CN101247556A - Gprs/edge网络中数据业务无线信道的分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法。旨在使合理的数据业务信道数满足用户对服务质量的最低要求。该方法包括建立GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF延时拒绝排队模型；求解GPRS/EDGE网络中临时流块延时拒绝排队模型输入参量；利用临时流块延时拒绝排队模型根据网络中用户的数据业务流量和数据业务服务质量指标计算出实际EDGE/GPRS网络中分组域数据业务窗口数和将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数等步骤。将GPRS/EDGE网络中的临时流块看作网络中承载数据的基本单位，由于临时流块为数据通信的数据链路层的基础数据，所以计算精度大大提高。

Description

GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法

技术领域

本发明涉及一种移动通信网络中分组域数据业务无线信道的分配技术，更具体地说，它涉及一种GPRS/EDGE网络中数据通信业务无线信道的分配方法。

背景技术

基于GSM通信系统的通用无线分组业务(简称GPRS)能够提供分组无线数据通信业务，它是通过将若干时隙捆绑使用，为移动终端用户提供连续互联网络连接。GPRS可以支持100kbps以上的数据传输速率，可以提供视频、交互等多媒体业务。

随着GPRS网络和业务的开通以及经过若干年的发展，同样基于GSM系统标准的GPRS扩展数据环境(简称EDGE技术)也已经投入到GSM系统中。EDGE是GPRS的演进技术，是一种从GPRS到3G的过渡技术。它主要是在GPRS系统中采用了一种新的调制方法，即多时隙操作和8PSK调制技术。8PSK将现有GPRS网络采用的GMSK调制技术的信号空间从2扩展到了8，从而使每个符号所包含的信息是原来的4倍，可以支持最高384kbps的数据速率。之所以称EDGE为GPRS到3G的过渡性技术方案，主要原因是这种技术能够充分利用现有的GSM资源。它除了采用现有的GPRS频率外，同时还利用了大部分现有的GPRS设备，并且只需对网络软件及硬件做一些较小的改动，就能够使运营商向移动用户提供诸如互联网浏览、视频电话会议和高速电子邮件传输等无线多媒体服务，即在第三代移动网络商业化之前提前为用户提供个人多媒体通信业务。由于EDGE是一种介于现有的2G与3G之间的过渡技术，因此也有人称它为“2.75G”技术。

然而，由于EDGE和GPRS网络的共存，以及大量分组无线数据通信业务的开展，使有限的业务信道资源出现了严重的不足，因此，GSM移动网络运营商迫切需要一种可以解决GPRS/EDGE网络中分组域数据业务无线信道资源的配置方法。目前，包括设备生产商在内的研究机构以及企业都没能提出一个既有理论依据，又可实际操作而且客观获取参数的方法来指导实际工作。

理论和实践都证明了，在数据业务信道数一定的情况下，随着小区数据业务的传输数据量的增加，每个用户的数据业务的QoS也在下降，这就存在着矛盾：信道利用率上升了则用户对数据业务服务质量QoS的感受就变差了，也就是说，用户对数据业务服务质量感受好则信道利用率不能太高。所以合理的数据业务信道数应该恰好满足用户对数据业务QoS的最低要求，这样使用户能够获得对数据业务服务质量的基本满意程度，运营商也能相应的减少一定数量的投资，因此，科学的对数据业务信道进行合理的分配，成为满足移动用户和运营商需求的重要保证。

目前所知的分组数据业务无线信道分配计算的方法有以下三类：第一类是在试验环境中模拟单一数据业务统计得到用户时延和小区负载关系图；第二类是根据概率函数推导用户时延和小区负载关系函数；第三类是运用坎贝尔方法结合Erlang B公式对小区进行数据业务无线信道分配。在实际网络中要使用这三类方法都存在一些问题：前两类都是要进行迭代过程，需要先假设信道数，再去比较是否满足要求，这样无论看图还是计算都不方便，而且没有考虑到用户对数据业务服务质量感知；而第三类需要分业务统计GPRS/EDGE不同承载方式下的网络数据，这些参数对运营商来说不易获得，而且Erlang B是即时拒绝制系统(即传统电话网)使用的经典公式，并不适用于数据通信业务的系统模式。因此，这三类方法都不能很好地解决运营商如何进行数据通信业务信道分配的实际问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的问题，为GPRS/EDGE网络的运营提供一种GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法。旨在克服信道利用率上升了则用户对数据业务服务质量的感受就变差了的问题，使合理的数据业务信道数满足用户对数据业务QoS的最低要求，运营商也能相应的减少一定数量的投资，使网络达到质量与效率的平衡。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。该方法依次包括下列步骤：

1)建立GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型；

2)求解GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型输入参量；

3)利用临时流块排队模型根据网络中用户的数据业务流量和一定的数据业务服务质量QoS指标计算出实际EDGE/GPRS网络中分组域数据业务窗口数；

4)将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数。

技术方案中所述的建立GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型是将GPRS/EDGE网络中的临时流块TBF/ETBF看作网络中承载数据的基本单位，建立如公式(1)所示的GPRS/EDGE网络延时拒绝排队模型

$P_n=\frac{m^m}{m!}{(E_x/m)}^n{[\underset{k=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{E_x}^k}{k!}+\frac{E_x}{m!}\frac{1-{(E_x/m)}^{n-m+1}}{1-E_x/m}]}^{-1}---\left(1\right)$

式中：E_x(Erl量纲)-GPRS/EDGE数据量，P_n-空口数据阻塞率，n-GPRS/EDGE系统容量，m-EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数。

技术方案中所述的求解GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型输入参量是指求解GPRS/EDGE网络中小区的数据量E_x、空口数据阻塞率P_n、GPRS和EDGE系统容量n这三个临时流块TBF/ETBF排队模型输入参量；

1)GPRS/EDGE网络中小区的数据量E_x可由公式(2)计算获得；

2)利用实际数据建立以数据独享信道数为输入的拟合方程(19)，最终确定P_n；

$P_n=\frac{0.1508}{X}-0.0377---\left(19\right)$

3)根据公式(20)分别计算GPRS和EDGE的系统容量n；

n＝L_q+m                                        (20)

其中m为GPRS/EDGE网络中小区的数据业务窗口数。

技术方案中在所述的最终确定P_n之前要计算所需的相关参数：

1)数据综合流量E_XP

通过公式(3)将GPRS/EDGE数据量转化为单位为Erl的GPRS/EDGE数据量，

数据综合流量(Erl)＝GPRS数据流量(Erl)+EDGE数据流量(Erl)        (3)

2)数据综合系统容量n_p

n_P＝m_P+L_P                                                     (4)

公式中：L_P为数据综合排队长度。

利用Little定理

λW_q＝L_p                                                      (5)

公式中：W_q为等待时间，L_p为等待队长，λ为TBF/ETBF的到达率，为

公式中：忙时TBF/ETBF到达数，统计周期至少为一周，统计级别为全网或小区级别，

公式中：TBF/ETBF的平均大小和其承载方式无关，此数据为统计平均值，只要数据量足够多即可，采用全网级数据作参考；全网统计时间(全天)内的TBF/ETBF建立成功数为

TBF/ETBF建立成功数＝统计时间内(全天)TBF/ETBF×(1-TBF/ETBF上行建立失败率

                    -TBF/ETBF下行建立失败率)                  (8)

由公式(5)有

L_qe＝λW_qe                                                    (11)

L_qg＝λW_qg                                                    (12)

根据计算排队队长L_qe、L_qg和TBF的到达率λ，根据公式(11)、公式(12)可求出L_qe和L_qg。根据公式(13)得出L_p。

$L_p=L_{\mathrm{qg}}\×\frac{\mathrm{GPRS\; Erl}}{\mathrm{EDGE\; Erl}+\mathrm{GPRS\; Erl}}+L_{\mathrm{qe}}\×\frac{\mathrm{EDGE\; Erl}}{\mathrm{EDGE\; Erl}+\mathrm{GPRS\; Erl}}---\left(13\right)$

结合公式(4)就可以得出n_p。

3)数据综合窗口数m_p

平均有效时隙＝(TCH业务信道数-承载语音信道数)×PDCH激活分配比

                                                                (15)

              +FPDCH信道数

数据独享信道数X为EDGE和GPRS下行ETBF/TBF独享信道数的加权平均值。

技术方案中在所述的根据公式n＝L_q+m分别计算GPRS和EDGE的系统容量n之前由公式

求出等待时间W_qg、W_qg，由公式L_qe＝λW_qe、由公式L_qg＝λW_qg分别求出EDGE和GPRS的等待队长L_qe、L_qg。

技术方案中所述的计算出实际EDGE/GPRS网络中分组域数据业务窗口数是将参量GPRS/EDGE数据量E_x、空口数据阻塞率P_n、GPRS和EDGE系统容量n代入公式(1)中，分别算出EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数m。

技术方案中所述的分别计算出EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数m，为了提高计算的精度，应用GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法时并没有直接使用公式(1)计算数据业务窗口数，而是将离散的公式(1)通过拟合变成一簇连续函数，应用时根据P_n的不同可以选择附件中所列的不同的拟合公式，将参数带入所选用的拟合公式中进行计算。

技术方案中所述的将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数是按下面的公式进行转换的：

EDGE有效时隙数＝EDGE数据业务窗口数×下行ETBF独享信道数             (21)

GPRS有效时隙数＝GPRS数据业务窗口数×下行ETBF独享信道数             (22)

无线信道数＝δ(EDGE有效时隙数+GPRS有效时隙数)                      (23)

δ为常数，通常取1。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.通过本发明进行EDGE/GPRS移动通信网中分组域数据业务无线信道分配，可以根据网络中用户的数据业务流量和一定的数据业务服务质量指标合理的计算数据业务所需要的无线信道数，使其恰好满足用户对数据业务QoS的最低要求。这样用户既能够获得对数据业务服务质量的基本满意程度，运营商也能相应的减少一定数量的投资，使网络达到质量与效率的平衡。

2.本发明使用的所有参数均可在GPRS/EDGE网络日常维护统计数据中得到和量化计算，并采用了公式拟合等手段，使本发明的工程应用的实际价值得以体现，可以更加方便的服务广大人民群众。

3.在本发明中，所有的数据采集及参数计算都是以临时流块TBF/ETBF为基本计算单位，由于临时流块为数据通信的数据链路层的基础数据，所以计算精度大大提高。

4.本发明对EDGE/GPRS移动通信网中分组域数据业务无线信道分配建立的模型及参数求解方法都是理论在实际应用的新的探索，对目前没有规范定义的数据业务服务质量，有一定理论价值。。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

技术方案中所有的数据采集及参数计算都是以临时流块(Temporary Block Flow)TBF/ETBF为基本单位，由于临时流块为数据通信的数据链路层的基础数据，所以计算精度大大提高。本发明定义了空口数据阻塞率P_n，并提出一种根据实际数据可量化计算P_n的方法。通过数值拟合的方法，得到P_n和数据独享信道数的拟合公式，并计算得到移动通信网中小区的P_n，对目前没有规范定义的数据业务服务质量(Quality of Service)QoS有一定意义。发明中采用数值拟合使公式更简单化，其工程应用的实际价值得以体现。

参阅图1，GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法包括有建立GPRS/EDGE网络中临时流块排队模型、求解GPRS/EDGE网络中临时流块排队模型输入参量、利用临时流块排队模型根据网络中用户的数据业务流量和一定的数据业务服务质量指标计算出实际EDGE/GPRS网络中分组域数据业务窗口数和将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数。

本发明在GPRS/EDGE系统数据业务信道计算中使用M/M/m(n)延时拒绝制公式，在数据业务信道的计算上，绝大多数模型都基于Markov(马尔可夫算法)过程，即均要求满足假定：被服务事件到达系统的时间间隔服从泊松(Poisson)分布，并且每个事件相互独立的到达系统，用户的到达为一个泊松流，系统为每个到达事件服务的时间服从负指数分布。

临时流块特性符合具有不耐烦顾客的等待制Markov排队模型。不耐烦是指当顾客到达系统时，发现服务者均忙则排队等候，如果等待的队列很长，或服务者的服务效率很低，顾客长时间等待后引起不耐烦情绪，最终选择离开系统。

而工程上通常使用的Erlang B公式与Erlang C公式都无法很好的适用于这种数据业务系统模式：Erlang B公式是从损失制系统推导出来的，即用户发现线路忙后马上离开，而数据业务是存在一定排队的，所以Erlang B公式对于数据业务并不适用；Erlang C公式来自于多服务者等待制系统，即用户进入系统后一直等到服务完成才离开。一般认为分组数据业务应该使用Erlang C公式，因为它的传输信道带有缓存，是典型的等待制系统，但是对通信服务质量QoS的约束条件分析后看出，Erlang C公式的约束是相对时延，也就是允许等待时间用数据传输时间的倍数来约束，而数据通信系统无线信道上的带宽只有几十到几百kbps，远不能与有线网的带宽相比，数据传输时延本身就很大，所以数据通信系统的无线信道在下行方向上即使有缓存，但是考虑到实际移动用户容忍程度这一约束条件，Erlang C公式对网络上提供的大多数数据业务是不适用的。

在实际网络中，正如下面将提到的数据空口阻塞率的定义规定的一样，用户的等待往往是有限度的，即系统中有一定的排队长度，超过这个排队长度，用户会因为无法忍受时延而自动离开系统，也就是说根据系统中用户的忍耐程度，可以唯一确定该系统的排队长度。正是为了符合这种有限排队等待制系统，本发明采用了以M/M/m(n)延时拒绝制公式为核心的临时流块TBF/ETBF排队模型，解决了数据系统中的无线信道的分配问题。

下面结合附图1对GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法的具体实施作详细的描述：

一.建立GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型

TBF(Temporary Block Flow)全称叫临时块流，它是两个对等的无线资源管理实体使用的一个物理连接，用以支持逻辑链路层的分组数据单元在分组数据无线链路上单向传输，符合具有不耐烦顾客的等待制Markov排队模型。EDGE是GPRS系统的升级，但GPRS/EDGE系统中，TBF与ETBF在物理概念是一致的，为了区分承载方式的不同，将EDGE系统中的临时流块称为ETBF。

将GPRS/EDGE网络中的临时流块TBF/ETBF看作网络中承载数据的基本单位，建立如公式(1)所示的GPRS/EDGE网络延时拒绝排队模型

$P_n=\frac{m^m}{m!}{(E_x/m)}^n{[\underset{k=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{E_x}^k}{k!}+\frac{E_x}{m!}\frac{1{-(E_x/m)}^{n-m+1}}{1-E_x/m}]}^{-1}---\left(1\right)$

公式中：E_x(Erl量纲)-GPRS/EDGE数据量，P_n-空口数据阻塞率，n-GPRS/EDGE系统容量，m-EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数。

二.求解GPRS/EDGE网络中临时流块排队模型输入参量

所述的求解GPRS/EDGE网络中临时流块排队模型输入参量是指求解GPRS/EDGE数据量E_x、空口数据阻塞率P_n、GPRS和EDGE系统容量n这三个临时流块排队模型输入参量。

1.计算GPRS/EDGE网络中小区的数据量E_x

GPRS/EDGE网络中小区的数据量E_x可由公式(2)计算获得，它的物理意义是将临时流块看作网络中实际的数据用户，一定GPRS/EDGE数据流量(MB)所对应的每个临时流块对PDCH信道的占用时长。

2.计算得到GPRS/EDGE网络中小区的P_n

通过数值拟合的方法得到P_n和数据独享信道数的拟合公式，并通过计算得到GPRS/EDGE网络中小区的P_n。

1)数据阻塞率定义

在等待制系统中，当数据业务等待服务的时间大于系统时间的T倍时(0≤T≤1，推荐T取50％)，该数据业务认为被损失，其损失的业务数和业务总数的百分比定义为数据阻塞率(数据业务定义为一个TBF/ETBF过程，T可根据实际用户忍耐程度调节，当等待服务的时间为持续时间的0％时，系统为不可等待系统即即时拒绝系统)。

2)空口数据阻塞率P_n定义

在等待制系统中，由于空口资源不足，使数据业务无法接入或使数据业务带宽下降，导致数据业务等待服务的时间大于系统时间的T倍(0≤T≤1，推荐T取50％)，造成数据业务的损失，其损失的业务数和业务总数的百分比定义为空口数据阻塞率，用P_n表示。

3)P_n的计算方法

利用实际数据建立以数据独享信道数为输入的拟合方程，最终确定P_n。

小区的选取：选取PCU阻塞基本为零的BSC下空口资源紧张的小区(数据和语音有争夺)，因为在这种情况下才会有数据阻塞的出现。

通过大量小区进行数据统计，计算出现网络的数据综合流量E_XP、数据综合系统容量n_p和数据综合窗口数m_p，根据延时拒绝模型公式(1)，得出实际存在的P_n。

4)求解P_n所需的相关参数计算

以下计算的各参数统计级别越小(全网级、BSC级数、小区级)，对于小区模型中信道数的计算越精确。

①数据综合流量E_XP

通过公式(3)将GPRS/EDGE数据量转化为单位为Erl的GPRS/EDGE数据量。

数据综合流量(Erl)＝GPRS数据流量(Erl)+EDGE数据流量(Erl)  (3)

②数据综合系统容量n_p

数据综合系统容量为

n_P＝m_P+L_P                                               (4)

公式中：L_P为数据综合排队长度。

利用Little定理

λW_q＝L_p                                                (5)

分别求出EDGE和GPRS系统的排队队长L_qe和L_qg。公式(5)中，W_q为等待时间，λ为TBF/ETBF的到达率，为

公式(6)中：忙时(全网语音忙时及全网数据忙时)TBF/ETBF到达数(包括建立成功数和建立失败数)，统计周期至少为一周，统计级别为全网或小区级别。

公式(7)中：TBF/ETBF的平均大小和其承载方式无关，此数据为统计平均值，只要数据量足够多即可，采用全网级数据作参考；全网统计时间(全天)内的TBF/ETBF建立成功数为

TBF/ETBF建立成功数＝统计时间内(全天)TBF/ETBF×(1-TBF/ETBF上行建立失败率-

                    TBF/ETBF下行建立失败率)                    (8)

由公式(5)有

L_qe＝λW_qe                                                     (11)

L_qg＝λW_qg                                                     (12)

由于TBF/ETBF块的平均大小是和承载方式无关的量，所以上面公式(9)和公式(10)中ETBF平均大小和TBF平均大小其实数值是一样的，只是说法不同。公式(9)和公式(10)中的T为数据业务等待服务时间与系统时间的比值，推荐T取50％；EPDCH信道带宽为EPDCH无线链路速率(DL kbps/PDCH)，PDCH信道带宽为BPDCH无线链路速率(DL kbps/PDCH)。

根据计算排队队长L_qe、L_qg和TBF的到达率λ，根据公式(11)、公式(12)可求出L_qe和L_qg。根据公式(13)得出L_p。

$L_p=L_{\mathrm{qg}}\×\frac{\mathrm{GPRS\; Erl}}{\mathrm{EDGE\; Erl}+\mathrm{GPES\; Erl}}+L_{\mathrm{qe}}\×\frac{\mathrm{EDGE\; Erl}}{\mathrm{DEGE\; Erl}+\mathrm{GPRS\; Erl}}---\left(13\right)$

结合公式(4)就可以得出n_p。

③数据综合窗口数m_p

平均有效时隙数＝(TCH业务信道数-承载语音信道数)×PDCH激活分配比

                                                                (15)

                +FPDCH信道数

数据独享信道数X为EDGE和GPRS下行ETBF/TBF独享信道数的加权平均值。

这样数据阻塞率P_n公式(1)所需的参数：数据综合流量E_XP(Erl)、数据综合系统容量n_P和数据综合窗口数m_p就都具备了，用公式(1)就可以估算出小区的P_n。

Erl加权平均公式

5)空口数据阻塞率P_n拟合

有许多因素可以影响P_n，我们认为数据的下行TBF/ETBF独享信道数和P_n有比较直接的联系。当下行TBF独享信道数为4时，说明全网的数据都能通过最大速率进行传输，数据业务没有阻塞；当下行TBF/ETBF独享信道数很小时，说明每个用户能分到的带宽很小，数据业务延迟加大，P_n就会很高。

为了得到P_n和数据独享信道数X的关系，本发明根据某市大量小区的P_n计算结果进行数值拟合，

拟合曲线表达式为

$P_n=\frac{0.1508}{X}-0.0377---\left(19\right)$

由上式可知数据独享信道数X越小，空口数据阻塞率P_n越高，下行TBF/ETBF独享信道数在4左右，P_n约为零，数据拟合结果符合实际的P_n趋势。在使用本发明时可以直接利用公式(19)来计算小区的P_n。

3.计算GPRS/EDGE网络中小区的系统容量n。

由公式(6)求出TBF的到达率λ，由公式(9)求出等待时间W_qe，由公式(11)、公式(12)分别求出EDGE和GPRS的等待队长L_qe与L_qg，根据公式(20)分别计算GPRS和EDGE的系统容量n，其中m为GPRS/EDGE移动通信网中小区的数据业务窗口数。

n＝L_q+m                                                  (20)

三.计算GPRS/EDGE网络中小区的数据业务窗口数m

将参数GPRS/EDGE数据量E_x，空口数据阻塞率P_n，GPRS/EDGE的系统容量n，代入步骤一所示公式(1)中，即可分别算出EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数m。

为了提高计算的精度，应用GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法时并没有直接使用公式(1)计算数据业务窗口数，而是将离散的公式(1)通过拟合变成一簇连续函数，应用时根据P_n的不同可以选择附件中所列的不同的拟合公式，将参数带入所选用的拟合公式中进行计算。

四.将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数

利用公式(21)、公式(22)与公式(23)将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数。

EDGE有效时隙数＝EDGE数据业务窗口数×下行ETBF独享信道数           (21)

GPRS有效时隙数＝GPRS数据业务窗口数×下行ETBF独享信道数           (22)

无线信道数＝δ(EDGE有效时隙数+GPRS有效时隙数)                    (23)

公式(23)中δ为常数，此常数还与不同设备生产厂家的设备类型有关，通常取1即可。

由上述技术方案可知，本发明通过一种GPRS/EDGE网络中分组域数据业务无线信道分配的方法，将TBF/ETBF作为网络中承载数据的基本单位，结合无线侧的相关统计数据建立一个基于TBF/ETBF的排队模型，根据网络中用户的数据业务流量和一定的数据业务服务质量QoS指标计算得出在实际GPRS/EDGE网络中分组域数据业务的GPRS/EDGE无线信道数。而且发明中使用的所有参数均可在实际统计中得到和量化计算，可以完全客观的根据GPRS/EDGE网络状况得到满足一定数据业务服务质量QoS指标的无线信道分配，满足了GPRS/EDGE移动通信网络运营者和网络移动用户对于分组域数据业务的需求。

下面结合一个具体的实施例对GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法做进一步的说明。

实施例目的：对某市GPRS/EDGE移动通信网利用本发明对其中一个小区(可任选)进行数据业务信道的分配。

该市的GPRS/EDGE移动通信网的统计数据如表1所示。

表1

统计时段(全网忙时)	全网语音忙时平均小区下行EDGELLC流量Mbytes	全网语音忙时平均小区下行GPRSLLC流量Mbytes	EPDCH无线链路速率(DLkbps/PDCH)	BPDCH无线链路速率(DLkbps/PDCH)	全网语音忙时下行每个ETBF独享PDCH数	全网语音忙时下行每个TBF独享EPDCH数	数据综合独享信道数	计算全网数据阻塞率
									20:00	3.76	3.68	40.03	10.74	1.9	2.3	2.2	3.08％

表1中数据综合独享信道数根据公式(16)得到，全网数据阻塞率根据公式(19)得出。表1体现了该市的GPRS/EDGE移动通信网全网数据业务的共性特征。

根据该市的GPRS/EDGE移动通信网的统计数据，由公式(7)计算TBF/ETBF的平均大小，并根据以下公式计算TBF/ETBF的数据速率，数据如表2所示。

ETBF速率＝EPDCH无线链路速率×ETBF独享EPDCH数

TBF速率＝PDCH无线链路速率×TBF独享PDCH数

表2

全网数据流量MB(24时小时数据量总和)	TBF(包括ETBF)建立成功数(24时统计总和)	TBF平均大小(KB)	ETBF速率(kbps)	TBF速率(kbps)
					1382538	552702681	2.5	76.057	24.702

对于该市的GPRS/EDGE移动通信网来说，在对每个小区进行调整时需要使每个小区达到全网数据业务服务质量QoS的平均水平，即数据速率EDGE为76kbps、GPRS为24.7kbps，空口数据阻塞率为3％。

在该市的GPRS/EDGE移动通信网中选取小区GM1WYC1(可任选)，统计该小区数据如表3所示。

表3

GM1WYC1小区统计参数(小区自忙时统计)
						下行EDGE LLC流量Mbytes	下行GPRS LLC流量Mbytes	EPDCH无线链路速率(DLkbps/PDCH)	BPDCH无线链路速率(DLkbps/PDCH)	语音忙时下行每个ETBF独享PDCH数	语音忙时下行每个TBF(不包括ETBF)独享PDCH数
13.4	10.2	39.5	10.2	1.85	2.25

通过以下步骤计算该小区达到全网数据业务服务质量QoS的平均水平，需要分配的分组域数据业务无线信道：

1.将GPRS/EDGE网络中的临时流块TBF/ETBF看作网络中承载数据的基本单位，建立如公式(1)所示的GPRS/EDGE网络延时拒绝排队模型。

2.计算GPRS/EDGE移动通信网中小区的数据量E_x。

根据公式(2)计算得到该小区的GPRS数据量为0.99Erl，EDGE数据量为0.41Erl。

3.该小区数据业务服务质量QoS应达到全网的平均水平，因此取小区空口数据阻塞率P_n与全网的P_n一致，根据表1中数据，可知该小区的P_n为3％。

4.计算GPRS/EDGE移动通信网中小区的系统容量n。

由公式(6)分别求出TBF/ETBF的到达率λ，由公式(9)、(10)求出等待时间W_qe、W_qg，由公式(11)、公式(12)求出EDGE和GPRS的等待队长L_qe、L_qg，计算结果如表4所示。

表4

GM1WYC1小区所需无线信道数计算结果
						ETBF等待时间	ETBF到达率	ETBF排队长度	TBF等待时间	TBF到达率	TBF排队长度
0.27	1.49	0.41	0.87	1.13	0.99

根据公式(20)分别计算EDGE和GPRS的系统容量n，因为排队长度必须为整数，所以TBF和ETBF的排队长度均取1，即n＝m+1。

5.计算GPRS/EDGE移动通信网中小区的数据业务窗口数m。

将参数GPRS/EDGE数据量E_x，空口数据阻塞率P_n，GPRS/EDGE的系统容量n，代入步骤1所示公式(1)中，即可分别算出EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数m。

数据窗口数m与数据量E_x在空口数据阻塞率3％下的拟合公式如下所示

m＝0.23414e-2E_x ³-0.730548e-1E_x ²+1.89464E_x+0.664102

将步骤2中GPRS/EDGE数据量E_x带入上式，计算得出该小区需要GPRS数据窗口数为2.47，EDGE数据窗口数为1.42。

6.将数据业务窗口数转换成无线信道数。

根据公式(21)、公式(22)和公式(23)，取δ＝1，计算出该小区PDCH需要5.55个，EPDCH需要2.63个，一共需要9个(5.55+2.63＝8.18，向上取整)无线信道。

最后应该说明的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，只是以上述实施例对本发明进行了详细说明，以求本领域的普通技术人员对GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法的理解，如果对本发明进行修改或者同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神实质和范围，依然处在本发明的保护范围之内。

附件

数据阻塞率公式拟合簇

数据阻塞率公式符号含义如下：

data_pn——空口数据阻塞率P_n

x——数据量E_x

data_y——数据窗口数m

拟合公式为：

data_pn＝0.5％时

data_y＝0.600875e-2*x^3-0.149388*x^2+2.54431*x+1.04762

data_pn＝1％时

data_y＝0.432553e-2*x^3-0.116688*x^2+2.29329*x+0.897925

data_pn＝1.5％时

data_y＝0.341905e-2*x^3-0.975810e-1*x^2+2.13501*x+0.825158

data_pn＝2％时

data_y＝0.295828e-2*x^3-0.874029e-1*x^2+2.03842*x+0.752307

data_pn＝2.5％时

data_y＝0.258339e-2*x^3-0.789169e-1*x^2+1.95764*x+0.703184

data_pn＝3％时

data_y＝0.234140e-2*x^3-0.730548e-1*x^2+1.89464*x+0.664102

data_pn＝3.5％时

data_y＝0.211884e-2*x^3-0.677026e-1*x^2+1.83910*x+0.629378

data_pn＝4％时

data_y＝0.194603e-2*x^3-0.634080e-1*x^2+1.79208*x+0.596580

data_pn＝4.5％时

data_y＝0.180638e-2*x^3-0.598968e-1*x^2+1.75161*x+0.567336

data_pn＝5％时

data_y＝0.167875e-2*x^3-0.566487e-1*x^2+1.71439*x+0.543004

data_pn＝5.5％时

data_y＝0.157589e-2*x^3-0.539355e-1*x^2+1.68104*x+0.521208

data_pn＝6％时

data_y＝0.149132e-2*x^3-0.517050e-1*x^2+1.65246*x+0.498383

data_pn＝6.5％时

data_y＝0.142063e-2*x^3-0.497777e-1*x^2+1.62623*x+0.479864

data_pn＝7％时

data_y＝0.135151e-2*x^3-0.478846e-1*x^2+1.60149*x+0.457337

data_pn＝7.5％时

data_y＝0.130421e-2*x^3-0.466539e-1*x^2+1.58261*x+0.432889

data_pn＝8％时

data_y＝0.122717e-2*x^3-0.445001e-1*x^2+1.55658*x+0.420988

data_pn＝8.5％时

data_y＝0.118087e-2*x^3-0.431953e-1*x^2+1.53767*x+0.401974

data_pn＝9％时

data_y＝0.114088e-2*x^3-0.419982e-1*x^2+1.51854*x+0.391672

data_pn＝9.5％时

data_y＝0.110043e-2*x^3-0.408949e-1*x^2+1.50234*x+0.371666

data_pn＝10％时

data_y＝0.106257e-2*x^3-0.397511e-1*x^2+1.48468*x+0.361722

Claims (8)

1.一种GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，它依次包括下列步骤：

1)建立GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型；

2)求解GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型输入参量；

3)利用临时流块排队模型根据网络中用户的数据业务流量和一定的数据业务服务质量QoS指标计算出实际EDGE/GPRS网络中分组域数据业务窗口数；

4)将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数。

2.按照权利要求1所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，所述的建立GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型是将GPRS/EDGE网络中的临时流块TBF/ETBF看作网络中承载数据的基本单位，建立如公式(1)所示的GPRS/EDGE网络延时拒绝排队模型

$P_n=\frac{m^m}{m!}(E_x/m{)}^n{[\underset{k=0}{\overset{m-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{E_x}^k}{k!}+\frac{E_x}{m!}\frac{1-{(E_x/m)}^{n-m+1}}{1-E_x/m}]}^{-1}---\left(1\right)$

式中：E_x(Erl量纲)-GPRS/EDGE数据量，P_n-空口数据阻塞率，n-GPRS/EDGE系统容量，m-EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数。

3.按照权利要求1所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，所述的求解GPRS/EDGE网络中临时流块TBF/ETBF排队模型输入参量是指求解GPRS/EDGE网络中小区的数据量E_x、空口数据阻塞率P_n、GPRS和EDGE系统容量n这三个临时流块TBF/ETBF排队模型输入参量；

1)GPRS/EDGE网络中小区的数据量E_x可由公式(2)计算获得；

2)利用实际数据建立以数据独享信道数为输入的拟合方程(19)，最终确定P_n；

$P_n=\frac{0.1508}{X}-0.0377---\left(19\right)$

3)根据公式(20)分别计算GPRS和EDGE的系统容量n；

n＝L_q+m                                                  (20)

其中m为GPRS/EDGE网络中小区的数据业务窗口数。

4.按照权利要求3所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，在所述的最终确定P_n之前要计算所需的相关参数：

1)数据综合流量E_XP

通过公式(3)将GPRS/EDGE数据量转化为单位为Erl的GPRS/EDGE数据量，

数据综合流量(Erl)＝GPRS数据流量(Erl)+EDGE数据流量(Erl)              (3)

2)数据综合系统容量n_p

n_P＝m_P+L_P                                          (4)

公式中：L_P为数据综合排队长度。

利用Little定理

λW_q＝L_p                                           (5)

公式中：W_q为等待时间，L_p为等待队长，λ为TBF/ETBF的到达率，为

公式中：忙时TBF/ETBF到达数，统计周期至少为一周，统计级别为全网或小区级别，

公式中：TBF/ETBF的平均大小和其承载方式无关，此数据为统计平均值，只要数据量足够多即可，采用全网级数据作参考；全网统计时间(全天)内的TBF/ETBF建立成功数为

TBF/ETBF建立成功数＝统计时间内(全天)TBF/ETBF×(1-TBF/ETBF上行建立失败率

                    -TBF/ETBF下行建立失败率)      (8)

由公式(5)有

L_qe＝λW_qe                                        (11)

L_qg＝λW_qg                                        (12)

根据计算排队队长L_qe、L_qg和TBF的到达率λ，根据公式(11)、公式(12)可求出L_qe和L_qg。根据公式(13)得出L_p。

$L_p=L_{\mathrm{qg}}\×\frac{\mathrm{GPRS\; Erl}}{\mathrm{EDGE\; Erl}+\mathrm{GPRS\; Erl}}+L_{\mathrm{qe}}\×\frac{\mathrm{EDGE\; Erl}}{\mathrm{EDGE\; Erl}+\mathrm{GPRS\; Erl}}---\left(13\right)$

结合公式(4)就可以得出n_p。

3)数据综合窗口数m_p

平均有效时隙数＝(TCH业务信道数-承载语音信道数)×PDCH激活分配比

                                                              (15)

                +FPDCH信道数

数据独享信道数X为EDGE和GPRS下行ETBF/TBF独享信道数的加权平均值。

5.按照权利要求3所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，在所述的根据公式n＝L_q+m分别计算GPRS和EDGE的系统容量n之前由公式

求出TBF的到达率λ，由公式

求出等待时间W_qg、W_qg，由公式L_qe＝λW_qe、由公式L_qg＝λW_qg分别求出EDGE和GPRS的等待队长L_qe、L_qg。

6.按照权利要求1所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，所述的计算出实际EDGE/GPRS网络中分组域数据业务窗口数是将参量GPRS/EDGE数据量E_x、空口数据阻塞率P_n、GPRS和EDGE系统容量n代入公式(1)中，分别算出EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数m。

7.按照权利要求6所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，所述的分别计算出EGDE和GPRS所需的数据业务窗口数m，为了提高计算的精度，应用GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法时并没有直接使用公式(1)计算数据业务窗口数，而是将离散的公式(1)通过拟合变成一簇连续函数，应用时根据P_n的不同可以选择附件中所列的不同的拟合公式，将参数带入所选用的拟合公式中进行计算。

8.按照权利要求1所述的GPRS/EDGE网络中数据业务无线信道的分配方法，其特征在于，所述的将数据业务窗口数转换成GPRS/EDGE网络中的无线信道数是按下面的公式进行转换的：

EDGE有效时隙数＝EDGE数据业务窗口数×下行ETBF独享信道数          (21)

GPRS有效时隙数＝GPRS数据业务窗口数×下行ETBF独享信道数          (22)

无线信道数＝δ(EDGE有效时隙数+GPRS有效时隙数)                   (23)

δ为常数，通常取1。

Images