龐偉東

（中國移動通信集團設計院有限公司四川分公司，成都 610045）

1 引言

無線網(wǎng)絡利用率用來評估實際無線網(wǎng)絡忙閑程度，與各地區(qū)的總話務量、網(wǎng)絡布局、容量配置、人口、經(jīng)濟、地理環(huán)境及資費政策等多種因素相關。

無線網(wǎng)絡不是僅僅追求覆蓋或者容量最大化，而是追求容量、質量、利用率和經(jīng)濟性之間的平衡。網(wǎng)絡規(guī)模的配置需要充分考慮網(wǎng)絡利用率，網(wǎng)絡規(guī)模配置較大，可以使無線資源更充分，但可能會增加投資，造成不必要的浪費；網(wǎng)絡規(guī)模配置較小，會頻繁擴容，影響TD-SCDMA網(wǎng)絡性能，從而影響用戶感知。網(wǎng)絡的建設規(guī)模和性能指標需要通過網(wǎng)絡利用率達到平衡。因此，需要在滿足網(wǎng)絡性能指標的前提下，分析業(yè)務量變化，考慮當前網(wǎng)絡的利用率情況，使業(yè)務量與網(wǎng)絡容量配置保持相對穩(wěn)定。避免網(wǎng)絡容量配置過高或者過低，在保證網(wǎng)絡利用率的同時保障網(wǎng)絡的綜合投資效益。

本文主要通過分析和研究TD-SCDMA網(wǎng)絡容量與網(wǎng)絡利用率的關系，結合TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，依據(jù)網(wǎng)絡利用率，探尋和解決TD-SCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡容量配置算法。在利用率、業(yè)務量一定的情況下，核算所需的載頻，進而提出一種基于BRU碼資源需求的容量配置算法。

2 TD-SCDMA業(yè)務承載與碼資源理論分析

TD-SCDMA系統(tǒng)中一個信道占用的BRU個數(shù)是不一樣的，一個RU（SF=1），占用了16個BRU，一個RU（SF=8）則占用2個BRU，通常一個話音業(yè)務信道需占用2個BRU，而在一個載波上，所能提供的BRU的最大個數(shù)是固定的。在每一個RU中，即在一個常規(guī)時隙中含有兩個數(shù)據(jù)符號字段，其中每個數(shù)據(jù)符號字段有352chip，則在一個RU中352×2=704chip。當擴頻因子為16時（對應1個BRU），在一個RU中所包含的數(shù)據(jù)符號數(shù)為704/16=44個符號。如果采用QPSK調制方式，則在一個碼道中所包含的數(shù)據(jù)比特數(shù)為44×2=88bit；如果采用8PSK調制方式（此種調制方式一般應用于2Mbit/s的業(yè)務），則在一個碼道中所包含的數(shù)據(jù)比特數(shù)為44×3=132bit。TD-SCDMA系統(tǒng)一個子幀的長度為5ms，因此當采用QPSK調制方式時，一個BRU的速率為17.6kbit/s；當采用8PSK調制方式時，一個BRU的速率為26.4kbit/s。

經(jīng)過計算，R4時隙在擴頻因子SF＝16下單碼道承載能力在8kbit/s左右，單時隙承載能力為128kbit/s；數(shù)據(jù)業(yè)務單載波最大業(yè)務速率640kbit/s（1：5）。在3：3的時隙比例下，單載頻的話音用戶最大可達到3×8－1＝23個，在2：4的時隙比例下，單載頻的話音用戶最大可達到2×8－1=15個。

HSDPA和HSUPA時隙，在16QAM調制方式下，單時隙的最大理論速率704×4/5ms＝563.2kbit/s；采用AMC技術后，信道條件好時不需要增加冗余編碼，單時隙速率可以達到563.2kbit/s，在上下行時隙1：5配置時HSDPA最大理論速率為563.2×5＝2.816Mbit/s，在上下行時隙2：4配置時HSDPA最大理論速率為563.2×3＝1.6896Mbit/s。

根據(jù)TD-SCDMA時隙承載的業(yè)務速率，可以算出無線承載業(yè)務消耗和占用的碼資源數(shù)量，具體如下：

(1）CS12.2：1個SF=8碼道或2個SF=16碼道；

(2）CS64、PS64：1個SF=2碼道或 8個SF=16碼道；

(3）PS144：2個時隙，每時隙1個SF= 1碼道/每時隙9個SF=16碼道；

(4）PS384：3個時隙，每時隙1個SF=1碼道；

(5）HSDPA在擴頻因子SF＝1時，采用16QAM調制方式，及上下行時隙2：4配置時，單載波3時隙可達到1.6896Mbit/s，最大可支持3.2Mbit/s小區(qū)吞吐率，每個客戶最高下載速率可達到1.6896Mbit/s。

3 TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)利用率和碼資源分析

3.1 碼資源利用率分析

某運營商2010年1月至2011年8月，總碼資源利用率均值為11.48%，其中上行碼資源利用率均值為9.52%，下行碼資源利用率均值為12.39%；期間TDSCDMA網(wǎng)絡碼資源利用率平時較低，但在2011年春節(jié)期間碼資源利用率較高，總碼資源利用率均值約為37%。

3.2 R4、HSDPA資源配置分析

某運營商截止2011年8月，現(xiàn)網(wǎng)TD-SCDMA網(wǎng)絡R4載頻為28090Hz，HSDPA載頻為27223Hz，R4與HSDPA現(xiàn)網(wǎng)載頻、占用碼資源、忙時數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計情況如表1所示。

表1 R4、HSDPA現(xiàn)網(wǎng)情況統(tǒng)計

從某運營商上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，結合現(xiàn)網(wǎng)H終端在網(wǎng)情況，現(xiàn)網(wǎng)R4承載數(shù)據(jù)流量較高。

4 基于BRU需求的TD-SCDMA容量算法

通過分析和研究TD-SCDMA網(wǎng)絡容量與網(wǎng)絡利用率的關系，結合TD-SCDMA現(xiàn)網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，綜合網(wǎng)絡利用率，提出一種基于BRU碼資源需求的容量配置算法，供規(guī)劃設計人員參考和借鑒。

4.1 全網(wǎng)總碼資源利用率

全網(wǎng)總碼資源利用率的定義如下：

總碼資源利用率=（忙時上行占用BRU數(shù)＋忙時下行占用BRU數(shù)）/（（上行全部可用BRU數(shù)＋下行全部可用BRU數(shù)）×K），也即（R4業(yè)務占用的BRU數(shù)+HSDPA業(yè)務占用的BRU數(shù)+MBMS業(yè)務占用的BRU數(shù)）/（（全部可用BRU數(shù)－忙時上行控制信道占用的BRU數(shù)－忙時下行控制信道占用的BRU數(shù)）×K）。

上行碼資源利用率=（忙時上行占用BRU數(shù)）/（上行全部可用BRU數(shù)×K）。

下行碼資源利用率= （忙時下行占用BRU數(shù)）/（下行全部可用BRU數(shù)×K）。

K值：考慮呼損情況下，不同載波配置下的業(yè)務能力，建議取75%。

忙時定義：以總碼資源占用最大的時間點為忙時。

4.2 容量算法的思路和步驟

基于BRU需求的容量算法，是通過將業(yè)務量映射到BRU，確定各種不同業(yè)務的BRU需求量。根據(jù)利用率情況，得出實際需要的總BRU數(shù)量，從而確定需要的載頻數(shù)量。該算法主要流程如圖1所示。

（1）步驟一：預測各種業(yè)務的業(yè)務量，為映射到碼資源做準備。

按照話音業(yè)務、視頻業(yè)務、R4數(shù)據(jù)業(yè)務、HSDPA業(yè)務，分別預測各種業(yè)務的業(yè)務量，為業(yè)務量映射到碼資源做準備。

（2）步驟二：建立業(yè)務量與碼資源映射模型，計算碼資源占用。

圖1 基于BRU需求的容量算法

根據(jù)網(wǎng)絡承載，業(yè)務量映射為碼資源占用的預測值，具體映射模型如表2所示。

表2 碼資源映射占用模型

R4碼道承載能力、HSDPA碼道承載能力，需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。

R4碼道承載能力=忙時R4業(yè)務數(shù)據(jù)流量/忙時R4業(yè)務占用BRU數(shù)。

HSDPA碼道承載能力＝忙時HSDPA業(yè)務數(shù)據(jù)流量/忙時HSDPA業(yè)務信道占用BRU數(shù)。

圖2 控制信道碼資源利用率情況

控制信道碼資源占用情況，根據(jù)對現(xiàn)網(wǎng)的統(tǒng)計和分析，控制信道碼資源利用率呈現(xiàn)一定的規(guī)律性和穩(wěn)定性。某運營商現(xiàn)網(wǎng)2011年1月4～10日的控制信道碼資源利用率情況如圖2所示。

對某運營商的11個城市控制信道碼資源利用率情況進行統(tǒng)計和分析，如表3所示。

表3 控制信道碼資源利用率情況統(tǒng)計

對某運營商的11個城市控制信道碼資源利用率情況取平均，控制信道碼資源利用率為6%?？刂菩诺来a資源利用率為一個相對穩(wěn)定的值。因此，在進行載頻估算時，可以假定業(yè)務信道碼資源利用率=總碼資源利用率-控制信道碼資源利用率。

（3）步驟三：結合碼資源利用率，計算實際所需載頻數(shù)，如圖3所示。

載頻=總碼資源/每載頻能夠提供的碼資源，具體如下：

① 總載頻：總體配置BRU數(shù)量/每載頻能夠提供的BRU數(shù)量；

② R4載頻：R4配置BRU數(shù)量/每載頻能夠提供的BRU數(shù)量；

③ HSDPA載頻：HSDPA配置BRU數(shù)量/每載頻能夠提供BRU數(shù)量。

4.3 容量配置計算模型

綜上分析和研究，容量配置模型的計算公式總結如下：

總載頻數(shù)＝[忙時話音業(yè)務量×2×2＋可視電話業(yè)務量×8×2＋(R4數(shù)據(jù)流量/R4碼道承載能力/3600)＋（HSDPA流量/H碼道承載能力/3600）］/[(總碼資源利用率－6%)×90×K]

R4載頻數(shù)=[忙時話音業(yè)務量×2×2＋可視電話業(yè)務量×8×2＋(R4數(shù)據(jù)流量/R4碼道承載能力/3600)]/(R4碼資源利用率×90×K)

HSDPA載頻數(shù)＝（HSDPA流量/H碼道承載能力/3600）/（HSDPA碼資源利用率×90×K）

圖3 碼資源與載頻映射

公式中，K為調整系數(shù)，取0.75；

公式中，每載頻平均可用BRU數(shù)取現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計值，暫取90；

公式中，R4和HSDPA碼道承載能力取現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計值；R4碼道承載能力暫取4kbit/s，HSDPA碼道承載能力暫取15kbit/s。

在利用率、業(yè)務量一定的情況下，通過運用以上計算模型，可以核算出某運營商所需的載頻配置資源。采用該算法模型可使業(yè)務量與網(wǎng)絡容量配置保持相對穩(wěn)定，避免網(wǎng)絡容量配置過高或者過低，在保證網(wǎng)絡利用率的同時保障網(wǎng)絡的綜合投資效益。

5 結束語

本文主要對TD網(wǎng)絡利用率與網(wǎng)絡容量配置的關系進行了初步研究和探討，分析了現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務量、利用率情況。提出了依據(jù)業(yè)務預測及目標利用率來推算TD網(wǎng)絡載頻的計算方法，即提出了一種基于BRU碼資源需求的容量配置算法。但受限于現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)管數(shù)據(jù)在現(xiàn)階段不能輸出利用率指標體系中的全部數(shù)據(jù)，還不能對分析方法和計算公式進行全面的論證，后續(xù)待數(shù)據(jù)充足的條件下，將對其進行進一步的驗證和研究，以完善和豐富該模型算法。

[1] 中國移動通信集團公司. 中國移動TD-SCDMA網(wǎng)絡技術體制,版本號：1.0.0，中國移動通信企業(yè)標準QB-A-001-2009[S].2009-03-18發(fā)布。

[2] 中國移動通信集團公司. TD-SCDMA無線網(wǎng)絡資源利用率指標及統(tǒng)計方法（征求意見稿)[S].（移計通[2009]124號)，2009年9月發(fā)布。

[3] 趙旭凇，徐德平. 中國移動TD-SCDMA無線網(wǎng)絡利用率研究[Z].中國移動通信集團設計院有限公司無線所2009年研究課題.

[4] 胡恒杰，孟繁麗. 不同地域條件下的無線利用率[Z]. 中國移動通信集團設計院有限公司無線所2008年研究課題.