話音優(yōu)先策略在GSM網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用分析

周興圍

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司, 北京 100032）

1 話音優(yōu)先策略引入背景

所謂話音優(yōu)先，即網(wǎng)絡(luò)資源的配置必須首先確保話音資源，再最大限度地保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)資源使用。話音數(shù)據(jù)雙忙小區(qū)要通過限制數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)靜態(tài)信道的比例來保證話音業(yè)務(wù)的質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)方法是在話音業(yè)務(wù)忙的情況下，優(yōu)先搶占動(dòng)態(tài)PDCH信道，然后再啟用半速率。

近年來數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，無線利用率高、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道承載效率低、半速率比例高等問題越來越普遍，對(duì)用戶業(yè)務(wù)感知造成了負(fù)面影響。造成這種現(xiàn)象很多時(shí)候是由于網(wǎng)絡(luò)資源分配機(jī)制以及參數(shù)配置與優(yōu)化策略使用不當(dāng)造成。本文從網(wǎng)絡(luò)資源配置與優(yōu)化、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道承載效率提升這兩個(gè)方面提出相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整思路，旨在針對(duì)話音與數(shù)據(jù)信道資源進(jìn)行合理、均衡的配置、分配和使用。

2 話音優(yōu)先策略下的信道及半速率配置

2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)靜態(tài)信道配置

應(yīng)首先以保證忙時(shí)話音業(yè)務(wù)質(zhì)量，核算所需的話音業(yè)務(wù)（包括可優(yōu)先搶占的）信道數(shù)量，再將其余信道配置為靜態(tài)信道。

結(jié)合前期現(xiàn)網(wǎng)測試結(jié)論，為了保障數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基本感知，原則上靜態(tài)信道應(yīng)按照6%的比例進(jìn)行配置。具體配置如下：

對(duì)于1～2載頻小區(qū)，配置1個(gè)靜態(tài)PDCH信道；

對(duì)于3～4載頻小區(qū)，配置2個(gè)靜態(tài)PDCH信道；

對(duì)于5載頻以上小區(qū)，配置3～4個(gè)靜態(tài)PDCH信道。

2.2 動(dòng)態(tài)PDCH信道配置

原則上，除靜態(tài)PDCH信道之外的所有信道資源都應(yīng)配置為話音可優(yōu)先搶占的動(dòng)態(tài)PDCH信道。動(dòng)態(tài)PDCH數(shù)應(yīng)不小于現(xiàn)網(wǎng)24h中統(tǒng)計(jì)的PDCH最大占用數(shù)量。

2.3 半速率啟動(dòng)門限配置

半速率啟動(dòng)門限應(yīng)在保證話音TCH擁塞率的前提下盡可能低。原則上半速率啟動(dòng)門限應(yīng)控制在10%～20%。如表1所示。

半速率啟動(dòng)門限定義：半速率啟動(dòng)門限=可用的TCH數(shù)量/(配置的業(yè)務(wù)信道數(shù)-靜態(tài)PDCH數(shù)）。

3 話音優(yōu)先策略下的網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化

按照上述原則配置后，觀察現(xiàn)網(wǎng)指標(biāo)情況，根據(jù)情況進(jìn)行信道配置微調(diào)。可根據(jù)如下指標(biāo)進(jìn)行信道配置優(yōu)化。PDCH復(fù)用度與下行TBF建立失敗率的關(guān)系如圖1所示。

表1 建議的半速率啟動(dòng)門限

可以看出，隨著PDCH復(fù)用度的增加，下行TBF建立失敗率（無線擁塞原因）也相應(yīng)成線性增加。當(dāng)PDCH復(fù)用度超過4的時(shí)候，下行TBF建立失敗率（無線擁塞原因）的比例將超過0.1%。

圖1 PDCH復(fù)用度與下行TBF建立失敗率關(guān)系曲線

圖2 PDCH復(fù)用度與上行TBF建立失敗率關(guān)系曲線

4 PDCH復(fù)用度

PDCH平均復(fù)用度準(zhǔn)確的反映了小區(qū)級(jí)的容量占用環(huán)境，通過這個(gè)參數(shù)可以預(yù)測擁塞的發(fā)生，合理的運(yùn)用這個(gè)參數(shù)可以有效的制止擁塞的發(fā)生，當(dāng)容量接近飽和時(shí)及時(shí)做出擴(kuò)容方案。圖3為在不同復(fù)用度下的小區(qū)數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況。

以某現(xiàn)網(wǎng)為例，忙時(shí)的PDCH平均復(fù)用度大于3的小區(qū)數(shù)約占全網(wǎng)小區(qū)數(shù)的5%，這些小區(qū)表現(xiàn)為，都有不同程度的無線擁塞，建立成功率較低。下載速率難以達(dá)到全曲下載的10kbit/s要求，平均只有3～4kbit/s。

全網(wǎng)PDCH平均復(fù)用度大于1.2的小區(qū)數(shù)約占全網(wǎng)的20%，間斷性的出現(xiàn)無線擁塞導(dǎo)致的上行建立失敗。速率勉強(qiáng)可以達(dá)到10kbit/s的下載要求。

PDCH復(fù)用度應(yīng)思量到突發(fā)的因素，所以建議多觀察幾個(gè)時(shí)段，包括閑時(shí)和忙時(shí)，取交集分析。同時(shí)復(fù)用度也可以作為權(quán)衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的一個(gè)參數(shù)，從宏觀上分析全網(wǎng)的健康度。

PDCH復(fù)用度和在線用戶數(shù)的關(guān)系如圖4所示。

圖4橫軸為PDCH復(fù)用度，縱軸為在線用戶數(shù)（單位：個(gè)）。

從圖4可以看出隨著PDCH復(fù)用度的增加，在線用戶數(shù)也是逐步增加的。當(dāng)PDCH復(fù)用度超過4的時(shí)候，用戶數(shù)達(dá)到300個(gè)，之后隨著PDCH復(fù)用度的增加，用戶數(shù)的增加趨于緩慢，而且波動(dòng)很大。

圖3 不同PDCH復(fù)用度下的小區(qū)數(shù)量分布圖

圖4 PDCH復(fù)用度與在線用戶數(shù)的關(guān)系曲線

5 PDCH平均復(fù)用度與時(shí)延的關(guān)系

PDCH平均復(fù)用度與時(shí)延關(guān)系如圖5所示。

當(dāng)PDCH復(fù)用度超過4的時(shí)候，平均時(shí)延將超過300ms。經(jīng)驗(yàn)值一般認(rèn)為時(shí)延大于300ms即會(huì)嚴(yán)重影響用戶感知。

6 話音搶占PDCH次數(shù)

預(yù)清空數(shù)=PREEMPTPDCH，它指的是其統(tǒng)計(jì)的被預(yù)清空的在上行或下行上正在承載著1個(gè)或多個(gè)TBF的PDCH數(shù)。

在GPRS網(wǎng)絡(luò)中有兩種PDCH 分配，一種是專用PDCH（Dedicated PDCH 或 FPDCH），一種是動(dòng)態(tài)PDCH（on-demand PDCH）。專用PDCH是只用于承載GPRS話務(wù)，不能用于承載話音業(yè)務(wù)，在定義專用PDCH之后，專用PDCH信道將固定占用PCU的GSL（GPRS SIGNALLING LINK）設(shè)備。由于專用PDCH不能承載話音業(yè)務(wù)，所以增加小區(qū)的專用PDCH將減少話音TCH信道的容量，在CS話務(wù)量升高時(shí)，會(huì)影響小區(qū)的擁塞程度。FPDCH參數(shù)用于定義小區(qū)的專用PDCH信道數(shù)，取值為0～8，即一個(gè)小區(qū)最多可以設(shè)置8個(gè)FPDCH。增大該參數(shù)可以增多GPRS/EDGE的固定使用信道，降低PDCH分配失敗率。

分配參數(shù)PDCHALLOC在分配專用FPDCH時(shí)起到很重要的作用。

分配算法將會(huì)把FPDCH放在以下信道。

（1）首先分配在具有EDGE能力的信道；

（2）第二要根據(jù)PDCHALLOC的設(shè)置；

（3）第三是最多連續(xù)空閑信道的TCH信道上。

預(yù)留信道由以下因素決定。

（1）手機(jī)類型（EGPRS 或 GPRS)，頻率容量，多時(shí)隙類型；

（2）將要建立的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS屬性；

（3）可用的信道資源 (E-，G- and B-PDCHs)；

（4）正在進(jìn)行的話務(wù)的信道負(fù)荷。

On-demand PDCH是CSD臨時(shí)分配的，有兩種途徑能夠被返回CSD。第一種是當(dāng)PDCH不再被PS話務(wù)所使用并被放在PSD 空閑列表，過了一定的時(shí)間（PILTIMER），如果仍未被使用，該P(yáng)DCH將會(huì)被重新分配給CSD。第二種途徑是預(yù)清空（pre-emption），當(dāng)電路交換話務(wù)出現(xiàn)TCH的信道短缺時(shí)，合適的ondemand PDCH將會(huì)被重新分配給CSD，返回的原則由PDCHPREEMPT設(shè)定。

參數(shù)PILTIMER控制空閑on-demand信道的超時(shí)時(shí)間并將信道重新分配給CSD，該參數(shù)為BSC參數(shù)，增加的步長為1s。這個(gè)時(shí)間的設(shè)置可以看作是一種折衷，一方面要維持on-demand PDCH的數(shù)量較低，減少PCU中GSL設(shè)備的使用數(shù)量，另一方面要保持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)在流量和延時(shí)上有好的性能表現(xiàn)。如果這個(gè)時(shí)間設(shè)置較短，將減少在用GSL設(shè)備的數(shù)量，然而當(dāng)PDCH被重新釋放到CSD后，on-demand PDCH將被分配的更頻繁，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的延時(shí)。

圖5 PDCH復(fù)用度與時(shí)延關(guān)系曲線

7 被清空TBF的平均重建時(shí)間

被清空TBF的平均重建時(shí)間=TBFPREEMPEST/PREEMPTTBF,在高GPRS話務(wù)的情況下，該指標(biāo)可以反映用戶使用GPRS業(yè)務(wù)的平均被中斷時(shí)間。在流量小、使用用戶數(shù)小的情況下，被清空TBF的平均重建時(shí)間這一指標(biāo)有著一定的局限性；在流量大、使用用戶數(shù)大的情況下，被清空TBF的平均重建時(shí)間才具有指導(dǎo)意義。

8 PDCH占用率

PDCH平均復(fù)用度與PDCH占用率的關(guān)系圖如圖6所示。

隨著PDCH復(fù)用度的增加，PDCH占用率是遞減的。

9 PDCH容量與配比

PDCH分配成功率和PDCH清空數(shù)是衡量小區(qū)PDCH容量的主要指標(biāo)。

影響小區(qū)PDCH容量的因素有兩個(gè)：一是PCU的資源，PCU資源不足直接導(dǎo)致PDCH分配失??；二是話音占用信道會(huì)影響PDCH容量。這是因?yàn)樵捯襞cGPRS/EGPRS共用除專用PDCH以外的信道資源，話音在擁塞時(shí)會(huì)占用并清空on demandPDCH，統(tǒng)計(jì)中的PDCH清空數(shù)能很好地反映話音搶占GPRS/EGPRS資源的程度。話音占用信道清空參數(shù)PDCHPREEMPT設(shè)置了話音占用清空on demandPDCH的原則。

對(duì)于PDCH分配成功率低的小區(qū)，當(dāng)FPDCH定義數(shù)較低，可以通過增大FPDCH（最多為8）設(shè)置，以提供更多固定GPRS/EGPRS專用信道來解決PDCH分配成功率低的問題。FPDCH的增加要充分考慮小區(qū)的話務(wù)量和GSL的使用率。FPDCH增加會(huì)一定程度降低小區(qū)話務(wù)的容量，對(duì)于小區(qū)PDCH分配失敗較高同時(shí)話音信道擁塞比較嚴(yán)重的小區(qū)，建議按上述流程，及時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整和載波擴(kuò)容。另一方面，當(dāng)GSL使用率較高時(shí)，增加FPDCH會(huì)進(jìn)一步增加GSL的使用率，最終結(jié)果是PCU擁塞。因此增加FPDCH數(shù)要充分考慮RPP的處理能力。

圖6 PDCH復(fù)用度與PDCH占用率的關(guān)系曲線

10 結(jié)束語

針對(duì)當(dāng)前2G信道資源非常緊張的問題，首先應(yīng)設(shè)法提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的編碼速率，在相同的信道資源下盡可能提升傳輸速率。例如小區(qū)開通EDGE后，每時(shí)隙編碼速率將提升4倍，從而在相同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的情況下，達(dá)到減少PDCH占用，增加TCH可用數(shù)的目的。其次，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與話音業(yè)務(wù)都比較繁忙的熱點(diǎn)地區(qū)，多使用動(dòng)態(tài)PDCH信道，在首先滿足話音需求的前提下再盡可能多的分配給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。另外，針對(duì)QQ等小流量高頻次占用信道資源的業(yè)務(wù)，通過加快數(shù)據(jù)信道釋放等優(yōu)化手段，盡可能其減少對(duì)信道資源的占用，更多的留有空閑的信道給話音業(yè)務(wù)，例如采用減小T3192值，加快PDCH信道釋放等方法。

[1] 中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司. 話音優(yōu)先的網(wǎng)絡(luò)資源配置和優(yōu)化策略[Z]. 2011,2.

[2] 趙品勇，汪偉，甘志輝. EDGE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化, 2007,（8).