lte planning tool
DESCRIPTION
In this project, we are implementing a tool for calculating number of base stations required to meet LTE network coverage and capacity requirement. Coverage planning includes link budget analysis for calculating MAPL and then determining cell radius using RF propagation models. Capacity planning cares about service models and traffic models for calculating required throughput in the network, In addition, it is concerned with calculating cell throughput.TRANSCRIPT
Planning Tool
08/09/2014
العناوين الرئيسة الرابعالمفتاحية في الجيل الخصائص
المشروعمراحل
تخطيط التغطية
معامالت النظام
معامالت المحطة القاعدية
معامالت المحطة النقالة
معامالت أخرى
نموذج االنتشار الراديويRF Propagation Model
حسابات التغطية
السعةتخطيط
الشبكة الخليوية معدل النقل في
نموذج الخدمةServ ice Model
نموذج االزدحامTraffic Model
العبء التحكمي في الخلية على الطبقة الفيزيائيةControl Overhead
الخليةمعدل النقل في
حسابات السعة
1
الخصائص المفتاحية في الجيل الرابعOFDMAالهابطةالوصلةعلىالمتعددللوصول
SC-FDMAالصاعدةالوصلةعلىالمتعددللوصول
المواردكتلةتتألفRB0.5مدتهازمنيةحصةامتدادعلىفرعيحامل12منms
10الراديوياإلطارمدةmsزمنيتينحصتينإلىمقسممنهاكلفرعيةإطارات10إلىمقسمة
300الخليةفياألعظميالنقلمعدلMbps75والهابطةالوصلةعلىMbpsالصاعدةالوصلةعلى
الهوائياتتعددلتقنياتمختلفةأنماطMIMOالصاعدةوالهابطةالوصلتينعلى
3
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
4
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
تخطيط التغطية
استطاعة مستقبلة كافية على الوصلتين الهابطة والصاعدة ضمن منطقة التغطية المطلوبةتأمين : الهدف
الضياعات-األرباح + االستطاعة المرسلة = االستطاعة المستقبلة : ميزانية الوصلة
5
MAPL = EIRP + Gain – Margins – Sensitivity
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
6
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
ميزانية الوصلة الهابطة
معامالت النظام االزدواجية الترددية :نمط االزدواجيةFDD
حزمة ترددية مزدوجة19يقدم الجيل الرابع :الحزم الترددية
ممكنةخيارات 6:عرض حزمة القناة :{1.4MHz, 3MHz, 5MHz, 10MHz, 15MHz, 20MHz}
المدن الكثيفة، المدن، الضواحي، القرى: أنماط االزدحام
نموذج القناة :EPA5Hz وETU70Hz
•EPA5Hz : 7~2يدعم سرعات حركة km/hr
•ETU70Hz : 102~28حركة يدعم سرعات km/hr
7
20MHz15MHz10MHz5MHz
1.4
MH
z
3M
Hz
100RB50RB 75RB25RB15RB6RB
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
8
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
ميزانية الوصلة الهابطة
المحطة القاعديةمعامالت 9
Tx Power
Per SC
Feeder
Loss
Jumper
LossConnector
Loss
TTA
insertion Loss
Tx Antenna
GainPTX Per SC = PTX Per Antenna − 10Log System NRB× 12
GTX_Antenna dBi = 10Log 32000/(Horizontal Beamwidth × Vertical Beamwidth)
EIRP(dBi) = PTX Per SC− LFeeder− LJumper− Lconnectors− ILTTA+ GTX_Antenna
Lconnectors(dB) = Connector Number× 0.05 × Operating Frequency in GHz
EIRP (dBi)
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
10
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
ميزانية الوصلة الهابطة
معامالت المحطة النقالة11
Noise
figureSINR
Required
Thermal
noise per
SC (dBm)
Receiver
Sensitivity
(dBm)
Body Loss
Typical Value = 3dB for VoIP0 otherwise
NSC = −132.2dBm Typical value = 5~7dB More Complicated
ميزانية الوصلة الهابطة
النقالةمعامالت المحطة
SINRتحديد النسبة
12
Required
SINR
MIMO
Scheme
Channel Model
(EPA5, ETU70)
Target BLER (Typically 10%)
Allocated
NRB
Target MCS
{0,..,28}
Target cell edge
throughput (T)
Manual or from
Optimization method
Channel
Bandwidth
QPSK, 16QAM, 64QAM
Coding rates: 12%~93%
ميزانية الوصلة الهابطة
معامالت المحطة النقالة
SINRالنسبة تحديد
طريقة تحديد نمط التعديل والترميز األمثل
نختار نمط التعديل الذي ال يتطلب عدد كبير من كتل الموارد وال يتطلب نسبةSINRمرتفعة
10مثال معدل النقلMbps:
13
MCS14 is the optimum
MCS
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
14
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
ميزانية الوصلة الهابطة
معامالت أخرىوربح مضاعفة زمن اإلرسالHARQربح إعادة اإلرسال الهجينة
تخفض إعادة اإلرسال الهجينة ومضاعفة زمن اإلرسال النسبةSINRالمطلوبة لدى طرف االستقبال مما ينعكس ربحاً على ميزانية الوصلة
تضيف مضاعفة زمن اإلرسال تأخير أقل من تأخير إعادة اإلرسال الهجينة وهي تستخدم عادة في خدمةVoIP
يكون استخدامHARQأكثر فائدة عندما تكون القناة بحالة جيدة
15
HARQ
Gain from
simulation
Target MCS
Target Residual
BLERAllocated NRB
Target Number of
Retransmissions
ميزانية الوصلة الهابطة
معامالت أخرىالهوامش
امش الظل هShadowing Margin :Shadow fading margin = σ × Q−1 PCov
هامش التداخلInterference margin :IM dB = −10 × 𝑙𝑜𝑔(1 − SINR × )
1القيمة النموذجية له : هامش التنفيذdB
هامش ضياع النفاذPenetration Loss : 20~8قيمته النموذجيةdB
16
ميزانية الوصلة الهابطة
معامالت أخرى
أرباح أخرى
ربح تشكيل حزمة اإلشعاعBeamforming : 5~2مابينتتراوح قيمتهdBحسب كثافة األبنية
ربح الجدولة التردديةFDPS : يتعلق بخوارزمية الجدولة{Round Robin, Carrier by carrier in turn, Riding Peaks, RB Grouping}
ربح التسليمHandover : 5~2تتراوح قيمته ما بينdB
17
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
18
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
نماذج االنتشار
MAPL = EIRP + Gain – Margins – Sensitiv ity
نموذج االنتشار الراديوي هو الصياغة الرياضية التي توصف فقد المسارPL الذي تعاني منه األمواج الراديوية أثناء انتشارها عبر القناة.الالسلكية ما بين الهوائي المرسل والهوائي المستقبل
لنموذج االنتشار مجال الصالحية التردديةOkumura-Hata :[150MHz, 1500MHz]ويعطى فقد المسار فيه بالعالقة العامة:
حيثhms ،ارتفاع المحطة النقالةhb ،ارتفاع المحطة القاعديةRالمسافة بين المحطة القاعدية والمحطة النقالة.
باستبدالMAPL محل فقد المسارPLفي العالقة العامة نحصل على نصف قطر الخلية.
مجال الصالحية الترددية لنموذج االنتشارCOST231-Hata :[1500MH, 2500MHz]ويعطى فقد المسار فيه بالعالقة العامة:
19 MAPLPropagation
ModelCell
Radius
PL dB = 69.55 + 26.16 log f − a hms − 13.82 log hb + 44.9 − 6.55 log hb log R + AC
a hms = 8.29 log 1.54hms
2−1.1 ∶ f ≤ 300MHz,Dense Urban
3.2 log 11.75hms2− 4.97 ∶ f ≥ 300MHz, Dense Urban
1.1log f − 0.7 hms−1.56 log f + 0.8 ∶ Urban,Suburban,Rural
AC=
0 ∶ for Dense Urban and Urban areas
−2 logf
28
2
−5.4 ∶ for Suburban 𝑎𝑟𝑒𝑎𝑠
−4.78 log f 2+18.33 log f − 40.94 ∶ for Rural areas
PL dB = 46.3 + 33.9 log f − 13.82 log hb − a hms + 44.9 − 6.55 log hb log R + AC + 𝐶𝑀 CM = 3dB ∶ for DU0: otherwise
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
20
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
21حساب مساحة الخلية
𝑅3
2𝑅
𝑅/2
𝑅
𝐻𝑅𝐻𝑟
Sector𝑅
Acell=2.598×R2 Acell=1.599×R
2 Acell=1.9485×R2
Number of eNodeB=RoundUp 𝐷𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑖𝑛𝑔 𝐴𝑟𝑒𝑎/Acell
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
22
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of usersCapacity Planning
تخطيط السعة
الخليويةالنقل المطلوبة من الشبكة معدالت لتأمين عدد المحطات القاعدية الالزمة حساب : الهدف
Network throughput :معدل النقل الوسطي المطلوب من الشبكة الخليوية
Cell throughput :معدل النقل المتاح في الخلية الواحدة
23
Network throughput Cell
throughput
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
24
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
Network throughput 25معدل النقل في الشبكة
Network average throughput IP = Total Number of users in area × single user average throughput (IP)
Single User average throughput IP = 𝑖=0
number ofoffered services
Servicei bit rate × Single User offered traffic intensity Service𝑖
Single User offered traffic intensity Service𝑖 = λ𝑖 × T𝑖
Service
ModelTraffic
Model
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
26
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
Service Modelنموذج الخدمة
لمشترك واحدمعين دمةختقديم حجم العطيات المتبادلة خالل مدة مجموعة من المعامالت تهدف إلى حساب
27
Troughput per Servicei Session for single user =Bearer Rate × PPP Session Time× PPP Session Duty Ratio
(1 − BLER)
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
28
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
Traffic Modelنموذج االزدحام
توصيف السلوك الجماعي لمشتركي الشبكة الخليوية لتحديد التصرف العام للمشترك
BHSA :عدد محاوالت إنشاء الجلسة في ساعة الذروة لمستخدم واحد وخدمة معينة
Penetration Ratio :يويةنسبة المشتركين المهتمين بخدمة معينة إلى عدد المشتركين في الشبكة الخل
29
Single user throughput IP =1
3600×
𝑖=1
number ofoffered services
single user throughput per service𝑖 × BHSA𝑖 × Penetration_Ratio𝑖
Network average throughput IP = Total Number of users in area × single user average throughput (IP)
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
30
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
العبء التحكمي على الطبقة الفيزيائية
على الوصلة الهابطة :
Reference Signals Overhead :4.76%~16.6%عبء اإلشارات المرجعية •
Synchronization Signals Overhead :0.09%~1.67%عبء إشارات التزامن •
PBCH :0.16%~3.06%عبء قناة البث •
PHICH :16.67%~23.61%وPCFICHوPDCCHعبء قنوات التحكم •
على الوصلة الصاعدة :
%15.3~%11.9: اإلشارات المرجعيةعبء •
PUCCH :8%~16.7%عبء قناة التحكم •
PRACH :0.3%~5%عبء قناة الوصول العشوائي •
31
PBCH Overhead =PBCH REs per radio frame
total REs per radio frame=
264
total REs per radio frame:مثال
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
32
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
33(MAC)معدل النقل في الخلية
MAC Layer Throughput for specificMCS (kbps) = (REs Per 2RB × Control Overhead ×Modulation bits × Coding Rate × NRB× C − CRC)
Cell average Throughput MAC =
i=0
28
Throughputi ×MCSiPropability
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
34
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
35(IP)معدل النقل في الخلية
Cell average throughput IP =MAC to IP Relative effciency× Cell average throughput MAC
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
36
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
37حسابات السعة
number of Sectors due to Capacity = RoundUp maxDL Network throughput (IP)
DL Cell average throughput IP,
UL Network throughput (IP)
UL Cell average throughput IP
number of Cells due to Capacity = RoundUpnumber of Sectors due to Capacity
number of sectors per cell
Required eNodeB
Number
Link
Budget
MAPL Dimensioning
Area/Cell
Area
Propagation
ModelCell
Radius
Required
Cells due to
Coverage
Service Model Single user
throughput
Network
Throughput (IP)
control
overhead
Cell throughput
(MAC)
Cell throughput
(IP)
Network
Throughput/Cell
throughput
Requirements
Capabilities
مراحل المشروع
Required
Cells due to
Capacity
Traffic Model
38
System Parameters
eNodeB Parameters
UE Parameters
Other Parameters
Dimensioning
Area
Cell
Area
Cell Type
Number of users
39النتيجة النهائية
number of Cells = max number of Cells due to Coverage ,number of Cells due to Capacity
