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1、WCDMA网络无线资源利用率分析828WCDMA网络无线资源利用率分析摘要：WCDMA容量增长、负荷增加，直接反映就是各种资源利用率上升、甚至出现拥塞。本文从多业务情况下如何进行业务量合并、如何确定综合忙时入手，确定分析数据的提取时段，并从基站、RNC两个层面介绍资源利用率的分析方法、解决手段，为WCDMA网络容量分析提供一定指导作用。关键词：多业务折算、综合忙时、资源利用率、拥塞、扩容1、研究目的在网络规划和工程设计中，需要根据市场提出的容量需求，分析目前无线系统的多种资源利用情况等，综合判断网络是否能满足需求，然后根据需求规划新建基站、扩容已有基站（基站数量、载波数量、CE资源）等，从而完

2、成容量规划。对于提供单一话音业务为主的网络（如GSM网络），可以简单地认为单个基站提供的话音信道数是不变的。在给定呼损率的情况下，查Erlang表就可以得出单扇区在这一呼损率下可以提供的Erlang数。这样可以用目前承载话务除以单扇区可提供的话务，得到无线资源利用率，进而判断现有网络的承载能力。WCDMA网络是多业务并存的网络，对小区容量的估算不能简单地用纯语音业务来估算。不同业务的业务速率、所需的Eb/No、对空口资源的消耗均不同，对系统的影响也不相同。基于WCDMA的多业务特性以及进行容量分析的需求，以下几个问题不可回避：（1）如何将多业务折算为单一业务进行容量分析；（2）多业务折算后，W

3、CDMA网络存在语音忙时、数据忙时、综合忙时，分析资源利用率时采用哪个忙时；（3）对WCDMA网的多种资源利用率如何进行分析，如何评判资源利用率的合理性；（4）资源利用率扩容门限如何取定。下面就针对上述四个问题展开研究。2、多业务折算方法探讨2.1、多业务折算的思路多业务折算通常分为以下几个步骤： 确定各种业务中，最主要的受限资源； 确定单位资源下能支持的业务量； 极限情况下，全部资源支持的单业务量； 以某一业务为参照，确定折算系数。主要计算过程见表2.1。表2.1 多业务折算计算过程表项目业务1业务2业务3业务4业务n计算方法忙时业务量a1a2a3a4an忙时资源消耗情况b1b2b3b4bn

4、单位资源支持的业务量c1c2c3c4cna/b最大资源ddddd单业务情况下极限容量f1f2f3f4fnd*c折算系数1f1/f2f1/f3f1/f4f1/fn以业务1为参照2.2、基于功率的WCDMA折算方法（1）折算方法上面介绍了多业务折算的思路，对于WCDMA 系统，考虑到承载的业务以中高速数据业务为主，下行负荷通常数倍于上行，下行功率资源通常首先受限，因此采用以占用下行发射功率相等为原则、以HSDPA业务为参照，得出折算系数。经过系统仿真和计算，各种业务的折算系数如表2.2所示。表2.2 各种业务折算系数表项目单位PS384PS128PS64CS64CS12.2HSDPA说明（1）速率

5、Kbps/Erl3841286411（2）每承载平均需要功率W2.910.980.530.60.18实测值（3）每瓦功率支持的速率或话务量（含软切换）Kbps/Erl132.1130120.31.75.6（3）=（1）/（2）（4）软切换比例20%30%40%30%40%（5）每瓦功率支持的速率或话务量（不含软切换）Kbps/Erl110.110085.91.34215.03（5）=（3）/（1+（4）（6）单业务情况下单载扇容量Kbps/Erl13211200103115482580.31最大可使用功率按12W计。（12*（5）（7）折算系数1.952.152.5166.7453.71HSD

6、PA（7）/其它业务（7）通过折算系数，就可以将各种业务换算成统一的容量标准（即HSDPA标准），语音折算系数取定为53.7。经过统计，目前数据业务95%以上承载在HSDPA上，所以通常计算R99数据业务可不考虑折算。（2）外场测试验证下面通过外场测试数据验证语音折算系数是否合理。在小区的近点，可以发现数据业务吞吐率与下行功率存在线性关系，具体如下：图2.1 小区发射功率增量与吞吐量拟合关系图通过测试分析，发现在不同上行ROT加载和不同用户情况下，下行功率与总的数据业务下行吞吐率之间有着良好的线性关系，通过研究发现每500kbps对应的功率消耗约为2.255.5%。同时，语音业务接入后与功率的

7、关系如下：图2.2 小区发射功率增量与语音业务拟合关系图可以看出，语音与下行功率基本呈现非常好的线性关系，由于语音作为实时业务，业务速率固定，因此相应功率消耗较为固定，单用户在远点功率消耗值约为：0.3%。从上述两项测试结果可得出，单用户连续通话1小时产生1Erl话务量与50kbps下载1小时对功率的消耗基本相当，所以通过测试比对得出的折算系数为50kbps，与前面分析结果基本一致。在后续分析中，为方便计算，语音折算系数取定为50kbps/Erl。3、忙时定义及应用容量分析过程中，经常会涉及到忙时概念，“忙时”，顾名思义就是最忙时段，对最忙时段的资源利用情况进行分析，能够保证网络配置满足需求，

8、全天24个时段，哪个为最忙时段需要进一步统计、分析。根据划分标准的不同，存在不同的忙时定义：（1）以颗粒度划分，可分为：整网忙时、区域（分场景）忙时、小区忙时。1）整网忙时分析整网分析一般是以业务区为单位、也可以是以MSC或者RNC管辖区域为单位进行分析，主要是为后续整网话务分析、RNC、MGW容量配置、网络测试时间段的取定等提供依据。2）区域忙时分析主要是针对场景划分。考虑到不同功能区域用户构成、行为习惯存在差异性，导致不同场景下话音忙时、数据忙时与整网存在差异。通过分析得出各场景忙时，在做容量分析、配置时，就可以充分考虑不同场景的特殊性。图3.1 不同场景语音、数据忙时分析图3）小区忙时分

9、析从下图可以看出，不同小区忙时并不是完全一致，与其覆盖区域的功能特性有关系，找出小区真正忙时，这样才能对小区资源利用率、目前负荷情况进行准确分析，及时扩容。图3.2 小区忙时分布图（2）以业务进行划分，可分为：语音忙时、数据忙时、综合忙时。对于WCDMA这种多业务网络，不能单单分析某一种业务的忙时，这样不全面、也不能准确反映网络资源的真实使用情况，这样就引入综合忙时的概念，就是通过前面的折算方法，将多业务合并，找出综合忙时进行分析。图3.3 业务量变化趋势图上图为某地市023时，语音、数据、综合业务量变化趋势图。从图中可看出：三种业务在24个时段变化趋势各不相同，语音忙时为上午10点、数据忙时

10、为晚上10点、综合忙时在上午10点、晚上22点出现两个峰值，但晚上22点稍大。由于数据业务对资源消耗要远大于语音，所以可判断随着数据业务量的逐步加大，综合忙时将与数据忙时趋同。图3.4 业务量、资源利用率变化趋势图从上图可看出，综合业务量、数据业务量、资源利用率变化趋势基本一致，业务量最大时，资源利用率也基本处于峰值，这也说明取综合忙时或数据忙时对应利用率进行分析，基本能反应小区的真实负荷。这也回答了研究目的中提出的第二个问题，容量分析要采用综合忙时。4、WCDMA容量分析方法WCDMA容量分析，提取原始话统数据后首先要对多业务量进行折算、合并，然后根据折算后业务量找到真正的业务忙时，为后续分

11、析提供数据支撑，这也是前面两节介绍的内容。容量增长导致网络负荷增加，直接反映就是各种资源利用率上升、甚至出现拥塞，所以容量分析其实就是资源利用情况的分析。下面就针对综合忙时对应的业务量、各种资源利用率介绍分析方法、解决方法并确定扩容门限，主要从基站、RNC两个层面进行介绍。4.1、基站容量分析方法对基站进行容量分析，主要是依据小区级数据，涉及到资源包括：license资源、CE资源、码资源、功率资源、传输资源等，下面进行详细介绍。4.1.1、各种资源利用定义（1）license资源利用率license资源主要包括两种指标：HSPA同时调度用户数（初始配置为32）、HS码资源（宏站初始配置为10

12、）license资源利用率定义： 忙时HSPA平均同时用户数/ HSPA同时调度用户数 忙时HS码字平均占用数/ HS码资源配置数（2）CE资源利用率CE指信道单元，是基带处理板的一个逻辑单元。CE资源属于整个基站，不同扇区共享CE资源。不同业务上下行均需占用CE资源（HSDPA不占用CE资源），但占用数量不同。同样承载，上行占用要大于下行，所以CE资源基本是上行受限。CE资源利用率主要指业务态时对CE资源的占用情况，以站为单位，分为上下行两种，分别定义为： 上（下）行CE 资源利用率=上（下）忙时使用的CE数/上（下）行系统配置数（3）码资源利用率WCDMA使用正交可变扩频因子（OVSF）进

13、行扩频，扩频码就是一系列的码片，扩频因子即SF（Spreading Factor），可使用的码字是SF为4512的码字，SF越小支持的数据速率越高。WCDMA下行每个载扇都有256个正交码，每个信道都会占用1个或多个正交码，当正交码全部被使用后，该小区将无法建立新的业务。正交码资源与软硬件无关，当出现拥塞时，只能通过分裂该载扇（如增加载频）来提升正交码资源。码资源利用率统计以载扇为单位，分为：R99码资源利用率、码资源利用率两种。 R99码资源利用率=R99业务占用码资源/（256-公共信道占用码资源-HSPA占用码资源） 码资源利用率=码树占用情况（归一化为SF=256）/256（4）功率资

14、源利用率功率资源是指各种业务所能使用的最大功率，主要包括R99 CS、R99 PS、HSPA业务，公共信道所占用功率是预先设置、固定的。功率资源利用率以载扇为单位，同样分为R99功率资源利用率、功率资源利用率两种。 R99功率资源利用率=R99业务使用功率/小区总功率 功率资源利用率=所有业务使用功率/小区总功率（5）传输资源利用率传输资源主要指WCDMA网络中不同接口配置的链路带宽，在这里重点讨论Iub接口用户面的利用率。 Iub用户面利用率=忙时用户面的数据流量/用户面的配置带宽4.1.2、资源利用率分析方法资源利用率的分析方法基本一致，主要有：分阈值分析、TOP N分析、能效分析、RAB

15、拥塞分析、扩容门限分析，下面进行详细介绍。（1）分阈值分析：这个是常规分析方法，就是将利用率、拥塞率值分段统计，主要是看利用率总体分布情况，一定程度上反应网络整体负荷。下面是一个统计实例，可看出该网络整体负荷较低、上行CE利用率均值在20%上下。图4.1 宏站忙时上行CE利用率分布图（2）TOP N分析：TOP N分析主要是找出在一定区域内最高或最低的N个小区，在后续制定容量方案时重点考虑。需要说明的是，该分析方法适用于比较单一的覆盖场景，如果涵盖场景较多，如包括城区、郊区、农村等，也就失去比较的意义。与TOP N分析思路一致的分析方法还有均值法、定位法。1）均值法对区域内所有小区资源利用率取

16、均值，找出利用率高于或低于均值20%（可人为设定）的小区，进行分析。2）定位法将资源利用率、拥塞率等信息地理化呈现，从地图上判断以下问题：a）与相邻小区相比，明显异常的小区；b）异常小区在地理上有无聚集的现象。（3）能效分析：能效分析主要是考量小区资源使用效率情况。将业务量与资源利用率结合起来分析，主要是考量在同等业务量下，各种资源利用率是否合理，是否与业务量有不匹配的现象，就是利用率虚高现象。表4.1 码资源利用率分布表区间10%20%20%30%30%40%40%50%50%60%60%70%70%80%80%100%数量8024691043683上表为综合业务量在1020时，码资源利用率

17、的分布情况。可看出70%的利用率分布在40%60%之间，对不在这个区间的小区，在分析时就应重点关注，是否存在资源分配不合理的问题。能效分析就是针对上面这种现象，基于统计理论，对大量业务量、资源利用率数据进行统计分析，找出某一业务量下对应利用率的均值，对利用率大于均值20%（该数值可根据实际情况调整）以上的小区，可认为是低能效小区。对该部分小区要重点分析，优先采用优化手段解决。图4.2 码资源利用率、业务量散点图为简化分析难度，分析时也可将业务量替换为无线资源利用率（网优平台可取得该参数），将两个利用率相减，定义差值门限，将差值大于门限的即可认为是能效异常小区。无线资源利用率=（语音业务量+数据

18、业务量*重传系数+信令开销）/网络能够提供业务能力（4）RAB拥塞分析：RAB拥塞，包括上述各种资源的拥塞，分析的内容包括小区、资源两个层面： 找出高拥塞小区 造成RAB拥塞的主要原因表4.2 拥塞率区间分布表拥塞率分布02%2%5%5%10%10%20%20%50%50%100%合计小区数837235109238431占比99.30%0.42%0.12%0.11%0.02%0.04%100.00%上表为拥塞小区分布，从表中数值可看出，整网拥塞小区较少，重点关注0.7%的拥塞率大于2%的小区。表4.3 拥塞原因分布表拥塞原因码资源拥塞上行CE拥塞下行CE拥塞 功率拥塞Iub拥塞合计次数5252

19、324014824373113152190886占比27.52%12.58%0.43%0.20%59.28%100.00%上表为拥塞原因的分析，整网忙时发生拥塞次数为190886次，排在前两位的为Iub拥塞、码资源拥塞，占总拥塞次数的87%，要重点关注。表4.4 拥塞率2%小区拥塞原因分布表拥塞原因码资源拥塞上行CE拥塞下行CE拥塞 功率拥塞Iub拥塞合计次数5098616949805179111001179920占比28.34%9.42%0.45%0.10%61.69%100.00%上表对拥塞率2%的小区进行单独分析，0.7%的小区，忙时产生拥塞次数的占比达到94%，拥塞原因排在前两位同样为

20、为Iub拥塞、码资源拥塞。（4）扩容门限分析：扩容门限分析不能算作资源利用率分析的方法，但对资源利用率的分析，最终肯定要有一个门限值，作为是否扩容的评判，所以下面对扩容门限的取定进行介绍。扩容门限的取定一般有三种途径： 常规取定，一般取70% 厂家建议 统计分析，在可接受的无线环境、拥塞率的基础上，利用率可达到的最大值。下面按照第三种方法的思路，举例说明CE资源利用率的扩容门限取定方法。图4.3 CE资源利用率、拥塞率散点图表4.4 CE资源利用率、拥塞率对照表区间010%10%20%20%30%30%40%40%50%50%60%60%70%70%80%80%100%合计小区数量066471

21、452100151931617813311310359拥塞率2%的数量0567111416245861247占比（%）0.00 0.84 0.48 1.10 2.70 5.06 13.48 43.61 53.98 2.38 结合图、表可看出，该网络当资源利用率超过60%时，拥塞率大于2%的小区占比超过10%，建议扩容门限定义在50%60%之间。4.1.3、解决方法（1）license资源 license资源扩容门限一般取定为70%； HSPA同时调度用户数（初始配置为32）最大可扩到96； HS码资源（宏站初始配置为10），最大可扩到15，室分站初始配置即为15，不能扩license。（2）C

22、E资源CE资源率高有多种解决办法，主要如下： 扩lisence 扩CE板卡 基站间调配 扩载波上述方法适用于不同的场景，下面举例说明。表4.1 爱立信部分站型CE硬软件配置统计表爱立信 上行 上行处理板:上行 下行 下行处理板:下行 站型 CE LicenseRAX CE硬件数CE LicenseTX CE硬件数室外S11高 1602256961384室外S11中 961128641384室外S11低 801128321384室外S111高 24022561441384室外S111中 1442256961384室外S111低 1121128481384从上表可看出，对于每种站型均有CE硬件数、

23、License数两种指标，硬件数量要大于License数量。该站型最大可使用CE数量与License数量一致，需要扩CE资源时，分为两种情况： 扩License数量，最大可与硬件配置数量相当（室外S111高、室外S111低基本无扩容空间）； 当第一种方法不满足要求时，可同时扩硬、软件数量，比如从中配扩到高配。上面案例介绍了扩License、扩硬件的解决方法。基站间调配方法与这两种方法思路一致，不同的是后者资源来自其它基站、不需从厂家购买。对于最后一种扩载波方式，适用于多种资源均不足时采取的手段。（3）码资源1）优化调整通过优化调整，降低码资源利用率主要有以下手段： 限制R99 128、384等

24、高速率业务的接入，这些业务对码资源都消耗极大； 减少小区允许配置的HS-PDSCH数量； 如果是多载波可调整载波间业务分配策略。前两种方法都会降低用户感知，一般不建议使用，下面简单介绍一下第三种方法。下面是不同策略下码资源利用率对比图：图 负荷分担码资源利用率分布区间图图 业务分担码资源利用率分布区间图从上图可得出如下结论： 采用业务分担，由于数据业务对资源占用比较多，所以二载波码资源利用率要高于负荷分担； 将业务分担调整为负荷分担，可降低二载波码资源利用率。2）扩载波如果通过优化调整无法解决，可采用扩载波的方式。（4）功率资源对功率资源过高解决的方法，同样可通过优化调整、扩载波，与码资源一样

25、，这里不再赘述。解决功率资源利用率过高的问题，还可以通过功率提升方式，该方式属于软扩容，在厂家硬件支持情况下提高功放功率等级，目前一般最高可提高到80W。该方式一般不建议在城区等基站密度高的区域使用。（5）传输资源目前绝大部基站的传输采用E1+IP（通过MSTP E1绑定成IP）的方式，当E1数量不足或IP绑定E1带宽不够，会造成平均传输资源利用率过高甚至传输拥塞的现象。对于传输资源利用率过高问题，唯一解决办法就是提高传输配置。4.2、RNC扩容分析方法对RNC进行扩容分析，首先要对RNC现网配置、管辖的基站和载扇数量、管辖区域进行充分了解，其次要了解RNC受限因素及门限，最后对RNC各受限因

26、素进行分析，并根据工程建设规模、业务预测，综合考虑RNC设置原则，最终形成扩容方案。4.2.1、现网RNC配置及管辖范围分析（1）现网RNC配置分析通过对现网各RNC的设备厂家、管辖基站数、载扇数、软硬件容量、机柜配置以及管辖区域等的调研统计，初步了解现有RNC的网络支持能力，为扩容方案提供最基本的依据。（2）现网RNC管辖范围分析RNC的管辖范围可根据从属于该RNC的小区的覆盖范围来确定。由于每一小区的覆盖范围通过网络规划已经确定，当确定各个小区从属于的RNC后，该RNC区的覆盖范围也就确定了。4.2.2、RNC系统主要受限条件分析（1）管理基站受限分析1）管理基站门限RNC带站、带载扇能力

27、受限于Iub接口硬件处理能力，不同的Iub接口硬件处理能力所支持的基站数和载扇数不同。另外，RNC设备厂家和配置不同，对现网基站和载扇的管理能力有差异。例如爱立信RNC3820单机柜配置最大管理768个基站和2304个载扇，而中兴ZXWR RNC单机柜配置最大管理240个基站和720个载扇。综合考虑网络安全、RNC 系统能力以及运行经验，建议RNC 管理的基站数量及载扇数量应保持在合理的水平。通常考虑30%的余量，使RNC带站负荷不超过70%。下面列举几种RNC设备的基站管理能力及安全门限。厂家设备型号配置基站管理能力安全门限（考虑30%余量）管理基站数管理载扇数管理基站数管理载扇数爱立信RN

28、C3820单机柜配置76823045381613RNC3810单机柜配置76823045381613中兴ZXWR RNC单机柜配置240720168504ZXWR RNC双机柜配置108032407562268ZXWR RNC满配置机柜1920576013444032华为RNC6810单机柜配置80024005601680双机柜配置1700510011903570诺西RNC IPA单机柜配置1440144010081008双机柜配置2800280019601960满配置机柜2800280019601960贝尔9370 RNC单机柜配置4800480033603360单机框配置24002400168016802）基站受限分析分析现网RNC管理基站受限情况，首先要根据现网各RNC管理的基站数和载扇数、RNC管辖范围等信息，在不新增RNC情况下，预测建设完成后各RNC下挂的基站数和载扇数；其次要结合现网RNC设备配置情况计算出RNC管理基站负荷及RNC管理载扇负荷（RNC管理基站负荷=建设完成后RNC管辖基站数/RNC基站管理能力；RNC管理载扇负荷=建设完成后RNC管辖载扇数/RNC载扇管理能力）。最后根据