數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道資源影響分析

劉前, 孟繁麗, 王翔

（1 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)北京有限公司，北京 100027; 2 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100080）

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量和等效話務(wù)量在不斷上漲，其對(duì)公共信道的占比也呈上漲的趨勢(shì)。在資源有限的情況下，話音業(yè)務(wù)對(duì)公共信道的占比卻在降低。特別是一些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域，由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)流量的大幅上漲，已造成話音業(yè)務(wù)對(duì)公共信道資源的占用受到不同程度的擠壓，影響了話音業(yè)務(wù)的質(zhì)量。

本文主要針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道資源的影響進(jìn)行分析，內(nèi)容涉及PCH資源、AGCH資源、LAC資源、參數(shù)分析驗(yàn)證等，總結(jié)降低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道影響的主要措施。

1 數(shù)據(jù)/話音業(yè)務(wù)公共信道占比分析

公共信道又稱CCCH信道，主要分為PCH信道和AGCH信道，PCH信道用于傳輸尋呼消息，AGCH信道用于傳輸立即指配消息。PS域和CS域?qū)ず粲脩魰r(shí)的尋呼消息會(huì)占用PCH信道，PS域和CS域申請(qǐng)專用信道時(shí)的立即指配消息會(huì)占用AGCH信道。由于立即指配消息只會(huì)在目標(biāo)小區(qū)發(fā)送，尋呼消息會(huì)在LAC范圍內(nèi)的所有小區(qū)都發(fā)送，所以減少尋呼消息會(huì)降低LAC內(nèi)所有小區(qū)的CCCH負(fù)荷，而增加立即指配消息只會(huì)增加某一個(gè)小區(qū)的CCCH負(fù)荷。

分析某地區(qū)2010年7月數(shù)據(jù)可以看到，全網(wǎng)忙時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道資源（CCCH）的占比已達(dá)到了46.85%，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效話務(wù)量占比為45.69%，兩者基本相當(dāng)。重點(diǎn)區(qū)域（商業(yè)區(qū)、商務(wù)區(qū)、居民區(qū)）數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)公共信道占比均遠(yuǎn)高于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效話務(wù)量占比，說明隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，同等話務(wù)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將會(huì)比話音業(yè)務(wù)消耗更多的公共信道資源。

2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道影響分析

近3年來話音業(yè)務(wù)話務(wù)量每年漲幅在20%左右，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效話務(wù)量則以每年100%以上的幅度飛速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展，不可避免會(huì)大量消耗公共信道資源，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)公共信道資源不足，引發(fā)尋呼刪除和立即指配刪除。此外，由于尋呼消息是在整個(gè)LAC區(qū)內(nèi)發(fā)送的，LAC下各小區(qū)公共信道中PCH配置數(shù)目決定了整個(gè)LAC區(qū)最大尋呼承載能力。在保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量不下降的前提下，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速發(fā)展對(duì)公共信道資源的需求，必然導(dǎo)致LAC區(qū)的收縮，而LAC區(qū)的收縮會(huì)造成位置更新次數(shù)增多，影響接通率。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前PS立即指配對(duì)公共信道資源的消耗占比已達(dá)到32%，PS尋呼對(duì)公共信道資源消耗占比為15%，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道資源的消耗主要表現(xiàn)在立即指配上。下面主要從PCH占比、AGCH占比、公共信道刪除、LAC區(qū)規(guī)劃的影響4個(gè)方面，分析數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道影響。

2.1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)PCH占用分析

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶從Ready狀態(tài)進(jìn)入到Standby狀態(tài)后，如果網(wǎng)絡(luò)側(cè)有數(shù)據(jù)下發(fā)，則會(huì)產(chǎn)生PS尋呼消息，而在Ready狀態(tài)下，網(wǎng)絡(luò)側(cè)有數(shù)據(jù)下發(fā)，直接下發(fā)IA消息，不會(huì)產(chǎn)生PS尋呼消息，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶的Ready狀態(tài)時(shí)長(zhǎng)，可以減少PS尋呼消息的發(fā)送次數(shù)。

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)PCH信道的占用比例約為話音業(yè)務(wù)對(duì)PCH信道的占用比例的33%，在商業(yè)區(qū)、商務(wù)區(qū)、居民區(qū)3類重點(diǎn)區(qū)域中，商業(yè)區(qū)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)PCH占比最高，如王府井已達(dá)到47.24%。我們認(rèn)為這主要是受話務(wù)模型的影響，隨著IM（即時(shí)通信）業(yè)務(wù)占比的加大，QQ等小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)PCH資源的占用會(huì)有明顯增加。

2.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AGCH占用分析

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前各重點(diǎn)區(qū)域及全網(wǎng)平均數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)AGCH占比均在70%以上，遠(yuǎn)高于話音業(yè)務(wù)對(duì)AGCH的占比。在商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占比較高的區(qū)域，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)AGCH的占用更為明顯。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)AGCH信道的占用比例為話音業(yè)務(wù)對(duì)AGCH信道占用比例的4倍，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)CCCH資源影響主要表現(xiàn)在AGCH立即指配上。

Ready Timer時(shí)延較長(zhǎng)雖然減少了PS尋呼消息的發(fā)送次數(shù)，但增加了小區(qū)更新次數(shù)，從而因小區(qū)更新而產(chǎn)生的PS立即指配數(shù)增加。

2.3 公共信道刪除分析

AGCH與PCH是共用公共信道資源的，這樣立即指配消息與尋呼消息存在一種爭(zhēng)搶機(jī)制。通常情況下，在公共信道（CCCH）中會(huì)保留AGCH塊，在PCH空閑的情況下，允許立即指配消息占用PCH發(fā)送，立即指配消息和尋呼消息在發(fā)送到空口之前都會(huì)排隊(duì)，如果空口資源充足，都可以順暢發(fā)送，如果空口資源不足，就會(huì)造成立即指配消息和尋呼消息的丟棄，影響用戶感知。

圖1為公共信道占用次數(shù)與公共信道刪除次數(shù)的對(duì)比圖。

圖1 公共信道占用次數(shù)與刪除次數(shù)的對(duì)比圖

從圖1可以看出，公共信道刪除次數(shù)（PCH刪除+AGCH刪除）隨著公共信道占用次數(shù)（PCH占用+AGCH占用）的增加而增加，當(dāng)公共信道占用次數(shù)超過40萬次時(shí)，公共信道刪除次數(shù)出現(xiàn)明顯增加，而公共信道刪除會(huì)影響用戶接入，影響客戶感知。

2.4 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)LAC規(guī)劃影響分析

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的高速發(fā)展會(huì)大量占用公共信道資源，最終會(huì)導(dǎo)致公共信道資源的不足。某地目前忙時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)每厄蘭等效話務(wù)量消耗的CCCH塊數(shù)已超過話音業(yè)務(wù)。隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比例的持續(xù)增加，每個(gè)LAC能夠承載的話務(wù)量將迅速減少，LAC覆蓋范圍減少，最終必然導(dǎo)致位置更新次數(shù)增加，造成交換機(jī)的負(fù)荷加大、影響接通率指標(biāo)、影響客戶感知。

圖2為當(dāng)前忙時(shí)話音/數(shù)據(jù)每厄蘭話務(wù)量占用CCCH塊數(shù)情況。

圖2 忙時(shí)語音/數(shù)據(jù)每ERL話務(wù)量占用CCCH塊數(shù)

此外，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)公共信道占比已超過話音業(yè)務(wù)的LAC數(shù)177個(gè)，約占總LAC數(shù)的48%。

3 降低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道影響的措施

3.1 增加上、下行TBF延時(shí)釋放的時(shí)間

增加上行TBF延時(shí)釋放參數(shù)值，將減少上行TBF建立次數(shù)，緩解對(duì)CCCH資源的占用，但對(duì)空口資源的占用也會(huì)相應(yīng)增加。

以CBD商務(wù)區(qū)為例，修改上行TBF延時(shí)釋放時(shí)間來考察對(duì)公共信道資源的影響，隨著上行TBF延時(shí)釋放參數(shù)的增加，PS域每厄蘭立即指配次數(shù)下降幅度變化明顯；同時(shí)每厄蘭的CCCH負(fù)荷下降幅度也在增加。因此隨著該參數(shù)值逐漸加大對(duì)CCCH資源的改善幅度逐漸增加。

另外，隨著參數(shù)值的增加，上行TBF復(fù)用度隨之增加，且當(dāng)參數(shù)設(shè)置越大TBF平均復(fù)用度上升越明顯。因此，可以得到，對(duì)于“上行TBF延時(shí)釋放”和“上行TBF延時(shí)釋放擴(kuò)展”參數(shù)修改，隨著參數(shù)值的增加，上行TBF平均復(fù)用度在逐漸增加，但上行TBF復(fù)用度均未超過1.5，對(duì)上行影響不大；在上行空口資源不緊張的區(qū)域，對(duì)于上行TBF延時(shí)釋放參數(shù)可按最大值進(jìn)行修改。

增加下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)值，將減少下行TBF建立次數(shù)，緩解對(duì)CCCH資源的占用，但對(duì)空口資源的占用也會(huì)相應(yīng)增加。

同樣地，以CBD商務(wù)區(qū)為例修改下行TBF延時(shí)釋放時(shí)間來考察對(duì)公共信道資源的影響，結(jié)果如增加下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)值，將減少下行TBF建立次數(shù)，緩解對(duì)CCCH資源的占用，但對(duì)空口資源的占用也會(huì)相應(yīng)增加。

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)上、下行TBF延時(shí)釋放計(jì)時(shí)器超時(shí)后再發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求，則會(huì)產(chǎn)生PS立

即指配消息。對(duì)于QQ等一些小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其產(chǎn)生的立即指配消息數(shù)量占比很大。因此，調(diào)大上、下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)值，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)釋放PDCH信道的時(shí)間，可減少PS立即指配消息的發(fā)送次數(shù)，負(fù)面影響會(huì)造成TBF復(fù)用度、TBF建立成功率等指標(biāo)的惡化。

北京初步試驗(yàn)結(jié)果表明，諾西區(qū)域上行延時(shí)釋放參數(shù)由0.5s增加為2.5s后，商務(wù)區(qū)CBD的公共信道負(fù)荷下降了17.73%，居民區(qū)天通苑的公共信道負(fù)荷下降了9.04%，商業(yè)區(qū)王府井的公共信道負(fù)荷下降了25.19%；摩托區(qū)域的下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)由1s增加為6s后，商務(wù)區(qū)中關(guān)村的公共信道負(fù)荷下降了24.74%，居民區(qū)回龍觀的公共信道負(fù)荷下降了14%，商業(yè)區(qū)西單的公共信道負(fù)荷下降了25.32%，整體效果較為明顯。

但需要指出的是，下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)由1s增加為6s后，TBF復(fù)用度明顯增加，上下行TBF建立成功率明顯惡化。綜合考慮參數(shù)修改對(duì)指標(biāo)的影響，上行TBF延時(shí)釋放及上行TBF延時(shí)釋放擴(kuò)展參數(shù)可按最大值修改，下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)建議不超過4s。

圖3 PS域占用CCCH資源比例隨上行TBF延時(shí)釋放時(shí)間變化圖

增加上、下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)值，延長(zhǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)釋放PDCH信道的時(shí)間，可減少PS立即指配消息的發(fā)送次數(shù)，對(duì)小流量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而言，效果尤其明顯。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，上行TBF延時(shí)釋放及上行TBF延時(shí)釋放擴(kuò)展參數(shù)可按最大值修改；下行TBF延時(shí)釋放參數(shù)建議不超過4s，如果設(shè)置太大會(huì)對(duì)指標(biāo)有明顯影響。

3.2 增加SGSN中Ready Timer的時(shí)間

當(dāng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶從Ready狀態(tài)進(jìn)入到Standby狀態(tài)后，如果網(wǎng)絡(luò)側(cè)有數(shù)據(jù)下發(fā)，就需要尋呼用戶，會(huì)產(chǎn)生PS域的尋呼消息。調(diào)整SGSN的Ready Timer值將改變MS在Ready狀態(tài)下的時(shí)間，而MS在Ready狀態(tài)下的時(shí)間長(zhǎng)短將影響PS域的尋呼和立即指配的次數(shù)。適當(dāng)?shù)恼{(diào)大Ready Timer（T3314）會(huì)引起小區(qū)更新的增加，加大了立即指配消息的次數(shù)，但同時(shí)會(huì)減少PS尋呼數(shù)。因此只要T3314調(diào)整的目標(biāo)值能使減少的PS尋呼數(shù)節(jié)省的CCCH資源大于小區(qū)更新增加立即指配消息占用的CCCH資源，就可以使正面效果大于負(fù)面影響。

目前摩托SGSN的Ready Timer參數(shù)設(shè)置范圍（1～11160）s，諾西SGSN的Ready Timer參數(shù)設(shè)置范圍（0～11040）s；某地現(xiàn)網(wǎng)摩托SGSN該參數(shù)設(shè)置為300s，諾西SGSN該參數(shù)設(shè)置為42s，差別較大。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，摩托區(qū)域PS域占用PCH信道的占比僅為諾西區(qū)域的22%，已充分說明Ready Timer參數(shù)設(shè)置值對(duì)CCCH負(fù)荷影響很大。

調(diào)整SGSN的Ready Timer值將改變MS在Ready狀態(tài)下的時(shí)間，而MS在Ready狀態(tài)下的時(shí)間長(zhǎng)短將影響PS域的尋呼和立即指配的次數(shù)。為了研究Ready Timer設(shè)置對(duì)公共信道（CCCH）資源負(fù)荷的影響，我們進(jìn)行了Ready Timer參數(shù)修改驗(yàn)證。由于現(xiàn)網(wǎng)東西區(qū)SGSN該值設(shè)置有差異，對(duì)東區(qū)將Ready Timer值由小改大，對(duì)西區(qū)將值由大改小，進(jìn)行試驗(yàn)觀察影響效果情況。

初步試驗(yàn)結(jié)果表明，諾西區(qū)域SGSN的Ready Timer參數(shù)由44s增加為180s時(shí)，商務(wù)區(qū)CBD的公共信道負(fù)荷下降了12.59%，居民區(qū)天通苑的公共信道負(fù)荷下降了5.57%，商業(yè)區(qū)王府井的公共信道負(fù)荷下降了36.52%；東區(qū)諾西SGSN的Ready State Timer時(shí)間的增加，將導(dǎo)致PS域?qū)ず舸蠓认陆担瑫r(shí)PS域立即指配有增加的趨勢(shì)但變化幅度不大，每厄蘭的CCCH資源負(fù)荷下降明顯，特別是商業(yè)區(qū)下降幅度最大。

摩托區(qū)域SGSN的Ready Timer參數(shù)由300s減少為180s時(shí)，商務(wù)區(qū)中關(guān)村的公共信道負(fù)荷上升了64.83%，居民區(qū)回龍觀的公共信道負(fù)荷上升了159.03%，商業(yè)區(qū)西單的公共信道負(fù)荷上升了85.85%，而Ready Timer參數(shù)由300s改為220s時(shí)，各區(qū)域公共信道負(fù)荷上升幅度很小。西區(qū)摩托 SGSN的Ready Timer時(shí)間變小，將導(dǎo)致PS尋呼大幅增長(zhǎng)；PS立即指配次數(shù)有減少的趨勢(shì)，但總體變化幅度不大。每厄蘭的CCCH資源負(fù)荷增長(zhǎng)明顯。

增加SGSN的Ready Timer值，加大了MS處于Ready狀態(tài)的時(shí)間，可以大幅度減少PS域的尋呼次數(shù)，雖然PS域的立即指配次數(shù)會(huì)有增加，但幅度不大，整體上能夠降低公共信道負(fù)荷。綜合考慮實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Ready Timer值設(shè)置在220s左右時(shí)，對(duì)降低公共信道負(fù)荷效果最佳。

3.3 在一個(gè)LAC下劃分更多的RAC

目前網(wǎng)絡(luò)上LAC和RAC區(qū)域是相同的，PS域的尋呼和CS域的尋呼均在整個(gè)LAC下進(jìn)行。隨著PS域?qū)ず舻牟粩嘣黾樱瑢⒁粋€(gè)LAC劃分為多個(gè)RAC，對(duì)數(shù)據(jù)用戶的尋呼在RAC區(qū)下進(jìn)行，尋呼范圍變小且更精準(zhǔn)，可大大減少全網(wǎng)的PS域?qū)ず舸螖?shù)，客觀上能夠抵消路由區(qū)更新增加的立即指配消息，降低公共信道負(fù)荷。

3.4 開啟CS域?qū)ず魞?yōu)先的策略

現(xiàn)網(wǎng)的立即指配消息發(fā)送優(yōu)先級(jí)高于尋呼消息，即網(wǎng)絡(luò)先發(fā)送CS/PS立即指配消息，再發(fā)送CS/PS尋呼消息，PS立即指配消息的發(fā)送優(yōu)先級(jí)高于CS尋呼消息。為了進(jìn)一步提升CS用戶的感知，在出現(xiàn)尋呼擁塞的情況下提高CS尋呼消息的發(fā)送優(yōu)先權(quán)限，可引入了CS尋呼優(yōu)先補(bǔ)丁。

BSC通過監(jiān)測(cè)BTS發(fā)送到統(tǒng)計(jì)中各個(gè)小區(qū)的尋呼丟棄的情況來發(fā)現(xiàn)哪些小區(qū)出現(xiàn)了尋呼丟棄的情況，并且分小區(qū)進(jìn)行計(jì)數(shù)。雖然每5s才調(diào)整一次對(duì)于PS接入的控制門限，實(shí)際的控制動(dòng)作是按照每100ms進(jìn)行一次來進(jìn)行的，這樣可以有效避免PS業(yè)務(wù)突發(fā)造成的影響。

3.5 開啟雙CCCH、開啟PCCCH

CCCH信道可以配置在BCCH載波的0、2、4、6時(shí)隙上，遵循51幀的復(fù)幀結(jié)構(gòu)。若采用單時(shí)隙配置，能夠在大約0.2354s周期內(nèi)提供9個(gè)CCCH塊；若采用多時(shí)隙配置，在大約0.2354s周期內(nèi)提供的CCCH塊為9×N(N為配置時(shí)隙數(shù))。BCCH/CCCH遵循的51幀復(fù)幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

針對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)高速發(fā)展引發(fā)公共信道資源日益不足的現(xiàn)狀，如果用2個(gè)時(shí)隙配置CCCH，即開啟雙CCCH，可以使公共信道資源翻倍，達(dá)到降低公共信道負(fù)荷的目的。從某地現(xiàn)網(wǎng)情況看，摩托區(qū)域已開啟了雙CCCH，有效地降低了公共信道負(fù)荷；諾西區(qū)域暫未開啟雙CCCH，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)重點(diǎn)區(qū)域的尋呼刪除及AGCH刪除較為嚴(yán)重。

圖4 BCCH/CCCH復(fù)幀結(jié)構(gòu)圖（51幀）

圖5 可考慮開啟PBCCH/PCCCH的典型配置幀結(jié)構(gòu)示意圖(52幀)

此外，為徹底解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)公共信道的影響，可考慮開啟PBCCH/PCCCH，將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和話音業(yè)務(wù)的控制信道資源徹底分開,其中上行可定義PRACH，下行可定義PBCCH、PAGCH、PPCH。以上各類信道的數(shù)目由參數(shù)定義，用戶可根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展情況靈活定義，PBCCH/PCCCH遵循52幀的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，圖5為典型配置情況下的幀結(jié)構(gòu)示意圖。

需要指明的是，目前有部分廠家和手機(jī)暫不支持雙CCCH和PCCCH功能，可能會(huì)對(duì)開啟造成影響。

[1] 中國(guó)移動(dòng)2011年GSM網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相關(guān)指導(dǎo)意見[Z]. 2011.3

[2] 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析方法[Z]. 北京質(zhì)量競(jìng)賽試點(diǎn)項(xiàng)目，2010.9