基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配研究

劉 潔 葛 俊

(1．湖南工程學(xué)院設(shè)計藝術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411104；2．中國移動通信集團(tuán)湖南有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配研究

劉 潔1葛 俊2

(1．湖南工程學(xué)院設(shè)計藝術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411104；2．中國移動通信集團(tuán)湖南有限公司湘潭分公司，湖南 湘潭 411100）

傳統(tǒng)的GSM信道分配是基于語音信道優(yōu)先且固定不變的，無法滿足業(yè)務(wù)的動態(tài)變化，會造成信道資源的浪費。如何在堅持語音優(yōu)先的前提下,考慮語音和數(shù)據(jù)信道資源的合理使用成為GSM網(wǎng)絡(luò)必須解決的問題，基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配能很好地解決這一問題，實現(xiàn)信道資源利用率最優(yōu)化。

GSM；雙門限；信道分配

1．當(dāng)前業(yè)務(wù)信道分類和計算方法

GSM業(yè)務(wù)信道是用于傳送用戶的話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的信道。根據(jù)交換方式的不同業(yè)務(wù)信道可分為電路交換信道和數(shù)據(jù)交換信道[1]。不管是語音業(yè)務(wù)信道還是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，都要占用時隙資源，在資源有限的條件下，必須合理分配好兩種業(yè)務(wù)信道的配置，充分利用好無線資源，使信道利用率達(dá)到最優(yōu)。

在GSM系統(tǒng)中，造成呼叫失敗的概率稱為呼叫損失概率，簡稱為呼損率，也稱為服務(wù)等級（GOS（Grade of Service））。呼損率的物理意義是損失話務(wù)量與呼叫話務(wù)量之比?？梢?，呼損率值越低，呼叫成功的可能性越大，客戶滿意度越高；但是呼損率過低，也說明信道的利用率不足。所以客戶滿意度和信道利用率是一個矛盾體。一般可根據(jù)服務(wù)區(qū)域的特征設(shè)定GOS=2%（重點區(qū)域）和GOS=5%（非重點區(qū)域）。根據(jù)服務(wù)等級（GOS）的要求，再利用Erland-B公式，可計算出呼損率。計算公式如下：

B=P(N，A，N)=A**N/N!(1+A+A**2/2!+A**3/3!+…+ A**N/N!)

其中B：呼損率，N：信道數(shù)，A：話務(wù)量Erl

根據(jù)愛爾蘭呼損表就可算出N個信道在其能力范圍內(nèi)能提供的業(yè)務(wù)量大小，也可以根據(jù)小區(qū)忙時話務(wù)量和呼損率要求，通過Erl-B表查詢所需語音業(yè)務(wù)的信道數(shù)。

當(dāng)前業(yè)務(wù)信道的計算就是基于語音優(yōu)先的原則來進(jìn)行計算的，在配置時通常是先計算并配置足夠多的語音信道來滿足語音業(yè)務(wù)的需求，剩余的信道才配置為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，這樣在小區(qū)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)忙時，信道配置并不一定能滿足業(yè)務(wù)的需求，可能當(dāng)前語音業(yè)務(wù)相比語音忙時少很多，造成當(dāng)前語音信道空閑，但是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道擁塞，需要不斷轉(zhuǎn)換語音信道為數(shù)據(jù)信道防止數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)擁塞。

2．當(dāng)前信道分配機(jī)制分析

通過對現(xiàn)網(wǎng)的分析，目前普遍的話務(wù)特點是語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)錯峰出現(xiàn)，即語音業(yè)務(wù)的最忙時段和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最忙時段并不在同一時間。當(dāng)前的信道分配算法一般是根據(jù)語音業(yè)務(wù)或者數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量情況進(jìn)行信道計算，并設(shè)置一個信道忙門限進(jìn)行信道的分配調(diào)整，而且這個門限是根據(jù)業(yè)務(wù)最忙時的情況進(jìn)行設(shè)置的，這樣配置存在的問題是：單一的門限無法根據(jù)業(yè)務(wù)情況動態(tài)地進(jìn)行信道調(diào)整，即當(dāng)語音閑時靜態(tài)數(shù)據(jù)信道無法得到及時擴(kuò)張，語音業(yè)務(wù)信道對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道搶占過多，導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)經(jīng)常掉線，用戶感知差，無線資源利用率低[2]。語音忙時又因為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道無法動態(tài)收縮，導(dǎo)致半速率比例過高，語音通話質(zhì)量降低。

為解決業(yè)務(wù)信道間的頻繁轉(zhuǎn)變，充分利用無線資源，本文提出了基于空閑信道雙門限算法的信道分配方法。

3．基于語音空閑信道雙門限算法的信道分配方案

3．1 方案思路

對現(xiàn)網(wǎng)小區(qū)進(jìn)行分類，區(qū)分出語音和數(shù)據(jù)雙忙小區(qū)及非雙忙小區(qū)。對于語音、數(shù)據(jù)雙忙小區(qū)，需要進(jìn)行擴(kuò)容，無法通過優(yōu)化配置解決問題；對于非雙忙小區(qū)，根據(jù)各小區(qū)語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量配比，對于數(shù)據(jù)忙小區(qū)，計算出小區(qū)所需語音信道的最小值，將剩余信道轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信道，減少語音業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)信道的強(qiáng)占，提升數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)用戶感知。對于語音忙小區(qū)，基于語音優(yōu)先的原則，計算出語音信道所需值，將數(shù)據(jù)信道轉(zhuǎn)換為語音信道，保障語音業(yè)務(wù)的正常接入[3]。

3．2 空閑信道雙門限算法

空閑信道雙門限算法是一種語音信道和數(shù)據(jù)信道資源平衡算法。其目前分為兩面：一方面，在小區(qū)語音業(yè)務(wù)閑時，不受PD CH信道復(fù)用度的限制，只要滿足空閑信道條件，PD CH上的復(fù)用度沒達(dá)到動態(tài)信道復(fù)用轉(zhuǎn)換門限，也可以轉(zhuǎn)出更多的PD CH信道，為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供更多的信道，從而使RL C層平均吞吐速率更高。另一方面，如果小區(qū)語音業(yè)務(wù)繁忙，轉(zhuǎn)出過多的PD CH信道，會影響語音接入，半速率占比過高，此時應(yīng)及時回退PD CH信道給語音使用，保證語音業(yè)務(wù)的接通率。

數(shù)據(jù)雙門限特性的核心是對小區(qū)空閑信道數(shù)配置兩個門限值：

小區(qū)語音信道空閑數(shù)上門限( Cidle_H_Thd)=根據(jù)語音業(yè)務(wù)量在設(shè)計呼損下愛爾蘭B表查詢信道數(shù)。

小區(qū)語音信道空閑數(shù)下門限( Cidle_L_Thd)=根據(jù)語音業(yè)務(wù)量在設(shè)計呼損下愛爾蘭B表查詢信道數(shù)/1.5。

當(dāng)小區(qū)語音信道配置數(shù)大于上門限時，表示目前小區(qū)語音業(yè)務(wù)空閑，系統(tǒng)將直接將小區(qū)T CH配置數(shù)-小區(qū)語音信道空閑數(shù)上門限后的語音信道轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，從而降低PD CH復(fù)用度，提高用戶速率，當(dāng)小區(qū)語音信道配置數(shù)等于上門限時啟動語音半速率轉(zhuǎn)換。

當(dāng)小區(qū)語音信道配置數(shù)低于該門限時，表示該小區(qū)語音業(yè)務(wù)非常繁忙，將會回退部分PD CH為T CH信道，回退的PD CH數(shù)目=小區(qū)語音信道空閑數(shù)下門限-小區(qū)T CH配置數(shù)。保證忙時語言業(yè)務(wù)正常接入，同時觸發(fā)PD CH復(fù)用度調(diào)整。

當(dāng)小區(qū)語音信道配置數(shù)在兩個門限值之間時，信道調(diào)整不受雙門限的限制，小區(qū)信道配置保持不變。

雙門限算法根據(jù)小區(qū)實際業(yè)務(wù)情況進(jìn)行動態(tài)信道轉(zhuǎn)換，可以有效提高信道利用率，可以有效減少語音信道搶占數(shù)據(jù)信道的次數(shù)。

圖1 雙門限算法示意圖

4．應(yīng)用效果

算法關(guān)閉時指標(biāo)提取時間為2014年8月24日至8月29日共6天數(shù)據(jù)，在信道配置優(yōu)化和算法開啟后指標(biāo)提取為2014年8月30日至9月1日共3天數(shù)據(jù)。

信道配置優(yōu)化和開啟雙門限算法后，全體整體的可用PD CH平均個數(shù)增加28.2%，占用PD CH平均個數(shù)增加22.8%；PD CH平均復(fù)用度降低11%。

表1 信道配置優(yōu)化和算法開啟前后數(shù)據(jù)KPI分析

表2 信道配置優(yōu)化和算法開啟前后語音指標(biāo)分析

開啟算法前后，話務(wù)量提升3.34%。信道配置優(yōu)化和開啟雙門限算法后，T CH擁塞率、T CH掉話率以及整體切換成功率均沒有明顯的變化趨勢；半速率比例明顯改善，由之前的0.58%降低至0.28，改善幅度達(dá)51.34%。

5．雙門限算法對網(wǎng)絡(luò)的評估

5．1 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)影響評估

由于雙門限算法在各時間段隨話務(wù)量的大小，其作用和效果有區(qū)別，因此需要分閑時和忙時評估算法的影響：

(1)閑時（1點～7點）：可用和占用PD CH數(shù)目基本相當(dāng)，PD CH復(fù)用度也基本相當(dāng)；

(2)忙時（其他時段）：可用PD CH數(shù)目增加30%左右，占用PD CH數(shù)目增加30%，PD CH復(fù)用度降低11%；

(3)綜合全天算法的影響，打開算法后：上下行TBF建立成功率略有提升、上下行TBF擁塞率和掉話率略有降低，用戶下行LL C層速率也有提高；

(4)其它KPI指標(biāo)沒有明顯的變化趨勢。

5．2 語音業(yè)務(wù)影響評估

打開雙門限算法對語音業(yè)務(wù)性能主要有如下影響：

(1)語音主要KPI指標(biāo)沒有明顯的變化趨勢；

(2)半速率比例改善明顯，降低51.34%。

6．結(jié)束語

該方法與傳統(tǒng)的方法相比，優(yōu)勢明顯：它基于語音業(yè)務(wù)優(yōu)先策略，提高了語音業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；同時調(diào)整了優(yōu)化信道資源配置結(jié)構(gòu)，改善了用戶體驗；而且充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，提高了無線資源利用率，具有很大的現(xiàn)實意義。

[1]李晰，王世順．試談信道及GSM的信道[J]．電力系統(tǒng)通信，1999，03：19-21．

[2]馬天翼，蔣玲鴿，周天翔．GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)中的無線信道分配算法研究[J]．計算機(jī)工程與應(yīng)用，2003，03：165-168．

[3]施倩．蜂窩移動通信系統(tǒng)中的信道分配算法研究[D]．西安電子科技大學(xué)，2010．

Research on the ChannelAllocation Based on Phonic Idle Channel Double-thresholdAlgorithm

Liu Jie1Ge Jun2
(1.School of DesignArt,Hunan Institute of Engineering,Xiangtan 411104,Hunan; 2. China Mobile Communications Group Hunan Company Limited Xiangtan Branch,Xiangtan 411100,Hunan)

In the Traditional GSM channel allocation,we employ voice channel first of all.And the traditional GSM channel allocation is changeless;it can’t satisfy the dynamic transformation of business.Thus,it will waste channel resource.How to use voice and data channel resource legitimately under the premise of voice preference is an important issue of GSM net.The channel allocation based on phonic idle channel double-threshold algorithm can solve this problem commendably,optimizing the utilization of channel resource.

GSM;double-threshold;channel allocation

劉潔，女，湖南湘潭人，碩士，講師，研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。