第3章网络容量优化-PPT课件.ppt
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1、1o 无线网络容量概述无线网络容量概述o CDMA2000 1x的网络容量的网络容量o GSM的网络容量的网络容量o 无线网络容量的评估指标无线网络容量的评估指标o 无线网络容量问题的优化无线网络容量问题的优化第三章第三章 网络容量优化网络容量优化2无线网络容量概述无线网络容量概述3话务量话务量o 话务量来反映通信业务量的大小,也用来反映网络容量的大小和通信设备的负荷o 话务量的单位是爱尔兰(Erlang),简写为Erlo 爱尔兰定义为单位时间内信道被占用的时长o单位时间一般取单位时间一般取1小时小时o 话务量的计算方法为:单位时间内平均发生的呼叫次数和每次呼叫占用的平均时间的乘积。o话务量一
2、般用话务量一般用A表示:表示:A=C*to式中式中C为单位时间内的呼叫次数,为单位时间内的呼叫次数,t为每次呼叫的为每次呼叫的保持时间保持时间4例题例题3-1 某用户在1天(24小时)内打了3次电话。第一次通话5分钟,第二次通话8分钟,第三次通话1分钟。问该用户平均每小时的话务量是多少Erl? 解:用户单位时间(1小时)平均的呼叫次数:o C=3/24=0.125次o 平均每次呼叫占用的时间:o t=(5/60+8/60+1/60)/3=0.078小时o 则用户平均每小时的平均话务量为:o A=C*t=0.125*0.078=0.0097Erl5o 对于有多个用户的系统,系统的总话务量等于所有
3、用户话务量之和:o A=U*Auo A代表系统的总话务量,代表系统的总话务量,U是系统中总的用户数量是系统中总的用户数量,Au是平均每用户的话务量。是平均每用户的话务量。o 例题例题3-2:某系统有50个用户,每个用户平均每小时发出2次呼叫,每次呼叫平均保持3分钟,求系统总话务量。解:平均每用户话务量为:o Au=2*(3/60)=0.1Erl系统总话务量为:o A=0.1Erl*50=5Erl总总话务量话务量6忙时话务量忙时话务量o 忙时话务量a可由下式计算:o a=A*ko其中,其中,A为全天话务量,为全天话务量,k为忙时集中系数。为忙时集中系数。7o 某移动通信网每天的呼叫次数为5000
4、次,平均每次呼叫保持时长为1分钟,忙时集中系数为10%。求该网络的忙时话务量。o 解:全天话务量:o A=C*t=5000*(1/60)=83.3Erlo 忙时话务量:o a=A*k=83.3Erl*10%=8.33Erl例题例题3-38呼损率呼损率o 损失话务量占流入话务量的比率,称为呼损率,一般用B表示。o 呼损率的计算公式为:o B=(A-A0)/Ao其中其中A为流入话务量,为流入话务量,A0为完成话务量。为完成话务量。910o 一个通信网的用户平均每次呼叫保持3分钟,在某一个小时内呼叫尝试了10000次,成功9800次,计算呼损率。o 解:流入话务量:A=10000*(3/60)=50
5、0Erlo 完成话务量:A0=9800*(3/60)=490Erlo 呼损率为: (A-A0)/A=(500-490)/500=2%例题例题3-411o 对于有n个信道的系统,呼损率的计算公式为:o 根据上面的公式,只要给定呼损率B、流入话务量A和信道数n三个数值中的任意二个,我们都可以计算另外一个的值o 爱尔兰B表niiniAnAB0!/!/呼损率呼损率12o 某移动通信网络,每天每个用户平均呼叫10次,每次占用信道的平均时间为80秒,呼损率要求5,集中系数为K=0.125,问给定8个信道能容纳多少个用户?o 解:首先求出在给定的呼损率和信道数量条件下,可支持的最大话务量A:o 题中给出呼损
6、率为5%,信道数为8,查爱尔兰B表可知此时可支持的最大话务量为:A=4.543Erl。o 然后求出每用户的平均忙时话务量a:o a=10*(80/3600)*0.125=0.0278Erlo 最后求出系统能容纳的用户数M:o M=A/a=4.543/0.0278=163例题例题3-513CDMA2000 1X的网络容量的网络容量14影响CDMA2000 1x网络容量的因素:o网络带宽网络带宽o基站频点配置数量基站频点配置数量o基站的数量基站的数量o网络干扰水平网络干扰水平o基站功率分配基站功率分配o Walsh码资源码资源15网络带宽网络带宽o CDMA2000 1x系统可工作在800MHz和
7、1900MHz两个频段。o 其中800MHz频段为: 825835MHz(上行)/870880MHz(下行);o 1900MHz频段为:1850-1910MHz(上行)/1930-1990MHz(下行)。 o 其中1900MHz频点仅在美国使用。 16网络带宽网络带宽o CDMA2000 1x每一载频占用1.23MHz的带宽,频道间隔0.03MHz。CDMA的频点计算可按如下公式:o 上行链路: f=825.00MHz+0.03MHz*N; o 下行链路: f=870.00MHz+0.03MHz*N。 o 其中N为频点编号。17网络带宽网络带宽o 我国为CDMA2000 1x系统分配了10MH
8、z的频段,具体为:o 下行频段:870880MHz;o 上行频段:825835MHz。o 对应的7个 频点编号为N=283,242,201,160,119,78,37。18基站的频点配置o CDMA网络由于采用了码分多址技术,相邻基站就可以进行频率复用o 对于CDMA网络来说,当新增频点时,要求新增频点形成一定区域范围的连续覆盖,而不能采用“插花”式方案。o 插花式扩容的问题基站Bf1/f2基站Af1基站Cf119反向容量o 软容量o 干扰对反向容量的影响o Eb/Nt:信号解调后每比特信号能量与总噪声密度的比值o 当Eb/Nt取4.2dB时,CDMA2000 1x基站每扇区每载频允许接入的反
9、向信道数量为47。o 考虑33%软切换比例后,CDMA2000 1x基站每扇区每载频允许接入的反向信道数为:47/(1+33%)=3520前向容量o 前向链路容量受限于基站总的发射功率、CDMA同信道干扰和移动台接收机的Eb/Nt门限。o 当分配给业务信道的功率不再能满足移动台接收机的Eb/Nt时,系统容量就达到了极限。o 当移动台的解调门限Eb/Nt=6.4dB,基站发射功率为20w时,CDMA2000 1x基站每载频每扇区最多支持61个前向业务信道。当软切换比例为33%时,每载扇支持的前向业务信道数(减去用于软切换的信道)为:o 61/(1+33%)=4521前向容量o 根据上面1X语音业
10、务前反向容量的计算,可以知道单载扇前向容量是45个信道,反向容量是35个信道。由此可知,一般情况下,1X语音业务的容量是反向受限,因此1X语音业务的单载扇的容量是35个信道。22基站功率分配对前向容量的影响o导频信道功率:基站总功率的导频信道功率:基站总功率的10%20%;o同步信道功率:导频信道功率同步信道功率:导频信道功率-10dB;o寻呼信道功率:导频信道功率寻呼信道功率:导频信道功率-1.5dB。o 在实际网络中,一般按照区域中基站之间距离的大小,确定功率配置。o在基站间距小于在基站间距小于1公里的中心城区,导频功率可公里的中心城区,导频功率可设置为总功率的设置为总功率的10%;o在基
11、站间距为在基站间距为2公里左右的郊区,导频功率可设公里左右的郊区,导频功率可设置为总功率的置为总功率的15%20%;o在在基站间距较大的农村区域,导频功率可设置基站间距较大的农村区域,导频功率可设置为总功率的为总功率的20%。23 建设一个10万用户容量的CDMA2000 1x网络,全部基站均为单载频三扇区,设计呼损率为2%,平均每用户忙时话务量为0.02Erl,软切换比例为33%。问需要建设多少基站才能满足容量需求?o 解:网络总话务量为:100000*0.02=2000Erlo 由于当软切换比例为33%时,每载扇可支持的业务信道数为35个,查爱尔兰B表可知,当呼损率为2%时,每载扇支持的话
12、务量为26.44Erl。o 为支持2000Erl的话务量,需配置的载扇数为:o 2000Erl/26.44Erl=76o 因此,需建设的基站数量为:76/3=26例例3-624GSM的网络容量的网络容量GSM无线网的容量主要由网络带宽、频率复用方式、基站的频点配置数量、基站的数量、语音编码速率等因素决定25网络带宽26网络带宽网络带宽GSM网络相邻频点的频率间隔为200kHz,频点号n和频道标称中心频率的关系为:GSM900: 上行频点:f(n)=890.2MHz+(n-1)0.2MHz(n=1124) 下行频点:f(n)=935.2MHZ+(n-1)0.2MHz(n=1124)GSM1800
13、:上行频点:f(n)=1710.2MHz+(n-512)0.2MHz(n=512885)下行频点:f(n)=1850.2MHz+(n-512)0.2MHz(n=512885)27o 我国GSM900的频率分配如下:o 中国移动公司分配的频段为:905909MHz(上行)/950954MHz(下行)。TACS撤网后,中国移动将其频率用于GSM网络,因而其GSM实际使用频段为890909MHz(上行)/935954MHz(下行),共19MHz带宽,94个频点,对应频点号为194。o 中国联通公司分配的频段为:909915MHz(上行)/954960MHz(下行),共6M带宽,29个频点(去除一个保
14、护频点),频点号为96124。网络带宽网络带宽28o 我国GSM1800(也称DCS1800)的频率分配如下:o 中国移动公司分配的频段为:17101725MHz(上行)/18051820MHz(下行),共15M带宽;o 中国联通公司分配的频段为:17451755MHz(上行)/18401850 MHz(下行),共10MHz。网络带宽网络带宽29频率复用方式频率复用方式o 频率复用提高了网络容量,但也带来了同频之间的干扰问题。o 任何频率复用方式必须满足GSM系统对载干比的要求,包括:(1)同频载干比:)同频载干比:C/I9dB。工程中加。工程中加3dB余量余量,即,即C/I12dB;(2)邻
15、频载干比:)邻频载干比:C/I-9dB。工程中加。工程中加3dB余余量,即量,即C/I-6dB;(3)载波偏离)载波偏离400KHz时的载干比:时的载干比:C/I-41dB。30o 43频率复用(4个基站,1基站3小区) A3 D2 B1 C3 B2 D1 D3 A2 C1 B3 C2 A1 B3 C2 A1 A3 A1 B1 D1 D3 D2 C3 B2 A1 C3 D2 C3 C1 D2 B1 C2 A1 A2 C1 D3 频率复用频率复用316MHz带宽的带宽的43频率复用频率复用3219MHz带宽带宽43复用复用33基站的频点配置o 基站实际的频点配置由两个方面的因素决定:o一是由频率
16、复用方式所决定的基站频点配置的一是由频率复用方式所决定的基站频点配置的最大值,基站配置的频点不能超过这个最大值最大值,基站配置的频点不能超过这个最大值的限制;的限制;o二是实际话务量的需要,话务量越高的地方,二是实际话务量的需要,话务量越高的地方,基站配置的频点也应该越多。基站配置的频点也应该越多。34o例题例题3-7:已知某地区的GSM网络呼损率要求为1%,每用户忙时话务量为0.02Erl。那么,一个频率配置为3/2/1的基站的容量是多少Erl?能容纳多少用户?o解:单频点扇区的容量:o1个频点的8个时隙中,TS0用作控制信道,TS1-7用作业务信道。查爱尔兰B表可以知道,当呼损率为1%时,
17、7个业务信道可提供的话务容量为2.501Erl。o能容纳的用户数:2.501Erl/0.02Erl=125o2个频点扇区的容量:oBCCH频点(f0)的8个时隙中,TS0-1用作控制信道,TS2-7用作业务信道;f1频点的8个时隙全部用作业务信道。因而2个频点的扇区共有14个业务信道,查爱尔兰B表可以知道,当呼损率为1%时,14个业务信道可提供的话务容量为7.352Erl。o能容纳的用户数:7.352Erl/0.02Erl=36735o 3个频点扇区的容量:o BCCH频点(f0)的8个时隙中,TS0-1用作控制信道,TS2-7用作业务信道;f1和f2频点的16个时隙全部用作业务信道。因而3个
18、频点的扇区共有22个业务信道,查爱尔兰B表可以知道,当呼损率为1%时,22个业务信道可提供的话务容量为13.65Erl。o 能容纳的用户数:13.65Erl/0.02Erl=682o 由此可知,一个频率配置为3/2/1的基站的容量是:2.501+7.352+13.65=23.503Erl;能容纳的用户数:125+367+682=117436o例题例题3-8:某地区新规划一个GSM基站,预测0扇区覆盖范围内有550个用户;1扇区覆盖范围内有200个用户;2扇区覆盖范围内有750个用户。已知,该网络设计呼损率为5%,平均每用户忙时话务量为0.025Erl,基站容量预留30%。问该基站该如何配置频点
19、?o解:0扇区话务量:550*0.025Erl=13.75Erlo考虑预留容量后,0扇区需支持的话务量为:13.75Erl*(1+30%)=17.875Erlo查爱尔兰B表可知,当呼损率为5%时,为支持17.875Erl的话务量,需要23个业务信道。o因而0扇区需配置4个频点。o1扇区话务量:200*0.025Erl=5Erlo考虑预留容量后,1扇区需支持的话务量为:5Erl*(1+30%)=6.5Erlo查爱尔兰B表可知,当呼损率为5%时,为支持6.5Erl的话务量,需要11个业务信道。o因而1扇区需配置2个频点。37o 2扇区话务量:750*0.025Erl=18.75Erlo 考虑预留容
20、量后,2扇区需支持的话务量为:18.75Erl*(1+30%)=24.375Erlo 查爱尔兰B表可知,当呼损率为5%时,为支持24.375Erl的话务量,需要30个业务信道。o 因而2扇区需配置4个频点。o 根据上述计算结果,该基站可配置为S4/2/4站型。38基站的数量o 覆盖的需要o 容量的需要o 小区分裂39o例题例题3-9:某基站的频点配置为7/7/7,由于该基站天线挂高比较高,导致基站覆盖范围内较大,话务量较高,经常出现大量的话务溢出。现考虑将该基站进行小区分裂,由2个比较低的基站替代原基站。已知原基站覆盖区域内的忙时话务量为132Erl且在区域内均匀分配,考虑到30%的容量预留,
21、并保证不大于2%的呼损率,请确定新建基站的容量配置。o解:由于话务量在区域内均匀分配,我们可以考虑新建2个基站的6个扇区采取同样的频点数量配置。这样每个扇区承担的话务量为:o132Erl/6=22Erlo考虑30%容量预留后,每扇区应支持的话务量应不小于:o22Erl*(1+30%)=28.6Erlo查爱尔兰B表可知,在2%呼损率时,为支持28.6Erl,需38个业务信道,因而每扇区需配置5个频点。o由此可以确定2个新基站都可以配置为5/5/5的站型。40语音编码o 13kbps全速率(FR)编码,采用规划脉冲激励线性预测编码技术(RPE-LTP);o 12.2kbps的增强型全速率(EFR)
22、编码,采用代数码激励线性预测编码技术(ACELPT);o 5.6kbps的半速率(HR)编码,采用矢量和激励线性预测编码技术(VSELP)。41o 半速率信道有两种分配方式:o一是固定分配方式一是固定分配方式o二是动态分配方式二是动态分配方式o 半速率编码的好处有:o每载频的信道容量可以翻倍;每载频的信道容量可以翻倍;o无需扩容载频,节省设备投资;无需扩容载频,节省设备投资;o无需重新进行频率规划;无需重新进行频率规划;o快速有效地解决网络拥塞问题。快速有效地解决网络拥塞问题。o 半速率的缺陷是通话时话音质量有所下降。42o 例题例题3-10:某GSM基站站型为S2/2/2,全速率呼叫比例设置
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