GSM典型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道承載效率提升研究

楊健，朱文安

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司山東分公司，濟(jì)南 250001）

對某省GSM網(wǎng)絡(luò)信道使用情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)超過30%的業(yè)務(wù)信道被數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用，數(shù)據(jù)等效話務(wù)量占總話務(wù)量比重超過50%，如圖1所示。

在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用越來越多信道的同時，信道的運行效率卻較低。通過現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)該省平均PDCH信道吞吐率只有3.71 kbit/s，處于較低水平。

通過數(shù)據(jù)信道承載效率的計算公示可以看出，在數(shù)據(jù)流量一定的情況下，提升PDCH吞吐率可以有效降低PDCH信道的占用數(shù)量。

圖1 某省數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量及信道占用情況

1 數(shù)據(jù)信道承載效率提升方法

在業(yè)務(wù)信道的分配及調(diào)度方面，提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道承載效率的方法有以下5種。

1.1 提高TBF復(fù)用度

在建立PDCH連接時，首先通過TBF來接入，多個TBF可以復(fù)用在一組PDCH信道上。TBF復(fù)用度決定了在分配新的PDCH信道之前，在每個PDCH信道上可被預(yù)留的TBF數(shù)。該參數(shù)值設(shè)置越大則每組PCH信道上可復(fù)用的TBF數(shù)就會越多，信道的利用效率越高，但同時可能影響終端用戶的性能。在PDCH信道分配時，首先縱向分配資源至TBF復(fù)用度達(dá)到TBF LIMIT，然后橫向分配新的PDCH信道。

圖2 PDCH承載流量隨復(fù)用度的變化情況

從圖2可以看出，PDCH復(fù)用度越高，每PDCH信道所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)IP層總流量也越高，但PDCH復(fù)用度較高會造成客戶感知度的下降。

1.2 降低TBF占用度

BSC根據(jù)綜合調(diào)度優(yōu)先級設(shè)置合適的TBF占用度，優(yōu)先級低的業(yè)務(wù)TBF占用度可小于1，使得在TBF復(fù)用度上限一定時，PDCH信道上復(fù)用的業(yè)務(wù)數(shù)量可以更多，進(jìn)而降低PDCH信道的占用數(shù)量。

圖3 降低TBF占用度減少信道占用

1.3 調(diào)整調(diào)度優(yōu)先級

BSC可以根據(jù)不同的用戶、業(yè)務(wù)設(shè)置不同的綜合調(diào)度優(yōu)先級，進(jìn)行不同的無線資源調(diào)度，對復(fù)用用戶進(jìn)行調(diào)度權(quán)值的設(shè)置和調(diào)度機(jī)會的比例分配。對于低價值的業(yè)務(wù)，可以設(shè)置較低的調(diào)度優(yōu)先級，降低其對PDCH信道的占用數(shù)量，優(yōu)先保障高價值業(yè)務(wù)的用戶感知。

1.4 降低最大PDCH信道占用數(shù)

針對不同的業(yè)務(wù)，分配不同的PDCH信道占用數(shù)，改變傳統(tǒng)的按照終端最大支持能力分配的模式。如在資源擁塞時，限制為低效率的業(yè)務(wù)只分配1個PDCH信道。該方法可以有效的提升PDCH信道的承載效率。

1.5 縮短TBF延遲釋放時延

BSC根據(jù)業(yè)務(wù)類型設(shè)置不同下行TBF延遲釋放時長。釋放時延過長會導(dǎo)致空口資源的浪費，過短則會導(dǎo)致用戶頻繁發(fā)起TBF重建，耗用公共信道資源。需基于試驗結(jié)果配置合理值。

2 典型業(yè)務(wù)的信道承載效率提升方法

前面給出了5種提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道承載效率的方法，但是否針能夠?qū)λ袠I(yè)務(wù)實施這5種方法，實施后是否會引起用戶的不良感知等問題需要針對不同業(yè)務(wù)的特性進(jìn)行深入分析。

本文針對數(shù)據(jù)流量及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道占比均較高的即時通信類業(yè)務(wù)、網(wǎng)頁瀏覽類業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，通過抓取數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比重較高的某BSC數(shù)據(jù)，重點分析兩類業(yè)務(wù)對TBF時長的占用、數(shù)據(jù)流量的大小以及總的信道占用情況，得出兩類業(yè)務(wù)占用信道的承載效率。

2.1 典型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)特性分析

2.1.1 TBF時長

QQ業(yè)務(wù)平均時長為267 s，但實際只有15.95%的會話時長維持在此平均值之上，50%的時長在32 s以下。

網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)的平均時長為17.3 s，80%的會話時長都維持在23 s以下，遠(yuǎn)低于QQ業(yè)務(wù)所占用的時長。且從15 s左右開始，余下52.55%的會話時長下降趨勢更陡，傾向在更短的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的傳輸。

通過對兩類業(yè)務(wù)的會話時長統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)頁瀏覽的平均時長低于QQ業(yè)務(wù)占用的時長。

2.1.2 數(shù)據(jù)流量

對QQ業(yè)務(wù)的各對話累積流量進(jìn)行排序、統(tǒng)計，可看出約26%的會話占用了80%的QQ業(yè)務(wù)總流量。結(jié)合對QQ業(yè)務(wù)會話時長的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)20%時長在23 s以上的會話產(chǎn)生了57.2%的數(shù)據(jù)流量。

圖4 業(yè)務(wù)的會話時長

對網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)的各會話累積流量進(jìn)行排序、統(tǒng)計，約26%的會話占用了80%的網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)總流量。結(jié)合對網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)會話時長的統(tǒng)計，20%時長大于23 s的會話產(chǎn)生了53.4%的數(shù)據(jù)流量。此流量分布模式與QQ類似。

通過對兩類業(yè)務(wù)的流量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)流量集中在少數(shù)時長較長的會話中。

2.1.3 兩類業(yè)務(wù)對比

對QQ、網(wǎng)頁瀏覽兩項業(yè)務(wù)在TBF資源占用上的進(jìn)一步分析：

（1）總業(yè)務(wù)時長：QQ與網(wǎng)頁瀏覽接近。

（2）數(shù)據(jù)流量：QQ為網(wǎng)頁瀏覽的4%。

（3）平均業(yè)務(wù)時長：QQ為267 s，網(wǎng)頁瀏覽為17.3 s，相差15.4倍。

（4）平均數(shù)據(jù)流量：QQ為9.7 kB，網(wǎng)頁瀏覽為10.1 kB。

（5）會話速率：QQ為0.298 kbit/s，網(wǎng)頁瀏覽為4.806 kbit/s，相差16.1倍。

通過對兩類業(yè)務(wù)的對比，可以總結(jié)兩種業(yè)務(wù)的特性：QQ等即時通信類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量小，但占用總時長很長，信道資源利用率不高。網(wǎng)頁瀏覽類業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過QQ業(yè)務(wù)，但業(yè)務(wù)占用總時長與QQ業(yè)務(wù)相比卻差不太多。瀏覽類業(yè)務(wù)的PDCH信道利用率相對較高。

2.2 典型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道承載效率提升措施

針對兩種業(yè)務(wù)的特性，本文認(rèn)為：QQ業(yè)務(wù)由于數(shù)據(jù)量小，即使分配多個PDCH信道，也不會使用多于1個信道。 因此，對于此類業(yè)務(wù)如仍按照3+2的信道分配模式分配信道，會造成信道資源的浪費。對于網(wǎng)頁瀏覽業(yè)務(wù)，要求峰值速率高，從用戶感知的角度出發(fā)，不建議降低分配的PDCH信道數(shù)。

因此，建議針對小流量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)降低其分配的PDCH信道數(shù)，建議按照上下行各1個時隙進(jìn)行信道分配，同時對此類業(yè)務(wù)提高其PDCH信道的復(fù)用度，降低其PDCH信道占用度，降低其TBF調(diào)度優(yōu)先級等進(jìn)一步降低其對PDCH信道的占用，提升信道運行效率。

圖5 業(yè)務(wù)的流量分布

圖6 兩類業(yè)務(wù)對比

該策略適用的場景如下：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點區(qū)域，如高校等區(qū)域，小流量業(yè)務(wù)占用較多的網(wǎng)絡(luò)資源，如不進(jìn)行信道分配調(diào)整，將影響其它業(yè)務(wù)的感知；或者話音業(yè)務(wù)熱點區(qū)域，在該類區(qū)域內(nèi)話音業(yè)務(wù)是主要的業(yè)務(wù)形式，應(yīng)避免QQ等業(yè)務(wù)對信道資源的搶占進(jìn)而影響話音質(zhì)量。

2.3 典型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道運行效率提升方案

目前基于PCC架構(gòu)下的業(yè)務(wù)識別及信道分配、基于數(shù)據(jù)分組大小的信道分配方案均可以針對小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)降低其對信道的占用，有效提升信道運行效率，并進(jìn)行了試點，試點情況如下：

某市PCC功能開啟后，平均占用PDCH個數(shù)降低37%，PDCH信道承載效率提升39%，提升效果明顯；核心網(wǎng)、無線網(wǎng)設(shè)備負(fù)荷及開銷波動范圍不大，同時，網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵KPI指標(biāo)未有明顯變化。

基于數(shù)據(jù)分組大小的信道分配功能開啟后，通過網(wǎng)優(yōu)路測，觀察小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時手機(jī)時隙占用為一個時隙。功能開啟后，數(shù)據(jù)等效話務(wù)量出現(xiàn)明顯下降，即PDCH占用數(shù)量有所下降，PDCH運行效率比功能開啟前提高40%～50%。

3 結(jié)束語

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用了較多的信道資源，但PDCH信道承載效率較低，亟待提高。QQ等小流量業(yè)務(wù)占用較多的信道資源，是PDCH信道運行效率低的主要原因之一。

本文提出針對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行差異化的信道分配，為了降低小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對信道資源的占用，文章給出基于PCC架構(gòu)下的業(yè)務(wù)識別和信道分配方案和基于數(shù)據(jù)分組大小的信道分配兩種方案，試點數(shù)據(jù)證明兩種方案均可以有效降低數(shù)據(jù)信道資源的占用，提升信道承載效率，為GSM網(wǎng)絡(luò)精細(xì)化運營提供了依據(jù)。