GSM網絡無線利用率拐點及擴容門限的研究

吳俊嶺 楊朝暉 郭永明 高勝梅

（1 中國移動通信集團河北有限公司邢臺分公司 邢臺 054000）

（2 中國移動通信集團河北有限公司 石家莊 050021）

隨著客戶數(shù)及業(yè)務量的快速增長，河北公司GSM無線網絡利用率不斷攀升，達到了全國的前列水平，全網利用率最高時達到了88%。根據(jù)公司領導指示，為更好地為客戶提高優(yōu)質的網絡服務，適時解決網絡資源問題，我們開展了無線利用率的專題研究，這項研究工作非常復雜，因為半速率、動態(tài)數(shù)據(jù)PDCH信道、語音和數(shù)據(jù)話務量分布等全是動態(tài)變化的，本文從忙時資源平均分布和話務量平均分布為模型，對無線利用率及語音、數(shù)據(jù)資源使用情況進行了分析、研究。

1 河北公司各無線廠家資源、主要業(yè)務量及主要運行數(shù)據(jù)

1.1 各無線廠家資源、主要業(yè)務量及主要運行數(shù)據(jù)

河北有11個地市，無線設備共有4家：愛立信、華為、北電、中興，連片交織覆蓋全省。

分廠家的業(yè)務量占比及各項指標如表1所示。

由于覆蓋區(qū)域和設備特點的差異，河北無線平均利用率最高時為88%，其中數(shù)據(jù)業(yè)務量占比略高于語音話務量，由于話音優(yōu)先的原則，整體上網絡的語音業(yè)務感知的質量好于數(shù)據(jù)業(yè)務感知的質量。

1.2 各廠家無線利用率及數(shù)據(jù)感知指標差異的簡要分析

愛立信設備，可以將無線TCH信道全部配置為動態(tài)PDCH，對數(shù)據(jù)業(yè)務有較大的承載能力，華為、中興、北電不能全動態(tài)的配置，以上設備都支持根據(jù)實際需要，定義使用動態(tài)PDCH的數(shù)量。各廠家對動態(tài)PDCH設置的原則不同，影響到了無線利用率及數(shù)據(jù)感知指標的差異。

2 河北公司全網無線利用率現(xiàn)狀

2.1 河北公司全網無線利用率分布

目前河北公司20點為話音忙時、21點為數(shù)據(jù)忙時，整體來看，話音忙時是全網利用率最高的時間段，數(shù)據(jù)忙時利用率略低于話音忙時。以下分析利用率時，分別取了話音忙時、數(shù)據(jù)忙時，以對比語音感知指標、數(shù)據(jù)感知指標的變化趨勢是否一致。

表1 分廠家的業(yè)務量占比及各項指標

2.2 河北公司業(yè)務量在全國排名

河北公司全天及忙時語音話務量在全國排名第7位，忙時數(shù)據(jù)等效話務量在全國排名第3位，高于語音排名。

3 河北公司全網半速率比例、無線利用率對主要運行指標的影響

對全網無線利用率的分析受半速率開放比例不同、數(shù)據(jù)業(yè)務PDCH動態(tài)信道使用數(shù)量不同等影響，在此采用平均資源分布和平均運行數(shù)據(jù)分布模型進行分析，首先按照集團公司的質量要求，定義語音業(yè)務和數(shù)據(jù)業(yè)務差小區(qū)的門限標準，如表2所示。

其次將半速率分布按照0～10%、10%～20%……90%～100%做表格的橫軸，每格內設A語音感知差小區(qū)數(shù)量占全部小區(qū)比例、B數(shù)據(jù)感知指標差小區(qū)占本小區(qū)的比例等，將無線0～10%、10%～20%……190%～200%做表格縱軸，具體表格因數(shù)量量多占篇幅大，省略。

表2 語音、數(shù)據(jù)較差小區(qū)的定義

3.1 愛立信

選取某月29日20點忙時數(shù)據(jù)分析，得出以下結論。

一是語音感知在無線利用率70%時擁塞率快速增加，語音感知差小區(qū)占比從0%～0.01%升級到0.03%～0.89%，語音質量感知伴隨著半速率的增加而下降，由于半速率與半速率通話、半速率與全速率通話等的雜音出現(xiàn)的幾率最高，根據(jù)對半速率測試驗證報告確認實際語音感知質量呈下降趨勢，所以集團要求使用半速率原則上要控制在10%以下，就是要減少質量影響。

二是數(shù)據(jù)感知在無線利用率110%時快速惡化，數(shù)據(jù)感知差小區(qū)占比從5%～25%，驟增到45%～95%，TBF成功率降到60%，PDCH復用度增至17，導致客戶使用數(shù)據(jù)業(yè)務成功率下降，上、下行速率持續(xù)降低甚至難忍受等。

三是隨著半速率開放比例的增加，小區(qū)無線利用率持續(xù)走高，數(shù)據(jù)業(yè)務量占比迅速下降，如無線利用率大于180%時，數(shù)據(jù)業(yè)務占比僅為20%，說明語音的同搶嚴重沖擊了數(shù)據(jù)業(yè)務的應用，反之數(shù)據(jù)業(yè)務此時的應用效果已很差。

3.2 華為

選取某月29日20點忙時數(shù)據(jù)分析，結論基本同上。

4 全網無線利用率及擴容門限分析

全網無線利用率是省網或市本地網的平均值，它與小區(qū)的無線利用率相差很大，有時會差若干倍，所以分析研究擴容的門限值時要留好充足的擴容時間，才能確保網絡能力的提升，一般會考慮3～5個月。

4.1 愛立信（如表3所示）

（1）各不同段落的無線利用率“話音感知指標差小區(qū)”數(shù)量雖然較少，總量僅占數(shù)據(jù)最差小區(qū)的1/47，無線利用率越高一般都伴有高半速率的使用，導致語音感知質量下降；

（2） “數(shù)據(jù)感知指標差”的小區(qū)數(shù)量較多，占比較高，當全網的利用率大于70%時，差小區(qū)數(shù)量上升迅速,占本等級小區(qū)比例超過了11%、占全網小區(qū)比例的8%以上，且快速增長。

為此建議當全網利用率(愛立信)達到70%時，需要啟動全網的擴容工程。

4.2 華為（如表4所示）

（1） 各不同段落的無線利用率“話音感知指標差小區(qū)”數(shù)量都較少(與愛立信一致)，高利用率伴隨著高半速率，語音感知質量呈下降趨勢；

（2） “數(shù)據(jù)感知指標差的小區(qū)數(shù)量”數(shù)量較多，占比較高，是語音差小區(qū)的67倍，且整體高于愛立信，這是由于廠家對動態(tài)PDCH的設置不同造成的。當利用率大于68%時，“數(shù)據(jù)感知指標差的小區(qū)”增長迅速。

為此建議當全網利用率(華為)達到70%時，需要啟動全網的擴容工程。

4.3 小結

通過對無線利用率、“話音感知指標差小區(qū)”、“數(shù)據(jù)感知指標差小區(qū)”進行對比分析，判定全網無線利用率超過70%時，會影響網絡的數(shù)據(jù)感知指標（話音優(yōu)先的原則下）。由于啟動全網擴容，需要可行性研究、立項、工程協(xié)調等多方面配合，周期3～5個月，因此對全網的擴容工作應盡早啟動，建議全網擴容的門限為70%。

表3 忙時（某月29日20點）數(shù)據(jù)

表4 忙時（某月29日20點）數(shù)據(jù)

5 單小區(qū)無線利用率及擴容門限分析

由于表格數(shù)據(jù)占篇幅很大所以具體數(shù)據(jù)省略，將小區(qū)總數(shù)、半速率比例、數(shù)據(jù)業(yè)務占比、擁塞率、掉話率、接通率、TBF建立成功率、PDCH復用度、語音感知差小區(qū)數(shù)和比例、數(shù)據(jù)感知差小區(qū)數(shù)占本等級小區(qū)比例和占全部小區(qū)比例等做橫軸，將無線0～10%、10%～20%……190%～200%做表格縱軸，列出數(shù)據(jù)分析。

5.1 愛立信（ 某本地網忙時數(shù)據(jù)）

5.1.1 話音感知指標、數(shù)據(jù)感知指標分析（選取2010年除夕數(shù)據(jù)）

當小區(qū)無線利用率大于200%時，網絡整體質量很差，如TBF建立成功率下降40%，數(shù)據(jù)速率幾乎無法容忍；當小區(qū)無線利用率在大于110%時，數(shù)據(jù)感知指標差占本等級小區(qū)比例快速上升，話音對數(shù)據(jù)的搶占嚴重等，在網絡使用中會出現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務接入成功率降低、速率低、掉線等問題，影響客戶感知。

5.1.2 各時段樣本利用率與壞點的分布（以2010年除夕忙時為例）

壞點定義：擁塞率＞2%的小區(qū)；接通率＜98%的小區(qū)；復用度＞2的小區(qū)；半速率比例＞20%的小區(qū)。壞點在無線利用率110%～150%時密度較大，也就是當小區(qū)無線利用率大于110%時，性能指標惡化的概率快速增加。

5.1.3 話音與數(shù)據(jù)對資源的爭奪

當小區(qū)無線利用率在110%以下時，TCH對PDCH資源的搶奪還在25次左右，當小區(qū)無線利用率大于110%后，爭奪次數(shù)快速上升至200次以上。由此可以看到，在話音優(yōu)先的原則下，小區(qū)無線利用率高時，為保證話音感知指標，是犧牲了數(shù)據(jù)感知指標的。

綜合以上分析，我們認為小區(qū)無線利用率的拐點（愛立信）在110%，會嚴重影響小區(qū)數(shù)據(jù)感知指標。建議小區(qū)優(yōu)化擴容的門限為100%。

5.2 華為（某本地網忙時數(shù)據(jù)）

與愛立信設備類似，在小區(qū)無線利用率超過110%后，數(shù)據(jù)感知指標明顯劣化。

分析認為小區(qū)無線利用率的拐點（華為）在110%。達到110%后，會影響網絡指標。

5.3 小結

由以上兩個廠家的數(shù)據(jù)分析，判定在全網最忙時單小區(qū)的無線利用率不能超過110%，這是數(shù)據(jù)質量變差的拐點，啟動小區(qū)優(yōu)化擴容的門限建議為100%，同時要儲備一定數(shù)量的TRX、EDGETRX、GPRS鏈路板卡等資源，才能保障及時調整，滿足客戶服務的質量需求。

6 總結

由以上分析、研究，得出結論如下：隨著全網話務量的快速增加，根據(jù)現(xiàn)行利用率計算公式，當小區(qū)的半速率開放比例高于80%時，會導致小區(qū)的無線利用率甚至達200%（在無半速率使用時無線利用率最大值應小于等于133%）。按照語音業(yè)務比數(shù)據(jù)業(yè)務同搶優(yōu)先的原則，高利用率下語音業(yè)務的質量有一定影響，但數(shù)據(jù)業(yè)務在單小區(qū)無線利用率達110%時質量惡化明顯，會出現(xiàn)較嚴重的數(shù)據(jù)業(yè)務接入成功率低、速率低、掉線等問題，成為質量變差的拐點。據(jù)此建議：（1）全網無線利用率擴容門限（工程解決，周期長，要預留3～5個月的工期）：建議啟動全網擴容的門限為70%；（2）單小區(qū)無線利用率擴容門限（優(yōu)化解決，周期短，首要條件是優(yōu)化的TRX、公共數(shù)據(jù)設備板卡等備件資源充足）：建議啟動小區(qū)擴容的門限為100%；（3）為較好保持通話質量，應削減半速率使用比例，按集團要求的使用范圍和比例，控制在10%以下。

以上研究難免存在偏頗之處，歡迎大家批評指正。