TD-SCDMA系統(tǒng)中Iub接口流量的探討

??? TD-SCDMA接入網（universalterrestrialradioaccess network，UTRAN）的結構如圖1所示。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，通用地面無線接入網絡部分主要由無線網絡控制器、節(jié)點Node-B和用戶設備（UE）構成。Iub接口位于節(jié)點Node-B與無線網絡中心（RNC）之間。Uu接口存在于UE與Node-B之間。在2個RNC之間的是Iur接口，傳遞2個RNC之間的信息。

圖1 TD-SCDMA接入網的結構

??? 從水平層面來看，Iub接口包括2個功能層：無線網絡層和傳輸網絡層。每一層又分為控制平面和用戶平面。無線網絡層的用戶平面由相應的Iub-FP協議組成，其主要功能是把Uu接口上的數據承載到Iub接口的FP數據幀上。在Uu接口上按其功能和任務分為物理層、數據鏈路層和網絡層。具體如圖2所示。

圖2? Iub接口的功能層

??? 所有與陸地無線接入網有關的協議都包含在無線網絡層。傳輸網絡層是指被UTRAN所選用的標準的傳輸技術，與UTRAN的特定功能無關。無線網絡層規(guī)定與Node-B操作相關的程序。由無線網絡控制平面（NBAP）和無線網絡用戶平面（FP）組成。傳輸網絡層，目前采用ATM傳輸，規(guī)定了在Node-B和RNC之間建立網絡連接的程序。每個RACH、每個FACH和每個CPCH傳輸信道都應有一個專用的AAL2連接。

??? 從垂直平面來看，Iub接口包括無線網絡控制面、用戶面和傳輸層控制面。

??? ◇無線網絡控制面包括應用協議NBAP及用于傳輸這些應用協議的信令承載。應用協議用于建立到UE的無線鏈路承載，而這些應用協議的信令承載與接入鏈路控制協議（ALCAP）的信令承載可以一樣也可以不一樣，它通過O&M操作建立。

??? ◇用戶面包括數據流和用于承載這些數據流的數據承載。用戶發(fā)送和接收的所有信息（如語音和數據）是通過用戶面來進行傳輸的。傳輸網絡控制面在控制面和用戶面之間，只在傳輸層，不包括任何無線網絡控制平面的信息。它包括ALCAP（接入鏈路控制協議）和ALCAP所需的信令承載。

??? ◇傳輸網絡的控制面包括用戶數據里的數據承載和應用協議里的信令承載。在實時操作中，傳輸網絡用戶面的數據承載是由傳輸網絡控制面直接控制的，而建立應用協議的信令承載所需的控制操作屬于O&M操作。

??? ◇傳輸網絡的用戶面在控制面里的應用協議先進行信令處理，這一信令處理通過ALCAP觸發(fā)數據面的數據承載的建立。并非所有類型的數據承載的建立都需通過ALCAP。如果沒有ALCAP的信令處理，就無需傳輸網絡控制面，而應用預先設置好的數據承載。ALCAP的信令承載與應用協議的信令承載可以一樣也可以不一樣。ALCAP的信令承載通常是通過O&M操作建立的。

??? 二、Iub接口傳輸流量估算

??? 1.Iub接口流量組成

??? Iub接口傳輸流量的估算過程與以下三部分流量的計算有關：Iub接口的語音流量、Iub接口的數據流量以及Iub接口的信令流量。

??? 2.語音業(yè)務的流量

??? 高層的FP數據幀經過AAL2、ATM、物理層（Physicallayer）各層之后傳輸，最后的總流量除了高層的數據還包括經過各層的開銷，因此需要各層的利用率。各層利用率分析如下：

??? 語音信道FP數據幀利用率＝73%；

??? AAL2層語音包協議利用率＝(41/44)×(47/48)=91.24%（12.2kbit/s的語音業(yè)務）；

??? ATM層因為一個ATM信元為53個字節(jié)，其中包含5個頭字節(jié)和48字節(jié)的CPS-PDU，其利用率為48/53=90.6%；

??? 物理層如果選取的為E1鏈路則分為UNI模式和IMA模式，對于目前國內采用的IMA模式，幀長=32、64、128、256時，對應不同幀長的利用率如下：

??? 幀長為32時，E1利用率為1859kbit/s/2048kbit/s=90.77%。

??? 幀長為64時，E1利用率為1889kbit/s/2048kbit/s=92.24%。

??? 幀長為128時，E1利用率為1904kbit/s/2048kbit/s=92.97%。

??? 幀長為256時，E1利用率為1911.5kbit/s/2048kbit/s=93.33%。

??? 對于STM-1（VC12）利用率為126/155*E1利用率。

??? 對于3.4kbit/s的隨路信令：3.4kbit/s隨路信令利用率＝19/(1+1+1+19+1+2)=76%；3.4kbit/s隨路信令AAL2層利用率＝(26/33)×(47/48)=77.1%。

??? 對于語音業(yè)務的流量可以有公式：語音流量（Mbit/s）=語音業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目×語音激活因子×語音速率/FP數據幀利用率/AAL2利用率/ATM利用率/物理層利用率/1024＋語音業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目×隨路信令激活因子×（隨路信令速率/FP數據幀利用率/AAL2利用率/ATM利用率/物理層利用率）/1024。

??? 3.數據業(yè)務的流量

??? 上行FP數據幀：FP數據幀的利用率=payload/(HeaderCRC/FT+CFN+TFI+TB+spare+CRC)，數據業(yè)務分為CS和PS兩類。

??? (1)CS數據業(yè)務：

??? 64kbit/s，2×80/（1＋1＋1＋2×80＋0＋2）＝97%。

??? (2)PS數據業(yè)務：

??? 64kbit/s，4×42/（1＋1＋1＋4×42＋0＋2）=97%；

??? 128kbit/s，8×42/（1＋1＋1＋8×42＋0＋2）=99%；

??? 384kbit/s，12×42/（1＋1＋1＋12×42＋0＋2）=99%。

??? AAL2層：數據包的協議利用率＝(45/48)×(47/48)=91.8%。

??? 對于數據業(yè)務的流量可以得到：

??? 數據流量（Mbit/s）=數據業(yè)務的平均每用戶忙時吞吐量×RNC用戶數目/FP數據幀利用率/AAL2利用率/ATM利用率/物理層利用率/3600/1024＋數據業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目×隨路信令激活因子×（隨路信令速率/FP數據幀利用率/AAL2利用率/ATM利用率/物理層利用率）/1024。

??? 4.信令流量

??? 信令流量包括FP幀、公共信道流量、Iub信令流量以及IPoA數據。

??? (1)FP幀及控制信道流量

??? FP控制幀的速率：上行，（160＋64）bit/s＝224bit/s；下行，（120＋9.6）bit/s＝129.6bit/s。

??? 可得：

??? FP控制幀上行流量（Mbit/s）=業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目×（224/業(yè)務AAL2層利用率/ATM層利用率/物理層利用率）/1024/1024。

??? FP控制幀下行流量（Mbit/s）=業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目×（129.6/業(yè)務AAL2層利用率/ATM層利用率/物理層利用率）/1024/1024。

??? 公共信道主要包含RACH、FACH、PCH三部分，假設一次完整的呼叫各包含一次上述過程可得。

??? 對于RACH：TBSize=168bit，TTI=10ms。HeaderCRC/TF＋CFN＋TFI＋PropagationDelay＋TB＋CRCI＋spare＋CRC＋AAL2頭。經過AAL2封裝后塊大?。?＋1＋1＋1＋168/8＋1＋2＋2＋3×2＝36Byte

??? 對于FACH（只考慮信令不考慮數據信道）：TBSize＝171，TTI＝20ms。HeaderCRC/TF＋CFN＋TFI＋TransmitPowerLevel＋TB＋spare＋CRC＋AAL2頭。FP/AAL2封裝后塊大小為1＋1＋1＋1＋171×2/8＋2＋3×2 ＝54.75Byte

??? 對于PCH：TBSize＝240，TTI＝10ms。HeaderCRC/TF＋CFN/PI＋TFI＋PI-bitmap＋TB＋spare＋CRC＋AAL2頭。（PI-bitmap的長度與公共信道的配置有關，對應18、36、72、144尋呼指示的配置，長度分別為3、5、9、18字節(jié)。當前公共信道使用18尋呼指示的配置。）則FP/AAL2封裝后塊大小為1＋2＋1＋3＋30＋2＋3＝42 Byte

??? 最終可得控制幀及公共信道的流量為：

??? 公共信道上行流量＝RACH塊大小×8×業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務AHT/ATM利用率/物理層利用率/1024/1024

??? 公共信道下行流量＝（FACH塊大小＋PCH塊大?。翗I(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務AHT/ATM利用率/物理層利用率/1024/1024

??? (2)控制面的流量

??? 控制平面?zhèn)鬟f的NBAP信令是伴隨著業(yè)務流量的，因此根據一次完整業(yè)務（MOC/MTC、IMSIATTACH/DETACH、LAU、SMS）的過程可以大致得到控制面的信令流量。在傳遞過程分為NBAPCommonProcedures和NBAP Dedicated Procedures，兩種模式流量不同應該按照最大的來計算，每個Node-B控制面包含1個NCP、1～n個CCP、1個ALCAP鏈路。另外還要考慮1個IPoA。

??? NCP過程流量為：

??? 上行流量（Mbit/s）＝[RNC中Node-B數×平均每Node-B的小區(qū)數×（48+48）×8/1024/1024/20＋ε96×業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT×3.67]×8/ATM層利用率/物理層利用率/1024/1024（包括Node-B所有用戶按呼叫中交互的NCP信息折算到一個用戶全部業(yè)務后的總流量和小區(qū)的兩個200ms的周期性測量）

??? 下行流量（Mbit/s）＝144×業(yè)務的平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT×3.67×8/ATM層利用率/物理層利用率/1024/1024（NodeB所有用戶按呼叫中傳遞的RL_SET_REQ信息折算到一個用戶全部業(yè)務后的總流量）

??? CCP過程流量為：

??? 上行流量（Mbit/s）＝[(48+96+48×2+48+(48+48+48))×2.67×CS語音業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT＋（48＋96＋48×2＋48＋（48＋48＋48）×2.67）×CS數據業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT＋48×RNC用戶數（CS語音業(yè)務平均每用戶忙時話務量/4.8＋CS數據業(yè)務平均每用戶忙時話務量/0.64）]×8/ATM層利用率/物理層利用率/1024/1024（假設兩種測量都打開，包括語音業(yè)務和數據業(yè)務的不同信令計算）

??? 下行流量（Mbit/s）＝（（336＋48＋（96＋48）×2＋48）＋（96＋48＋48）×2.67）×（CS語音業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT＋CS數據業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT）]×8/ATM層利用率/物理層利用率/1024/1024（包括小區(qū)重配置信息、刪除信息、語音數據業(yè)務的兩個測量流量和折算到其他業(yè)務流量）

??? ALCAP過程流量為：

??? 上行流量（Mbit/s）=[（（48＋48）×3＋（48＋48）×2.67）×（CS語音業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT＋CS數據業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT）]×8/ATM層利用率/物理層利用率/1024/1024（包括ECF、RLC消息和折算的其他業(yè)務后的總流量）

??? 下行流量（Mbit/s）＝[（（96＋48）×3＋（96＋48）×2.67）×（CS語音業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT＋CS數據業(yè)務平均每用戶忙時話務量×RNC用戶數目/業(yè)務的AHT）] ×8/ATM層利用率/物理層利用率/1024/1024（包括ERQ、RLSD和折算的其他業(yè)務后的總流量）

??? IPoA過程流量為：上行流量（Mbit/s）主要是設備的告警信息；下行流量主要是通過該通道下發(fā)的配置命令，和下載軟件版本時需要的流量，設備實現中采用默認64kbit/s

??? 因此，控制面流量（上下行）＝NCP過程流量＋CCP過程流量＋ALCAP過程流量+IPoA過程流量

??? 最終可得：Iub接口的總流量＝（Iub接口的語音業(yè)務流量＋Iub接口的數據業(yè)務流量＋FP控制幀及公共信道的流量＋Iub接口的信令流量）×（1＋工程冗余度）+IPoA總流量

??? Node-B到RNC所需E1數量＝Iub接口的傳輸層流量/E1鏈路有效帶寬

??? 根據上面所討論的方法，可以將其應用于Iub的實際計算中，對不同站型得出不同的Iub接口E1需求。

??? 在網絡初期每載頻的上下行時隙配置為3:3，具體計算結果如表1所示。