EDGE规划方法初探

摘要　在3G牌照发放还未明朗的背景下，中国移动由现有GPRS网络升级到EDGE的愿望越发迫切。文章对基于现有GPRS网络进行EDGE升级的规划方法进行了探讨。

1、EDGE技术概述

1.1　EDGE技术特点

（1）新的调制技术

EDGE采用了8PSK（8相键控）调制技术。在2π调制周期内定义8个均分的不同相位来区分每个传送符号，而8种不同相位则可表示3个比特的信息量（000～111），传输速率是GSM/GPRS系统采用的GMSK（高斯最小移频键控，为两相键控）的三倍。

（2）多样化的信道编码方案

结合不同纠、检错能力的信道编码方案，EDGE可提供9种不同的"调制编码方案——MCS"，与使用单一调制技术的GPRS提供的4种"编码方案——CS"相比较，EDGE可以适应更恶劣、更广泛的无线传播环境；在相同带宽内，EDGE最高可以提供6倍于GPRS的数据速率。

（3）数据重发机制的改进

EDGE在数据发送和重发机制上采用了"链路适配"和"增量冗余"功能，数据重发成功率比GPRS平均提高10%～20%。

1.2　EDGE与GPRS、CDMA2000 1X数据传输速率的比较

EDGE有更高的资源利用率：在单用户和多用户的情况下，EDGE每时隙吞吐量比GPRS有明显的提高；与CDMA2000 1X相比，EDGE也有较高的速率。

为了描述EDGE的性能，下文以吞吐量为性能指标，将EDGE和GPRS、CDMA2000 1X进行对比，其中，GPRS和EDGE数据是2个时隙。对比结果如表1所示：

表1　吞吐量性能对比表

注：平均吞吐量是通过网络实测获得的数据。

从表1可看出：EDGE速率比GPRS高，CDMA2000 1X对于GPRS有速率优势，EDGE在平均速率上优于CDMA2000 1X。

1.3　EDGE的性能状况

由上节可知，捆绑两个时隙的EDGE理论峰值吞吐量为118kb/s，平均吞吐量为70kb/s～100kb/s。

EDGE在数据发送和重发机制上采用了"链路适配"和"增量冗余"功能，数据重发成功率较GPRS平均提高10%～20%。

EDGE采用快速功率控制技术，使得发射机的发射功率总是处于最小的水平，从而减少了多址干扰，稳定性较GPRS强。

EDGE发射8PSK时需要减少它的平均发射功率，与GMSK的GPRS相比，平均功率降低（SPD）在2dB～5dB之间，会造成数据覆盖区域收缩，C/I比GPRS CS3/4要求要高。GPRS、EDGE吞吐量与C/I的关系如图1所示：

图1　GPRS、EDGE吞吐量与C/I的关系图

EDGE可以提供基于不同时隙支持能力的MS所分配的时隙数，从而定义相应数据重传窗口的大小，变化范围从对应于一个业务时隙的最大64个RLC块到对应于8个业务时隙的1024个RLC块，弱化了快速移动时对数据吞吐速率的影响。

2、EDGE规划方法

2.1　EDGE规划流程示意图

EDGE规划流程如图2所示。

图2　EDGE规划流程图

2.2　EDGE覆盖区域确定及分类

中国移动已全网开通了GPRS，中国移动EDGE规划是基于GPRS规划而制定的。由于EDGE规划的覆盖区域应为有EDGE业务需求的区域，所以中国移动现网低数据流量区域将不属于EDGE的覆盖范围，其数据业务仍由GPRS网络来承载。

由现网的数据流量、话务统计以及市场部的VIP用户调查数据可得出全网的数据流量密度图、话务密度图和VIP用户分布图。

以数据流量密度图为基础，结合重点区域的调研结果、话务密度图中的高话务区域和VIP用户分布图中的VIP用户分布密集区，遵循EDGE覆盖区域要求连续的原则，可将满足一定数据业务密度标准的区域确定为EDGE覆盖区域。

2.3　规划期内数据用户数及数据业务模型预测

根据确定的EDGE规划满足期，结合移动用户数和GPRS用户数的历史数据以及规划期内EDGE业务发展策略，可对规划期的EDGE用户数和GPRS用户数进行预测。

结合现网GPRS用户的用户行为和EDGE的特点，可对规划期的用户行为进行预测，最后得到EDGE业务模型和GPRS业务模型的取定结果。

2.4　无线网络规划

（1）无线网络规划流程

由于EDGE规划是以GPRS规划为基础制定的，所以应充分利用现有GPRS的数据业务流量分布来进行规划。本文引入"GPRS小区利用率"，即每个小区的实际数据流量和GPRS可承载的数据流量的比值。

根据"GPRS小区利用率"来划分GPRS"容量小区"和"覆盖小区"：GPRS"容量小区"侧重于满足容量的需求；GPRS"覆盖小区"侧重于满足覆盖的需求。对照GPRS"容量小区"和"覆盖小区"，可分别按照不同的配置原则进行EPDCH信道（EDGE业务信道）的配置，且GPRS"容量小区"也按照不同的利用率取值区间分别采用不同的配置方法——因为不同利用率区间的小区预测业务增长量不同。

得到了覆盖区域内的EPDCH需求，结合现网设备升级EDGE的要求，可以得出EDGE规划载频的建设规模。

EDGE规划后，如新增载频，需要结合三年滚动规划对BSC的数目进行核算。

EDGE规划中，如数据业务信道数有调整，且数据流量有变化，需要结合三年滚动规划对PCU的数目进行核算。

（2）EPDCH信道配置原则示例

对照EDGE覆盖区域内的GPRS"覆盖小区"和GPRS"容量小区"，应采取不同的EPDCH（EDGE业务信道）信道配置策略。

◆GPRS"覆盖小区"的配置原则

GPRS"覆盖小区"侧重于满足覆盖的需求，小区的数据业务流量很小，在该小区配置1个静态EPDCH信道和1个动态EPDCH信道。

◆GPRS"容量小区"的配置原则

由表1，并结合EDGE的技术特点，可近似取定EPDCH信道承载能力是PDCH信道承载能力的3倍。根据业务预测可知在规划期内每个容量小区承载的忙时数据流量是现在的4倍。

这样GPRS"容量小区"的配置方法如下所示（设R_gprs_fillrate为"GPRS小区利用率"，NEPDCH为现有静态PDCH信道（GPRS业务信道）数目，NEPDCH为静态EPDCH信道（EDGE业务信道）数目。

动态EPDCH信道和静态EPDCH信道配置方法相同。

（3）EPDCH信道数大于7时

如果配置的静态EPDCH信道和动态EPDCH信道之和大于7时，需要用多个载频来承载EPDCH信道。

2.5　传输网络规划

EDGE的传输网络规划主要是对Abi s接口的传输资源进行核算。

不同业务对Abis口的16k Link需求如表2所示：

表2　Abis口的16k Link需求表

注：EDGE占用16k Link数的计算是基于满足MCS8～9需求而取定的4。

通过逐站统计基站载频数和EPDCH信道数，计算Abis口扩容需求和E1扩容需求，进行相应的Abis口配置。

2.6　核心网络规划

EDGE的核心网络规划主要是结合三年滚动规划对Gb接口、Gi接口、Gn接口和SGSN的数目进行核算。

（1）Gb接口核算

Gb接口需要分别考虑PCU侧的需求和SGSN侧的需求，Gb接口数目核算的受限条件为：在PCU和SGSN之间所需的最小Gb接口数、帧中继链路的上行和下行业务量。

◆PCU的Gb需求算法

取定包头及信令开销为37%、电路利用率70%，则各PCU的Gb口传输需求计算公式为：（各BSC的附着用户数×每用户忙时吞吐率×1.37/64/0.7）/30。

由该公式可算出各PCU侧的Gb口E1链路需求数，再求和可得到总的Gb接口E1链路需求数。

◆SGSN的Gb需求

新业务取定冗余为30%、平均包长为200Bytes、包头及信令开销为37%、电路利用率按70%取定，则Gb口流量计算公式为：PDP激活用户数×用户忙时吞吐率×1.37；Gb接口E1链路数计算公式为：Gb接口流量×1.3/0.7/64/30。

由以上公式可以计算出SGSN侧的Gb接口需求E1链路数。

◆Gb接口传输需求分析

取PCU侧和SGSN侧的Gb接口传输需求最大值为Gb接口实际需求。

（2）Gi接口核算

对于200Bytes平均包长度，考虑IP over Ethernet，平均开销为9%（Ethernet包头：18Bytes）。考虑10%的漫游用户和70%的电路利用率。

Gi接口的数据流量=激活用户数×忙时平均用户数据流量×1.09×1.5（峰值）×（100%+10%）/0.7。

（3）Gn接口核算

考虑Gn接口上的开销（IP over Ethernet），基于IP包平均200Bytes（GTP包头：16Bytes，TCP包头：20Bytes，IP包头：20Bytes，Ethernet包头：18Bytes），开销为37%。则：

Gn接口的数据吞吐量=Gi接口的数据流量×（1+37%）。

（4）SGSN数目核算

结合SGSN的数据处理能力进行SGSN的数目核算。

2.7　投资估算

明确了无线网络、传输网络、核心网的建设规模，再取定工程取费的费率，则可以得到EDGE规划的投资估算。

3、规划经验探讨

（1）硬件资源的合理规划

从网络的要求和现网设备不足的状况考虑，可以从现网中合理调整硬件资源，即从一些EDGE用户较少且为非重点区域的小区调整STRU及DXU_21至较重要的地区，争取做到资源利用最大化。

（2）提高下载速率的一些基本方法

◆EDGE信道调整

EDGE信道是EDGE进行数据传输至无线接口的载体，应用信道数量制约着无线接口上的速率大小。由于现网的手机模式主要为4+1或3+2模式，所以建议小区在激活EDGE功能后，一般EDGE信道设置为4，至少设置必须为3。

另外需增加EDGE信道的是EPDCH复用率大的小区，复用率大说明小区覆盖的EDGE用户较多，用户信道的共享过多，将影响到单个用户的数据速率。

◆在RPP资源允许的情况下，建议将FPDCH至少定义为1。一方面保证在小区拥塞时不至于抢占所有的EGPRS信道，另一方面，在小区较空闲的信道分配时，其邻近信道将作为LAST选择，预留给数据业务使用，以防止出现没有连续时隙可用的情况，从而提高速率。

◆参数合理设置使EDGE下载速率有较大提高。

BSC参数：

TBFULLIMIT/TBFDLLIMIT：新PSET触发的TBF限制，综合PCU资源利用率及现网无线资源占用情况，统调为2。

PDCHPREEMPT：设置可以给CS呼叫清空的动态PDCH信道类型。建议清空非本质的动态PDCH，TBF不会被断开，但可能会被降级。这样不会中断正在进行业务的TBF，以保障GPRS用户的数据传送。统调为1。

PCUQoS：GPRS R99 QoS机制开关，需要SGSN支持。默认设置为0，关闭QoS。统调为0。

GPRSPRIO：当应用以下无线功能时，控制是否将动态PDCH视为Busy的信道：

B0-Dynamic HR allocation and HR packing priority

B1-Cell Load Sharing priority

B2-Subcell Load Distribution priority

B3-Spare

B4-Spare

B5-GSM-UMTS Cell Reselection and Handover

为了减少动态PDCH被清空的情况出现，建议将以上B0～B2均设置为1，统调为7。

CHCODING：默认的GPRS编码方式，统调为CS2；

MBCRAC：多频带小区无线接入能力，即GPRS/EDGE手机支持的频段信息将作为分配动态PDCH的因素，当BSC不清楚手机频段支持信息时，动态PDCH只在BCCH频段分配，由于未开启多频带小区，统调为0。

PILTIMER：PSD IDLE LIST定时器。默认值为20，需要参考PCU资源占用情况，必须微调，在PCU资源占用及PDCH保持性能之间取得平衡；

CHALLOC：TCH信道指配时，BCCH载波TCH信道与非BCCH载波TCH信道的优选开关。统调为2，优先非BCCH载波的TCH信道。

CLMRKMSG：手机类标消息处理。当BSC接收到手机发送的Classmark消息时，是否送到MSC。统调为0，发送Classmark update给MSC。

EBANDINCLUDED：EGSM频带的信道是否参与以下无线功能的评估：

Half rate Packing

Cell Load Sharing

Subcell Load Distribution

Adaptive Configuration of Logical Channels

Dynamic HR Allocation

GSM-UMTS Cell Reselection and Handover

统调为1，即设置为ON。

HALFRATESUPP：半速率信道开启开关，统调为0，开启半速率信道功能。

PAGLIMIT：CP每秒钟发给TRH的最大寻呼命令数目。统调为0，不限制发给TRH的最大寻呼命令数。

SPEECHVERUSED：在切换时是否将手机当前使用的话音版本放到话音信道类型分配列表的最前面，使切换后仍使用当前的话音版本。统调为0，由系统自动选择最优的话音编码技术，以获得最优的话音质量。

SPEQINDCOLLECT：激活上行SQI采集，统调为1。

数据库功能参数的修改如表3所示：

表3　功能参数修改

小区重选参数：合理设置小区重选参数，如CRO、CRH等，使MS不会出现过多的重选，从而提高下载速率。

位置区的合理规划对EDGE下载速率影响非常大。位置区的划分要充分考虑用户密集区域和主要干道的覆盖，避免在这类地区产生不必要的位置更新。

信号强度对下载速率也有很大的影响。合理的覆盖可以使MS总能找到一个信号强度最好的小区，从而一定程度地提高下载速率。影响信号强度的相关调整参数，主要为ACCMIN、CRO的合理设置、邻区关系的优化，以及硬件方面天线调整减少越区覆盖等。

◆频率优化。

在GPRS系统中，引起干扰的原因是多方面的。有可能是系统内部由于频率规划不当引起的内部干扰（上行、下行干扰），也有可能是来自于系统外部的干扰：硬件方面的原因或由于参数设置等引起。干扰产生的后果将直接反映在IP throughput的下降、频繁的小区重选甚至数据业务的中断。在分析GPRS的干扰问题时，由于GPRS业务与传统语音业务共享无线资源，因此首先查看GSM中是否也存在明显的干扰问题，之后参照GSM解决干扰的方法进行相关的处理。

◆动态上下行PDCH预留

动态上下行PDCH预留，可以根据业务负荷，执行上行链路升级；在下行方面可以根据手机的多时隙能力，为其预留尽可能多的PDCH。

目前EDGE手机最多支持4信道下载，即4+1模式（下行4信道，上行1信道），也可以采用3+2模式（下行3信道，上行2信道）。由于部分手机不会动态选择信道，该功能开启之后，将动态地根据上传下载动态分析4+1还是3+2的模式。如果以下载为主，那么所采用的是4+1模式，如果以上传为主，那么就会采用3+2模式，从而能提升EDGE下载速率。

数据库参数DYNULDL是数据库网络功能的激活参数，0为关闭此功能，值1为激活此功能。BSC属性参数DYNULDL ACT是此功能的开关，值0为关闭此功能，值1为开启此功能。

（3）容量优化

GPRS网络的无线部分是建立在现有GSM基础上的，在BSC中有专门的硬件PCU来控制和提供PDCH的使用，而空中接口使用的是小区的空闲TCH。因此，GPRS容量优化分为两个部分：

◆PCU容量

空中接口（小区容量），即PDCH容量。

每个BSC只能有一个PCU，每个PCU内可以容纳多个RPP；每个RPP最多可以提供150GSL资源，即150个PDCH，或者64个EPDCH。

配置Gb接口的带宽时，由于占用了一定的SNT时隙，会减少GSL链路的容量；当配置Gb接口链路数大于19时，每增加1条链路将减少4个GSL资源。需要均衡考虑GSL资源与Gb链路数。

◆空中接口（小区配置）

GPRS的基本信道PDCH是由TCH转变而成，如果小区没有空闲的TCH，GPRS业务将受到很大影响

系统设置语音业务比数据业务具有较高的优先等级，当语音业务繁忙时，CSD（电话交换域）将预清空PSD（数据交换域），将ODPDCH转换为TCH。因此，小区配置不足时将影响GPRS业务。

4、结束语

EDGE网络建设对现网GSM网络的影响比较大，在前期规划EDGE网络时，既要考虑EDGE对传输数率的要求，又要考虑对现网GSM网络的影响。