS业务话务模型lCS业务包括普通语音业务和可视电话业务p普通语音业务可以直接引用2G语音业务模型，每用户忙时话务量一般在0.010.03Erl之间，具体数值需针对不同区域、不同用户群分别预测p对于可视电话业务，由于没有成熟的商用网络经验参数

7、，一般每用户忙时话务量按照语音业务忙时话务量的510估算CS业务话务模型(续)lCS业务模型关键参数p业务渗透率：经常使用该业务的用户占总用户数的比例pBHCA：平均忙时呼叫次数p平均呼叫持续时间p忙时话务量忙时话务量BHCA平均呼叫持续时间平均呼叫持续时间/3600业务类型业务类型业务渗透率业务渗透率BHCA平均呼叫时间（平均呼叫时间（s）忙时话务量（忙时话务量（erl）普通电话1000.8900.02可视电话200.12600.001PS业务话务模型lPS业务最常用的模型是ETSI UMTS30.03规范中描述的包业务会话过程模型Packet CallPacket Call网页下载下一网页

8、下载激活状态激活状态(Active)休眠状态休眠状态(Dormant)Packet CallPacket Call数据块数据块数据块数据块数据块数据块数据块数据块网页点击网页点击PS业务话务模型(续)lPS业务模型关键参数p业务渗透率：经常使用某种业务的用户占总用户数的比例p每用户忙时吞吐率每用户忙时吞吐率BHSASession 业务量业务量8/3600(bps)nBHSA：平均忙时“会话(Session)”次数nSession 业务量(KByte：K字节)：业务的单次Session平均业务量，与业务的平均持续时间，以及业务的“激活因子”有关 激活因子：业务满速率发送的时间在单次Session

9、持续时间内所占的比重；一般来说，数据业务的激活因子都小于1n忙时吞吐率也可以通过仿真，或者通过2G网络中获取的基本参数样本得到高端、中端、低端用户业务特征l用户按其ARPU的高低分为高端、中端、低端用户l不同等级的用户，其数据业务模型是不同的业务类型业务类型业务使用比例业务使用比例(%)高端高端中端中端低端低端163.4kbps305090643.4kbps4030101283.4kbps201503843.4kbps1050平均数据业务速率平均数据业务速率(bps)101.34k67.1k20.78kPS业务模型举例高端用户l高端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为870bps；按照忙时数

10、据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量117M Bytel数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以高端用户上行平均吞吐率大约为220bps信息查信息查询询WWW 浏览浏览和和 WAPE_mailFTP视频视频流媒体业流媒体业务务电子商电子商务务其它其它平均数据业务速平均数据业务速率率(bps)101.34k平均持续时间平均持续时间(s)120300153030012060激活因子激活因子0.10.10.750.80.80.10.1平均业务量平均业务量(KByte)152380143304304015276BHSA0.30.30.30.30.0250.010.075平均吞

11、吐率平均吞吐率(bps)101253952031693413PS业务模型举例中端用户l中端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为330bps；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量45M Bytel数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以中端用户上行平均吞吐率大约为83bps信息查信息查询询WWW 浏览浏览和和 WAPE_mailFTP视频视频流媒体业流媒体业务务电子商电子商务务其它其它平均数据业务速平均数据业务速率率(bps)67.10k平均持续时间平均持续时间(s)120300153030012060激活因子激活因子0.10.10.750.80.80.10

12、.1平均业务量平均业务量(KByte)10125295201200910150BHSA0.20.20.150.20.0100.05平均吞吐率平均吞吐率(bps)4511232894506PS业务模型举例低端用户l低端用户的数据业务忙时下行平均吞吐率大约为40bps；按照忙时数据吞吐量占总吞吐量10计算，相当于每月数据流量5.4M Bytel数据业务的上行、下行吞吐率比目前一般按照1：4估算，所以低端用户上行平均吞吐率大约为10bps信息查信息查询询WWW 浏览浏览和和 WAPE_mailFTP视频视频流媒体业流媒体业务务电子商电子商务务其它其它平均数据业务速平均数据业务速率率(bps)20.7

13、8k平均持续时间平均持续时间(s)120300153030012060激活因子激活因子0.10.10.750.80.80.10.1平均业务量平均业务量(KByte)317829626233116BHSA0.10.100.1000.05平均吞吐率平均吞吐率(bps)717014002思考题l如何计算CS业务的话务量(erl)？l影响PS业务容量估算最重要的因素是用户的忙时平均吞吐率。那么，如何保证估算时使用的高端、中端、低端用户的平均数据吞吐率尽量准确？目 录1.容量估算流程2.话务模型3.CS业务容量估算业务容量估算4.CS、PS混合业务容量估算CS业务的容量估算步骤1.根据各区域内用户密度，

14、结合覆盖估算，得到的各类区域基站覆盖面积内的用户数量2.根据用户的话务模型和用户数量，计算单个基站需要承载的CS业务量(erl)3.根据需要承载的业务量以及无线拥塞率指标要求，查爱尔兰B表，确定满足容量要求的载波数以及基站站型举例：单基站需要承载的CS业务量 区域类型区域类型密集市密集市区区一般市一般市区区郊区郊区农村农村用户密度用户密度4000100020040覆盖估算得到的覆盖估算得到的单基站覆盖面积单基站覆盖面积0.16k0.53k3.52k12.05k承载用户数承载用户数640530704482普通语音业务渗透普通语音业务渗透率率100普通语音忙时话务普通语音忙时话务量量0.02erl

15、语音业务总话务量语音业务总话务量/基站基站12.8erl10.6erl14.1erl9.6erl可视电话业务渗透可视电话业务渗透率率20可视电话忙时话务可视电话忙时话务量量语音和可视电话混合业务容量估算算法l由于在话务量(erl)相同的情况下，可视电话业务要比普通语音业务占用更多的资源，所以，总的资源要求不是简单地由各业务资源叠加而成l考虑到CS混合业务的特点，常用的容量估算算法如下：p后爱尔兰法(Post Erlang-B)p等效爱尔兰法(Equivalent Erlang)p坎贝尔法(Campbell)后爱尔兰法(Post Erlang-B)l通过将不同业务所需容量相加，得到组合业务的容量

16、需求A个资源个资源(码道码道)B个资源个资源(码道码道)后爱尔兰法举例l假设：p普通语音业务：2单位资源/连接。12 erlp可视电话业务：8单位资源/连接。6 erll查Erlang B表，按照2的拥塞计算不同业务的容量需求p普通语音业务：12 erl需要19238单位资源p可视电话业务：6 erl需要12连接，12896单位资源l合计：134单位资源后爱尔兰法存在的问题l另假设：p普通语音业务：2单位资源/连接。18 erlp分成2部分：12 erl 和6 erll按照两部分分别计算容量需求p第一部分的12erl：12erl需要19238单位资源p第二部分的6erl：6erl需要12224

17、单位资源p合计：62单位资源p但是合理的结果应该是：18erl需要26252单位资源即可Post Erlang-B高估容量需求！高估容量需求！后爱尔兰法的不合理性l高估的原因是：没有考虑不同业务的资源效率；而且，爱尔兰公式也不是线性算法1erl业务业务A1erl业务业务B1erl业务业务A和和1erl业务业务BA和和B是是同一种业务同一种业务计算结果偏大等效爱尔兰法(Equivalent Erlang)l将一种业务等效成另一种业务，从而计算总的业务量举例：数据业务等效为话音业务举例：数据业务等效为话音业务等效爱尔兰法举例l假设：p普通语音业务：2单位资源/连接。12 erlp可视电话业务：8单

18、位资源/连接。6 erll如果以普通语音业务做衡量基准，业务等效合计为36erlp36erl需要46292单位资源，满足2%的阻塞概率l如果以可视电话业务做衡量基准，业务等效合计为9erlp9erl需要15连接，158120单位资源，满足2%的阻塞概率Equivalent Erlang 预测结果不唯一！预测结果不唯一！等效爱尔兰法的不合理性l用不同的业务作为标准，得到的资源需求会不一致lQoS需求不一致的业务，不能用等效爱尔兰法进行折算+低速业务等效低速业务等效高速业务等效高速业务等效2erl低速业务低速业务1erl高速业务高速业务计算结果与等效方式有关坎贝尔法(Campbell)l在综合考虑

19、所有的业务基础上，构造了一个等效的业务（也称作“中间业务”或“虚拟业务”），计算系统提供该业务的信道数和总的等效业务话务量，然后得到混合业务的容量估算坎贝尔法举例l假设：p普通语音业务：2单位资源/连接。12 erlp可视电话业务：8单位资源/连接。6 erll系统均值为l系统方差为l容量因子c为7286212iaErlangs672432vc43286212222iaErlangsv坎贝尔法举例(续)l等效混合虚拟业务话务量为：l满足2%阻塞率所需容量为19连接l所需容量为：p容量因子C6p以普通语音业务衡量：C16192116单位资源p以可视电话业务衡量：C26198122单位资源1267

20、2cfficOfferedTra几种常用容量估算方法比较l在条件相同（普通语音业务为1单位资源/连接，12erl；可视电话业务为4单位资源/连接，6erl）的情况下p后爱尔兰法(Post Erlang-B)n总计需要134单位资源p等效爱尔兰法(Equivalent Erlangs)n按照普通语音业务计算，总计需要92单位资源n按照可视电话业务计算，总计需要120单位资源p坎贝尔法(Campbell)n总计需要116122单位资源l一个普通语音业务占用2个SF16的码道（单位资源）l一个可视电话业务占用8个SF16的码道（单位资源）lCS业务是对称业务，采用3:3时隙配置，此时单载波提供46个

21、单位资源PCCPCHPCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHSCCPCHPICHFPACHPICHPRACHUser A语音User AUser AUser B语音语音User BUser B各种CS业务资源占用情况User C可视电话可视电话User CUser CUser CUser CUser CUser CUser CUser C举例：CS业务容量估算(采用坎贝尔法)l根据两种业务的话务量，通过查询爱尔兰B表，可以查得所需单位资源数量，从而求得基站需要的载波数量密集市密集市区区一般市一般市区区郊区郊区农村农村忙时拥塞率忙时拥塞率1255承载的承载的话务量话务量/基基站站普通语音

22、业务容量普通语音业务容量(erl)12.8erl10.6erl14.1erl9.6erl可视电话业务容量可视电话业务容量(erl)0.13erl0.11erl0.14erl0.10erl单位资源（码道）需求单位资源（码道）需求48445244载波数量载波数量/基站基站2121建议站型建议站型S 1/1/1S 1/1/1S 1/1/1S 1/1/1注：由于前面的基站覆盖面积计算采用的是3扇区计算方式，所以此处给出的是3扇区配置方式各典型站型CS业务容量l根据爱尔兰B表，可以查得单基站在S 1/1/1、S 2/2/2和S 3/3/3站型下能够支持的不同CS业务的最大话务量密集市区密集市区一般市区一

23、般市区郊区郊区农村农村忙时拥塞率忙时拥塞率1255S 1/1/1普通语音业务容量普通语音业务容量(erl)34.5647.2854.2454.24可视电话业务容量可视电话业务容量(erl)2.294.976.666.66S 2/2/2普通语音业务容量普通语音业务容量(erl)87.78109.59121.65121.65可视电话业务容量可视电话业务容量(erl)9.2815.2518.6518.65S 3/3/3普通语音业务容量普通语音业务容量(erl)145.17174.54190.95190.95可视电话业务容量可视电话业务容量(erl)18.2327.0331.8931.89CS业务容量

24、估算基本结论lTD-SCDMA单载波语音业务容量相对于GSM单载波语音容量大很多；所以，单就普通语音业务而言，容量绰绰有余l在TD-SCDMA建网初期，可视电话业务渗透率不高，业务量有限（上述例子中业务量只有语音业务的1左右）的情况下，容量估算时不必过多考虑可视电话的容量需求lTD-SCDMA可视电话业务占用资源较多（是普通语音业务的4倍）。随着用户对可视电话业务和其他数据业务使用率的提高，对基站载波数量的要求将急剧增加思考题l计算题：本节的例子中可视电话的话务量只有普通语音业务的1。请分别计算：当可视电话业务量达到普通语音业务话务量的10、20、30的情况下，最终的资源需求情况。（注：采用坎

25、贝尔法）目 录1.容量估算流程2.话务模型3.CS业务容量估算4.CS、PS混合业务容量估算混合业务容量估算CS、PS混合业务容量估算的特点lCS业务对容量的判决准则体现在拥塞率指标上，而PS业务则体现在吞吐率指标上l在小区服务多种业务时，需要科学合理地估算出在一定负荷下，在满足各种业务指标的要求下需要的载波数l对于CS、PS混合业务情形下的小区容量估算，目前业界并没有类似CS业务爱尔兰B表那样统一的、经典的方法l当网络以数据业务为主，或者主要考虑数据业务承载质量时，以数据吞吐率数据吞吐率做为统一判决准则的算法比较合适数据吞吐率和话务量(erl)换算关系Av：语音业务的话务量(erl)或数据业

26、务的等效话务量(erl)：业务平均速率：业务激活因子S：平均数据吞吐率vASAv(erl)V(bps)S(bps)上行上行下行下行CS业业务务普通语音业普通语音业务务0.0212.2k0.5122122可视电话业可视电话业务务0.00164k16464PS业务业务高端数据用高端数据用户户0.009101.34k1220870中端数据用中端数据用户户0.00567.1k183330CS、PS混合业务的容量估算步骤1.根据各区域内用户密度，结合覆盖估算，得到的各类区域基站覆盖面积内的用户数量2.根据用户的话务模型、用户数量，以及不同级别用户的比例，计算基站覆盖区域内需要承载的总数据吞吐率(bps)

27、3.根据单载波在不同时隙配置下能够承载的数据吞吐率，确定满足容量要求的载波数、时隙配置方式和基站站型举例：单基站需要承载的平均数据吞吐率 区域类型区域类型密集市区密集市区一般市区一般市区郊区郊区农村农村用户密度用户密度4000100020040覆盖估算得到的覆盖估算得到的单基站覆盖面积单基站覆盖面积(k)0.160.533.5212.05承载用户数承载用户数640530704482高、中、低端用户比例高、中、低端用户比例2:4:42:3:51:3:61:2:7高端用户平均数据吞吐率高端用户平均数据吞吐率(bps)上行：下行 406：1056中端用户平均数据吞吐率中端用户平均数据吞吐率(bps)

28、上行：下行269：516低端用户平均数据吞吐率低端用户平均数据吞吐率(bps)上行：下行 196：226平均数据吞吐率平均数据吞吐率/基基站站(bps)上行上行171k138k168k112k下行下行325k254k279k177kTD-SCDMA单载波PS业务容量l在没有采用HSDPA技术的情况下，单时隙峰值业务速率128kbpsl采用HSDPA技术后，单时隙峰值业务速率560kbpsl平均数据吞吐率一般按照峰值速率的6080进行估算时隙配比时隙配比1:52:43:3单载波平单载波平均均数据吞吐数据吞吐率率(bps)不采用不采用HSDPA（75峰值速率）峰值速率）上行：上行：96k下行：下行

29、：480k上行：上行：192k下行：下行：384k上行：上行：288k下行：下行：288k采用采用HSDPA（60峰值速率）峰值速率）上行：上行：96k下行：下行：1680k上行：上行：192k下行：下行：1344k上行：上行：288k下行：下行：1008k举例：CS、PS混合业务容量估算l从前面的例子中上下行平均吞吐率来看，采用2:4的时隙配比比较合适；而且就速率来看，不必采用HSDPA技术密集市密集市区区一般市一般市区区郊区郊区农村农村承载的平均承载的平均数据吞吐率数据吞吐率/基基站站上行上行171k138k168k112k下行下行325k254k279k177k单载波平均数据吞吐率单载波

30、平均数据吞吐率(bps)上行：下行192k:384k载波数量载波数量/基站基站1111建议站型建议站型S 1/1/1S 1/1/1S 1/1/1S 1/1/1注：由于前面的基站覆盖面积计算采用的是3扇区计算方式，所以此处给出的是3扇区配置方式混合业务容量估算：基于话务量 vs 基于数据吞吐率 l增加了PS业务后的载波数量要求甚至比只考虑CS业务时还少，这是不合理的。原因在于：p基于话务量的容量估算，是在考虑到满足一定的拥塞率要求下，估算的CS业务“峰值峰值”资源数量，有一定的冗余度p基于数据吞吐率的容量估算，考虑到PS业务可以有一定的延时（或自动降速），因此采用了“平均”吞吐率，估算结果是CS

31、业务和PS业务需要的“平均平均”资源数量，没有考虑到CS业务对冗余度的特殊要求p目前常用的容量估算方法，是取目前常用的容量估算方法，是取CS估算和估算和CSPS估算结果的估算结果的最大值最大值密集市区密集市区一般市区一般市区郊区郊区农村农村载波数量载波数量/基站基站(只考虑只考虑CS业务业务)2121载波数量载波数量/基站基站(CS业务业务PS业务业务)1111更精确的容量估算方法：随机背包算法l随机背包(Stochastic Knapsack)算法来源于ATM算法，从统计复用的角度，“统计”出在某一给定容量C“背包(Knapsack)”下，当多种业务的用户要求接入，则各种业务的阻塞概率、时延

32、特性能否满足容量目标；如果该容量不满足要求，则增加C，再次计算，直到C“恰好”满足容量目标接纳阻塞随机背包算法实现的关键因素l话务模型的准确度p话务模型参数包括CS业务忙时话务量，用户使用不同速率业务的概率等。话务模型的定义越准确，统计结果越接近真实网络情况l统计的样本数量p输入样本数量越多，统计时间越长，统计结果越准确l随机背包算法本质上是一种“网络仿真”容量估算结果验证l结合后续网络预规划的初始站址分布，利用网络规划软件，通过仿真，分析容量估算结果是否能够满足容量要求p容量目标判决准则如下：业务类型业务类型区域类型区域类型服务等级服务等级话音业务话音业务可视电话可视电话密集市区拥塞率：1，

33、即接通率99一般市区拥塞率：2，即接通率98郊区拥塞率：5，即接通率95农村拥塞率：5，即接通率95PS64k平均吞吐率58kbps交互业务：90的概率条件下，数据传输时延5s后台业务：不作要求PS128k平均吞吐率116kbpsPS384k平均吞吐率340kbps容量估算结果验证举例l仿真结果说明p仿真结果为业务接通率p该示例采用的是静态仿真，没有考虑PS业务的延时或降速，因此PS业务的容量目标判决准则也采用接通率指标区域区域AMR 12.2kCS64KPS64K PS128KPS384K密集市密集市区区99.60%98.00%99.30%98.80%58.70%一般市一般市区区99.60%

34、98.00%99.30%98.80%68.20%郊区郊区99.60%98.70%99.30%90.50%67.00%农村农村99.20%98.10%98.00%85.80%55.00%容量估算结果验证举例(续)l接入失败的原因分析：通过仿真可以发现接入失败的地点，以及接入失败的主要原因容量估算结果验证举例(续)l由上图可见，接入失败的主要原因有pRU资源（码道）饱和，进一步分析仿真数据可知，由PS384等高速数据业务造成的RU资源饱和所占比例最高，说明突发的高速数据业务对网络有较大冲击pP-CCPCH RSCP低，即信号覆盖不好，从而造成接入的失败。这些小区需要改善信号的覆盖l由于3G网络业务种类多，而且数据业务的话务模型还没有CS业务那样的经典模型参数，所以，容量估算的算法仍然在不断地发展、完善过程中