GPRS无线信道配置原理说明解析

1、附件二:GPRS无线信道配置原理说明1概述目前在对混合数据业务的研究方法中，坎贝尔方法是一种应用较多、且仿真 效 果较好的方法。针对坎贝尔信道配置方法，集团公司网络部在牵头省进行了验 证性 测试,取得了很好的效果，为了便于使用，集团公司网络部将整个信道配置 方法编写 成“ GPR信道配置软件”。通过得到的业务模型，利用信道配置工具,可以较方便地 得到小区无线信道支持的数据量，进而作为信道配置的参考。 在信道配置工具中，需 要对业务模型进行统计分析，然后利用业务模型中的 输入参数,对信道进行配置。由于各地的业务模型不尽相同，因此对业务模型的 统计需要在本地进行统计分析，以 得到信道配置工具的输入

2、项。以下就业务模型统计进行介绍，希望可以明确业务模型统计的步骤和方法，为下 一步信道配置打下良好的基础。2每用户各种业务数据量的确定在坎贝尔方法的中，有两个输入参数需要从业务模型统计中确定。一是忙时每用户使用各种业务的数据量，一是各种业务的用户期望带宽。其中忙时每用户使用 各种业务的数据量各地有很大差别，因此需要在本地进行统计。 而用户对各 种业务 的期望带宽，可以采用统一的方法进行确定，在应用时可以根据业务部门的要求和 是否为重点小区进行适当调整。业务的统计对于业务的分类,将应用较多的业务分为六类:WWW浏览,WAP业务,POP3, SMTP , FTP和其他业务。对于业务分类也可以根据本地

3、情况 ，进一步细分。根据目 前的统计情况，应用最多的业务是 WWW浏览和WAP业务。对各种业务流量的统 计采用在Gi接口挂表的方法得到（目前已进行的试点中采用的是 Radcom公司的 Performer仪表。由于在信道配置时需要区分上下行，因此在业务流量统计过程中 需要得到每种业务在忙时的上下行流量。信令的统计对于GPRS中信令流量的统计,由于在Gi接口得不到信令的流量,因此需要在Gb接口对信令流量进行统计，得出信令流量与业务流量的比例，然后利用此 比例计算出全网信令流量。由于各 Gb接口信令流量与业务流量比例有所不同，因 此建议在统计信令流量与业务流量比例时采用3个以上Gb接口统计结果的平

4、均值（目前进行的试点中采用了泰克 K12XX系列信令仪表实现。对应的用户数统计在统计上下行流量后，通过网管系统得到当天对应的附着用户数目，将每种 业务 的流量与对应时段的附着用户数目相除，得到每用户使用各种业务的上下行 流量。 由于无线信道配置是上下行对称的，而GPRS下行流量大于上行流量，信道为下行 受限,因此在配置信道时利用忙时每用户下行流量作为业务模型的输入。在对Gi和Gb接口业务流量的统计，可以采用各种合适的方法和工具，最终目的 是得到忙时每用户使用各种业务上下行流量。3用户对每种业务期望带宽的确定相比话音业务，数据业务的类型更加丰富，每种业务的特点和用户的使用习惯 都不相同，因此对于

5、数据业务，用户对每种业务的期望带宽在配置信道的过程 中起 到很重要的作用。根据3GPP对3G业务的分类，根据业务的QoS用户对 几种业务 的时延期望不相同，例如话音等会话类业务，用户对业务的时延要求很 高,而背景类 业务,用户对业务的时延就不是很关心。但对于同样QoS类型的业务，虽然用户对时延的要求差不多，因此对带宽的要 求相差很大。例如话音业务和实时的视频电话，由于视频电话传输的数据量 大很多, 因此只有在视频电话需要比较大的带宽才能使用户满意。所以用户对每种业务期望带宽的要求，不仅与用户使用这种业务的习惯有 关，还 与业务的特点有关。3GPP对一些典型的业务应用给出了用户可以忍受的时延要求

6、。例如对于话音业务，0150ms最好的范围（在30ms以内，用户根本觉察不到时延,如果回声 消除做的 比较好的话，100ms以内也觉察不到时延；150400ms可以接受的范围，但不满程度在逐渐加大；400ms以上:用户无法接受而对于网页浏览，用户可以接受的时延范围是24秒。如果一个页面的数 据量 是几十Kbyte的话，就可以估算出用户对网页浏览的期望带宽。但用户对业 务的满意程度往往不仅仅是与速度有关，还与业务的资费，用户对业务的期望等 许多因素 有密切的关系。根据ACSI模型,用户的满意度不仅与服务质量有关，还与用户期望有关。即使 使用同样的业务，用户在使用宽带上网和 GPRS上网时对QoS

7、的期望会有 很大的区 别。因此仅通过3GPP给出的结果进行期望带宽的估算有很大的不准确 性。为了确定用户的期望带宽，首先要从用户的角度出发，将业务的带宽和用户 的 感受建立一套比较完善的对应关系，通过两者的对应关系和业务部门对此种业务的 期望,确定期望带宽。本次采用用户期望带宽实验测试的方案，最后得到每种业务的期望带宽为：业务期望带宽WWW浏览25kbpsPOP320kbpsSMTP20kbpsFTP25kbpsWAP6-lOkbps在得到业务模型统计结果以后，就可以输入坎贝尔方法进行信道配置了。下图描述了业务模型统计的流程图1业务模型统计流程图4无线信道配置过程介绍4.1可靠度分析本课题采用

8、坎贝尔方法结合爱尔兰 B公式的方法对GPRS无线信道进行配 置。坎贝尔信道配置方法基于以下假设：a在GPRS信道中，同时提供多种有不同平均带宽需求的业务；b每次业务请求（session数据是以平均带宽连续传送的；c终端每次申请信道数是够满足带宽需求的最小信道数。因为真实的数据业务是在 RLC BLOCK级别的复用，假设b降低了复用度和信 道使用效率；因为终端申请时隙一般是按照硬件的能力级别申请的 ，不区分业务，假 设c降低了集线效率；当使用坎贝尔虚拟业务方法处理混合业务信道需求时，仿真结 果显示计算误差在1个信道以内，那么根据GPRS坎贝尔方法配置的信道 数量应该 肯定可以满足业务需求，配置的

9、结果多于需要的下限。但是,所有的理论模型都假设系统资源以最好的方式实现共享，而真实的信道分 配算法各厂商实现起来效率不同，所以在计算结果上要有所补偿。 例如有些 厂商自 动保持PDCH信道的连续而有些不是；有些设备每次申请的是一组而不槪佻卄务游.J的吧K*：卜m 畫康确皐伺门期蚩帯宦一个PDCH ; PDCH信道散布在若干个TRX上不能分给同一个用户。补偿值 要根据实际测试情况确定。4.2计算过程4.2.1GPRS附着丿1门数288605业务IP层等 效带宽需求 (kbps)忙时每附着用户IP 层下行数据尿bytes)m251751VAP6702ail20118other5400GMM/SM0

10、.560另提供平均IP数据包长用于下一步计算关于各种业务所需要带宽的解释(1WWW和WAP业务取值依据的是京移通信设计院主观评测实验的结果,给出的是用户可接受业务的下限。(2 GMM/SM取值是根据数值计算和 Gb接口统计。(3 Mail业务取值是参照 WWW业务并略有降低。(4 Other取值依据的是假定其均为商业应用，而已知的商业应用以短信交互类为主。(5 FTP业务量较小,如果区分，其业务等效带宽可参照 WWW业务。4.2.2信道带宽计算目的是得到每无线信道的IP层数据承载能力。(如果业务等效带宽需求是应用层，则要给出应用层承载能力。Gb上的协议开销有Gi和Gb两种统计方法计算协议开销，

11、考虑的误差不一样。Gi接口统计用到业务模型给出的平均IP包长,信道带宽与协议开销效率和 无线信道容量有关GPRS附着用户数2886C业务甜层 效带宽需才kbps)因为不同厂家的设备可能会在 LLC层对IP包分段，那么大数据包的LLC开销可能是n倍，所以平均起来LLC开销会增加。承载效率为：K = 563 /(563 + 4 +10 * a此处我们取a = 1.5则K=96.7%。但是Gi接口看不到GMM/SM信令包， 而这些包的封装效率较低，所以K要适当缩小。如果上一节给出的是应用层业务 等效带宽和应用层用户数据量，则此处平均包长和开销都要考虑IP层封装。Gb 接口统计对有限的几个 BSC 进

12、行 GMM/SM Data Data sig nalli ng Sig nalli ng Cell IDPacket Octets Octets Direction Packet Count count count count total DL 91897 191859 1784914 52594961以上信令仪给出的统计是去掉 LLC包头的，贝U K=( 1784914+ 52594961 - 191859*4) / (1784914+ 52594961+91897*10+191859*10) = 93.7% 无 线信道容量精确的应该在小区级计算，对大多数无特殊配置和特别无线质量的小 区可以

13、使用全网平均值。a)无线信道容量与RLC控制信息数量、无线信道质量 和无线编码方式有关。RLC层信令使用RLC控制块传输，在无线侧应该可以统 计，但是我们目前 估计的依据是广东省的路测统计结果，RLC控制块占去带宽的 5%。b)无线信道质量体现在每种编码方式下的重传率上。无线编码方式包括CS-1-4、MCS-1-9。TH =刀 Coding _ Schemei CS _ Ratioi (1 BLERi 其中Coding_Scheme是每种业务的LLC编码速率，近似认为：CS-1 8kbps CS-2 12kbpsCS-3 14.4kbps CS-4 20kbps在质量较好的网络中以 CS-2方

14、式为主，BLER约 1%。根据以上数据每无线信道的IP层数据承载能力为12 ：93.7%X( 1-5%) X(1- 1%)= 10.57kbps所以不妨认为绝大部分无线信道的IP层信道带宽为 10kbps。4.2.3配置工具进行信道承载业务量计算 利用GPRS配置工具进行信道承 载业务量计算在得到业务模型与CS1-CS4编码比例以及承载效率等参数后，下一步即是利 用GPRS无线信道配置工具计算不同信道可以支持的数据量，进而根据小区业务量用于信道配置。 在信道配置工具中绿色部分为输入值，需要统计本地业务模型 与各种编码方 式的比例与BLER。蓝色部分也为输入值，但根据我们的计算得出 了推荐值，各

15、 省可以根据自身的具体情况进行计算修改。根据需要定义用户期望带宽输入当地业务模型 软件自动输 出不同小区PDCH信道数信道数所能负载的 忙时流量 可对应不同的 服务等级要求 进行计算5信道配置与验证5.1动静态信道 配置参考每个小区在一段较长时期内数据业务吞吐量的最大值，查上表可以得到需要配置的PDCH信道数。实际配置时会使用动态信道和静态信道混合达到所需 的PDCH信道数。假设所有信道不区分TRX，无线资源调度算法通过小区内部切 换保证语音业务的空 闲信道都是连续的，则经过推导知道，在语音业务2%呼损下，当配置的动态PDCH信道数小于（话音业务信道数-2%呼损时信道承载话音 业务量）时，平

16、均每个动态PDCH话音业务空闲的时间大于80%。实际中以上假 定不满足，所以动态PDCH信道的可使用效率可能达不到 80%。根据语音业务话 务量我们计算（话音业务信道数-话音业务信道承载话音话务量），就先确定了可配置动态PDCH信道数的上限。如果配置的动态 PDCH信道超过此上限，其可 转化为PDCH信道使用的概率也不会有明显增加，平均每 个信道的作为GPRS信 道使用的概率还会下降。当语音业务呼损小于2%时，可以先把不超过配置上限的动态 PDCH每个看 作0.8个静态PDCH信道参与计算，使动态+静态PDCH信道总和达到数据业务 量需要的信道数。至于静态信道数最小值取 1或3或4 （不建议取

17、0），要综合考 虑信道容量之外的因素，如 TBF建立时延要求、VIP用户分布、信道富裕程度、 忙时交错程度，由优化人员根据每个小区的具体情况确定。因为PDCH 一般优先在BCCH上，所以若动态+静态配置 GPRS信道总数 超过6,则GPRS需要占用 除了 BCCH之外的TRX，为了避免可能的单独一个 时隙分配在单独的载频上，可 以对动态+静态信道数为7、8的小区多配1、2个动态PDCH，从而保持9个动静 态PDCH，这样如果BCCH上的时隙占满，有 MS要分配在其他TRX上，也可以 使用3个时隙。为了让4D + 1U的终端能尽可能达到最大带宽，应保证动态+静态PDCH信道之和至少为4个。5.2验证首先要通过OMC统计确认配置的信道 会被占用，当每PDCH的TBF LIMIT设置过大，且信道分配方式是垂直方式而不 是水平方式时，配置的信道可能根本 没有机会被占用。其次信道配置是否充足的 依据是实测过程中每种业务得到的带宽是否达到了 预期的业务等效带宽。带宽不 等于吞吐速率，影响吞吐速率