基于业务特征的TD-SCDMA无线小区扩容预警方法

基于业务特征的TD-SCDMA无线小区扩容预警方法
李军
【摘要】本文提出一种基于业务特征的TD-SCDMA 无线小区扩容预警方法,准确评估小区级别的无线资源利用率,为TD-SCDMA 无线网络规划优化以及无线容量
配置评估提供了科学的参考依据.
【期刊名称】《电信工程技术与标准化》
【年(卷),期】2011(024)008
【总页数】4页(P1-4)
【关键词】TD-SCDMA;话务模型;无线小区;容量预警
【作者】李军
【作者单位】中国移动通信集团河南有限公司,郑州,450008
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.5
1 背景
TD-SCDMA网络最显著的特点就是除了承载传统的语音业务外，还能够提供种类繁多的高速数据业务。

在各种应用场景中，由于用户分布、用户具体的业务需求不同，不同小区的业务使用情况千差万别。

不同业务具有不同的特性，占用不同的系统资源负荷，造成准确评估整个系统性能和小区级别的无线资源利用情况十分困难。

因此必须首先准确划分TD-SCDMA不同的话务场景，建立科学适用的话务模型，
提出基于业务特征的无线小区扩容的预警方法，精确指导网络规划和优化。

2 现有TD-SCDMA无线小区无线资源扩容预警方法
在TD-SCDMA网络中，现有无线小区的资源扩容预警方法首先从OMC中提取小区无线网络关键指标，然后根据无线网络利用率公式、关键指标和小区业务提供能力系数（统一的K值），计算出小区的无线网络利用率，最后根据实际的业务码资源利用率与扩容门限进行比较。

在一定时间间隔内，实际的业务码资源利用率大于扩容门限达到一定数量，则预警小区无线资源容量需要扩容。

现有小区级扩容预警方法的缺点如下。

（1）在目前的无线小区扩容预警方法中，不同载波配置情况下代表小区业务提供能力的K值设置均相同。

但在实际无线网络中，不同小区由于其承载的业务类型不同，对无线资源的需求和占用情况不同，因此反映小区业务提供能力的K值设置应各不相同；
（2）在目前的无线小区扩容预警方法中，没有根据无线小区承载的具体业务类型及其特征而理论计算小区资源利用情况，无法准确调整小区实际提供业务能力的K 值，不能根据无线小区实际资源利用率而获得准确的容量扩容预警方法。

3 基于业务特征的TD-SCDMA小区扩容预警方法
小区精确扩容预警方法的思路如图1所示，首先根据TD-SCDMA无线小区承载R4、HSDPA业务的不同，分别建立小区级的话务模型，然后根据每个小区不同的话务模型，计算出小区无线网络利用率公式中的修正K值。

结合无线网络利用率公式，对每个小区的无线容量进行评估预警。

图1 小区级精确扩容预警方法流程图
3.1 小区级话务模型建立
TD-SCDMA网络主要包含R4和HSDPA两种业务，下面以R4业务的特征和无线资源占用情况为例，建立小区级话务模型。

在TD-SCDMA无线小区中R4业务
分为电路交换（CS）域和分组交换（PS）域两种类型。

从OMC统计可以得到R4话务量和流量，利用下面的公式将PS流量转换成话务量（厄兰）；
假设R4业务K的流量THk(单位：bit/s)，业务速率Rk，那么流量等效话务量(厄兰)为Erlk＝Tk/Rk×3600。

由于R4提供固定速率的业务，因此可以直接得到每种业务占用码道对应表。

TD-SCDMA系统典型的业务速率以及各业务所需码资源如表1所示。

将R4业务话务量、占用的码道数代入下述背包算法公式，计算出各业务的等效呼叫阻塞概率，建立R4业务的小区级话务模型。

表1 TD-SCDMA系统典型的业务速率以及各业务所需码资源_____业务速率 __所需码资源 __等效SF16码道数目__AMR 12.2bit/s ___SF16×2 __________2____CS 64bit/s ___SF16×8 __________8____PS 64bit/s ___SF16×8 __________8____PS 128bit/s ____SF1×1 _________16 PS 384bit/s SF1×3 48
背包算法的核心在于容量有限的背包中，若有多种业务的用户要求接入，则各种业务的阻塞概率的计算方法。

本方法拟采用Kaufman-Roberts迭代算法，属于Stochastic Knapsack 算法的一种具体计算方法，具体计算过程如下。

如系统容量为C，存在K种业务，第k种业务的业务量为ak，容量需求为bk，k∈[1,K]业务K的阻塞概率计算过程：
背包Kaufman-Roberts迭代公式：
初始值：c=0时，G(c)=1;c<0时，G(c)=0则业务k的阻塞概率：
建立R4业务的话务模型，每个业务的话务模型包括3个维度。

业务K的话务模型={话务量Ak，码道占用数Bk，业务阻塞概率Gk}
3.2 小区修正的Kn值计算
根据每个小区不同的业务模型，计算出每个小区的修正Kn值。

Kn值：考虑呼损情况下，小区业务能力修正值；Kn值计算公式：Kn=ηX（1-Pcell）；
η：空口效率；
Pcell：小区的“业务阻塞概率”，Pcell= ∑ (Gk×Tk)；
Gk：业务K的“业务阻塞概率”；
Tk：业务K的平均流量占比。

根据小区话务模型可以得到不同业务的“平均流量占比”Tk：
Ak ：业务K的平均流量。

将R4话务模型中的业务K的阻塞概率Gk和平均流量占比Tk代入Kn值计算公式，可以算出每种R4业务的上、下行的修正Kn值。

3.3 基于业务特征的小区扩容预警方法
将每个小区计算得到的K值代入表2的无线网络利用率公式，可以得到每个小区准确的无线网络利用率，从而给出精确的扩容预警结果。

表2 无线网络利用率公式序号无线网络利用率公式1 R4业务码资源利用率 = 忙时下行R4业务占用的BRU数/（下行R4全部可用BRU数×Kn）>既定扩容门限2 R4业务码资源利用率 = 忙时上行R4业务占用的BRU数/（上行R4全部可用BRU数×Kn）>既定扩容门限
对于R4业务，只需检查上、下行R4业务码资源利用率，观察忙时利用率是否大于等于既定扩容门限。

若在一定时间间隔内，实际的业务码资源利用率大于扩容门限达到一定数量，则预警小区无线资源容量需要扩容。

4 实际应用和部署
根据TD-SCDMA小区承载业务类型的不同，在无线网络利用率公式的基础上，对某省会城市TDSCDMA现网不同的小区给出各种业务能力校正K值，使小区扩容预警标准更加准确。

以下介绍小区扩容预警方法已成功应用于某省会城市TD-SCDMA网络R4小区扩容工作中。

4.1 根据无线网络利用率公式，按照K=75%计算全网小区的码资源利用率
从上行R4码资源利用率的统计结果从表3可以看出，上行码资源利用率超过扩容预警门限50%的小区数目为0个，因此上行R4码资源不存在受限的情况。

表3 上行R4码资源利用率的统计结果上行R4业务码资源利用率小区个数百分比大于50% 0 0.00%大于10% 42 1.59%大于0% 1516 57.29%0 1088 41.12% 从下行R4码资源利用率的统计结果从表4可以看出，目前下行R4码资源利用率超过扩容预警门限50%的小区数目为1个。

表4 下行R4码资源利用率的统计结果下行R4业务码资源利用率小区个数百分比大于50% 1 0%大于10% 71 2.70%大于0% 1511 57.11%0 1063 40.17%
表5是下行码资源利用率TOP3的3个小区。

表5 下行码资源利用率TOP3的3个小区cell ID 下行R4无线网络利用率14370 61.00%1504 25.90%50525 18.00%
4.2 根据基于业务的小区级话务模型和校正后的K值计算小区R4码资源利用率以表6中给出数据为基础计算：
Pcell（等效呼叫阻塞概率）
=∑(PBk×Ti)=0.4×5%+0.1×6%+0.05×6%+0.4×12%+0.05×40%
=0.002+0.006+0.003+0.048+0.2=25.9%
可以得到小区的校正K值：K=η×（1–Pcell）=85%×(1-25.9%)=74%
校正后的R4码资源利用率
=忙时下行R4业务占用的BRU数/（下行R4全部可用BRU数×Kn）
=59/（128×74%）
=62.29%
表6 R4码资源利用率___业务种类 _话务量占比 _呼叫阻塞概率所需码资源
_AMR12.2bit/s ____40% ______5% __SF16×2__CS 64bit/s ____10% ______6% __SF16×8___PS 64bit/s _____5% ______6% __SF16×8__PS 128bit/s ____40% _____12% __SF1×1 PS 384bit/s 5% 40% SF1×3
4.3 TOP3 R4小区扩容预警分析
同理，计算小区cell 1504和小区cell 50525的无线网络利用率后，得到表7所示结果。

表7 结果
根据以上统计结果可以看出，需要对小区cellID=14370发出扩容预警。

5 结束语
本文考虑TD-SCDMA中不同业务的具体特性，针对系统负荷占用的差异性，建立基于业务特征的TDSCDMA无线小区扩容的预警方法，准确评估小区级别的无线资源利用率，为整个TD-SCDMA无线网络规划优化以及无线容量配置评估提供科学的参考依据，有效提升了TD-SCDMA网络的稳定性和运行效率，具有广阔的应用前景和使用价值。

参考文献
[1]段红光，毕敏，肖理兵，郑建宏.TD-SCDMA网络规划优化方法与案例[M].北京：人民邮电出版社，2008.
[2]朱东照,TD-SCDMA无线网络规划设计与优化[M].北京：人民邮电出版社出版日期：2007.
[3]李立华,陶小峰,张平,杨晓辉,TD-SCDMA无线网络技术[M].北京：人民邮电出版社,2010.。