103--利用爱尔兰算法实现小区PDCH与TCH分配的精细化管理

利用爱尔兰算法实现小区PDCH与TCH分配的精细化管理黄宇余玉广（中国联合网络通信有限公司玉林市分公司网优中心537000）摘要为了充分利用小区的信道资源，提升GPRS数据业务的用户感受度，文章对爱尔兰-B算法及爱尔兰-S算法在信道配置上的应用进行了研究，根据业务量的需求，确定TCH和PDCH信道的需求数，合理利用现有无线网资源，以效益最大化为目标，实现GSM与GPRS两个网络的优化平衡，达到PDCH与TCH信道分配精细化管理的目的。关键词：GPRSPDCHTCH信道配置目录摘要..............................................................21引言..............................................................42GPRS信道现网配置的默认原则及不足................................43爱尔兰-B算法及爱尔兰-S算法在信道配置上的应用....................43.1、根据爱尔兰-B公式计算TCH信道需求数............................43.2、利用爱尔兰S算法计算每个小区需要的PDCH数......................53.2.1、统计每个小区忙时的PS_Erl....................................63.2.2、利用爱尔兰S算法计算每个小区需要的PDCH数....................73.3、计算小区所需载频总数...........................................74小区PDCH与TCH配置的精细化管理..................................75实施效果对比.....................................................96结束语..........................................................107参考文献........................................................10作者简介...........................................................111引言伴随着GPRS业务的不断发展，GPRS用户对网络的要求也越来越高。由当初的“能用”到如今的“好用”，这要求我们面向用户感受进行GPRS网络维护和优化工作，以提高上网速率为工作重点。无线资源是移动通信的瓶颈，载频投资占公司运营成本的很大一部分，GPRS网络资源配置直接影响到GPRS的网络质量，PDCH配置的好坏在很大程度上决定了的用户上网平均吞吐速率，但由于与语音共享信道资源，同时受网络配置和频率资源方面的限制，PDCH信道配置经常没有达到最佳的状态，为了充分利用现网的资源，如何结合语音话务量及数据流量合理配置GPRS信道就尤为必要。2GPRS信道现网配置的默认原则及不足GPRS系统以GSM网为承载网，GPRS和GSM共用相同的基站和频谱资源，PDCH信道的配置数往往取决于话音业务的余量。目前GPRS网络多使用1+3的信道配置，即一个静态信道，三个动态信道，实际可以达到的极限传输速率为上行13.4kbit/s，下行40.2kbit/s，实际提供的速率和理想的171kbit/s相差甚远。采用这种动态配置的方式，一方面在话音拥塞的区域，按照话音优先的原则，动态信道将优先分配给话音信道，配置的动态PDCH，经常会被语音业务占用，实际造成PDCH信道不足影响到系统的数据传输速率和系统的吞吐量，另一方面语音空闲的区域载频信道资源得不到有效利用，大量TCH信道空闲同时PDCH信道配置不足现象严重，用户平均速率得不到有效提升，影响用户感知度。因此，我们在在进行容量规划时，需要及时根据用户的发展和未来情况进行动态调整，同时还要考虑到GPRS用户的行为习惯，对不同数据业务量的小区应进行不同的静态信道配置，实现信道资源利用率的最大化。3爱尔兰-B算法及爱尔兰-S算法在信道配置上的应用3.1、根据爱尔兰-B公式计算TCH信道需求数爱尔兰B表也称为爱尔兰呼损表，由呼损率B，信道数n和总话务量A三者构成。其格式如下：B1.00%1.20%1.50%2%3%5%NAAAAAA10.01010.01210.01520.02040.03090.052620.1530.1680.190.2230.2820.38130.4550.4890.5350.6020.7150.89940.8690.9220.9921.091.261.5251.361.431.521.661.882.2261.9122.112.282.542.9672.52.62.742.943.253.74表1：爱尔兰-B算法只要知道其中两个值，就可以计算出第3个数值。已知某个小区的话务量，按照一定的呼损率（一般取2%），查对爱尔兰B表可知道此小区需要的最少TCH信道配置数量，再根据SDCCH信道需求情况从而可确定小区语音业务需要的载频数。3.2、利用爱尔兰S算法计算每个小区需要的PDCH数爱尔兰S算法讨论的是PS_Erl、PDCH配置数和速率降级因子之间的关系。任意输入其中的两者以及手机占用PDCH时隙数（一般情况下，建议设为4），就可以计算出第三者的值。图1：Erl_S算法示意图经过多次现网验证，从爱尔兰S算法与在多个不同小区不同PDCH配置情况下的实测速率降级对比契合度分析，爱尔兰S算法是目前我们使用的最接近实际情况的PS容量算法,具体算法格式如下：m-每用户占用信道数4各种PDCH信道配置、各种背景数据业务量情况下，FTP测试手机平均速率受影响情况计算表N-PDCH信道数12345678ρ-总背景数据业务********FTP测试手机平均速率********量（Erl）025.0%50.0%75.0%100.0%100.0%100.0%100.0%100.0%0.0523.8%48.8%73.8%98.8%99.2%99.4%99.5%99.6%0.122.5%47.5%72.5%97.5%98.3%98.7%99.0%99.2%0.1521.3%46.3%71.3%96.3%97.5%98.1%98.5%98.7%0.220.0%45.0%70.0%95.0%96.6%97.5%98.0%98.3%0.2518.8%43.8%68.8%93.8%95.8%96.9%97.5%97.9%0.317.5%42.5%67.5%92.5%95.0%96.2%97.0%97.5%0.3516.3%41.3%66.3%91.3%94.1%95.6%96.5%97.1%0.415.0%40.0%65.0%90.0%93.3%94.9%96.0%96.6%0.4513.8%38.8%63.8%88.8%92.4%94.3%95.4%96.2%0.512.5%37.5%62.5%87.5%91.6%93.7%94.9%95.8%………………………………………………表2：爱尔兰S-V2算法3.2.1、统计每个小区忙时的PS_Erl小区PS_Erl可以通过OMC-R的GPRS话务统计报告取得，计算公式如下：PS_Erl=（P350a+P59）/180000其中，P350a为所有下行DataBlock的数量，包括重传和Dummy块；P59为下行控制块的数量；180000为一个PDCH一个小时内可以传送180000个RLC无线块。注：在计算小区所需PDCH信道数时，之所以使用PS_Erl而不是PS_Mbytes，是因为后者对PDCH信道的占用还受到平均每信道吞吐速率的影响，相比之下，前者更精确。PS_Erl和PS_MByte有一个经验的对应关系：1PS_Erl=5PS_Mbytes左右。（下图是对某地市现网流量的一个统计）图2：PS_Erl和PS_Mbytes的对应关系3.2.2、利用爱尔兰S算法计算每个小区需要的PDCH数这里我们根据小区的PS_Erl和速率降级因子计算小区所需的PDCH信道数。torTputRedFacPS_Erl,DCHErl_S_Nb_PPDCHreq速率降级因子（torTputRedFac）重点测试小区90%市区小区80%农村小区70%表3：速率降级因子注：速率降级因子为用户设定的小区数据业务质量等级，代表了允许由于数据共享信道而导致的速率降级，一般取70%~90%。（70%代表允许共享导致速率降低30%；90%代表允许共享导致速率下降10%，速率降级因子越高，要求的PDCH信道数量越多）用户可以区分小区属性，例如：市区/郊区/农村、室内/室外、测试区域/重点区域/普通区域等来确定每个小区允许的速率降级因子。建议对于测试区域，应该进行保证90%的速率降级因子；而对于普通区域，70%应该足够了。注：需要考虑一定的数据业务增长。一般情况下，PS_MBytes的年增长可以达到200%左右，PS_Erl的增长略少一些，但也在100%以上。如果希望做的配置能够满足未来3个月到半年的需求，则需考虑50%左右的PS_Erl增长。3.3、计算小区所需载频总数在配置PDCH信道之前，必须先考虑小区的总载频数以及语音业务量，以避免由于只考虑数据业务进行PDCH配置后的语音拥塞问题。对于可能产生拥塞的小区应该优先考虑扩容。小区总载频数可以计算为：8PDCHTCHSDCCHTRXreqreqreqreq4小区PDCH与TCH配置的精细化管理随着各种业务的快速发展，小区的话务模型也在不断的发生变化，因此我们还需要定期对小区信道和载频的配置进行重新评估修正。通过上述爱尔兰算法的应用，可以较精确的计算出小区所需的信道数及载频数，实现资源的精细化管理，提高资源利用率。当小区的TCH和PDCH需求数超出了当前小区载频的信道数时则必须通过扩容进行解决，当小区的TCH和PDCH需求数未超出了当前小区载频的信道数时，我们可以利用爱尔兰表计算出小区的冗余信道数，再根据冗余信道数得情况，对TCH和PDCH信道分配进行合理调整，提高GPRS容量和速率。具体的办法如下：首先提取一周话务最忙时的话务情况，取TCH信道数出现频率最高的TCH可用信道数为该小区的可用信道数，根据小区的半速率开通情况，得出等效TCH信道数，然后根据ERL-B表，按2%的呼损进行计算，得出需求的信道数，最后计算出等效冗余信道数，再根据各小区的等效冗余信道数情况，完成对小区PDCH信道、TCH信道的重新分配。按照当地的话务模型，我们完成了一个话务评估模板。小区名忙时话务量载频数理论承受值(erlang)TCH信道数半速率占比等效TCH信道需求信道数等效冗余信道数冗余信道数ChenZhuang_29.19313.18206.58%221575HuZhuang_13.4427.40134.06%14.395.34HeKou_24.2428.201411.72%15.496.45XuTang_416.20420.152874.98%30.8255.83SuDiNanLu_316.21420.15286.78%30.8255.83AnLe_34.2728.20149.09%15.496.45ShiFang_39.26313.18203.26%221664表4：小区话务评估模板话务评估模板说明：1）等效TCH信道数，按开通半速率的小区增加10%的可用信道数。2）需求信道数：根据忙时话务量、ERL-B表，2%表示设计的呼损计算得出。3）等效冗余信道数：等效TCH信道数减去需求信道数资源分配调整安排根据“等效冗余信道数”分析。等效冗余信道数表明根据现网最忙时的话务和现网的TCH配置数分析多余的信道数。根据等效冗余信道数的值做出以下资源调整。等效冗余信道数=7可以考虑减容。2等效冗余信道数