第三代移动通信系统中的业务模型(系统容量配置)

第三代移动通信系统中的业务模型摘要：工程中要合理规划系统容量，进行系统配置，需要建立准确的业务模型从而得到有效的数据。

本文根据话音用户的话务量和业务等级，结合工程上经典的业务模型参数（包括各类业务用户比例、各类数据用户数量、语音用户忙时试拨数、平均呼叫保持时间等），将话音业务和数据业务折合成综合话务量，结合系统处理能力得到系道容量，查爱尔兰公式B的表格，可以得到所需的话音信道数量。

关键词：话务量爱尔兰B表信道数信道容量在实际的工程设计中，我们需要规划系统的容量，然后根据系统容量确定所需要的设备情况(如信道板数目等)，从而完成系统配置。

在这个过程中，业务模型是很重要的一个部分。

对于传统的话音业务，需要通过确定每用户的平均话务负荷和系统的忙时呼叫话务量，根据爱尔兰公式可得到所需要的信道数目，进而配置相应的设备。

对于数据业务，除需要确定用户的呼叫特性外，还需要考虑数据量的到达过程。

本文参照话音业务的典型参数和数据业务的到达过程，给出了工程上具体进行系统配置的例子，结合实例说明业务模型在工程中的重要作用。

在对移动通信系统的性能进行评估时，计算机仿真是行之有效的方法。

为了得到有效的数据，需要针对正在研究的系统建立淮确的模型。

在系统级仿真中，对系统容量的评估需要针对具体的网络应用业务进行，因为不同业务各自具有的特性会给系统带来不同的业务负荷，从而影响整个系统性能的评估。

因此，有必要对第三代移动通信中可能提供的数据业务建立相应的模型，以满足系统评估和规划的需要。

我们主要针对话音业务和各种数据业务进行分析，然后分别建立相应的模型。

数据业务主要包括万维网（World Wide Web）业务、文件传榆协议（File Transfer Protocol）业务、无线应用（Wireless Application Protocol）业务、近似实时的视频（Near-Real-Time Video）业务等。

我们用综合话务量来计算，即先将数据业务折合成话务量，然后加上小区本身话务量。

1.话音业务模型话音业务是典型的电路型业务，它的模型是很成熟的，因此我们不做分析设计，只是大概论述，并利用工程上经典的参数求每个用户平均的话务负荷。

1.1话音用户到达对某个个交换局来说，一昼夜期间所承受的话务量是变化的，而且变化范围很大。

一般夜间达到最低值，上午工作繁忙时间达到某一最高值，中午休息时间有所减弱，到下午某一时间出现另一个峰值。

典型的话音用户的到达服从泊松（poission)过程，如下式所示：()()/!n tn p t t e n λλ-= （式1-1） 式(1—1)就是所谓泊松过程在时间间隔t 内有n 个话音用户到达的概率表示式。

在仿真中，对话音用户我们采用指数间隔到达。

到达间隔为指数间隔和泊松到达过程是等价的。

由式(1—1）知，在t 时间内没有发生呼叫的概率为0()()/0!t t o p t t e e λλλ--== （式1-2）就是说，P[o]（t ）就是在两个相邻呼叫的时间间隔大于t 的概率。

显然，两相邻呼叫时间间隔是一个连续随机变量，用η表示呼叫时间间隔这一随机变量，则η的分布函数为()()1()1()1t o F t P t P t P t e ληη-=<=->=-=- （式1-3）由式(1—3)可得概率密度函数()()/tf t dF t dt e λλ-==。

所以，时间间隔t 服从指数分布。

所以，泊松到达过程和到达时间为指数间隔是等同的。

我们在考虑交换局的机键数量时，总是以忙时话务量为基本数据。

1.2 呼损概率用户可能在交换网络中找不到空闲出线未能完成通话，这是一个偶然事件。

对待呼损的两种处理方式是：明显损失制和等待制。

设A 为话务量，n 为信道数，则呼损()n E A 为0!()!nn in A n E A A i =∑ （式1-4）由完成话务量=原发话务量-原发话务量*呼损，可以得到话音用户话务量。

由于我们分析的业务对象主要是数据业务，所以对于话音业务，只是通过大概的描述各个量之间的关系，然后结合一些典型参数计算平均每个话音用户的话务量（Erlang ）。

话音用户的忙时试呼次数（BHCA)的典型值表1-1所示：表1-1 话音用户的忙时试呼次数BHCA 典型值 IS-95话音用户 BHCA[V] 1.2 Cdma20001纯话音用户数 BHCA[1x,D] 1.2 Cdma20001话音数据混和用户数BHCA[1x.VD]1.2各类话音用户的平均呼叫保持时间(CHT)以及相应的话务量典型值如表1-2所示：表1-2 各类话音用户的平均呼叫保持时间CHT[v]/S 典型值 E[V,sub](Erlang)IS-95话音用户 CHT[ 60 0.02 Cdma20001纯话音用户数 CHT[1x,V] 60 0.02 Cdma20001话音数据混用户数CHT[1x,DV]600.02平均每个话音用户的话务量,v subE 根据式1-4计算：,*/3600v sub sub sub E BHCA CHT = （式1-5）式(1—5)中，,v subE 表示每个用户的平均话务量(对于每类话音用户来说)，sub BHCA 表示各类话音用户的忙时话务量，sub CHT 对应各类话音用户的平均呼叫保持时间。

在工程设计中，采用话音用户的到达间隔服从均值为120s 的指数分布，由表1-2可知，各类话音用户的每个用户平均话务量可以取定0.02爱尔兰。

注：其中有关电路型业务的排队特性以及爱尔兰B 呼损公式和爱尔兰c 延迟呼叫公式的知识，参考了其他资料。

2.数据业务模型如同话音业务模型部分可以根据话音用户的话务量和业务等级得到所需的话音信道数量，同理，我们可以根据数据用户的话务量和业务等级，得到所需的数据信道数量。

当然，在计算数据信道数量时，如在考虑反向补充信道的数量时，除了考虑话务量和业务等级，还需要考虑系统的可用功率、速率申请以及时延要求等因素。

在数据业务部分，我们只是考虑了系统配置和业务模型的关系，也就是说，我们只考虑话音用户和数据用户的话务量和业务模型的关系，因为这个是系统配置的基础。

至于系统配置和可用功率以及时延要求等因素的关系，因为需要根据不同的厂商提供的设备情况具体考虑，我们不做设定。

在数据业务模型里，我们参考了关于cdma 2000lx设备配置的有关文档，以及各个厂家提供的一些经典参数，建立模型，通过给定的业务模型，确定在IS-95用户和cdma2000 1x用户共存的情况下话音和数据用户的话务量。

在IS—95和cdma 20001x用户共存的系统中，各类用户所占的比例如表2-1所示：表2-1 系统中各类用户所占比例用户类型用户所占比例参考值IS-95话音用户P [EVRC] 70%CDMA2000 1x用户P[1x] 30%总计100% 100%CDMA2000 1x用户类型所占比例参考值纯话音用户P[1x,V] 10%纯数据用户P[1x,D] 0话音和数据混合用户P[1x,VD] 20%设当前系统中用户总数用N[SYS]表示，话音用户总数用N[VOICE]表示，数据用户总数用N[DATA]表示，则系统中各种用户的数量如表2-2所示：表2-2 系统中各类用户数量用户类型用户数量表示计算公式系统中话音用户总数N[voice] N[sys]*(P[EVRC]+P[1x,VD]) 系统中数据用户总数N[data] N[sys]*(P[1x,D]+P[1x,VD]) IS-95话音用户数N[EVRC] N[sys]*P[EVRC]cdma20001x用户数N1x] N[sys]*P[1x]cdma20001x用户类型用户数量表示计算公式cdma20001x纯话音用户数N1x,V] N[sys]*p[1x,V]cdma20001x纯数据用户数N[1x,D] N[sys]*P1x,D]cdma20001x话音和数据混合用户数N[1x,VD] N[sys]*P[1x,VD]另外，应用爱尔兰公式B时，我们将系统的阻塞概率定为0．1％。

下面来通过工程中的典型参数计算平均每个数据用户的话务量（Erlang）。

考虑到当前用户的实际情况，在这里将数据用户分为高端用户和低端用户两类，然后根据具体情况分别计算他们的话务量。

先是高端数据用户的情况，高端数据用户的数据速率分布如表2-3所示：表2-3 高端数据用户的数据速率分布各种数据速率R[i]/(kbit/s) 数据速率分布典型值9.6 D1 25%19.2 D2 40%38.4 D3 30%76.8 D4 4%153.6 D5 1%平均数据速率R[λDR]/(kbit/s) R[λDR] 26.208平均速率由各种数据速率与数据速率分布得到。

表2-3中，平均数据速率由式(2-1)得到：R[ADR]=∑R[i]*D[dr,i] (式2-1)高端数据用户的各个参数如表2-4所示:表2-4 高端数据用户的各个参数业务参数业务类型信息服务www E-mail FTP 视频点播电子商务其他业务总计平均每月次数nn[1]n[2]N[3]N[4]N[5]N[6]N[7]N[总]忙日集中系数M1M1[1]M1[2]M1[3]M1[4]M1[5]M1[6]M1[7]M1[总]忙时集中系数M2M2[1]M2[2]M2[3]M2[4]M2[5]M2[6]M2[7]M2[总]平均每次使用时间T/ST[1]T[2]T[3]T[4]T[5]T[6]T[7]T[总]占空比M3 M3[1]M3[2]M3[3]M3[4]M3[5]M3[6]M3[7]M3[总]忙时每数据用户平均吞吐量Thr/(bit/s)Thr[1]Thr[2]Thr[3]Thr[4]Thr[5]Thr[6]Thr[7]Thr[总]忙时会话试呼数（BHSA[λpp]）BHSA[1]BHSA[2]BHSA[3]BHSA[4]BHSA[5]BHSA[6]BHSA[7]BHSA[总]平均每个会话包含的分组呼叫数M4M4[1]M4[2]M4[3]M4[4]M4[5]M4[6]M4[7]M4[总]忙时分组呼叫试呼数（BHSA[λpp]）BHCA[1]BHCA[2]BHCA[3]BHCA[4]BHCA[5]BHCA[6]BHCA[7]BHCA[总]每类应用的忙时激活时间/st1[1]t1[2]t1[3]t1[4]t1[5]t1[6]t1[7]t1[总]每类忙时分组呼叫的激活时间/st2[1]t2[2]t2[3]t2[4]t2[5]t2[6]t2[7]t2[总]每类忙时分组呼叫中激活和休眠的时间比（on/off）τ[1]τ[2]τ[3]τ[4]τ[5]τ[6]τ[7]τ[总]每类忙时分组呼叫的总时间/sT总[1]T总[2]T总[3]T总[4]T总[5]T总[6]T总[7]T总[总]T[MAC]/S平均分组呼叫保持时间ACHT/s平均每个数据用户的话务量（Erlang）表2-4中各个参数的计算方法如下。