多業(yè)務(wù)并發(fā)模式下基于用戶感知的無線網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化

張少鴻 陳濤

【摘要】 隨著3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的日趨完善和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，3G網(wǎng)絡(luò)承受的業(yè)務(wù)量越來越大，業(yè)務(wù)類型也越來越豐富，四網(wǎng)協(xié)同工作的開展使3G網(wǎng)絡(luò)資源利用率逐步提升。由于TD-SCDMA是自干擾系統(tǒng)，資源利用率的提高將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知的下降，加之3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與話音業(yè)務(wù)并發(fā)的特點，以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)種類繁多的現(xiàn)狀，給無線網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。

【關(guān)鍵詞】 TD-SCDMA 并發(fā)業(yè)務(wù) 用戶感知 資源優(yōu)化

一、網(wǎng)絡(luò)資源

1.1小速率業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的沖擊

在3G網(wǎng)絡(luò)下，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為主角且業(yè)務(wù)種類繁多，本文將網(wǎng)絡(luò)中常見的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)歸納為八大類，以便于分析各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點，分別是視頻類、瀏覽類、即時類、電商類、游戲類、地圖類、彩信類、下載類。從下表的分析可以看出，即時類業(yè)務(wù)用戶數(shù)占比達(dá)到30%但流量占比僅有1.71%，每日單用戶平均流量僅有0.06MB，屬于典型的小流量業(yè)務(wù)，特別是單位流量消耗信令286條，對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗過大，對網(wǎng)絡(luò)資源的均衡策略提出了極大的挑戰(zhàn)。

業(yè)務(wù)類型 流量占比 用戶占比 單用戶平均流量（MB） 單位流量（MB）消耗的信令

視頻類 流類 8.46% 1.76% 5.26 0.28

瀏覽類 交互類 76.32% 53.01% 1.57 3.77

電商類 6.98% 2.98% 2.56 0.65

游戲類 1.44% 3.48% 0.09 6.25

地圖類 0.12% 1.31% 0.45 16.44

即時類 1.71% 29.79% 0.06 286.21

彩信類 背景類 0.02% 0.58% 0.04 19.06

下載類 4.95% 7.09% 0.76 8.47

1.2網(wǎng)絡(luò)資源區(qū)域性緊張

雖然全網(wǎng)全天平均碼資源利用率不高，但忙時有部分小區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)資源不足的情況，尤其是上行。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)小區(qū)上行最大碼資源利用率多集中在40%-70%區(qū)間，且有44.7%的小區(qū)上行最大碼資源利用率大于50%。網(wǎng)絡(luò)資源區(qū)域性出現(xiàn)緊張的情況對無線網(wǎng)絡(luò)資源的有效利用提出新的要求。

1.3資源利用率對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知的影響

當(dāng)小區(qū)碼資源利用率大于50%時，CS接通率和PS接通率均開始下降，掉話率和掉線率均開始升高，且小區(qū)擁塞次數(shù)明顯增加。當(dāng)HSDPA最大用戶數(shù)大于5時，擁塞小區(qū)開始明顯增多；當(dāng)HSDPA最大用戶數(shù)達(dá)到極值（6或12）時，擁塞情況最為嚴(yán)重?？梢娋W(wǎng)絡(luò)資源的合理配置對提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶感知的意義重大。

從以上三點可以看出，為解決3G網(wǎng)絡(luò)資源利用不均衡、業(yè)務(wù)種類繁多帶來的新挑戰(zhàn)，必須改進(jìn)無線資源優(yōu)化策略，采用多維角度進(jìn)行分析，在無線資源優(yōu)化理念和手段上有所突破，有所創(chuàng)新。隨著網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型的變化，采用新的資源優(yōu)化策略可以高效、快捷的提升網(wǎng)絡(luò)資源利用效率，增強(qiáng)客戶對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的良性感知，起到事半功倍的效果。

二、基于用戶感知的無線資源優(yōu)化方法

2.1數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)三等級八類型劃分方法

在3G網(wǎng)絡(luò)下，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已成為主角且業(yè)務(wù)種類繁多，本文將網(wǎng)絡(luò)中常見的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)歸納為以下八類，以便于分析各類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的特點，針對不同的業(yè)務(wù)類型制定合理的優(yōu)化策略。

為了進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率等級劃分，我們在現(xiàn)網(wǎng)無線環(huán)境良好的情況下，選取了各種應(yīng)用的典型業(yè)務(wù)進(jìn)行了下行速率測試。以此為依據(jù)，可將數(shù)據(jù)用戶業(yè)務(wù)進(jìn)行大類匯總。

測試結(jié)果可以看出，以QQ為代表的即時類業(yè)務(wù)速率較小，通常下行速率在30kpbs以下，可歸為小速率業(yè)務(wù)；以移動視頻為代表的視頻類業(yè)務(wù)要求的下行速率較大，通常要在260kpbs以上，下載類業(yè)務(wù)則越大越好，沒有上限，因此將視頻類和下載類歸為大速率業(yè)務(wù)；其他幾類業(yè)務(wù)要求下行速率在30kpbs至260kpbs之間，可歸為中速率業(yè)務(wù)，對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率等級進(jìn)行劃分如下表：

通過以上劃分，3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型可以歸納為語音業(yè)務(wù)、小速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、中速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和大速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，針對不同業(yè)務(wù)類型的特點應(yīng)制定不同的資源優(yōu)化策略。針對小速率業(yè)務(wù)，重點在于提高資源的利用效率；對于中高速率業(yè)務(wù)，重點在于保障業(yè)務(wù)速率；對于語音業(yè)務(wù)，重點在于保障用戶通話過程中的感知。根據(jù)以上分析，本文針對三種不同業(yè)務(wù)類型的各自特點采用不同的無線網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化手段。

2.2針對小速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的資源優(yōu)化

HS-DSCH信道為公共信道，用于傳輸高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。多用戶數(shù)據(jù)在HS-DSCH上時分復(fù)用，數(shù)據(jù)傳輸資源由NodeB調(diào)度分配。NodeB根據(jù)業(yè)務(wù)指派最大速率、保障速率、數(shù)據(jù)傳輸需求、用戶信道質(zhì)量等因素來調(diào)度業(yè)務(wù)并分配資源。目前，NodeB的資源分配方式有兩種：

豎切：資源分配的最小粒度為時隙；

橫切：資源分配的最小粒度為碼道，所有HSDPA時隙的資源分配方式相同；

在這種資源分配方式下，NodeB無法完全按照其數(shù)據(jù)傳輸需求對同時調(diào)度的業(yè)務(wù)分配資源。另一方面，NodeB為了獲得有效CQI，至少64個TTI會對業(yè)務(wù)調(diào)度一次，即每個業(yè)務(wù)至少占用1/64的調(diào)度機(jī)會。[2]如果HS-DSCH信道上承載了持續(xù)小流量業(yè)務(wù)，就會因占用調(diào)度機(jī)會而影響調(diào)度效率，進(jìn)而影響高流量用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率，降低了系統(tǒng)吞吐量。因此，HS-DSCH不適合承載持續(xù)小流量業(yè)務(wù)。

3G網(wǎng)絡(luò)特有的HSDPA傳輸方式無法完全按照其數(shù)據(jù)傳輸需求對同時調(diào)度的業(yè)務(wù)分配資源。如果HSDPA信道上承載了持續(xù)小速率業(yè)務(wù)，就會因占用調(diào)度機(jī)會而影響調(diào)度效率，進(jìn)而影響中高速率用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率。因此對于小速率業(yè)務(wù)采用小速率遷移策略，將承載在HSDPA上的小速率用戶遷移到DCH，提高HSDPA的資源利用效率，緩解小流量業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的沖擊、提高其它用戶的感知。

1.小速率業(yè)務(wù)的識別

UTRAN要進(jìn)行小流量業(yè)務(wù)遷移首先要識別出速率量業(yè)務(wù)，UTRAN主要有以下兩種方式進(jìn)行小速率業(yè)務(wù)的識別：

2.小速率業(yè)務(wù)的遷移

在識別出承載在H載波上的小流量業(yè)務(wù)后還要進(jìn)行HSDPA資源利用率的評估，如果HSDPA資源處于預(yù)警狀態(tài)則進(jìn)行速率量業(yè)務(wù)的遷移，否則小速率業(yè)務(wù)仍然由H載波承載。

當(dāng)小區(qū)的HSDPA資源處于預(yù)警狀態(tài)時，可依次觸發(fā)以下兩個措施，每次只選擇一個業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整：

（1）將HSDPA頻點上的R4業(yè)務(wù)遷移到R4頻點上。

（2）將小速率的HSDPA業(yè)務(wù)遷移到DCH信道上，并以業(yè)務(wù)初始接入速率接入小區(qū)內(nèi)的R4頻點。

2.3針對中高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的資源優(yōu)化

對于中高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)旨在保障用戶使用速率，這需要中高速率用戶盡可能的接入HSDPA載波。由于H載波接納用戶數(shù)量有限，我們通過伴隨信道幀分復(fù)用和H載波資源均衡兩項優(yōu)化措施提高H載波接納用戶的能力。

1.伴隨信道幀分復(fù)用

調(diào)整前每個用戶需占用2個碼道作為伴隨信道，12個碼道最多接納6個用戶；調(diào)整后，兩個用戶通過時分復(fù)用的方式共享兩個碼道，12個碼道最多接納12個用戶。

2. H載波資源均衡

通過將HS-PDSCH信道由3個時隙調(diào)整為2個時隙，增加伴隨信道的數(shù)量，提高接納用戶數(shù)。伴隨信道數(shù)量由12個碼道增加到28個碼道，接納用戶數(shù)從6個增加到14個。

兩種優(yōu)化措施的優(yōu)缺點對比如下，可根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)狀況自行選擇。

2.4針對語音業(yè)務(wù)的無線資源均衡策略

對于語音業(yè)務(wù)，首要任務(wù)是保障用戶感知，當(dāng)3G網(wǎng)絡(luò)資源利用率超過50%時，語音業(yè)務(wù)用戶感知下降明顯，針對這樣的區(qū)域我們采用以下兩種策略來平衡資源的使用情況，以改善用戶感知。

1. 23G網(wǎng)絡(luò)資源均衡

考慮R4資源的上、下行占用情況，針對R4碼資源利用率高的小區(qū)實施資源調(diào)整，在R4頻點的碼資源占用率達(dá)到一定程度后（目前取值60%），采取以下兩項措施：

（1） 語音業(yè)務(wù)的2/3G切換。

（2） 對R4頻點上的PS業(yè)務(wù)進(jìn)行降速。

具體的參數(shù)設(shè)置如下：

2.基于用戶感知的網(wǎng)絡(luò)駐留策略

小區(qū)資源利用率過高將會影響業(yè)務(wù)質(zhì)量，目前對系統(tǒng)間互操作參數(shù)的設(shè)置側(cè)重于TD分流，對于資源利用率較高的小區(qū)這顯然是不適用的，在無法進(jìn)行TD擴(kuò)容的前提下應(yīng)開展系統(tǒng)間互操作參數(shù)的精細(xì)優(yōu)化，使得業(yè)務(wù)質(zhì)量較差的用戶及時切換至GSM網(wǎng)絡(luò)。通過對小區(qū)的信號強(qiáng)度和BLER進(jìn)行MR采樣點區(qū)間統(tǒng)計，以確定CS域系統(tǒng)間切換門限的修改值，確保在3G信號強(qiáng)度和質(zhì)量惡化前能夠及時進(jìn)行互操作。以某小區(qū)為例，通過對MR結(jié)果的詳細(xì)分析，為保障用戶感知，將該小區(qū)的本系統(tǒng)門限由-96.25Dbm調(diào)整為-86.25Dbm，在質(zhì)量惡化前觸發(fā)該用戶的系統(tǒng)間互操作。