TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容指標(biāo)探討

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司，合肥 230041）

TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容指標(biāo)探討

尹萍，趙婧

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司，合肥 230041）

隨著市場(chǎng)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)資源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，為有效、合理地使用TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，本文通過(guò)對(duì)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)利用率、碼資源忙閑率的分析探討，提出了更加全面、合理的擴(kuò)容評(píng)估指標(biāo)，以科學(xué)評(píng)估TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)無(wú)線資源的負(fù)荷情況，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)資源高效、合理配置。

TD-SCDMA；HSDPA載波；忙閑率；擴(kuò)容評(píng)估

1 概述

隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)和業(yè)務(wù)的發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷增大，TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上承載的用戶及業(yè)務(wù)量持續(xù)快速增長(zhǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的需求也越來(lái)越大，部分基站出現(xiàn)了較為迫切的擴(kuò)容需求。為有效、合理地使用TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源，應(yīng)根據(jù)TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，采用全面、合理的評(píng)估指標(biāo)，科學(xué)評(píng)估TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源的負(fù)荷情況，制定擴(kuò)容標(biāo)準(zhǔn)或資源優(yōu)化配置的方法，以達(dá)到資源高效合理利用、網(wǎng)絡(luò)平穩(wěn)健康運(yùn)行的目的。

考慮到TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)以承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，當(dāng)前R4載波資源相對(duì)業(yè)務(wù)發(fā)展來(lái)說(shuō)，不是關(guān)注重點(diǎn)，以下將著重進(jìn)行HSDPA載波擴(kuò)容指標(biāo)的探討。

2 TD-SCDMA碼資源忙閑率指標(biāo)

目前，對(duì)TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)資源使用情況的評(píng)估，采用的主要指標(biāo)是TD-SCDMA碼資源利用率，但該指標(biāo)存在如下幾個(gè)問(wèn)題：

（1） 當(dāng)前TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上下行碼資源占用情況明顯不均衡，上行資源成為瓶頸和短板，而該指標(biāo)無(wú)法區(qū)別上下行。

（2） 廣播信道、控制信道等公共信道持續(xù)占用碼資源，該指標(biāo)不能準(zhǔn)確反映業(yè)務(wù)資源占用及余量情況。

（3） 不同配置下K值不同，利用率計(jì)算中的K值統(tǒng)一取0.75不合理。

基于上述考慮，為準(zhǔn)確反映網(wǎng)絡(luò)資源占用的忙閑程度，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)新增了“TD-SCDMA碼資源忙閑率”指標(biāo)：

“TD-SCDMA碼資源忙閑率”=

（α×忙時(shí)上行占用BRU數(shù)＋β×忙時(shí)下行占用BRU數(shù)）/ [ K×（α×上行全部可用BRU數(shù)＋β×下行全部可用BRU數(shù)）]

其中，α和β分別為上行、下行關(guān)注因子（現(xiàn)階段α=1，β=0）；BRU為碼道數(shù)，是TD-SCDMA系統(tǒng)中最小的資源單元。

與現(xiàn)行TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)利用率指標(biāo)相比，主要有如下兩點(diǎn)變化：

（1） 增加上下行關(guān)注因子，現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)集中表現(xiàn)為上行受限，故上行關(guān)注因子設(shè)置為1，下行設(shè)置為0。

（2） K值和基站配置、業(yè)務(wù)模型相關(guān)，可根據(jù)具體配置采用不同建議值。

建議HSDPA載波擴(kuò)容門(mén)限設(shè)置為：碼資源忙閑率（不含控制信道）達(dá)到75%可進(jìn)行擴(kuò)容。

3 碼資源忙閑率的局限性分析

3.1 無(wú)法體現(xiàn)資源配置與業(yè)務(wù)量之間的關(guān)聯(lián)性

根據(jù)碼資源忙閑率的定義可以看出，碼資源忙閑率反映的是碼道（BRU）被占用的數(shù)量比例。某BRU一旦分配給用戶，就表示該BRU已被占用，但其實(shí)際產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量則與業(yè)務(wù)類(lèi)型、用戶行為、信號(hào)質(zhì)量、終端能力等多種因素有關(guān)。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，HSDPA載波的下行BRU資源共享，當(dāng)用戶數(shù)較少、BRU占用比例較高時(shí)，如有更多用戶發(fā)起請(qǐng)求，仍然可以接入，承載業(yè)務(wù)量上升，而占用BRU比例不會(huì)進(jìn)一步提升。

通過(guò)對(duì)TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)和BRU分配機(jī)制的分析，結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以看出BRU占用情況與業(yè)務(wù)量之間沒(méi)有準(zhǔn)確的定量關(guān)系。根據(jù)某省2013年8月份的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，選取HSDPA載波上行忙閑率介于44%～45%、74%～75%的兩類(lèi)小區(qū)進(jìn)行分析，可見(jiàn)忙閑率基本相同的小區(qū)，其承載的忙時(shí)流量差異可達(dá)10倍以上，如表1所示。

從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于兩個(gè)小區(qū)來(lái)說(shuō)，即使它們產(chǎn)生了完全相同的業(yè)務(wù)總量，但業(yè)務(wù)構(gòu)成、發(fā)起各類(lèi)業(yè)務(wù)的用戶數(shù)差異可能很大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的占用需求也很不相同。

通過(guò)以上分析可以看出，忙閑率參數(shù)無(wú)法反映資源配置與業(yè)務(wù)量之間的關(guān)聯(lián)性，無(wú)法支撐對(duì)業(yè)務(wù)量承載情況的分析。

表1 碼資源忙閑率與承載數(shù)據(jù)流量對(duì)應(yīng)關(guān)系分析表

3.2 無(wú)法體現(xiàn)承載效率的實(shí)際差異，不支持差異化資源配置

碼資源忙閑率主要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)資源的“被占用”程度，但是“被占用”并不意味著被有效使用。尤其對(duì)于HSDPA業(yè)務(wù)，其下行采用HS-PDSCH信道承載，多用戶共享業(yè)務(wù)信道，業(yè)務(wù)信道帶寬不會(huì)導(dǎo)致用戶接入擁塞，但較小速率會(huì)影響用戶感受，碼資源利用率可以表征HSDPA業(yè)務(wù)占用系統(tǒng)資源情況，但由于HSDPA業(yè)務(wù)的承載特點(diǎn)，碼道占用與承載能力不一致，所以存在碼道利用率相同，而承載效率差異很大的情況。

例如，根據(jù)某省2013年8月份的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，全省平均HSDPA載波下行每BRU承載速率為3.5 kbit/s， 其中，有11.1%的小區(qū)，平均每BRU承載速率為全省均值的2倍以上，平均流量為15.5 kbit/s。 高于全省平均值的小區(qū)僅占總量的21.8%，平均流量為10.1 kbit/s。 低于全省平均值一半的小區(qū)占總量的41.6%，平均流量為1.7 kbit/s。

從上述分析可見(jiàn)，作為T(mén)D-SCDMA網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)承載的基本單元，BRU業(yè)務(wù)承載能力在不同小區(qū)中的差異很大，采用忙閑率參數(shù)，無(wú)法評(píng)估這種承載效率的差異性，只能對(duì)全網(wǎng)所有小區(qū)采用相同的配置方式，無(wú)法支撐差異化資源配置策略。

3.3 與質(zhì)量指標(biāo)之間無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系

在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)忙閑率的計(jì)算中，K值的取定，是在保證一定的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量前提下（GOS=2%），系統(tǒng)總信道數(shù)與系統(tǒng)可用信道數(shù)之間的比例，K值為干擾受限情況下和資源受限情況下的較小值。

對(duì)于HSDPA載波，K=Erl(A)/A，A為可用業(yè)務(wù)信道數(shù)，Erl(A)為GOS=2%時(shí)業(yè)務(wù)信道A能夠承載的業(yè)務(wù)量。HSDPA載波上主要承載的是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，K值計(jì)算沒(méi)有按照 PS業(yè)務(wù)的呼損（5%）去考慮信道資源，而是按照CS業(yè)務(wù)的呼損（2%）考慮，這樣將使可用信道數(shù)變少。另外在計(jì)算時(shí)考慮了K值，即已經(jīng)考慮了資源預(yù)留，將擴(kuò)容門(mén)限設(shè)定在75%，相當(dāng)于再一次進(jìn)行了資源預(yù)留，將使可用信道數(shù)進(jìn)一步變少。

對(duì)某省2013年8月份現(xiàn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，全網(wǎng)HSDPA載波上行忙閑率高于75%的共計(jì)11 614個(gè)，占到全部小區(qū)數(shù)量的64%，對(duì)這些小區(qū)的質(zhì)量指標(biāo)分析如表2所示。

表2 碼資源忙閑率與質(zhì)量參數(shù)對(duì)比分析

由表2可見(jiàn)，各類(lèi)比例均與全網(wǎng)水平基本一致，質(zhì)量指標(biāo)均沒(méi)有出現(xiàn)明顯惡化。

通過(guò)相關(guān)性計(jì)算及分析，上述質(zhì)量指標(biāo)與忙閑率指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)均在0.01～0.02之間，基本無(wú)相關(guān)性。

4 HSDPA載波擴(kuò)容評(píng)估指標(biāo)的構(gòu)建

通過(guò)上述分析可見(jiàn)，在進(jìn)行HSDPA載波擴(kuò)容資源配置時(shí)，單獨(dú)使用TD-SCDMA碼資源忙閑率指標(biāo)將存在一些不足之處，建議將TD-SCDMA碼資源忙閑率指標(biāo)與如下兩個(gè)參數(shù)聯(lián)合使用。

4.1 HSDPA載波單BRU下行承載速率

定義：HSDPA載波單BRU承載速率=HSDPA載波下行忙時(shí)總流量/被占用的BRU數(shù)（kbit/s）。

對(duì)于HSDPA載波來(lái)說(shuō)，由于業(yè)務(wù)資源采用共享方式，單個(gè)用戶無(wú)數(shù)傳時(shí)，只要其他用戶有數(shù)傳，就可以保持共享資源的充分利用，因此主要的影響因素為：該小區(qū)下的整體用戶行為、業(yè)務(wù)偏好和空口干擾情況。另外，終端支持能力和傳輸資源情況也對(duì)BRU承載能力有一定影響。 其中影響最大的是該載波下的整體用戶業(yè)務(wù)行為，跟單個(gè)用戶行為關(guān)聯(lián)較小。因此該指標(biāo)將在一段時(shí)間內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定性，適合作為指標(biāo)值。

通過(guò)對(duì)某省2103年8月份現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，各類(lèi)場(chǎng)景下BRU承載能力差異較大，如圖1所示，其中HSDPA載波下行每BRU承載速率最高的是覆蓋黨政軍機(jī)關(guān)的小區(qū)，達(dá)到4.9 kbit/s/BRU，為全省平均水平的130%。承載效率最低的是覆蓋高校的小區(qū)，僅為2.4 kbit/s/BRU，為全省平均水平的63%。

圖1 不同場(chǎng)景下的HSDPA載波下行平均每BRU承載效率

BRU承載速率低下，將會(huì)導(dǎo)致同樣的業(yè)務(wù)速率需求需要更多的BRU資源來(lái)承載，這樣無(wú)形中增加了大量的BRU占用，造成了碼資源利用率虛高。

根據(jù)對(duì)安徽現(xiàn)網(wǎng)BRU承載速率較高的小區(qū)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)BRU承載速率大于10 kbit/s的小區(qū)在各類(lèi)場(chǎng)景中的分布比例也有較大差異，占比最高的是黨政軍機(jī)關(guān)，達(dá)到19.9%，占比最低的是高校，占比僅為7.2%。

某些場(chǎng)景下每BRU承載速率低下，承載相同業(yè)務(wù)需要更多的BRU資源，造成了碼資源忙閑率虛高。如果僅根據(jù)BRU的忙閑情況實(shí)施擴(kuò)容，容易造成資源浪費(fèi)。增加每BRU承載速率這一參數(shù)后，將能有效關(guān)聯(lián)“資源—流量”，即“投入—產(chǎn)出”。

4.2 單HSDPA載波接入用戶數(shù)

參數(shù)定義：平均每HSDPA載波接入用戶數(shù)＝忙時(shí)HSDPA接入用戶數(shù)/HSDPA載波數(shù)。

圖2 不同場(chǎng)景下的每BRU承載效率較高的小區(qū)占比

HSDPA載波承載業(yè)務(wù)時(shí)，接入用戶數(shù)對(duì)于上行資源占用主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

（1） 用戶盡管下行業(yè)務(wù)量多，但在進(jìn)行下行業(yè)務(wù)時(shí)，同時(shí)也占用上行伴隨信道。

（2） 用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí)，若沒(méi)有下行流量，下行共享信道會(huì)釋放，但上行伴隨信道依然占用以保持網(wǎng)絡(luò)連接。

根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)配置，對(duì)于HSDPA載波，2上4下，3個(gè)HS-PDSCH時(shí)隙，目前常用配置是上下行都不支持幀分復(fù)用，只能支持6個(gè)HSDPA用戶。

如果下行采用2倍幀分復(fù)用，上行不采用幀分復(fù)用，單載波可以支持12個(gè)HSDPA用戶，采用這種配置可以有效的緩解擁塞。

特殊場(chǎng)景下下行可以采用4倍幀分復(fù)用，上行采用2倍幀分復(fù)用，這樣單載波可以支持24個(gè)HSDPA用戶。

采用對(duì)單HSDPA載波接入用戶數(shù)做出限制后，將使單用戶速率得到保障，例如單載波支持6個(gè)H用戶時(shí)，單用戶可以得到200kbit/s左右的最低速率保障，單載波支持12個(gè)H用戶時(shí)，單用戶最低速率保障降低至100 kbit/s左右。通過(guò)單HSDPA載波接入用戶數(shù)的差異，可支持在不同場(chǎng)景下做差異化資源配置。

通過(guò)增加單HSDPA載波接入用戶數(shù)這一參數(shù)，結(jié)合引入幀分復(fù)用，可以有效避免上行擁塞，并可為客戶感知提供一定保障。

5 小結(jié)

相對(duì)于TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)利用率來(lái)說(shuō)，忙閑率可以較為準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)資源的忙閑程度，但該指標(biāo)與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作的出發(fā)點(diǎn)存在一定差異：網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)承載情況、質(zhì)量情況決定如何投入資源。BRU占用情況不是資源配置時(shí)需要關(guān)注的直接指標(biāo)，BRU占用情況在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的作用，需要視其與業(yè)務(wù)量、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、客戶感知的對(duì)應(yīng)關(guān)系而定。

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃工作中，如果僅采用忙閑率作為擴(kuò)容指標(biāo)，將存在無(wú)法將資源配置與業(yè)務(wù)量關(guān)聯(lián)起來(lái)、無(wú)法體現(xiàn)承載效率的實(shí)際差異，不支持差異化資源配置、與質(zhì)量指標(biāo)、客戶感知度之間無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系等問(wèn)題。

通過(guò)增加每BRU承載速率、單HSDPA載波接入用戶數(shù)這兩個(gè)參數(shù)，與碼資源忙閑率指標(biāo)聯(lián)合使用，可以區(qū)分場(chǎng)景，有效引導(dǎo)資源向高價(jià)值區(qū)域傾斜，有效避免為小流量業(yè)務(wù)接入而增配過(guò)多的資源，實(shí)現(xiàn)差異化資源配置，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效合理利用。

Discussion on the expansion index of TD-SCDMA wireless network

YIN Ping, ZHAO Jing
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Anhui Branch, Hefei 230041, China)

With the development of the market and business, the need for network resource is increasing rapidly. In order to use network resource effectively and reasonably, this article analyzes the utilization rate of TD-SCDMA network, the busy rate of code resource, gives some new indexes which are more comprehensive, reasonable and more suitable for evaluating the load condition of wireless resources in TD-SCDMA network. So, the network source could be allocated effectively and reasonably.

TD-SCDMA; HSDPA carrier; the busy rate of code resource; capacity evaluation

TN929.5

A

1008-5599（2014）07-0011-04

2014-06-26