GPRS数据业务的无线容量规划

华为技术有限公司 何群　方昭江　戴冰琦

　　摘 要：传统的GPRS无线容量规划是根据话务量折算出PDCH数量，本文探讨一种新的GPRS容量规划思路，即根据GPRS用户数量、每用户吞吐量、重传比例和每PDCH信道承载速率几个要素来计算PDCH数量，并推导了计算公式。

　　关键词：容量 GPRS 编码速率（CS）

1 概述

　　一个系统的无线容量规划就是确定提供某项业务的无线信道数量。网络配置信道数量过少将导致业务拥塞，也导致业务收入的降低；配置信道过多将导致资源的闲置和浪费。因此配置合理的信道数量就是网络规划的重要工作之一。
　　GPRS的无线容量规划以前也有文献进行过探讨和阐述，但一般都是把数据业务折合成话务量（Erlang）后来计算PDCH的数量。作者认为这种计算方法存在一定的局限性，它没有充分考虑GPRS数据业务的特殊性，如PDCH信道的共享特性，数据业务允许适当的延时和重传特性等等。
本文探讨一种新的GPRS无线容量规划思路，即根据GPRS用户数量、每用户吞吐量、重传比例和每PDCH信道承载速率几个要素来计算PDCH数量，并推导了计算公式。

2 GPRS规划流程

　　GPRS无线网络规划的一般流程如下图所示，其最终结果是输出满足语音和GPRS业务的BTS和TRX的数量。规划过程可以分成两大部分：覆盖规划和容量规划。本文仅探讨其中的容量规划部分。

　　实际的容量规划除了上述的数据业务规划外，还应该包含信令容量的规划。语音TCH容量规划比较成熟，本文不作探讨。

3 GPRS容量规划

　　现阶段各厂家在GPRS的实现方式上，PDCH由PDTCH＋PACCH＋PTCCH组合而成。PDCH信道除了需要承载用户数据外，GPRS Attach、GPRS Detach、PDP激活、PDP去激活、路由区更新等信令数据，以及GPRS短消息，也需要占用PDCH信道资源。

与语音业务不同，GPRS用户数据部分还有一部分用于数据包的协议头开销。

3.1 GPRS数据业务模型

3.2 PDCH承载效率

　　IP层的用户数据在经由PDCH无线信道传输之前需要分别由SNDCP、LLC、RLC/MAC封装打包，同时要增加数据包头和校验比特等开销。因此一个200字节的用户IP数据包最终在PDCH信道上传输的实际数据量要大于200字节。

　　每200字节的IP包在RLC/MAC层的开销（包括重传）约为20字节，这里定义为平均IP包开销。因此PDCH承载效率＝平均IP包长度/（平均IP包长度＋平均IP包开销）＝90%，包含开销的忙时每用户数据吞吐量为：180/0.91=200bps。因此在上述话务模型下，各种信令流程的数据流量为：16.5+1.5+271+2+76.5=368 Bytes。

　　由于上述信令与用户数据本身均需要在PDCH信道上传输，因此忙时平均每个用户所需IP吞吐量（Ave_throughput_per_user）为：200+368×8/3600=200.8bps。可见按照上述GPRS业务模型，信令流程对用户数据吞吐量的影响较小。为便于计算，下文计算中忽略信令对吞吐量的影响，忙时平均每用户IP吞吐量仍按200bps计。

3.2 PDCH承载速率

　　手机与网络侧之间在数据传输过程中一般依据Um接口的RLC重传率来选择合适的编码速率，即发生CS切换，因此在数据传输过程中，IP层承载速率也随着编码速率的变化而变化。平均IP层承载速率计算举例如下：

　　假设目前仅采用CS1和CS2编码速率，使用比例为2：8，则每个PDCH的平均IP层承载速率为：5.58*0.2+8.31*0.8=7.76kbps。
同样，对于CS3/CS4，如果CS3与CS4的使用比例仍为2：8，则每个PDCH的平均IP层承载速率为：9.89*0.2+13.95*0.8=13.138kbps。

3.3 PDCH数量计算

3.3.1 预测GPRS用户数

　　GPRS用户数量可以根据GSM用户折算，也可以从网上实际统计数据获得。根据GSM用户折算的方法如下：

　　假设GPRS用户占GSM/GPRS用户的10％，则根据每个小区的容量（载频）配置可以折算出GPRS的用户数。具体方法是：1）根据载频数计算出TCH信道数量；2）根据语音业务的GOS查Erlang B表得出语音业务的话务量；3）根据语音业务每用户话务量计算出用户数；4）按GPRS占GSM用户比例折算出GPRS用户数。

　　对于一个已经运行的GSM/GPRS网络，可以根据一段时间内的最大附着用户数和平均附着用户数（SGSN性能报表提供）来估算GPRS用户数量。

3.3.2 每个小区IP吞吐量

　　一个小区内忙时所有GPRS用户的平均IP吞吐量＝GPRS用户数×忙时平均每用户IP吞吐量。假设某小区有100个GPRS用户，则该小区的平均IP吞吐量＝100×200＝20000 bps＝20kbps。

3.3.3 每小区所需PDCH数量

　　一个小区内所需PDCH信道数量（Number_PDCH_per_cell）＝小区IP吞吐量/每个PDCH的IP承载速率。按上述假设，拥有100个GPRS用户的小区需要的PDCH信道＝20/7.76＝2.58，因此需要配置3个PDCH信道。归纳上述分析过程。

3.3.4 实际PDCH配置

　　从上一节表中计算结果可以看出，当某小区GPRS用户数在20个以下时，只需配置1个PDCH信道即可。然而，由于目前GPRS主流机型为1U＋4D和1U＋3D，为了手机可以达到其最大下载速率，尽管按计算结果只需要1个PDCH即可，实际仍应该配置4个PDCH。考虑到在GPRS用户较少时，忙时大容量数据下载业务次数也较少，实际的PDCH配置可以配置为1个静态PDCH＋3个动态PDCH，即1＋3配置。

　　当某小区GPRS用户数超过200个以后，需要配置6个以上PDCH信道，如果仍然采用CS1/2编码方式，将对语音业务的容量产生较大影响，此时必须引入CS3/4编码方式，同时还应考虑增加静态PDCH数量，建议静态PDCH数量至少配置3个。

　　当某小区的GPRS用户数达到1000左右时，即使采用CS3/4编码方式，仍然需要多个TRX才能GPRS业务的需要，此时如果3G仍然没有商用，则需要考虑采用专用频段开展GPRS业务，如把现有的DCS1800网络改造成专门承载GPRS业务的网络。

建议实际PDCH配置

　　表中的静态和动态配置比例是建议值，最好根据网上统计数据进行调整，避免PDCH和TCH信道之间的不必要的频繁转换。

　　如果按的渗透率为10%计，则每个小区GPRS用户不超过200个，最多只需配置6个PDCH信道，多数小区只需配置4个PDCH信道即可。

3.4 PDCH对TCH的影响

4 结束语

　　由于目前网上活跃的GPRS用户仍然较少，同时作者研究凭借的数据也有限，因此本文难免存在谬误，欢迎业内人士批评指正，共同探讨。

摘自　通信市场