1.话务量,信道及其在GSM方面的应用.doc

1.话务量,信道及其在GSM方面的应用.doc 设计一室无线专业技术论坛 第一期:话务量、ERLB公式原理及其在工程中的应用 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 : , 话务量的含义什么, , 为什么S11和O2同样都是2个载波，所能够承载的话务量却不相同? , 为什么一个S222的基站，最多只有50多个信道，即允许这么多人同时通话，但是 这个基站的无线容量却可能是1000多人, , 为什么在S888基站中，平均每信道达到0.7ERL都不算高，在S222基站中，每信 道到0.5ERL基站就要崩溃了, , 平均每用户忙时话务量所代表的意义是什么, , 基站开半速率和不开有什么不同, , 当你去勘察的时候，甲方人员告诉你，该镇有3000用户，而且比较富裕，原 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 建 设一个S222的基站，够不够,你该怎么回答。 一、 话务量 话务量可以说是通信系统中最常用，最基本的度量单位。 话务量一般指用户在某段时间内所产生的通话量。其单位通常以爱尔兰(Erlang)表示，一个爱尔兰是指一条通话电路被百分之百的连续占用1小时的话务负荷，或者两条通话电路各被连续占用半小时的话务负荷。 话务量针对于用户来讲，是通话量的度量;针对于通信系统而言，是代表系统负荷的指标。 ,0每个用户的平均话务量可以表示成: 1,,,00, 1 ,,0式中，是平均每用户单位时间内发出呼叫的次数，又称为呼叫到达速率。为每 ,用户平均通话时间。为呼叫完成速率。 A每个GSM小区的话务量可以表示为: A,,dS0 ,dS0式中，是每用户平均话务量(Erlang/用户)，为用户分布密度(用户数/km2)，为小区面积(km2)。 通常将系统话务量最大的一小时称为忙时，相应此小时的呼叫次数为“忙时呼叫次数” 设计一室无线专业技术论坛 或“忙时试呼次数”，缩写为BHCA。忙时话务量可以由下式给出: 1,,BHCA，BH, 在网络规划中通常采用忙时话务量为设计指标，并认为GSM网络能够支持忙时话务量也必然能够应付平时的话务量。 目前一般在网络指标统计中分“早忙时”和“晚忙时”，晚忙时的话务量略大些。 传统上，话务量这个指标一般应用于话音业务，但是现实中，也常被应用于非话音业 应用于话音和数据业务，数据业务对信道务，如信令负荷。在3G中，WCDMA的信道被同时 的占用具有非连续性和非唯一性，再用话务量来衡量数据信道的负荷就显得不合适。尤其是未来的R5体系，整个系统是全IP化的，即话音业务也IP化，使得一个用户的话音在同一时间并非占用一个信道，一般使用吞吐量来衡量负荷。 二、 ErlangB函数、呼损和无线容量 ErlangB函数是移动蜂窝网络设计时最常用的公式。ErlangB基于排队论，是假定所有未能找到空闲频道的用户即放弃呼叫要求，也就是说用户发出呼叫后没有空闲频道就不再试呼而算阻塞。 在公用移动电话网中，虽然系统设计时设定一个蜂窝(或扇区)的用户第一次呼叫得不到空闲频道时将继续试呼，但由于有“扇区共享”或“定向重试”功能将该用户受阻塞的呼叫引导到另一个扇区去寻找空闲频道而离开它最初要求接入的扇区，所以对每个扇区的用户来说，用户的呼叫都是“没有空闲频道就放弃呼叫”，结果使总的阻塞特性比较接近于ErlangB呼叫规律的要求。这就是在设计蜂窝系统时常用ErlangB函数的原因。 在网络规划设计中通常采用每用户忙时话务量的指标。每用户忙时话务量可用下式表示: A =α?β?t A 为每用户的忙时话务量 α 为每用户在一天内的呼叫次数 β 为忙时集中系数(即忙时话务量与全天话务量之比) t 为每用户每次通话占用信道的平均时长 以上的算法基于理论，现实中通常使用系统忙时话务量除以系统忙时登陆用户数来计算。 设计一室无线专业技术论坛 每用户忙时话务量指一天中话务最忙时间平均每个用户的来话和去话话务量之和。在计算信道数时采用忙时平均话务量可以保证除忙时以外的其它时间的无线信道呼损率明显低于设计要求，这是为了保持一定的服务质量等级所必须的。 根据我国公用移动电话网近几年的运营经验，平均用户忙时话务量可取0.010,0.03erl/户。 下面我们来介绍一下爱尔兰B函数的意义。 用户的呼叫到达过程和通话过程都是随机过程。理论研究和实践表明，用户的呼叫到达过程服从Poison分布，而通话时间服从负指数分布。因此，可以采用M/G/N/N爱尔兰损失模型来描述GSM网络的话务特征。M/G/N/N是英国统计学家D.G..Kendall定义的排队论中的记号，其中，M由Markov过程而来，用于表明Poison分布和相应的指数分布;G(General)指一般服务分布。M/G/N/N是指一个Poison到达，一般分布服务特性，N个信道发生阻塞前最多可支持N个用户的排队系统。 由M/G/N/N爱尔兰损失模型可以推导出，N个信道的小区，流入的话务量为A，则同时有n个用户在通话的概率为: nA n!P(N,A,n), iNA ,i!,0i 当n=N时，小区将发生阻塞。此时有: NA N!,,BP(N,A,N) iNA ,i!,0i 上式即Erlang-B公式，B为系统呼损率，A为该呼损率的情况下所能承载的话务量，N为可用信道数。 利用爱尔兰呼损公式和呼损计算表，呼叫必须具备如下性质: , 每次呼叫互相独立，互不相关(呼叫具有随机性); , 每次呼叫在时间上都有相同的概率; , 当呼叫得不到空闲频道即作为呼损，而不是等待某个时间以便得到空闲信道。 在信道数和呼损确定的情况下，所能承载的话务量通过爱尔兰B公式可以计算出来， 设计一室无线专业技术论坛 但是计算过程异常繁琐，所以通常大家使用查表的方式，这就是我们通常所说的ERLB表。 爱尔兰B公式具有非线性增长的特性，即相同呼损率的情况下，信道增长和承载话务量的增长非线性，即8个信道情况下查爱尔兰B表所得到的值不是4个信道查表的2倍，而是大于这个值。那么，信道越多，其接入的能力就越大，可承载的无线容量就越高，同时，每信道的临界负荷也就越高。 我们通过常用的无线容量表可以知道，S11型基站和O2型基站在相同呼损设定的情况下，即使他们的可用TCH相同，其多能承载的话务量也是不一样的。这是因为对于一个基站的几个扇区，他们接入用户行为之间是不相关的，查爱尔兰B表的时候必须分开查找，即S1+S1不等于O2。 呼损，指一个移动通信系统的全部信道被占用后再发生呼叫，这些呼叫则因为无法接通而被损失掉。呼损率即呼叫损失率，呼损率用以衡量一个通信网的接续质量，在规划中代表所设定的服务质量。呼损率越高，就代表用户打不通电话的几率越大，网络的服务质量就越差。早期的GSM网络一般在市区设定呼损率为2%，乡村为5%，现在随着GSM网络的大规模发展和网络服务质量要求的提高，有的全部设为2%。 根据GSM小区的话音信道数和设定的呼损，查到的所能承载的话务量，除以平均每用户忙时话务量，就能得到该小区所能服务的用户数，即无线容量。 可容纳用户数 单扇区载波数 业务信道数 贫穷地区 普通地区 富裕地区 1 7 156 130 106 2 14 437 364 298 3 14 748 624 510 4 21 1122 935 765 5 29 1456 1213 992 6 36 1849 1541 1261 7 44 2245 1871 1530 8 51 2597 2164 1770 必须要说明的是，平均每用户忙时话务量在不同的环境并不相同，理论上在规划设计中取得越细越好，但是实际中这样做有相当的困难，所以目前一般采用一个地市一个值的做 设计一室无线专业技术论坛 法。 三、 半速率信道 移动通信用户的增长带来网络规模的急速膨胀，但由于新增用户绝大多数是低端用户，网络投资巨大但所带来的收益与以往相比有明显的下降。为解决投资和收益问题，部分地区开始考虑采用半速率来解决忙时话务问题。半速率的引入使得网络容量有了很大的增加，无线网络利用率与使用前相比也有较大的增加。 GSM物理层是FDMA与TDMA的组合。无线信道在整个GSM频段被分成相隔200kHz的多个信道，这些FDMA信道又被分成8个时隙。GSM物理信道被定义为单个“绝对无线频率信道号”(ARFCN)上的单个时隙--故每一频率均可包含有8个独立物理信道。 “猝发”是指GSM系统中的无线传输量，且包含以周期577(s发送的114位原始信息。由于语音流量信道传输的多帧结构，故每26次猝发最多有24次可包含语音数据(其余2次猝发用于空闲周期或传输信令信息)。因此合计能给出22.8kbps的原始信道容量。 原始信道容量是完美传输条件下的最大用户数据(编码语音)吞吐量。在真实世界中，无线传输并不稳健而且需要为数据增加保护。 增加冗余信息后，GSM系统中的全速率语音信道用于编码语音的容量为13kbps。 全速率编解码器就被称为RPE-LTP线性预测编码器。 半速率声码器采用矢量和激励线性预(VSELP)编码器， GSM所采用的空中接口允许使用两个完全独立的半速率子信道，故能使蜂窝单元的语音容量加倍。 设计一室无线专业技术论坛 半速率的引入最主要的影响是小区话音信道的增加，从而使系统容量大幅增加。由于话音信道的增长和承载话务量的增长之间的非线性关系，根据ERL-B公式，系统容量的增长速率将大于话音信道的增长速率。 但是半速率引起语音质量的下降和掉话率的升高。