多业务并发模式下基于用户感知的无线网络资源优化

张少鸿 陈涛

【摘要】 随着3G网络建设的日趋完善和移动数据业务的迅猛发展，3G网络承受的业务量越来越大，业务类型也越来越丰富，四网协同工作的开展使3G网络资源利用率逐步提升。由于TD-SCDMA是自干扰系统，资源利用率的提高将导致网络质量和用户感知的下降，加之3G网络数据业务与话音业务并发的特点，以及数据业务种类繁多的现状，给无线网络资源优化工作带来了极大的挑战。

【关键词】 TD-SCDMA 并发业务 用户感知 资源优化

一、网络资源

1.1小速率业务对网络的冲击

在3G网络下，数据业务已成为主角且业务种类繁多，本文将网络中常见的数据业务归纳为八大类，以便于分析各类数据业务的特点，分别是视频类、浏览类、即时类、电商类、游戏类、地图类、彩信类、下载类。从下表的分析可以看出，即时类业务用户数占比达到30%但流量占比仅有1.71%，每日单用户平均流量仅有0.06MB，属于典型的小流量业务，特别是单位流量消耗信令286条，对网络资源的消耗过大，对网络资源的均衡策略提出了极大的挑战。

业务类型 流量占比 用户占比 单用户平均流量（MB） 单位流量（MB）消耗的信令

视频类 流类 8.46% 1.76% 5.26 0.28

浏览类 交互类 76.32% 53.01% 1.57 3.77

電商类 6.98% 2.98% 2.56 0.65

游戏类 1.44% 3.48% 0.09 6.25

地图类 0.12% 1.31% 0.45 16.44

即时类 1.71% 29.79% 0.06 286.21

彩信类 背景类 0.02% 0.58% 0.04 19.06

下载类 4.95% 7.09% 0.76 8.47

1.2网络资源区域性紧张

虽然全网全天平均码资源利用率不高，但忙时有部分小区已经出现资源不足的情况，尤其是上行。统计发现小区上行最大码资源利用率多集中在40%-70%区间，且有44.7%的小区上行最大码资源利用率大于50%。网络资源区域性出现紧张的情况对无线网络资源的有效利用提出新的要求。

1.3资源利用率对网络质量和用户感知的影响

当小区码资源利用率大于50%时，CS接通率和PS接通率均开始下降，掉话率和掉线率均开始升高，且小区拥塞次数明显增加。当HSDPA最大用户数大于5时，拥塞小区开始明显增多；当HSDPA最大用户数达到极值（6或12）时，拥塞情况最为严重。可见网络资源的合理配置对提高网络质量和用户感知的意义重大。

从以上三点可以看出，为解决3G网络资源利用不均衡、业务种类繁多带来的新挑战，必须改进无线资源优化策略，采用多维角度进行分析，在无线资源优化理念和手段上有所突破，有所创新。随着网络业务类型的变化，采用新的资源优化策略可以高效、快捷的提升网络资源利用效率，增强客户对网络质量的良性感知，起到事半功倍的效果。

二、基于用户感知的无线资源优化方法

2.1数据业务三等级八类型划分方法

在3G网络下，数据业务已成为主角且业务种类繁多，本文将网络中常见的数据业务归纳为以下八类，以便于分析各类数据业务的特点，针对不同的业务类型制定合理的优化策略。

为了进行数据业务速率等级划分，我们在现网无线环境良好的情况下，选取了各种应用的典型业务进行了下行速率测试。以此为依据，可将数据用户业务进行大类汇总。

测试结果可以看出，以QQ为代表的即时类业务速率较小，通常下行速率在30kpbs以下，可归为小速率业务；以移动视频为代表的视频类业务要求的下行速率较大，通常要在260kpbs以上，下载类业务则越大越好，没有上限，因此将视频类和下载类归为大速率业务；其他几类业务要求下行速率在30kpbs至260kpbs之间，可归为中速率业务，对数据业务速率等级进行划分如下表：

通过以上划分，3G网络业务类型可以归纳为语音业务、小速率数据业务、中速率数据业务和大速率数据业务，针对不同业务类型的特点应制定不同的资源优化策略。针对小速率业务，重点在于提高资源的利用效率；对于中高速率业务，重点在于保障业务速率；对于语音业务，重点在于保障用户通话过程中的感知。根据以上分析，本文针对三种不同业务类型的各自特点采用不同的无线网络资源优化手段。

2.2针对小速率数据业务的资源优化

HS-DSCH信道为公共信道，用于传输高速数据业务。多用户数据在HS-DSCH上时分复用，数据传输资源由NodeB调度分配。NodeB根据业务指派最大速率、保障速率、数据传输需求、用户信道质量等因素来调度业务并分配资源。目前，NodeB的资源分配方式有两种：

竖切：资源分配的最小粒度为时隙；

横切：资源分配的最小粒度为码道，所有HSDPA时隙的资源分配方式相同；

在这种资源分配方式下，NodeB无法完全按照其数据传输需求对同时调度的业务分配资源。另一方面，NodeB为了获得有效CQI，至少64个TTI会对业务调度一次，即每个业务至少占用1/64的调度机会。[2]如果HS-DSCH信道上承载了持续小流量业务，就会因占用调度机会而影响调度效率，进而影响高流量用户的数据传输速率，降低了系统吞吐量。因此，HS-DSCH不适合承载持续小流量业务。

3G网络特有的HSDPA传输方式无法完全按照其数据传输需求对同时调度的业务分配资源。如果HSDPA信道上承载了持续小速率业务，就会因占用调度机会而影响调度效率，进而影响中高速率用户的数据传输速率。因此对于小速率业务采用小速率迁移策略，将承载在HSDPA上的小速率用户迁移到DCH，提高HSDPA的资源利用效率，缓解小流量业务对网络负荷的冲击、提高其它用户的感知。

1.小速率业务的识别

UTRAN要进行小流量业务迁移首先要识别出速率量业务，UTRAN主要有以下两种方式进行小速率业务的识别：

2.小速率业务的迁移

在识别出承载在H载波上的小流量业务后还要进行HSDPA资源利用率的评估，如果HSDPA资源处于预警状态则进行速率量业务的迁移，否则小速率业务仍然由H载波承载。

当小区的HSDPA资源处于预警状态时，可依次触发以下两个措施，每次只选择一个业务进行调整：

（1）将HSDPA频点上的R4业务迁移到R4频点上。

（2）将小速率的HSDPA业务迁移到DCH信道上，并以业务初始接入速率接入小區内的R4频点。

2.3针对中高速率数据业务的资源优化

对于中高速率数据业务旨在保障用户使用速率，这需要中高速率用户尽可能的接入HSDPA载波。由于H载波接纳用户数量有限，我们通过伴随信道帧分复用和H载波资源均衡两项优化措施提高H载波接纳用户的能力。

1.伴随信道帧分复用

调整前每个用户需占用2个码道作为伴随信道，12个码道最多接纳6个用户；调整后，两个用户通过时分复用的方式共享两个码道，12个码道最多接纳12个用户。

2. H载波资源均衡

通过将HS-PDSCH信道由3个时隙调整为2个时隙，增加伴随信道的数量，提高接纳用户数。伴随信道数量由12个码道增加到28个码道，接纳用户数从6个增加到14个。

两种优化措施的优缺点对比如下，可根据不同网络状况自行选择。

2.4针对语音业务的无线资源均衡策略

对于语音业务，首要任务是保障用户感知，当3G网络资源利用率超过50%时，语音业务用户感知下降明显，针对这样的区域我们采用以下两种策略来平衡资源的使用情况，以改善用户感知。

1. 23G网络资源均衡

考虑R4资源的上、下行占用情况，针对R4码资源利用率高的小区实施资源调整，在R4频点的码资源占用率达到一定程度后（目前取值60%），采取以下两项措施：

（1） 语音业务的2/3G切换。

（2） 对R4频点上的PS业务进行降速。

具体的参数设置如下：

2.基于用户感知的网络驻留策略

小区资源利用率过高将会影响业务质量，目前对系统间互操作参数的设置侧重于TD分流，对于资源利用率较高的小区这显然是不适用的，在无法进行TD扩容的前提下应开展系统间互操作参数的精细优化，使得业务质量较差的用户及时切换至GSM网络。通过对小区的信号强度和BLER进行MR采样点区间统计，以确定CS域系统间切换门限的修改值，确保在3G信号强度和质量恶化前能够及时进行互操作。以某小区为例，通过对MR结果的详细分析，为保障用户感知，将该小区的本系统门限由-96.25Dbm调整为-86.25Dbm，在质量恶化前触发该用户的系统间互操作。