容量分析的业务模型

业务模型

1．电路域业务

电路域可提供的主要有12.2kbit/s的语音业务和64kbit/s的电路域数据业务。这两种业务都可通过每用户忙时的话务量来描述，特征参数有以下3个：

（1）忙时呼叫次数（BHCA）；

（2）每次呼叫平均持续时间；

（3）阻塞率，也称为服务等级QoS。

每用户的平均Erlang= BHCA×持续时间(s)/3600

语音业务的每用户的话务量的取定和用户的行为特征、运营商的建网策略目标有关，一般可取为每用户0.03Erl，CS64视频会议、可视电话等业务每用户的话务量可取为0.003Erl左右。需注意的是，对于不同等级的用户（高、中、低端用户），由于其消费能力和消费习惯的不同，实际产生的话务量尤其是可视电话业务量的差别是非常大的，对不同等级的用户话务分别建模将能得到更为细致的结果。但是考虑到业务发展初期总体业务量均不会很高，且处于简化设计流程的考虑，只取了各种等级业务量的均值作为业务模型的基础。

语音激活因子：语音业务的语音激活因子可取0.67；视频电话业务的激活因子一般取为1。具体的模型参数的取值见表3.3。

2．分组数据业务

分组数据业务的应用主要有流媒体、Web网页浏览、E-mail、监控和FTP下载等，其承载方式有CS64k，PS64k，PS144k，PS384k等4种，如图3.2所示。

无线网络规划当中直接用到的是在对各种应用的模型统计的基础上，结合各种应用的比例以及各自的承载业务类型得出的承载业务的吞吐量。因此还需要对承载速率进行建模，得到各种速率业务的参数统计值。

模型参数主要有忙时会话（Session）连接请求次数、每个会话包含的分组呼叫（Packetcall）次数、分组呼叫的平均数据量（包含若干个Data Burst）大小和激活因子等。具体取值见表3.4。

图3.2 数据业务示意图

其中，平均吞吐量由下式计算得到：

通过对上面几种模型的统计分析，可以得到上述各种模型对应的业务在特定QoS要求下的平均数据速率，结合前面业务预测得到的各业务的比例，即可得到每用户的综合分组数据业务的平均吞吐量： 8 3600 BHSA 每个会话包含呼叫次数每次呼叫的数据量激活因子平均吞吐量＝

ave i i T P T

其中，T ave为每用户分组数据业务平均吞吐量；P i 为第i 种分组数据业务的比例；T i 为第i 种分组数据业务的每用户平均吞吐量。

数据业务的等效Erl数计算如下：

_ kbit/s 1000 Data Erl 每用户忙时吞吐量承载速率（）

每用户的综合数据业务Erl数为：

erl / i i T T R

其中，R i为第i 种业务的承载速率。

[算例] 对应表3.4 中的各种分组数据业务平均吞吐量，计算可得每用户的综合数据业务量为：

T erl= 72.8/(64×103)+9.8/(144×103)+54.6/(384×103) TD-SCDMA 规划设计手册– 88 –

=0.001(Erl)

上述分析都是基于净数据负荷进行的，在实际的系统当中，由于误码的存在，将会导致一定比例的数据重传，从而造成空口实际传送的数据量要大于信源数据量，二者之间的相对大小主要由系统的BLER 决定，具体可由下式进行估算：

' 2 3 1 N NN BLER N BLER N BLER N BLER

其中，N’：空口需传送的数据量大小；N：数据源产生的净数据量大小。

由于一般系统的目标BLER 不超过5%，由上式可知N’和N 之间差别不大，因此在进行数据业务量估算的时候直接用N 来代替N’。

3．混合业务量估算

前面分别对电路域和分组域业务进行了建模分析，下面介绍混合业务估算的几种方法：（1）后Erl-B 方法（Post Erlang-B）

该算法的思想是：通过将不同业务所需容量相加得到组合业务的容量需求；不考虑不同业务之间的资源共享。

[算例] 共有两种业务，其Erl数和占用的资源数如下：

业务A：2 单位资源/连接，话务量：12Erl，呼损率：2%；

业务B：8 单位资源/连接，话务量：3Erl，呼损率：2%；

首先根据各业务的容量需求和QoS要求，查Erlang-B 表分别计算各自所需的单位资源数：业务A：12Erl 对应的连接数为19，所需的单位资源数=19×2=38；

业务B：3Erl 对应的连接数为8，所需的单位资源数=8×8=64；

两业务合计需要单位资源数为102 个。

（2）等效Erlang法

该算法的思想是：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。

算法特点：选择不同的业务作为衡量基准会导致不同的容量需求。

[算例] 采用和上面算例相同的两种业务：

以业务A 为基准，则两种业务的等效Erl数为24Erl，所需资源数为：33×2=66；

以业务B 为基准，则两种业务的等效Erl数为6Erl，所需资源数为：12×8=96。

通过该算例可以明显看出，以不同的业务作为衡量基准，计算出的容量需求差别很大，尤其在不同业务占用资源数差别较大时，差别更为明显。

同时还应注意到，无论以哪种业务为基准，计算出的资源需求都要小于用后Erl-B 算法计算出的结果。这是因为后Erl-B 算法将不同业务所需的资源割裂开进行计算，实际上不同业务之间可共享系统的信道资源，好像有个大的“信道池”，可在保证呼损率指标的情况下，使资源在各种业务之间得到合理的分配，得到更高的利用率，从而节省信道资源。

此外，需要特别注意的是，以占用资源数最少的业务为基准估算出的资源数偏少，而以

占用资源数最多的业务为基准估算出的资源数偏多，实际最佳的资源数介于这两者之间，但是用等效Erlang算法，无法得出该结果。

（3）坎贝尔公式算法

算法思想是：综合考虑了所有的业务构造一个等效的业务（也被称作“中间业务”或“虚拟业务”），并计算系统可以提供该业务的信道数和总的等效业务话务，然后得到混合业务的容量估算。

[算例] 采用和上面算例相同的两种业务，构造一个等效于两种业务混合业务的业务：

①业务等效单位资源Erl数： i i T Erl T

其中，Erl i为业务i 的Erl，T i 为业务i 单个用户占用的单位资源个数。

T = 12×2+3×8 = 48

②系统方差： 2 i i v Erl T

v = 12×22+3×82 = 240

③虚拟业务单用户占用单位资源个数：

v a T

a = 240/48 = 5

④虚拟业务等效业务量：

aT c

c = 48/5 = 9.6

⑤查表得出所需连接数L：

9.6Erl，2%呼损，对应的连接数为16。

⑥对满足相同GoS的目标业务所需容量分别为（以业务i 单位资源计算）

C req= a L+T i

由此可知：

根据业务A 计算出的资源需求为：5×16+2 = 82；

根据业务B 计算出的资源需要为：5×16+8 = 88。

实际所需的资源数介于83～89 之间。

比较可见，坎贝尔算法相对于等效Erl算法可将资源估算结果缩小到一个比较小的范围内，故该算法更为精确。

3.2.3 容量分析思路

容量通常有两种定义：一种是在满足一定通信质量要求时，单小区最多能同时容纳的用户数；另一种是在一定误码率性能条件下，单小区的平均数据吞吐率。

尽管TD-SCDMA 系统采用了智能天线、联合检测等先进技术，使得系统内的干扰有了一定程度的降低，但是由于算法复杂性、处理时间、对最差信号质量的要求等方面的原因，智能天线、联合检测等技术对系统性能的改善是有条件的，并且实际应用中需要在算法复杂性和精度、实现难度、处理时间之间做折衷，所以实际TD-SCDMA 系统仍有可能是干扰受限系统。后面章节将分别从干扰受限和码受限的角度分别对系统的上、下行容量进行分析。

极限容量是理论上满足特定质量要求的最大容量，在实际网络中，往往还没有达到这个极限的时候，终端的最大发射功率、基站接收灵敏度等参数中的一个或几个已经达到极限状态。此时，如果再有新的用户接入，由于CDMA 系统的自干扰特性，其他所有用户的有效干扰都要增加，其信干比将不能满足解调门限的要求。因此，为了保证通信质量，所有用户的发射功率都要增加，进入一个功率增加的正反馈状态，导致系统总的干扰急剧增加，产生雪崩