表14:模型校正前后值
地貌类型 water sea wet_land suburban open area urban open area green_land forest high_buildings(height>40m) ordinary regular buildings(heights 40m-20m) parallel regular buildings(heights<20m) irregular large(h<20m,a>20*40m) irregular buildings(height<20m) suburban village park 损耗(校正前) -27 -27 -23 -22 -14 -20 -9 -1 -3 -6 -11 -8 -14 -15 损耗(校正后) -27 -27 -23 -22 -20 -18 -11 -2 -6 -8 -4 -8 -14 -15 将模型校正结果用于各个测试站点,得到校正后的预测值,校正前后的实测值和预测值对比图如下所示,其中红线是实测数据,蓝线为预测值:
校正前-45-65-85-45-65-85校正后
图6:红湖基站校正前后实测和预测值对比
校正前-45-65-85校正后-45-65-85
图7:翔黄基站校正前后实测和预测值对比
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-45-65-85-45-65-85校正前校正后
图8:锦星基站校正前后实测和预测值对比
综上,通过衡量误差和均值两个指标,校正后的模型达到了预期校正的目的,校正后地貌“空旷城市区(urban open area)”的地貌损耗为-20dB。
3.5话务模型分析
通过模型校正及覆盖以预测后,我们可以知道在给定的区域内需要建设专网小区的最小数量,而这些小区所需要的载频配置数将是本节的研究重点。
3.5.1列车话音业务估算方法
列车用户对专网小区产生的话务不同于普通宏站,由于同一铁路上一个小时内行驶的列车数量是有限的。列车用户带来的话务量为每班列车话务量乘以一小时内通过的列车班次数。为了保证专网小区的话音不溢出,就需要保证每班列车在某一专网小区下通话而不产生溢出。在进行铁路专网设计时,我们采用两种方法进行列车话音业务预估:
? ERL B表法
CRH的标准配置为8节车厢,额定载客人数为600人次,但目前也有加长型CRH配置,即由2列CRH合并组成16节车厢,这样用户人数就达到1200人。按照目前移动客户渗透率65%计算,则这样一班CRH的移动用户为780人。以每用户0.02ERL计算,则将带来15.6ERL话务,查ERL B表(1%呼损)可得需要25个TCH,考虑到GPRS业务,专网小区至少配置5TRX。
爱尔兰B表法计算简便,但是由于专网内的话务均在列车使入后突发产生,因此仅参考爱尔兰B表的数据将产生载频设计偏差。
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? 信令分析法
信令分析法的原理是在专网建设完成前,我们在铁路段市郊边界的跨LAC点取一个主覆盖铁路的专网小区。可以认为当列车进入市后,乘客意识到自己肯定不是漫游了,
就会适当的多打电话给家人,因此该小区的话务分析具有典型性。当列车穿越位置区时,可以看到边界小区因手机位置更新必然会瞬时产生大量SDCCH请求,那么我们认为这个时间点是列车进入小区的起始点。然后采集小区话务量变化和占用TCH信道个数的变化来推算列车旅客带来的影响。
以上海地区为例,我们对BSC36_5下的建华_1小区进行了信令跟踪,然后分析1小时内所有由江苏使入上海站的列车产生的话务量。 表15:建华_1的TCH变化情况
列车通过时间 小区的TCH占用总时长(列车进入)(s) 小区的TCH占用总时长(列车未进入)(s) 小区的TCH占用总话务量(列车进入)(Erl) 小区的TCH占用总话务量(列车未进入)(Erl) 小区的TCH占用总话务增量(列车进入前后)(Erl) 平均每辆列车贡献的话务量(Erl) 13:13:28-1200 740 0.333 0.206 0.128 13:22:08-1002 520 0.278 0.144 0.134 13:31:18-1158 680 0.322 0.189 0.133 14:03:38-1272 780 0.353 0.217 0.137 13:14:48 13:23:28 13:31:38 14:04:58 0.133 经过计算,在列车通过该小区的时间段内的TCH占用总时长为4632s, 总话务量为1.286Erl;在没有列车开过的相同时间段内的TCH占用总时长为2720s,总话务量为0.755Erl。通过以上两组数据我们可以得到测试时间段内平均每辆列车带来的总TCH话务量约为0.133ERL。而对TCH占用数据的分析,我们也可以得到该小区瞬时的TCH占用数为12个信道。因此,建议的专网小区配置为4TRX。另外,考虑到站台及位置区边界小区需要一定的SDCCH信道作位置更新,这些小区的载频配置建议值为6。
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TCH占用12108642013:31:1813:31:1913:31:2013:31:2113:31:2213:31:2313:31:2413:31:2513:31:2613:31:2713:31:2813:31:2913:31:3013:31:3113:31:3213:31:3313:31:3413:31:3513:31:3613:31:3713:31:3813:31:39 图9:建华_1小区瞬时TCH占用数 3.5.2列车数据业务估算方法
铁路专网建设中,GPRS/EDGE业务的引入对GSM网络容量的影响始终是一个关注重点。
现有的关于数据业务容量规划的方法很多,但一般都是把数据业务折合成话务量(Erlang)后来计算PDCH的数量。这种计算方法的局限性在于没有充分考虑GPRS/EDGE数据业务的特殊性,如PDCH信道的共享特性,数据业务允许适当的延时和重传特性等等。在沪宁专网无线网络规划中,需要根据专网中某一小区在火车经过时可能引起突发的GPRS/EDGE用户数量、激活用户数、单位用户吞吐量、数据重传比例和每PDCH信道承载速率几个要素来计算专网小区所需要配置的PDCH数量。
铁路专网小区的数据业务特点是均值和峰值相差很大,并且大部分数据业务都具有突发性,因此根据网络一小时的话务报告(平均统计值)不能客观反映用户的行为,更不能正确指导PDCH信道配置。为了准确调查列车对铁路沿线小区数据业务容量的影响,一种可行的方法是通过信令跟踪与分析估计列车上GSM用户数,然后再采用掺透率法来预测GPRS/EDGE数据用户,并而计算出每小区需要提供的净PDCH数。具体步骤如下:
(1)根据GPRS/EDGE各种编码方式的数据结构和话务模型,计算PDCH信道的实际承载速率。
IP层的用户数据在经由PDCH无线信道传输之前需要分别由SNDCP、LLC、RLC/MAC封装打包,同时要增加数据包头和校验比特等开销。手机与核心网络在
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数据传输过程中一般依据Um接口无线信号质量的反馈选择合适的编码速率,即发生CS/MCS切换。因此在数据传输过程中,IP层承载速率也随着空口编码速率的变化而变化。GPRS/EDGE各种编码方式下实际的IP层有效速率如下表一所示。
表16:各编码方式的承载速率
GPRS/EDGE编码方式 CS1 CS2 CS3 CS4 MCS1 MCS2 MCS3 MCS4 MCS5 MCS6 MCS7 MCS8 MCS9 8PSK GMSK GMSK 调制方式 PDCH承载速率(kbit/s) 9.05 13.4 15.6 21.4 8.8 11.2 14.8 17.6 22.4 29.6 44.8 54.4 59.2 IP层有效速率(kbit/s) 5.58 8.31 9.89 13.95 7.02 9.76 11.43 13.33 16.67 21.05 29.63 36.36 38.1 (2)根据GPRS/EDGE的话务模型和铁路沿线某一小区实测GSM用户数,用渗透法预计激活数据业务用户数,并且对数据业务成熟开展后进行预计。
通过信令跟踪实测某列车进入上海某小区覆盖范围时,在短时间内出现的大量位置更新请求次数。每隔10s对该小区出现的位置更新请求(Channel Required(Establish Cause:Location Update))数量进行了统计,一直到位置更新请求数量下降到闲时水平,则认为该趟列车离开了该小区的覆盖范围。在统计时段内位置更新请求数量的突发增量,可算作一列列车上GSM用户数。
GPRS/EDGE数据用户的预测多采用掺透率法,即引入一个掺透率参数,定义为:
GPRS/EDGE渗透率=GPRS/EDGE登记用户数÷GSM用户数 现取值为0.1;
GPRS/EDGE的数据业务量来源于实际使用该业务的用户,定义为激活用户,并引入一个激活率参数,即
GPRS/EDGE激活率=GPRS/EDGE 激活用户数÷GPRS/EDGE登记用户数 现取值为0.14。
如果该小区突发位置更新请求次数为2600,可大致估计出该列车中GPRS
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