浅析CDMA2000 1x EV-DO小区数据业务负荷及优化扩容思路

【摘要】文章从CDMA2000 1x EV-DO与CDMA2000 1X的数据业务实现入手,通过对EV-DO小区数据业务三个相关指标的分析,找出判定EV-DO小区数据业务重负荷的依据,对负荷较重的小区提出了优化扩容原则和思路。

【关键词】CDMA2000 1x EV-DO 数据业务负荷 优化扩容 吞吐量

1 引言

经过一年多的建设和发展,国内CDMA2000 1x EV-DO(以下简称EV-DO)网络已具有相当规模,覆盖了全国所有的城市和县城,EV-DO用户已达500多万。与此同时,EV-DO网络负荷也在迅速增加,已出现了一定数量的重负荷EV-DO基站。为了有效支撑EV-DO业务发展、提升用户感知,通过分析EV-DO小区数据业务的负荷,找出负荷较重小区,提出扩容优化思路,具有重要的现实意义。

2EV-DO和CDMA2000 1X数据业务实现的区别

EV-DO与CDMA2000 1X(以下简称1X)数据业务在RF特性、码片速率、功率控制、软切换、接入过程、Turbo编码技术方面基本相同。但在空中接口方面,相比1X,EV-DO反向采用反向导频、功率控制和速率控制等技术,前向链路采用了优化调度、速率控制和信道时分等技术。具体技术参数对比如表1所示:

EV-DO的激活、休眠过程与1X相似,但EV-DO是使用时隙发送业务数据的(时分),并没有FCH和SCH的概念。1X的激活过程如图1所示:

图1 CDMA2000 1X的激活过程

由于1X和EV-DO数据业务实现不同,因此其负荷分析涉及指标以及判定条件亦有区别,下面将分别进行1X和EV-DO数据业务负荷的分析。

3 1X数据业务的负荷分析

1X数据业务负荷较重小区,主要通过数据的等效话务量来判定:

爱尔兰利用率=(小区数据业务呼叫话务量+软切换话务量)/小区设计的纯数据业务话务量>80%(参考值)

如果爱尔兰利用率大于80%,则运营商认为应急需扩容小区,同时应考虑是否存在数据呼叫拥塞。一般来说,拥塞包括CE不足导致的拥塞、CH不足导致的拥塞、前向功率不足导致的拥塞、传输Abis容量不足导致的拥塞等。

4 EV-DO数据业务的负荷分析

与1X不同,EV-DO采用前向时分复用技术,用户共享前向带宽,并采用反向码分。EV-DO对无线资源的占用主要考察3个指标:吞吐量、等效用户数和前向业务信道占空比。

4.1 吞吐量

其单位是bit/s,即通常所说的速率,单位时间内的数据业务的流量。例如,前向物理层平均吞吐量(kbps)=业务信道发送的bit数/(统计时长(s)×1000)。初期分析时,运营商会认为吞吐量即判定小区负荷的主要指标,然而流量的大小与小区负载不成正比,具体关系如图2所示:

图2 EV-DO吞吐量大小与流量的关系

当网络负载较小时,吞吐量基本上随着负载的增长而增长,呈线性关系,响应时间增长缓慢。当负载达到网络容量时,吞吐量缓慢增长,而响应时间急剧增加,这一点称为Knee。如果负载继续增加,网络节点开始丢包,当负载超过一定量时,吞吐量开始急剧下降,这一点称为Cliff。因此吞吐量的高低不能完全反映小区的负荷情况――吞吐量还与网络拓扑结构、用户分布(离基站远近)和地物环境有关,但可以把吞吐量作为一个小区扩容的参考值之一:吞吐量越接近小区配置容量时,该小区负荷可能越重。建议:小区吞吐量≥小区配置吞吐量×80%时,可以考虑该小区扩容。按中国电信每EV-DO载扇标配容量为1200kbit/s计,即某载扇吞吐量≥960kbit/s时该载扇负荷可能重。

4.2 等效用户数

等效用户数也即载扇的等效话务量,实际反映了在统计总时长内一直占用无线资源的假设用户数,可以用下式表示:

等效用户数=统计时长内每时隙前向调度用户数之和×0.001667/统计总时长(s)

统计时长取3600s,每时隙前向调度用户数为每时隙进入调度队列的用户数。

4.3 占空比

该参数无量纲,例如,前向物理层业务信道占空比=发送bit数占用时隙时间/统计时长(s)。业务信道占空比反映了用户占用无线带宽的总时长。

4.4 小区重负荷的判定标准

若按中国电信每载扇标配1200kbit/s空口容量来计算,业务信道占空比为70%,则小区能达到的平均吞吐量为840kbit/s。中国电信给出的用户体验速率良好的推荐值是300kbit/s。一般情况下数据业务的占空比约为20%～40%,考虑到中国电信采用按时长计费的方式,导致激活链路的数据占空比较高,因此运营商可考虑将业务占空比控制在40%左右。这时,激活链路平均速率为120kbit/s,根据前述等效用户数的含义,则可以得到每载扇等效用户数为7(840kbit/s/(300×40%)),建议考虑60%门限,则每载扇等效用户数为4.2。根据不同的参数设置,运营商将会得到不同的业务模型,对小区业务负荷的判断可根据模型来确定,每载扇等效用户数建议值设为4。

同时,判断EV-DO无线资源占用情况,除了可根据上述3个指标判断外,如果网络出现CE资源不足或MACIndex分配失败,将会导致用户接入困难,这也可以作为判断小区负荷重的标准。

因此,小区负荷重的判定标准可以根据以下三点:

第一,小区每载扇吞吐量≥960kbit/s(参考条件);

第二,业务信道占空比大于0.7,且等效用户数大于4;

第三,用户过载呼叫阻塞率大于0或出现CE资源不足或MACIndex分配失败。

为排除偶然因素,建议运营商至少统计一周当中各个时段的DO小区指标数据,得到在大于等于168(7×24)小时内,多次(5次及以上)满足上述任一判定条件的小区,就可以认为该小区属于重负荷小区。

5EV-DO负荷较重小区的优化扩容原则和思路

5.1 优化扩容原则

(1)EV-DO的覆盖、容量、质量相互紧密联系,一定程度上能够相互转化,在考虑扩容时不要孤立地仅针对容量等相关指标,而首先要考虑现有网络的挖潜;在进行网络挖潜时,要兼顾覆盖、质量两大要素。

(2)EV-DO网络在空口受限情况下,主要的优化扩容方式有:调整网络减低反向软切换比例、均衡扇区间的负荷、网络资源挖掘(如导频污染/负荷均衡)、热点地区的小区分裂(加基站)、加载频、多频段等方式。

(3)优化扩容的方案实施需要在网络资源到达极限前进行,需考虑和分析用户的增长率,并要有提前量。

5.2 优化扩容思路

(1)首先,针对存在CE拥塞的小区,运营商应结合小区CE配置情况,若并未配满,则可增加CE授权数和信道板的配置。但目前中国电信EV-DO载频已为标配,所以建议扩容DO载频。

(2)其次,针对因功率过载导致拥塞的小区,运营商可以通过路测数据分析小区覆盖范围。如果该范围属于远距离覆盖小区,则应适当调整小区天馈系统或系统参数,缩小覆盖范围,并调整该区域附近小区的覆盖范围。如仍然不能解决,则可以考虑增加基站进行补盲覆盖。

(3)再次,对话务、占空比较高即数据业务使用较多的小区,建议运营商通过分析小区覆盖范围内的用户使用情况,考虑扩容DO载频,或者对重点楼宇建设WLAN进行流量分担。

6 结束语

由于用户使用EV-DO数据业务的位置存在不确定性,诸如临时性会议、大型聚会等,因此运营商对EV-DO的业务流量观察必然是长期的。运营商通过CDMA网管系统提取性能指标,可以将其按小区名称进行统计分析,但小区所覆盖的区域、重点楼宇、用户群则需根据DT/CQT测试来进行分析判断。同时运营商还需要根据市场部门对区域用户群、潜在市场的分析,考虑通过建设WLAN网络来加强覆盖,分担EV-DO的业务流量。

参考文献

[1]华为技术有限公司. CDMA2000 1X无线网络规划与优化[M]. 北京: 人民邮电出版社,2005.

[2]张智江,等编著. CDMA2000 1x EV-DO网络技术[M]. 北京: 机械工业出版社,2005.

[3]管文明. CDMA2000 1x EV-DO网络优化思路[J]. 电信工程技术与标准化,2009(12).

【作者简介】

叶文初:无线工程师,本科毕业于南昌大学通信工程专业,现就职于广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院,主要从事无线网络规划、设计、优化相关工作。

胡富:无线工程师,本科毕业于南京邮电学院(现南京邮电大学)通信工程专业,现就职于广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院,主要从事无线网络规划、设计、优化相关工作。

黄星辉:无线工程师,本科毕业于兰州交通大学通信工程专业,现就职于广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院,主要从事无线网络规划、设计、优化相关工作。