I I . 3 . 3 . C A P A C I T E W-CDMA
Le dimensionnement radio en WCDMA du point de vue
capacité consiste à déterminer le nombre de Node B
permettant d'écouler le trafic demandé par les utilisateurs du
réseau WCDMA.
Dans ce qui suit, nous allons étudier la capacité
théorique maximale d'un réseau radio WCDMA.
· L A C A P A C I T E E N UPLINK
La capacité M en Uplink est liée au nombre maximal
théorique d'utilisateurs en Uplink (Mpole) et à la
charge du système Q.
M P O L E E N UPLINK
Mpole est la limite théorique du nombre d'utilisateurs
simultanés que l'interface radio peut supporter dans une cellule. Cette
limite atteinte, le niveau des interférences devient infini et la
couverture réduite à zéro. Mpole dépend du RAB du
service utilisé, il est calculé comme suit :
Tels que :
Valeur de ã :
Avec :
Rinfo : Débit de l'information défini par le RAB ;
Rinfo et R chip, exprimé en dB.
R chip : Débit chip de 3.84 Mcps.
G P : Gain de traitement égal au rapport logarithmique
entre
ã : est le rapport signal sur interférence cible
pour le service
GDTX : est le gain de transmission discontinue, il est obtenu
grâce au fait que le mobile, en communication, n'émet pas de
puissance quand il est en train d'entendre son interlocuteur, d'attendre le
chargement des données ou de lire une page web.
F dépend donc des caractéristiques du plan des
cellules : le nombre de secteurs par site, le fading log-normal et les
ouvertures des diagrammes de rayonnement des antennes. F est plus grand lorsque
la vitesse de l'UE est relativement faible car le contrôle de puissance
ne peut compenser les fadings rapides quand l'UE se déplace à une
très grande vitesse. F est le rapport des interférences entre les
interférences provenant des mobiles des cellules voisines Icellules
externes et les interférences provenant des mobiles de la cellule
serveuse Icellule serveuse.
Dans le cas d'un environnement multiservice, on peut calculer le
nombre maximal des utilisateurs simultanés que peut supporter une
cellule :
Avec :
N : le nombre de services, xi la proportion des utilisateurs
ayant le service i et Mpole, i le Mpole du service i.
A cette limite Mpole, la charge de la cellule est de
100%, les interférences atteignent leur valeur maximale, ils tendent
vers l'infini, donc la couverture radio tend vers zéro.
Types de service
Conversational/Speech
12.2 Kbit/s RB + 3.4 Kbit/s SRBs
|
Mpole
91.7
|
Conversational 64 Kbit/s CS RB + 3.4 Kbit/s SRBs
|
21.3
|
Interactive 64 Kbit/s PS RB + 3.4 Kbit/s SRBs
|
21.8
|
Streaming 57.6 Kbit/s CS RB + 3.4 Kbit/s SRBs
|
26
|
Streaming 16kbit/s PS RB + 8 Kbit/s PS RB = 3.4 Kbit/s SRBs
|
59.6
|
|
Tableau 23 : Les valeurs de Mpole en
Uplink pour les zones urbaines et dense urbaines
· L E S P E R T E S D U FEEDER, DES JUMPERS E T
D E L ' A S C
Il est nécessaire de savoir la localisation du point
de référence du système quand le feeder, les bretelles ou
l'ASC sont utilisés. Pour une configuration sans ASC/TMA, la puissance
TX/RX est donnée au niveau des connecteurs de l'antenne. Les pertes des
feeders, Jumper et connecteurs, allant de la sortie du cabinet de la RBS
jusqu'à l'antenne, doivent être inclus. En ajoutant un
système ASC/TMA seulement les pertes du Jumper entre ce système
et l'antenne doivent être introduites.
Figure 23 : Les pertes entre la RBS et les
antennes
· CAS D U LIEN D E S C E N D A N T E ( D L
)
Le nombre maximal des utilisateurs simultanés que peut
supporter une cellule dans un environnement mono service dans le lien
descendant est donné par l'équation suivante :
Avec :
ã : est le rapport signal sur interférence cible
pour le service
á : est le facteur d'orthogonalité dans le lien
descendant
F : est le rapport entre les interférences provenant des
mobiles des cellules voisines et les interférences provenant des mobiles
de la cellule serveuse dans le lien descendant
AS : est le nombre de cellules avec lesquelles le mobile fait un
soft Handover
SHO : est la fraction de mobiles en soft Handover.
?: est le gain de puissance en cas de soft Handover et GDTX :
est un gain de transmission discontinue
· CAS DES SERVICES A COMMUTATION D E
CIRCUITS
Le trafic des services à commutation de circuit fait
référence à l'usage des canaux et il est habituellement
considéré comme le temps de la tenue par unité du temps
(ou le nombre d' "heures d'appel" par heure) pour un ou plusieurs circuits
(troncs ou canaux). Le trafic est exprimé en Erlang. L'Erlang est
défini comme un circuit occupé pour une heure. Si le temps de la
tenue de l'appel moyen d'un système peut être
déterminé alors le trafic par souscripteur pour l'heure
occupée (BH) peut être déterminé. Par exemple, pour
le service voix, si la tenue de l'appel moyen est de 90 secondes, alors le
trafic par abonné est de 90/3600 = 25 mE à l'heure
chargée. Le trafic offert dans la cellule est défini comme le
nombre de souscripteurs multiplié par le trafic par souscripteur :
Figure 24 : Trafic offert
La qualité de service GOS (Grade Of Service) est alors
calculée en utilisant l'équation suivante :
Le GOS de la voix ne doit pas dépasser 2%. La table
d'Erlang donne, pour un trafic offert et pour la qualité de service
exigée, le nombre de canaux nécessaire dans la cellule. Le nombre
de canaux nécessaire dans la cellule traduit aussi le nombre
d'utilisateurs simultanés et donc il est égal à
M. Donc à partir de Qc et
de Mpole, on peut déterminer M ; de M
et de la table d'Erlang on détermine le trafic offert et par suite le
trafic écoulé. En divisant le trafic écoulé par le
trafic d'un utilisateur on déduit la capacité totale de la
cellule.
· CAS DES SERVICES A COMMUTATION D E P A Q U E
T S
A partir de Qmax et de
Qc, on peut déduire
QBE. La capacité de la cellule pour le
service paquet est donnée par l'équation suivante :
Le trafic des services à commutation de paquets sont
basés sur la mise en file d'attente et donc s'ils travaillent
près de leur limite théorique, ils deviendront instables dû
aux variations statistiques dans la charge. Quand la fluctuation de la charge
cause la diminution de la charge au-dessous de la capacité, c'est
seulement bénéfique à la performance du système.
Cependant, quand les fluctuations augmentent la charge au-dessus des
possibilités du système, cela cause rapidement le
développement d'une file qui peut causer la baisse sévère
dans la performance du système. Les simulations du système
montrent qu'une charge moyenne de 70% résulte dans une performance
optimale dans le réseau. En d'autres termes la performance optimale du
paquet est accomplie quand le trafic offert est réduit à 70%.
Donc le nombre sessions paquet simultanées (
Mdata ) est donné par : M data = 0.7 M data
En substituant cette formule dans la formule (14) 4 M
data = 0.7.×QBE×Mpole
Le nombre de session écoulées dans l'heure
chargée (en KB/h) est obtenu par multiplication du
M data par le débit en kbps et par
3600.
I I . 3 . 3 . 1 . L E S P A R A M E T R E S D E L A C
A P A C I T E W-CDMA
L'ensemble des paramètres de la
capacité WCDMA est donné dans le tableau suivant :
Capacité W-CDMA Unités
Gain de la transmission discontinue GDTX %
Relation entre ã (C/I) et Eb/N0
|
dB
|
Limite théorique des UE (MPOLE/Service)
|
|
Dégradation des UL par les interférences Facteur
de charge
|
dB
%
|
|
Tableau 24 : Les paramètres de la
capacité W-CDMA
· L I M I T E T H E O R I Q U E DES U E ( M P
O L E / S E R V I C E )
C'est le nombre d'utilisateur par service, il est donné
par la formule suivante :
En DL:
|
1 1
1+
1 I Cell.ext. / Cell. int.
+ [ ( ) ] [ ( ) ]
ã f E N
= b 0
|
( DTX )
1 G
+ [20]
|
|
1
M=
pole Service
/
ã
[21]
( D TX )
1 + G
AS SHO b 1 ?
( ) ( ( ) )
b b )
- -
( DL orth. factor DL
á + ) +
tri - sect. Ant. factor 1 1 ? ( )
b
+
b 1
=
· LIMITATION S U R L A CHARGE M A X I M A L
E
Avant d'entamer le dimensionnement du sens Downlink, une
vérification de la contrainte imposée sur la charge maximale est
nécessaire. La charge maximale est donnée à partir de la
formule suivante :
_ _ _ CS PS données par abonné
_ _ _
× +
3600 128 10
× × ×
3 M
pole CS
,
Qmax = nombre
d abonnés '
trafic
par abonné
_
M
× 1024 8
×
[22]
pole PS
,
Les recommandations exigent :
Qmax = charge du balancement (en Uplink) et
Qmax = 76% (en Downlink)
Le processus de dimensionnement du lien montant permet de
déterminer le nombre de site et la charge capable de supporter le trafic
tout en tenant compte de la capacité et de la couverture en même
temps, mais de point de vue lien montant seulement.
· N O M B R E D ' U T I L I S A T E U R S S I M U L
T A N E S
Dans les systèmes WCDMA, M est défini comme :
Comme montré dans l'équation un système
WCDMA ne peut être entièrement chargé (Q=100%) faute de
quoi le taux d'interférence risque de devenir incontrôlable. Il
est recommandé de prendre Q entre 60 et 70%.
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