话音优先策略在GSM网络中的应用分析

周兴围

（中国移动通信集团有限公司, 北京 100032）

1 话音优先策略引入背景

所谓话音优先，即网络资源的配置必须首先确保话音资源，再最大限度地保证数据业务资源使用。话音数据双忙小区要通过限制数据业务静态信道的比例来保证话音业务的质量。实现方法是在话音业务忙的情况下，优先抢占动态PDCH信道，然后再启用半速率。

近年来数据业务发展迅速，无线利用率高、数据业务信道承载效率低、半速率比例高等问题越来越普遍，对用户业务感知造成了负面影响。造成这种现象很多时候是由于网络资源分配机制以及参数配置与优化策略使用不当造成。本文从网络资源配置与优化、数据业务信道承载效率提升这两个方面提出相应的网络调整思路，旨在针对话音与数据信道资源进行合理、均衡的配置、分配和使用。

2 话音优先策略下的信道及半速率配置

2.1 数据业务静态信道配置

应首先以保证忙时话音业务质量，核算所需的话音业务（包括可优先抢占的）信道数量，再将其余信道配置为静态信道。

结合前期现网测试结论，为了保障数据业务的基本感知，原则上静态信道应按照6%的比例进行配置。具体配置如下：

对于1～2载频小区，配置1个静态PDCH信道；

对于3～4载频小区，配置2个静态PDCH信道；

对于5载频以上小区，配置3～4个静态PDCH信道。

2.2 动态PDCH信道配置

原则上，除静态PDCH信道之外的所有信道资源都应配置为话音可优先抢占的动态PDCH信道。动态PDCH数应不小于现网24h中统计的PDCH最大占用数量。

2.3 半速率启动门限配置

半速率启动门限应在保证话音TCH拥塞率的前提下尽可能低。原则上半速率启动门限应控制在10%～20%。如表1所示。

半速率启动门限定义：半速率启动门限=可用的TCH数量/(配置的业务信道数-静态PDCH数）。

3 话音优先策略下的网络资源优化

按照上述原则配置后，观察现网指标情况，根据情况进行信道配置微调。可根据如下指标进行信道配置优化。PDCH复用度与下行TBF建立失败率的关系如图1所示。

表1 建议的半速率启动门限

可以看出，随着PDCH复用度的增加，下行TBF建立失败率（无线拥塞原因）也相应成线性增加。当PDCH复用度超过4的时候，下行TBF建立失败率（无线拥塞原因）的比例将超过0.1%。

图1 PDCH复用度与下行TBF建立失败率关系曲线

图2 PDCH复用度与上行TBF建立失败率关系曲线

4 PDCH复用度

PDCH平均复用度准确的反映了小区级的容量占用环境，通过这个参数可以预测拥塞的发生，合理的运用这个参数可以有效的制止拥塞的发生，当容量接近饱和时及时做出扩容方案。图3为在不同复用度下的小区数量统计情况。

以某现网为例，忙时的PDCH平均复用度大于3的小区数约占全网小区数的5%，这些小区表现为，都有不同程度的无线拥塞，建立成功率较低。下载速率难以达到全曲下载的10kbit/s要求，平均只有3～4kbit/s。

全网PDCH平均复用度大于1.2的小区数约占全网的20%，间断性的出现无线拥塞导致的上行建立失败。速率勉强可以达到10kbit/s的下载要求。

PDCH复用度应思量到突发的因素，所以建议多观察几个时段，包括闲时和忙时，取交集分析。同时复用度也可以作为权衡网络负荷的一个参数，从宏观上分析全网的健康度。

PDCH复用度和在线用户数的关系如图4所示。

图4横轴为PDCH复用度，纵轴为在线用户数（单位：个）。

从图4可以看出随着PDCH复用度的增加，在线用户数也是逐步增加的。当PDCH复用度超过4的时候，用户数达到300个，之后随着PDCH复用度的增加，用户数的增加趋于缓慢，而且波动很大。

图3 不同PDCH复用度下的小区数量分布图

图4 PDCH复用度与在线用户数的关系曲线

5 PDCH平均复用度与时延的关系

PDCH平均复用度与时延关系如图5所示。

当PDCH复用度超过4的时候，平均时延将超过300ms。经验值一般认为时延大于300ms即会严重影响用户感知。

6 话音抢占PDCH次数

预清空数=PREEMPTPDCH，它指的是其统计的被预清空的在上行或下行上正在承载着1个或多个TBF的PDCH数。

在GPRS网络中有两种PDCH 分配，一种是专用PDCH（Dedicated PDCH 或 FPDCH），一种是动态PDCH（on-demand PDCH）。专用PDCH是只用于承载GPRS话务，不能用于承载话音业务，在定义专用PDCH之后，专用PDCH信道将固定占用PCU的GSL（GPRS SIGNALLING LINK）设备。由于专用PDCH不能承载话音业务，所以增加小区的专用PDCH将减少话音TCH信道的容量，在CS话务量升高时，会影响小区的拥塞程度。FPDCH参数用于定义小区的专用PDCH信道数，取值为0～8，即一个小区最多可以设置8个FPDCH。增大该参数可以增多GPRS/EDGE的固定使用信道，降低PDCH分配失败率。

分配参数PDCHALLOC在分配专用FPDCH时起到很重要的作用。

分配算法将会把FPDCH放在以下信道。

（1）首先分配在具有EDGE能力的信道；

（2）第二要根据PDCHALLOC的设置；

（3）第三是最多连续空闲信道的TCH信道上。

预留信道由以下因素决定。

（1）手机类型（EGPRS 或 GPRS)，频率容量，多时隙类型；

（2）将要建立的数据业务的QoS属性；

（3）可用的信道资源 (E-，G- and B-PDCHs)；

（4）正在进行的话务的信道负荷。

On-demand PDCH是CSD临时分配的，有两种途径能够被返回CSD。第一种是当PDCH不再被PS话务所使用并被放在PSD 空闲列表，过了一定的时间（PILTIMER），如果仍未被使用，该PDCH将会被重新分配给CSD。第二种途径是预清空（pre-emption），当电路交换话务出现TCH的信道短缺时，合适的ondemand PDCH将会被重新分配给CSD，返回的原则由PDCHPREEMPT设定。

参数PILTIMER控制空闲on-demand信道的超时时间并将信道重新分配给CSD，该参数为BSC参数，增加的步长为1s。这个时间的设置可以看作是一种折衷，一方面要维持on-demand PDCH的数量较低，减少PCU中GSL设备的使用数量，另一方面要保持数据业务在流量和延时上有好的性能表现。如果这个时间设置较短，将减少在用GSL设备的数量，然而当PDCH被重新释放到CSD后，on-demand PDCH将被分配的更频繁，会导致系统的延时。

图5 PDCH复用度与时延关系曲线

7 被清空TBF的平均重建时间

被清空TBF的平均重建时间=TBFPREEMPEST/PREEMPTTBF,在高GPRS话务的情况下，该指标可以反映用户使用GPRS业务的平均被中断时间。在流量小、使用用户数小的情况下，被清空TBF的平均重建时间这一指标有着一定的局限性；在流量大、使用用户数大的情况下，被清空TBF的平均重建时间才具有指导意义。

8 PDCH占用率

PDCH平均复用度与PDCH占用率的关系图如图6所示。

随着PDCH复用度的增加，PDCH占用率是递减的。

9 PDCH容量与配比

PDCH分配成功率和PDCH清空数是衡量小区PDCH容量的主要指标。

影响小区PDCH容量的因素有两个：一是PCU的资源，PCU资源不足直接导致PDCH分配失败；二是话音占用信道会影响PDCH容量。这是因为话音与GPRS/EGPRS共用除专用PDCH以外的信道资源，话音在拥塞时会占用并清空on demandPDCH，统计中的PDCH清空数能很好地反映话音抢占GPRS/EGPRS资源的程度。话音占用信道清空参数PDCHPREEMPT设置了话音占用清空on demandPDCH的原则。

对于PDCH分配成功率低的小区，当FPDCH定义数较低，可以通过增大FPDCH（最多为8）设置，以提供更多固定GPRS/EGPRS专用信道来解决PDCH分配成功率低的问题。FPDCH的增加要充分考虑小区的话务量和GSL的使用率。FPDCH增加会一定程度降低小区话务的容量，对于小区PDCH分配失败较高同时话音信道拥塞比较严重的小区，建议按上述流程，及时进行参数调整和载波扩容。另一方面，当GSL使用率较高时，增加FPDCH会进一步增加GSL的使用率，最终结果是PCU拥塞。因此增加FPDCH数要充分考虑RPP的处理能力。

图6 PDCH复用度与PDCH占用率的关系曲线

10 结束语

针对当前2G信道资源非常紧张的问题，首先应设法提高数据业务信道的编码速率，在相同的信道资源下尽可能提升传输速率。例如小区开通EDGE后，每时隙编码速率将提升4倍，从而在相同的数据业务量的情况下，达到减少PDCH占用，增加TCH可用数的目的。其次，在数据业务与话音业务都比较繁忙的热点地区，多使用动态PDCH信道，在首先满足话音需求的前提下再尽可能多的分配给数据业务。另外，针对QQ等小流量高频次占用信道资源的业务，通过加快数据信道释放等优化手段，尽可能其减少对信道资源的占用，更多的留有空闲的信道给话音业务，例如采用减小T3192值，加快PDCH信道释放等方法。

[1] 中国移动通信集团公司. 话音优先的网络资源配置和优化策略[Z]. 2011,2.

[2] 赵品勇，汪伟，甘志辉. EDGE无线网络规划[J]. 电信工程技术与标准化, 2007,（8).