GPRS无线信道配置原理及方法解析.docx

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GPRS无线信道配置原理及方法解析

GPRS无线信道配置原理及方法

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“GPRS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。

例如对于话音业务,

0~150ms:

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;

150~400ms:

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2~4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:

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RLCBLOCK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

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

4.2.1

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:

（1

WWW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。

（2GMM/SM取值是根据数值计算和Gb接口统计。

（3Mail业务取值是参照WWW业务并略有降低。

（4Other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。

（5FTP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,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

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:

*104563/（563α++=K,此处我们取5.1=α

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。

以上信令仪给出的统计是去掉LLC包头的,则

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。

1（__iiiBLERRatioCSSchemeCodingTH-=∑其中Coding_Scheme是每种业务的LLC编码速率,近似认为:

CS-18kbps

CS-212kbps

CS-314.4kbps

CS-420kbps

在质量较好的网络中以CS-2方式为主,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%×（1-5%×（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,各省可以根据自身的具体情况进行计算修改。

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。

输入当地业务模型软件自动输出不同小区PDCH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根据需要定义用户期望带宽

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TBFLIMIT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,影响吞吐速率的因素太多,信道配置方法仅保证无线侧为每个用户分配的无线信道带宽在一定概率下是满足的,但是如果确认核心网是可靠的,或在可比的条件下,可以用测得的吞吐速率反映分配带宽。

目前采用FTP下载方法测试信道配置,测试文件以小为好,这就要求起始计时要准确,理论上应该是GET命令发出后,MS从收到第一个RLC下行数据块到收到最后一个数据块的时间（当下载文件远大于40Bytes。

如果测试造成的数据业务量占小区总业务量的比例过高,会改变小区的业务模型。

因为FTP是一项大带宽的应用,如果测试结果显示业务带宽需求仍能满足,则可说明信道配置是充足的。

6GPRS无线信道配置步骤

6.1GPRS无线信道配置流程图:

下图给出了GPRS无线信道配置算法的使用流程,

6.2具体使用步骤如下:

1、首先提取连续7天的小区OMC性能统计,从中选出需要优化信道配置的小区,统计这些小区的GSM话音和GPRS数据的各自忙时业务流量,作为确定小区PDCH配置的依据。

2、在Gb、Gi接口挂表统计GPRS忙时的数据业务用户模型,准备一台泰克K12XX系列信令仪并在Gb接口提取并分析数据与信令流量的比例,另准备相应仪表在Gi接口挂表并进行数据分析得到每种业务的流量比例（在以前进行的试点中采用Radcom公司仪表。

3、以步骤2中获得的业务模型为基础,结合对每种数据业务提出的等效带宽需求,得到如下格式的表格:

（含示例数据

4、将步骤3的表格输入到“中国移动GPRS信道配置软件”中,计算需要为GPRS配置的PDCH信道总数,并结合该小区话音信道的忙闲程度确定需要配置的静态信道和动态信道数。

5、比较理论计算值与现网各小区实际配置信道数之间的差异,总结规律,初步修正计算结果。

6、对在步骤1中选出的待优化小区,按照理论计算结果修改PDCH信道配置。

7、若修改信道配置后,该小区运行状态不正常,则需要通过FTP测试分析具体原因。

8、FTP下载测试在GPRS业务忙时进行（下载文件大小300Kbytes,要求测试使用相同的测试设备和同一个FTPSERVER,每个小区测试3次,同一小区的3次FTP测试应在同一个时间段内完成。

9、测试结束后给出所测小区的平均下载速率,并提取这些小区相应下载测试时间段的OMC统计。

结合OMC统计和测试日志,比较FTP下载速率与理论假定值是否一致;如不一致则分析具体原因并给出改进意见,重新测试,在使用中不断积累经验。