淺析半速率對(duì)話務(wù)擁塞的作用.doc

淺析半速率對(duì)話務(wù)擁塞的作用淺析半速率對(duì)話務(wù)擁塞的作用 移動(dòng)通信用戶的迅速增長帶來了移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的快速膨脹，但由于新增用戶絕大多數(shù)是低端用戶，如果繼續(xù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行大規(guī)模投資，將不能取得與之相應(yīng)的收益。 為了確保網(wǎng)絡(luò)暢通、解決投資和收益問題，可以啟用半速率語音通信技術(shù)來解決忙時(shí)話務(wù)擁塞問題。這不僅能夠有效解決突發(fā)話務(wù)量造成的網(wǎng)絡(luò)阻塞，促進(jìn)話務(wù)量和業(yè)務(wù)收入的同比增長，還可以節(jié)省無線載頻的投資，提高資源利用率。 聯(lián)通大連分公司通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn):大連是典型的旅游城市，其各個(gè)基站的話務(wù)模型隨著季節(jié)的變化有著明顯的不同。對(duì)于很多旅游景點(diǎn)附近的基站，如果常年保持高載頻配置，無疑是對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。但頻繁地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)調(diào)整，則存在著很多現(xiàn)實(shí)困難，一是這種情況的小區(qū)眾多，工作量極大，并且其中很多小區(qū)是偏遠(yuǎn)的農(nóng)村、海島;二是在反復(fù)的調(diào)整過程中，由于路途遙遠(yuǎn)、車輛顛簸等因素，容易造成載頻板以及連接載頻板的鋼跳線的損壞，增加維護(hù)成本。 此外，移動(dòng)運(yùn)營商越來越多的市場推廣措施促使話務(wù)量增長較快。某些小區(qū)在某些特定時(shí)段有大量用戶同時(shí)通話的需求，如校園周邊的無線網(wǎng)絡(luò)容量需求量在學(xué)生下課后變得很大。還有臨時(shí)舉辦的會(huì)議或活動(dòng)，會(huì)造成某些區(qū)域突發(fā)性話務(wù)量劇增，出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)擁塞，而活動(dòng)結(jié)束之后話務(wù)量會(huì)立即下降到較低的水平。此時(shí)，若增加載頻配置，勢必會(huì)降低載頻的利用率，尤其對(duì)于校園周圍情形，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容也暫時(shí)無法滿足話務(wù)量增長需求。在這種情況下，采用半速率信道，可以在不必?cái)U(kuò)容硬件的情況下有效地解決話務(wù)擁塞，提高接通率。半速率新技術(shù)不失為一種投資小、見效快的解決突發(fā)性高話務(wù)需求的方案。 GSM半速率編碼技術(shù) 半速率技術(shù)是一種通過合理調(diào)整配置速率、擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)容量的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化新技術(shù)。半速率語音技術(shù)的應(yīng)用，可使相關(guān)網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)明顯提高，緩解臨時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)阻塞，取得一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 1.1技術(shù)簡介 半速率（HalfRate，簡稱HR）是GSM網(wǎng)的業(yè)務(wù)承載方式之一，相對(duì)于全速率（FullRate，簡稱FR）業(yè)務(wù)承載方式而言，降低了碼率、提高了頻譜利用率，理論上可以將無線容量提高一倍。 GSM是一個(gè)時(shí)分系統(tǒng)，一個(gè)頻點(diǎn)可分為八個(gè)物理信道時(shí)隙（TS0至TS7），一個(gè)TDMA幀由TS0至TS7組成，一個(gè)話務(wù)信道TCH的TDMA復(fù)幀為26個(gè)幀，時(shí)長為120ms。復(fù)幀中的第13幀為SACCH（慢隨路控制信道），第26幀為空閑幀。系統(tǒng)采用半速率后，幀結(jié)構(gòu)并未起變化，不過系統(tǒng)將復(fù)幀中的奇數(shù)幀分配給一個(gè)用戶，而將其中的偶數(shù)幀分配給另一用戶，原先的第26空閑幀就成為第二個(gè)用戶的SACCH。這樣，原有的一個(gè)TCH 時(shí)隙上可以接入兩個(gè)用戶的業(yè)務(wù)，增加了信道容量。 現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)大多采用FR承載方式，即話音業(yè)務(wù)傳送速率為13kbit/s，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以9.6 kbit/s或4.8 kbit/s或小于2.4 kbit/s的速度傳送;HR語音信道以6.5 kbit/s的速度傳話音業(yè)務(wù)，以4.8 kbit/s或小于2.4 kbit/s的速率傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 半速率功能的開啟要求網(wǎng)絡(luò)和終端均支持半速率功能，目前市場上出售的手機(jī)幾乎全是支持半速率的，這為網(wǎng)絡(luò)啟用半速率功能提供了前提條件。半速率小區(qū)每載頻的信道容量可以翻倍，從而節(jié)省無線載頻的投資，無需額外的載頻擴(kuò)容、Abis接口的增加和頻率規(guī)劃，能有效地解決突發(fā)話務(wù)量造成的網(wǎng)絡(luò)阻塞。但半速率也會(huì)帶來一些負(fù)面影響，如:通話時(shí)話音質(zhì)量有所下降、掉話次數(shù)有所增加，在C/I較差的環(huán)境下HR語音質(zhì)量下降相對(duì)于FR更為明顯。因此，半速率主要用來緩解突發(fā)話務(wù)造成的無線擁塞，不宜將半速率作為無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的主要手段。 實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:HR在提高小區(qū)容量的同時(shí)，編碼速率的降低會(huì)造成語音質(zhì)量下降，在C/I較差的環(huán)境下，HR語音質(zhì)量下降相對(duì)于FR更為明顯。因此，半速率不宜在C/I較差的區(qū)域應(yīng)用。HR信道不支持分組業(yè)務(wù)(GPRS)，分組業(yè)務(wù)僅能分配在FR下，但由于GSM系統(tǒng)對(duì)語音和數(shù)據(jù)的承載是分別進(jìn)行的，所以并不造成影響。 半速率的具體實(shí)施方式主要是動(dòng)態(tài)半速率方式，即根據(jù)小區(qū)業(yè)務(wù)負(fù)荷來動(dòng)態(tài)決定分配全速率或半速率信道，一般當(dāng)全速率信道占用超過一定比例時(shí)開始分配半速率信道，此外，還有固定半速率的方式，即可以將某些時(shí)隙人為地靜態(tài)設(shè)置成半速率信道。 GSM系統(tǒng)引入半速率后，每個(gè)物理時(shí)隙可以承載2個(gè)半速率話務(wù)信道。這樣，系統(tǒng)的無線容量理論上可以達(dá)到原來的2倍。但這只是一個(gè)粗略的估算，還有其他一些因素影響網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際容量:每載頻話務(wù)信道的增加同時(shí)也要求信令信道和公共控制信道數(shù)量的增加;中繼增益根據(jù)Erlang-B表，如果信道數(shù)翻倍，在相同的擁塞率情況下，所帶來的容量大于2倍;半速率和全速率話務(wù)請求混合的情況，由于部分終端只支持全速率，某些數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只支持全速率信道因此會(huì)出現(xiàn)。 1.2半速率編碼的益處 半速率編碼的益處基本上有四項(xiàng): *每載頻的信道容量可以翻倍; *節(jié)省無線載頻的投資，無需額外的擴(kuò)容載頻和Abis接口，無需額外的頻率規(guī)劃; *有效解決突發(fā)話務(wù)量造成的網(wǎng)絡(luò)阻塞:增加了小區(qū)話務(wù)量，減少了話務(wù)信道擁塞率，提高了無線呼叫成功率和切換成功率; *在語音質(zhì)量方面，用戶體驗(yàn)基本沒有變化；可以參照TEMS路測結(jié)果，SQI值從全速率時(shí)的22，降至半速率的17，而SQI的可接受值最小為10。 1.3半速率給網(wǎng)絡(luò)帶來的弊端 然而，半速率技術(shù)也會(huì)給網(wǎng)絡(luò)帶來如下弊端: *偶爾通話時(shí)話音質(zhì)量有所下降。 *掉話次數(shù)有所增加。因?yàn)槭褂冒胨俾市诺罆r(shí)，語音編碼速率只有6.5kbit/s，且無法提供較好的冗余差錯(cuò)保護(hù)，對(duì)誤碼率較為敏感，從而對(duì)無線環(huán)境要求高于全速率信道。而在無線環(huán)境較差的地方容易產(chǎn)生RadioLink Failure原因的掉話。要想克服此類掉話，一方面應(yīng)該加強(qiáng)小區(qū)覆蓋，盡量選取覆蓋較好的小區(qū)開啟半速率;另一方面應(yīng)該注意調(diào)節(jié)門限值，多使用全速率信道。 *在C/I較差的環(huán)境下，HR語音質(zhì)量下降相對(duì)于FR 更為明顯。 半速率功能的啟用 啟用半速率功能，必須得到硬件設(shè)備和軟件功能的支持，下面以西門子設(shè)備為例，介紹一下大連聯(lián)通公司半速率功能的開啟。 首先需要說明，該網(wǎng)無線系統(tǒng)軟件是BR5.5版本。 半速率的啟用原則: *盡可能成對(duì)地分配半速率信道至一個(gè)時(shí)隙上;*全速率和半速率的自動(dòng)分配:在網(wǎng)絡(luò)資源允許的情況下，全速率信道優(yōu)先分配，在全速率信道已占滿時(shí)，分配半速率信道。對(duì)于BR5.5版本來說，半速率和全速率信道雖然可以動(dòng)態(tài)分配，但一個(gè)基站控制器下所有小區(qū)使用相同的門限值。 從BR6.0版本開始，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以根據(jù)小區(qū)負(fù)荷設(shè)定半速率開啟門限值，半速率的動(dòng)態(tài)分配實(shí)現(xiàn)了不同小區(qū)使用不同的門限值的功能，在全速率信道占用比例高于設(shè)定的門限值時(shí)，分配半速率信道。 BR6.0還提供了半速率信道自動(dòng)配對(duì)的功能，BSC每400ms對(duì)TCH的負(fù)荷及占用情況進(jìn)行觀察，如有半速率通話未配對(duì)時(shí)，觸發(fā)小區(qū)內(nèi)的強(qiáng)制切換;將兩個(gè)半速率的語音業(yè)務(wù)放在同一個(gè)信道內(nèi)。BR6.0這兩個(gè)新功能，使半速率的小區(qū)在通話質(zhì)量及話務(wù)統(tǒng)計(jì)等方面的指標(biāo)有了明顯的提升。 半速率對(duì)硬件要求:TRAU中的TRAC板需在V3版本以上;BSC中SN16為QTLP。 2.1半速率功能的實(shí)施 我們做了開通半速率小區(qū)的試驗(yàn)，開通了2個(gè)BSC中的4個(gè)基站11個(gè)小區(qū)的半速率功能，經(jīng)過幾天的統(tǒng)計(jì)觀察，發(fā)現(xiàn)開啟半速率有效地減少了這些小區(qū)話務(wù)信道擁塞，增加了話務(wù)量，提高了呼叫成功率，并且切換的成功率也有所增加。 三次試驗(yàn)的結(jié)果表明:開啟半速率語音功能以后對(duì)網(wǎng)絡(luò)是安全的;語音質(zhì)量在普通用戶可以接受范圍之內(nèi)，沒有接到針對(duì)半速率語音業(yè)務(wù)的用戶投訴;所有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)，包括掉話率、話務(wù)掉話比等，在開啟半速率語音功能前后負(fù)面變化不明顯;不能支持半速率信道的手機(jī)可以得到同小區(qū)分配的全速率信道并正常使用。 2.2半速率對(duì)掉話率的影響 雖然開啟半速率語音功能后，掉話率、掉話比等沒有明顯變化，但半速率所造成的掉話也是不容忽視的。我們對(duì)開通的120個(gè)小區(qū)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì):分別取了開通半速率小區(qū)后的7月8日7月31日和開通前5月8日5月31日忙時(shí)（10點(diǎn)11點(diǎn)）的話務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。表1是這些小區(qū)在開通前后的總的掉話次數(shù)變化情況。 從表1中可以看出，平均掉話次數(shù)在開通后增加125次，結(jié)合啟用前一般全網(wǎng)總掉話水平（約2700次），掉話率上升了約0.03個(gè)百分點(diǎn)，即從原來的0.63左右至少上升到現(xiàn)在的0.66左右。這是只計(jì)算了這些開通半速率小區(qū)本身的掉