W(初级)-06WCDMA无线网络容量规划

W(初级)-06WCDMA无线网络容量规划第一页，共94页。WCDMA无线网络容量规划ISSUE1.0第二页，共94页。WCDMA系统的容量特点WCDMA是一个自干扰系统WCDMA系统的容量与覆盖息息相关WCDMA网络的容量具有软容量特性WCDMA网络的容量规划是在一定话务模型下的规划Page2第三页，共94页。引言在无线网络规划初期阶段，我们的主要目的是要了解网络大体规模：到底需要多少设备？如何配置？通过覆盖估算，我们可以利用路径损耗大体判断在特定负荷下的小区覆盖半径，结合用户密度，即可得到小区的覆盖用户数。那么在实际规划中，是不是仅仅考虑覆盖就能得到小区半径呢？还需要从哪些方面进行考虑呢？Page3第四页，共94页。课程目标掌握3G话务模型的参数。了解限制WCDMA网络容量的因素了解多业务容量估算的方法和流程理解网络容量增强的关键技术学习完本课程，您将能够：Page4第五页，共94页。课程内容第一章话务模型第二章上行容量分析第三章下行容量分析第四章多业务容量估算第五章网络估算流程第六章容量增强技术Page5第六页，共94页。第一章话务模型第一节话务模型概述第二节CS话务模型第三节PS业务模型图第四节PS话务模型参数Page6第七页，共94页。业务概述WCDMA系统支持多种业务可变速率业务混合业务高速数据分组业务不对称业务；大容量和灵活的业务承载Page7第八页，共94页。业务QoS类型实时类会话类须保持流中信息实体间的时间关系。较小的延迟容限、要求数据速率的对称。语音业务、可视电话、视频游戏流类须保持流中信息实体间的时间关系。通常为单向性业务、对误差容限有较高的要求、对速率有较高的要求。流式多媒体非实时类交互类请求－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、网络游戏后台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。Email的后台下载.Page8第九页，共94页。话务模型建立目的为了确定系统配置，首先要确定空中接口的呼叫容量。在数据应用中，不同的传输模型将产生不同的系统容量。我们需要建立一个满足客户的期望数据传输模型，才能对网络作出正确的规划。话务模型应该由运营商提供，如果运营商无法提供相应的话务模型，可以在运营商许可的情况下采用相类似话务场景的模型，或者采用我司建议的话务模型作为规划基础。Page9第十页，共94页。话务模型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。在数据应用中，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。Page10第十一页，共94页。系统配置用户行为业务模型话务模型结果话务模型研究内容Page11第十二页，共94页。典型业务特征描述典型业务主要包括如下特征参数：用户类型（室内、车内、室外）。用户的平均移动速度。业务类型。上下行业务速率。扩频因子。业务的信号时延要求业务的QoS质量要求Page12第十三页，共94页。第一章话务模型第一节话务模型概述第二节CS话务模型第三节PS业务模型图第四节PS话务模型参数Page13第十四页，共94页。CS话务模型CS业务的代表业务是话音业务，话音用户到达是服从Poisson分布的，其时间间隔服从负指数分布。模型关键参数：渗透率BHCA 平均忙时呼叫次数平均呼叫持续时间s激活因子业务平均速率（kbps）Page14第十五页，共94页。CS话务模型参数平均每用户忙时话务量（Erlang）＝BHCA×平均呼叫持续时间/3600平均每用户忙时吞吐量（kbit）（G）＝BHCA×平均呼叫持续时间×激活因子×平均速率平均每用户忙时吞吐率（bps）（H）＝平均每用户忙时吞吐量×1000/3600Page15第十六页，共94页。第一章话务模型第一节话务模型概述第二节CS话务模型第三节PS业务模型图第四节PS话务模型参数Page16第十七页，共94页。PS业务模型图最常用的模型是ETSIUMTS30.03中描述的包业务会话过程模型Page17第十八页，共94页。PS业务示意图Page18第十九页，共94页。第一章话务模型第一节话务模型概述第二节CS话务模型第三节PS业务模型图第四节PS话务模型参数Page19第二十页，共94页。业务模型PS业务模型参数PacketCallNum/SessionPacketNum/PacketCallPacketSize(bytes)ReadingTime(sec)TypicalBearRate(kbps)BLERPage20第二十一页，共94页。参数确定业务模型基本参数的确定：通过从仿真及实际运行网络中获取大量的基本参数样本数据对样本数据进行处理，得到各参数的概率分布与标准的分布函数相比较，取最接近的标准概率分布为相应的参数分布Page21第二十二页，共94页。TypicalBearRate(kbps)：承载速率在实际传送过程中是可变的。BLER：PS域业务，在计算数据传输时间时需要考虑误块造成的重传，假设业务源的数据量为N，空中接口误块率为BLER，则在空中接口上总共需要传输的数据量为：PS业务模型参数Page22第二十三页，共94页。用户行为PenetratingRateBHSAUserDistribution(High,Medium,Lowend)PS用户行为参数Page23第二十四页，共94页。PS用户行为参数PenetratingRate：渗透率所有网内注册用户中开通该业务用户的比例。BHSA：该业务的单用户忙时Session次数UserDistribution

(High,Medium,Lowend)将用户按其ARPU的高低分为高端、中端、低端用户，不同运营商、不同应用场合会有不同的用户分布。Page24第二十五页，共94页。Session业务量（Byte）：业务的单次Session平均业务量数据传输时间（s）：业务单次Session中用于传输数据的时间HoldingTime（s）：业务单次Session平均持续时间PS业务模型衍生参数Page25第二十六页，共94页。激活因子：业务满速率发送的时间在单次Session持续时间内所占的比重。每用户忙时吞吐量（Kb）：PS话务模型衍生参数Page26第二十七页，共94页。话务模型示例即点即播式移动视频（流）渗透率BHSABusyHourThroughput/user(kbit)典型承载速率kbpsBLER激活因子上行22.0%0.1002.304810%0.1798下行22.0%0.100102.5286410%1.0000即点即播式移动视频（流）PacketCallNum/SessionPacketNum/PacketCallPacketSize(bytes)ReadingTime(sec)Session业务量ByteHoldingTime上行2348014.6000288017.8000下行12674800.000012816017.8000Page27第二十八页，共94页。思考题话务模型包含哪两部分？CS话务模型的主要参数有哪些？PS业务模型的主要参数有哪些？数据业务等效Erlang的计算公式？Page28第二十九页，共94页。本章小结本章主要讲述了话务模型主要研究内容CS业务话务模型的主要表现参数PS业务模型的结构和主要参数，及对应的衍生参数数据业务等效Erlang的计算方法。Page29第三十页，共94页。课程内容第一章

话务模型第二章上行容量分析第三章下行容量分析第四章多业务容量估算第五章网络估算流程第六章容量增强技术Page30第三十一页，共94页。基本原理

无线系统容量是由上、下行链路共同决定的，规划容量时，必须从上行链路和下行链路两个方面进行分析。

在WCDMA系统中，所有小区可共用相同频谱，这一点对提高WCDMA系统容量非常有利。但也正是同频复用的原因，系统存在多用户间的干扰，这种多址干扰则又限制系统的容量。Page31第三十二页，共94页。上行干扰分析

--上行干扰构成Iown：来自本小区用户的干扰Iother：来自邻近小区用户的干扰PN：接收机噪声底Page32第三十三页，共94页。接收机底噪PN

PN=10lg(KTW)＋NFK：波尔兹曼常数，=1.38×10-23J/KT：开氏温度，常温为290KW：信号带宽，WCDMA信号带宽3.84MHzNF：接收机噪声系数10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=3dB（宏蜂窝基站典型值）PN=10lg(KTW)+NF=-105dBm/3.84MHz上行干扰分析

--上行干扰构成Page33第三十四页，共94页。Iown

本小区用户干扰每一个用户必须克服的干扰：ITOT-PjPj

为用户j的接收功率假设功控理想，有：由此，求得Pj：本小区用户干扰为所有用户到达接收机功率的和：上行干扰分析

--上行干扰构成Page34第三十五页，共94页。Iother

邻区用户干扰邻区用户干扰难以进行理论分析，与用户分布、小区布局方式、天线方向图等相关定义邻区干扰因子当用户均匀分布时对于全向小区，邻区干扰因子典型值0.55对于3扇区定向小区，邻区干扰因子典型值0.65上行干扰分析

--上行干扰构成Page35第三十六页，共94页。定义有上行干扰分析Page36第三十七页，共94页。求得假设所有用户为12.2kbps话音用户，解调门限Eb/No=5dB话音激活因子vj=0.67邻区干扰因子i=0.55上行干扰分析Page37第三十八页，共94页。上行干扰分析--上行负载因子定义上行负载因子负载因子等于1时，ITOT

达到无穷大，此时对应的容量称为极限容量在前述假设下，极限容量约为96个用户Page38第三十九页，共94页。上行干扰分析--负载因子与干扰根据前述关系，噪声上升：50%负载—3dB60%负载—4dB75%负载—6dBPage39第四十页，共94页。前述理论分析显式或隐式地使用了以下简化没有考虑软切换的影响处于软切换状态的用户，产生的干扰略小于普通用户没有考虑AMRC和混合业务的影响AMRC降低部分用户的话音业务速率，使它们产生的干扰降低，增加了系统支持的用户数。（代价是这些用户的通话质量有所降低）不同的业务具有不同的数据速率和解调门限，虽然原则上仍可利用上述方法进行分析，但会使计算过程复杂化由于移动传播环境的时变特性，即使是同一业务，解调门限也是时变的上行干扰分析--当前方法的局限Page40第四十一页，共94页。理想功控假设实际系统的功控命令有一定误码，使得功控过程非理想，降低系统容量假设用户分布均匀，邻区干扰恒定要考虑以上各种因素的影响，系统仿真是更为精确的方法：静态仿真：MonteCarlo方法动态仿真上行干扰分析--当前方法的局限Page41第四十二页，共94页。课程内容第一章

话务模型第二章上行容量分析第三章下行容量分析第四章多业务容量估算第五章网络估算流程第六章容量增强技术Page42第四十三页，共94页。Iown：来自本小区用户的干扰Iother：来自邻近小区用户的干扰PN：接收机噪声底下行干扰分析

--下行干扰构成Page43第四十四页，共94页。接收机底噪PN

PN=10lg(KTW)＋NFK：波尔兹曼常数，=1.38×10-23J/KT：开氏温度，常温为290KW：信号带宽，WCDMA信号带宽3.84MHzNF：接收机噪声系数10lg(KTW)=-108dBm/3.84MHzNF=7dB（UE典型值）PN=10lg(KTW)+NF=-101dBm/3.84MHz下行干扰分析

--下行干扰构成Page44第四十五页，共94页。Iown

本小区干扰下行各用户用相互正交的OVSF码区分，在没有多径的静态传播条件下，没有相互干扰在多径传播条件下，会有一部分能量无法被RAKE接收机检测而成为干扰信号。定义正交化因子α来描述这一现象式中，PT

为基站发射总功率，包括专用信道发射功率和公共信道发射功率下行干扰分析

--下行干扰构成Page45第四十六页，共94页。邻区干扰Iother邻区基站的发射信号会对当前小区的用户造成干扰。由于使用的扰码不同，这些干扰都是非正交的假设业务均匀分布，所有基站的发射功率相等。系统中共有K个邻区基站，其中第k个基站到用户j的路径损耗为PLk,j。则有：下行干扰分析

--下行干扰构成Page46第四十七页，共94页。下行干扰分析同样假设功控理想，有得到Page47第四十八页，共94页。因为有下行干扰分析Page48第四十九页，共94页。求解PT

得到其中ij

为用户j的邻区干扰因子，定义为：下行干扰分析Page49第五十页，共94页。根据前述分析，可以定义下行负载因子：当下行负载因子达到100%时，基站发射功率达到无穷大，此时对应的容量为极限容量与上行容量理论计算不同，下行容量计算公式中的αj

、ij

都是与用户位置有关的变量。也就是说，下行容量与用户的空间分布相关，因而只能通过系统仿真确定下行干扰分析Page50第五十一页，共94页。下行干扰分析--仿真结果Page51第五十二页，共94页。基站发射功率43dBm（20W）时，支持的最大用户数约为114个一般为了保证系统的稳定，不允许基站平均发射功率超过最大发射功率的80%，即42dBm，此时能够支持的用户数为112个下行干扰分析--仿真结果分析Page52第五十三页，共94页。如何控制干扰网络中干扰带来的影响切换成功率接入效率掉话率通话质量干扰控制方法

提高功率控制精度提高Rake接收效率合理的网络规划

Page53第五十四页，共94页。课程内容第一章

话务模型第二章上行容量分析第三章下行容量分析第四章多业务容量估算第五章网络估算流程第六章容量增强技术Page54第五十五页，共94页。第四章多业务容量估算第一节网络容量受限因素第二节常用容量设计方法第三节Campbell理论容量估算举例Page55第五十六页，共94页。无线网络容量受限的因素WCDMA网络容量在无线网络部分的受限因素一般包括以下几个因素：上行干扰下行功率下行信道码资源信道处理单元Iub接口容量Page56第五十七页，共94页。下行发射功率下行发射功率分为两个部分，一部分用于公共信道，一部分用于专用(业务)信道。小区分配给每个用户的发射功率随业务解调门限、传播路径损耗和用户受到的干扰情况而不同。小区下行发射功率被小区内所有用户所共享。一般采用仿真方法分析下行干扰。Page57第五十八页，共94页。下行信道码资源WCDMA网络可以使用的码字是SF为4～512的码字，SF越小其支持的数据速率越高。在码树中，可分配的码应满足以下条件：

从该码到码树根节点的路径上没有码被分配以该码为根节点的子树中没有码被分配。码分配的原则尽量保留SF小的码字以提高利用率。Page58第五十九页，共94页。下行信道码资源下面是码资源分配的一个例子Page59第六十页，共94页。信道处理单元(CE)信道处理单元是逻辑上衡量业务处理占用资源多少的量化数据。业务处理占用资源主要与该业务的扩频因子有关。扩频因子越小，数据流量越大，占用的资源也越多。各种常见业务的扩频因子分别为AMR12.2kbps SF=128CS64kbps SF=32PS64kbps SF=32PS144kbps SF=16PS384kbps SF=8Page60第六十一页，共94页。信道处理单元(CE)如果以AMR12.2kbps业务处理所需要的资源定义为一个信道处理单元，则其它业务占用的信道处理单元数量分别为AMR12.2kbps 1CS64kbps 4CS144kbps 8CS384kbps 16PS64kbps 4PS144kbps 8PS384kbps 16Page61第六十二页，共94页。第四章多业务容量估算第一节网络容量受限因素第二节常用容量设计方法第三节Campbell理论容量估算举例Page62第六十三页，共94页。Erlang-B公式用于估计给定平均话务(Erlang)时，满足一定呼损率要求下的峰值话务Erlang-B公式仅用于电路交换业务单业务WCDMA系统提供电路和分组域多业务Erlang-B公式（一）Page63第六十四页，共94页。Erlang-B适用的前提是对资源的请求满足Poisson分布，即其方差等于其均值。如果某业务在建立一条连接时，要求分配超过单位资源时，资源请求的方差不再等于其均值，此时Erlang-B公式不再适用。几种多业务容量估计方法的比较PostErlang-BEquivalentErlangsCampbell’sTheoremErlang-B公式（二）Page64第六十五页，共94页。PostErlang-B（一）通过将不同业务所需容量相加，得到组合业务的容量需求不考虑不同业务的资源效率Page65第六十六页，共94页。考虑两种业务共享资源业务1：1单位资源/连接。12Erlang业务2：3单位资源/连接。6Erlang分别计算不同的容量需求业务1：12Erlang需要19单位资源，满足2%阻塞率业务2：6Erlang需要12单位资源(等效业务1的36单位资源)，满足2%阻塞率合计55单位资源PostErlang-B（二）Page66第六十七页，共94页。PostErlang-B高估容量需求！考虑两种业务使用相同的资源业务1：1单位资源/连接。12Erlang业务2：1单位资源/连接。6Erlang分别计算不同的容量需求业务1：12Erlang需要19单位资源，满足2%阻塞率业务2：6Erlang需要12单位资源，满足2%阻塞率合计31单位资源但是合理的结果应该是，18Erlang需要26单位资源来满足2%阻塞率PostErlang-B（三）Page67第六十八页，共94页。EquivalentErlangs（一）通过转换一种业务到另一业务的带宽，组合不同业务，再计算所需容量选择不同的业务作为衡量基准，会导致不同的容量需求Page68第六十九页，共94页。考虑两种业务共享资源业务1：1单位资源/连接。12Erlang业务2：3单位资源/连接。6Erlang如果业务1作为衡量基准，则两种业务等效合计为30Erlang30Erlang需要39单位资源，满足2%的阻塞概率如果业务2作为衡量基准，则两种业务等效合计为10Erlang10Erlang需要17单位资源(等效于业务1的51单位资源)，满足2%的阻塞概率预测结果不唯一！EquivalentErlangs（二）Page69第七十页，共94页。Campbell’sTheorem（一）Campbell理论建立了一种组合分布其中：为业务振幅，也即业务单个链接所需的信道资源为均值，v为方差Page70第七十一页，共94页。考虑两种业务共享资源业务1：1单位资源/连接。12Erlang业务2：3单位资源/连接。6Erlang系统均值为系统方差为容量因子c为Campbell’sTheorem（二）Page71第七十二页，共94页。Campbell’sTheorem（三）组合话务为：满足2%阻塞率所需容量为21对满足相同GoS的目标业务，所需容量分别为(以业务1单位资源计算)目标为业务1：C1＝（2.2×21）＋1＝47目标为业务2：C2＝（2.2×21）＋3＝49不同业务对于相同的GoS需要不同的容量。即对于给定容量，不同业务的GoS会稍有不同Page72第七十三页，共94页。常用容量设计方法比较PostErlang-B业务1（1单位资源/连接，12Erl）和业务2（3单位资源/连接，6Erl），总计需要55单位资源EquivalentErlangs按照业务1（1单位资源/连接，12Erl）计算，总计需要39单位资源按照业务2（3单位资源/连接，6Erl）计算，总计需要51单位资源Campbell’sTheorem同样的条件，总计需要47～49单位资源Page73第七十四页，共94页。思考题网络容量的受限因素有哪些？常见的多业务容量估算方法有哪些？Page74第七十五页，共94页。本章小结本章主要介绍了多业务容量估算的三种方法。详细介绍了使用Campbell理论计算容量的过程。Page75第七十六页，共94页。课程内容第一章

话务模型第二章上行容量分析第三章下行容量分析第四章多业务估算第五章网络估算流程第六章容量增强技术Page76第七十七页，共94页。第五章WCDMA容量规划容量规划思路业务模型确定业务质量确定Page77第七十八页，共94页。对需要规划地区按话务分布和地物地貌特点进行区域划分，如密集区、一般城区、郊区、农村等；对各目标区域进行话务模型分析根据不同目标区域的话务模型，确定各目标区域的单载频规划容量；确定满足容量要求的目标区域的基站数和载频数；比较根据容量和覆盖要求分别确定的基站数和载频数，选择数量更多的基站数和载频数，保证同时满足容量和覆盖的要求；

容量规划思路Page78第七十九页，共94页。业务模型确定用户分布数据表不同环境用户分布数据：（用户数/km2）应用环境200320042005密集城区111281206018683普通城区462499676郊区246266341农村151618公路/干道233548Page79第八十页，共94页。业务模型确定不同等级用户分布比例表不同等级用户分布比例：（需要结合不同时期考虑）应用环境高端用户中端用户低端用户密集城区40%40%20%普通城区15%25%60%郊区5%25%70%农村1%10%89%公路/干道1%10%89%Page80第八十一页，共94页。业务模型确定一CS域业务模型业务类型渗透率BHCAAHT(s)激活因子平均速率kbit/sAMR语音100%1900.58可视电话100%0.154164Page81第八十二页，共94页。业务模型确定一低端用户PS业务模型业务类型渗透率BHSAPacketCallNum/SessionPacketNum/PacketCallPacketSize(bytes)Inter-ArrivalTimeBetweenPacketCalls(sec)Email10%0.10232480320WWW30%0线游戏、ICQ25%0.10234808图片铃声下载、FTP25%0.102624805实时视频0%0.00126715000SMS50%0.50111600EMS/MMS50%0.50232480320Page82第八十三页，共94页。业务模型确定一中端用户PS业务模型业务类型渗透率BHSAPacketCallNum/SessionPacketNum/PacketCallPacketSize(bytes)Inter-ArrivalTimeBetweenPacketCalls(sec)Email20%0.20232480320WWW30%0.24525480412在线游戏、ICQ15%0.20234808图片铃声下载、FTP15%0.202624805实时视频10%0.10126715000SMS100%0.80111600EMS/MMS100%0.80232480320Page83第八十四页，共94页。业务模型确定一高端用户PS业务模型业务类型渗透率BHSAPacketCallNum/SessionPacketNum/PacketCallPacketSize(bytes)Inter-ArrivalTimeBetweenPacketCalls(sec)Email30%0.30232480320WWW20%0.30525480412在线游戏、ICQ5%0.30234808图片铃声下载、FTP10%0.302624805实时视频20%0.20126715000SMS100%0.60111600EMS/MMS100%0.60232480320Page84第八十五页，