GSM网络无线利用率拐点及扩容门限的研究

吴俊岭 杨朝晖 郭永明 高胜梅

（1 中国移动通信集团河北有限公司邢台分公司 邢台 054000）

（2 中国移动通信集团河北有限公司 石家庄 050021）

随着客户数及业务量的快速增长，河北公司GSM无线网络利用率不断攀升，达到了全国的前列水平，全网利用率最高时达到了88%。根据公司领导指示，为更好地为客户提高优质的网络服务，适时解决网络资源问题，我们开展了无线利用率的专题研究，这项研究工作非常复杂，因为半速率、动态数据PDCH信道、语音和数据话务量分布等全是动态变化的，本文从忙时资源平均分布和话务量平均分布为模型，对无线利用率及语音、数据资源使用情况进行了分析、研究。

1 河北公司各无线厂家资源、主要业务量及主要运行数据

1.1 各无线厂家资源、主要业务量及主要运行数据

河北有11个地市，无线设备共有4家：爱立信、华为、北电、中兴，连片交织覆盖全省。

分厂家的业务量占比及各项指标如表1所示。

由于覆盖区域和设备特点的差异，河北无线平均利用率最高时为88%，其中数据业务量占比略高于语音话务量，由于话音优先的原则，整体上网络的语音业务感知的质量好于数据业务感知的质量。

1.2 各厂家无线利用率及数据感知指标差异的简要分析

爱立信设备，可以将无线TCH信道全部配置为动态PDCH，对数据业务有较大的承载能力，华为、中兴、北电不能全动态的配置，以上设备都支持根据实际需要，定义使用动态PDCH的数量。各厂家对动态PDCH设置的原则不同，影响到了无线利用率及数据感知指标的差异。

2 河北公司全网无线利用率现状

2.1 河北公司全网无线利用率分布

目前河北公司20点为话音忙时、21点为数据忙时，整体来看，话音忙时是全网利用率最高的时间段，数据忙时利用率略低于话音忙时。以下分析利用率时，分别取了话音忙时、数据忙时，以对比语音感知指标、数据感知指标的变化趋势是否一致。

表1 分厂家的业务量占比及各项指标

2.2 河北公司业务量在全国排名

河北公司全天及忙时语音话务量在全国排名第7位，忙时数据等效话务量在全国排名第3位，高于语音排名。

3 河北公司全网半速率比例、无线利用率对主要运行指标的影响

对全网无线利用率的分析受半速率开放比例不同、数据业务PDCH动态信道使用数量不同等影响，在此采用平均资源分布和平均运行数据分布模型进行分析，首先按照集团公司的质量要求，定义语音业务和数据业务差小区的门限标准，如表2所示。

其次将半速率分布按照0～10%、10%～20%……90%～100%做表格的横轴，每格内设A语音感知差小区数量占全部小区比例、B数据感知指标差小区占本小区的比例等，将无线0～10%、10%～20%……190%～200%做表格纵轴，具体表格因数量量多占篇幅大，省略。

表2 语音、数据较差小区的定义

3.1 爱立信

选取某月29日20点忙时数据分析，得出以下结论。

一是语音感知在无线利用率70%时拥塞率快速增加，语音感知差小区占比从0%～0.01%升级到0.03%～0.89%，语音质量感知伴随着半速率的增加而下降，由于半速率与半速率通话、半速率与全速率通话等的杂音出现的几率最高，根据对半速率测试验证报告确认实际语音感知质量呈下降趋势，所以集团要求使用半速率原则上要控制在10%以下，就是要减少质量影响。

二是数据感知在无线利用率110%时快速恶化，数据感知差小区占比从5%～25%，骤增到45%～95%，TBF成功率降到60%，PDCH复用度增至17，导致客户使用数据业务成功率下降，上、下行速率持续降低甚至难忍受等。

三是随着半速率开放比例的增加，小区无线利用率持续走高，数据业务量占比迅速下降，如无线利用率大于180%时，数据业务占比仅为20%，说明语音的同抢严重冲击了数据业务的应用，反之数据业务此时的应用效果已很差。

3.2 华为

选取某月29日20点忙时数据分析，结论基本同上。

4 全网无线利用率及扩容门限分析

全网无线利用率是省网或市本地网的平均值，它与小区的无线利用率相差很大，有时会差若干倍，所以分析研究扩容的门限值时要留好充足的扩容时间，才能确保网络能力的提升，一般会考虑3～5个月。

4.1 爱立信（如表3所示）

（1）各不同段落的无线利用率“话音感知指标差小区”数量虽然较少，总量仅占数据最差小区的1/47，无线利用率越高一般都伴有高半速率的使用，导致语音感知质量下降；

（2） “数据感知指标差”的小区数量较多，占比较高，当全网的利用率大于70%时，差小区数量上升迅速,占本等级小区比例超过了11%、占全网小区比例的8%以上，且快速增长。

为此建议当全网利用率(爱立信)达到70%时，需要启动全网的扩容工程。

4.2 华为（如表4所示）

（1） 各不同段落的无线利用率“话音感知指标差小区”数量都较少(与爱立信一致)，高利用率伴随着高半速率，语音感知质量呈下降趋势；

（2） “数据感知指标差的小区数量”数量较多，占比较高，是语音差小区的67倍，且整体高于爱立信，这是由于厂家对动态PDCH的设置不同造成的。当利用率大于68%时，“数据感知指标差的小区”增长迅速。

为此建议当全网利用率(华为)达到70%时，需要启动全网的扩容工程。

4.3 小结

通过对无线利用率、“话音感知指标差小区”、“数据感知指标差小区”进行对比分析，判定全网无线利用率超过70%时，会影响网络的数据感知指标（话音优先的原则下）。由于启动全网扩容，需要可行性研究、立项、工程协调等多方面配合，周期3～5个月，因此对全网的扩容工作应尽早启动，建议全网扩容的门限为70%。

表3 忙时（某月29日20点）数据

表4 忙时（某月29日20点）数据

5 单小区无线利用率及扩容门限分析

由于表格数据占篇幅很大所以具体数据省略，将小区总数、半速率比例、数据业务占比、拥塞率、掉话率、接通率、TBF建立成功率、PDCH复用度、语音感知差小区数和比例、数据感知差小区数占本等级小区比例和占全部小区比例等做横轴，将无线0～10%、10%～20%……190%～200%做表格纵轴，列出数据分析。

5.1 爱立信（ 某本地网忙时数据）

5.1.1 话音感知指标、数据感知指标分析（选取2010年除夕数据）

当小区无线利用率大于200%时，网络整体质量很差，如TBF建立成功率下降40%，数据速率几乎无法容忍；当小区无线利用率在大于110%时，数据感知指标差占本等级小区比例快速上升，话音对数据的抢占严重等，在网络使用中会出现数据业务接入成功率降低、速率低、掉线等问题，影响客户感知。

5.1.2 各时段样本利用率与坏点的分布（以2010年除夕忙时为例）

坏点定义：拥塞率＞2%的小区；接通率＜98%的小区；复用度＞2的小区；半速率比例＞20%的小区。坏点在无线利用率110%～150%时密度较大，也就是当小区无线利用率大于110%时，性能指标恶化的概率快速增加。

5.1.3 话音与数据对资源的争夺

当小区无线利用率在110%以下时，TCH对PDCH资源的抢夺还在25次左右，当小区无线利用率大于110%后，争夺次数快速上升至200次以上。由此可以看到，在话音优先的原则下，小区无线利用率高时，为保证话音感知指标，是牺牲了数据感知指标的。

综合以上分析，我们认为小区无线利用率的拐点（爱立信）在110%，会严重影响小区数据感知指标。建议小区优化扩容的门限为100%。

5.2 华为（某本地网忙时数据）

与爱立信设备类似，在小区无线利用率超过110%后，数据感知指标明显劣化。

分析认为小区无线利用率的拐点（华为）在110%。达到110%后，会影响网络指标。

5.3 小结

由以上两个厂家的数据分析，判定在全网最忙时单小区的无线利用率不能超过110%，这是数据质量变差的拐点，启动小区优化扩容的门限建议为100%，同时要储备一定数量的TRX、EDGETRX、GPRS链路板卡等资源，才能保障及时调整，满足客户服务的质量需求。

6 总结

由以上分析、研究，得出结论如下：随着全网话务量的快速增加，根据现行利用率计算公式，当小区的半速率开放比例高于80%时，会导致小区的无线利用率甚至达200%（在无半速率使用时无线利用率最大值应小于等于133%）。按照语音业务比数据业务同抢优先的原则，高利用率下语音业务的质量有一定影响，但数据业务在单小区无线利用率达110%时质量恶化明显，会出现较严重的数据业务接入成功率低、速率低、掉线等问题，成为质量变差的拐点。据此建议：（1）全网无线利用率扩容门限（工程解决，周期长，要预留3～5个月的工期）：建议启动全网扩容的门限为70%；（2）单小区无线利用率扩容门限（优化解决，周期短，首要条件是优化的TRX、公共数据设备板卡等备件资源充足）：建议启动小区扩容的门限为100%；（3）为较好保持通话质量，应削减半速率使用比例，按集团要求的使用范围和比例，控制在10%以下。

以上研究难免存在偏颇之处，欢迎大家批评指正。