分場景無線利用率研究

王玉國，吳曉巖

（1 中國移動(dòng)通信集團(tuán)浙江有限公司, 杭州 310006; 2 中國移動(dòng)通信集團(tuán)公司, 北京 100032）

1 前言

無線利用率是衡量網(wǎng)絡(luò)利用率的重要指標(biāo)，但是對(duì)于不同的場景，由于其不同的地理環(huán)境，不同的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況以及不同類型的客戶需求等因素，網(wǎng)絡(luò)利用率與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量存在不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這為根據(jù)網(wǎng)絡(luò)利用率來決定是否對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)增加投資帶來了困難。為了解決這個(gè)問題，需要找到網(wǎng)絡(luò)利用率與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)而更好的指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。

由于功能相似的小區(qū)往往具有相似的地理環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)狀況，因此，為了找到無線利用率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量之間的關(guān)系，需要采集現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)，并提取出生活區(qū)，校園區(qū)，商務(wù)區(qū)等具有典型特征的場景，對(duì)這些不同場景的小區(qū)加以比較分析，觀察不同場景的無線利用率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量之間的關(guān)系。

2 數(shù)據(jù)正確性驗(yàn)證

由于不同的場景具有不同的數(shù)據(jù)特征，因此，需要確保場景劃分的正確性，目前，主要采用24h的話務(wù)波動(dòng)情況來驗(yàn)證場景劃分的正確性，商務(wù)區(qū)、大學(xué)區(qū)和住宅區(qū)這3個(gè)場景在凌晨都是話務(wù)低谷，商務(wù)區(qū)的高峰時(shí)段是上午11點(diǎn)到下午18點(diǎn)左右，住宅區(qū)的高峰時(shí)段是從上午10點(diǎn)到晚上22點(diǎn)左右，并且分布比較平均，在下班之后會(huì)有話務(wù)的小高峰存在。而大學(xué)區(qū)的高峰時(shí)段在上午的12點(diǎn)左右，下午18點(diǎn)到22點(diǎn)也有話務(wù)峰值出現(xiàn)，可以看出不同區(qū)域的話務(wù)分布符合不同區(qū)域人群的行為特征，商務(wù)區(qū)主要是上班時(shí)期是高峰時(shí)段，下班時(shí)期的話務(wù)量很小；大學(xué)區(qū)的高峰與學(xué)生的生活軌跡接近，即晚上是學(xué)生自由通信的時(shí)間，并且話務(wù)量較大，這與大學(xué)區(qū)的學(xué)生使用的通信資費(fèi)較低，人數(shù)多，話務(wù)量大的特點(diǎn)相符合；而住宅區(qū)與人的日常生活特點(diǎn)相符合，下班后會(huì)有話務(wù)高峰存在，因此，從話務(wù)波動(dòng)來看，這3個(gè)區(qū)域的劃分是正確的。

從半速率話務(wù)量的特點(diǎn)來看，可以看出大學(xué)區(qū)的半速率話務(wù)量最多，生活區(qū)和商務(wù)區(qū)的半速率話務(wù)量都較小，這是因?yàn)榇髮W(xué)區(qū)的質(zhì)量要求不高，因此半速率信道開啟的較多，這也是符合網(wǎng)絡(luò)配置的規(guī)律。

從以上分析可以看出，現(xiàn)有的區(qū)域劃分是比較正確的。

3 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和無線利用率的相關(guān)度分析

下面將從平均切換成功率、擁塞率、掉話率等不同的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量角度來觀察無線利用率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量之間的相關(guān)性。

3.1 平均切換成功率

平均切換成功率是衡量網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性的關(guān)鍵指標(biāo)，從圖1可以看出3個(gè)場景的切換成功率在8點(diǎn)之后都比較高，但是在凌晨時(shí)間的平均切換成功率卻有較大差異，其中住宅區(qū)的切換成功率最差，這主要是因?yàn)樵谧≌瑓^(qū)的凌晨，通話用戶少，話務(wù)量低，通話用戶多數(shù)是在交通工具上，交通工具的速度較快，導(dǎo)致切換成功率較低。在大學(xué)區(qū)，凌晨話務(wù)量較其它區(qū)域大，并且學(xué)生的運(yùn)動(dòng)速度較小，其切換成功率相對(duì)較高。而商務(wù)區(qū)的人較少，通話用戶很少，話務(wù)量最低，切換少，其切換成功率相對(duì)最高。

從相關(guān)性來說，商務(wù)區(qū)與切換成功率的相關(guān)性計(jì)算為0.11，大學(xué)區(qū)與切換成功率的相關(guān)性為-0.85，住宅區(qū)與切換成功率的相關(guān)性為-0.89，可以看出切換成功率與無線利用率的相關(guān)性很小，幾乎沒有很大的相關(guān)性。

3.2 擁塞率

擁塞率主要包括含切換的TCH（Traffic Channel，業(yè)務(wù)信道）擁塞率和不含切換的TCH擁塞率，不含切換的TCH擁塞率是指用戶在接入時(shí)由于沒有資源而導(dǎo)致的擁塞，其不包括切換時(shí)沒有資源導(dǎo)致的擁塞，而含切換的TCH擁塞率則包括了切換時(shí)沒有資源導(dǎo)致的擁塞。

3.2.1 含切換的TCH擁塞率

由于切換成功率與無線利用率的關(guān)系很小，因此含切換的TCH擁塞率與無線利用率的相關(guān)性也不大，從圖2可以看出商務(wù)區(qū)和住宅區(qū)的無線利用率差別不大，但是含切換的TCH擁塞率卻相差很大，但總的來說，在無線利用率最高的時(shí)候，含切換的TCH擁塞率也會(huì)惡化。從數(shù)值計(jì)算上來說，商務(wù)區(qū)與含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性計(jì)算為0.76，大學(xué)區(qū)與含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性為0.54，住宅區(qū)與含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性為0.29，以上分析可以看出，不同的區(qū)域與含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性不一樣，商務(wù)區(qū)的稍高，住宅區(qū)的最低，總的來說，商務(wù)區(qū)含切換的TCH擁塞率與無線利用率的相關(guān)性相對(duì)其他區(qū)域來說較大，其余區(qū)域的含切換的TCH擁塞率與無線利用率的相關(guān)性不大。

3.2.2 不含切換的TCH擁塞率

雖然含切換的TCH擁塞率與無線利用率的相關(guān)性也不大，而不含切換的TCH擁塞率與無線利用率的相關(guān)性較大，圖3顯示了不含切換的TCH擁塞率與無線利用率的關(guān)系，在凌晨，3個(gè)區(qū)域的不含切換的TCH擁塞率都較低，而隨著無線利用率的增加，不含切換的TCH擁塞率開始惡化，其惡化的趨勢與無線利用率趨勢類似。

圖1 平均切換成功率

圖2 平均TCH擁塞率（含切換）

圖3 平均TCH擁塞率（不含切換）

其中，商務(wù)區(qū)的不含切換的TCH擁塞率最低，這是因?yàn)樯虅?wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量目標(biāo)較高，網(wǎng)絡(luò)配置較好，網(wǎng)絡(luò)資源的利用較好，在相同的無線利用率的情況下，商務(wù)區(qū)的不含切換的TCH擁塞率要優(yōu)于其它區(qū)域的不含切換的TCH擁塞率。

住宅區(qū)的不含切換的TCH擁塞率較商務(wù)區(qū)差，并且住宅區(qū)的平均載頻要低于商務(wù)區(qū)，并且其質(zhì)量目標(biāo)不高，所以其不含切換的TCH擁塞率稍差。

而大學(xué)區(qū)的平均TCH擁塞率較高，并且這種擁塞率的趨勢與無線利用率的趨勢是一致的，這是因?yàn)榇髮W(xué)區(qū)的話務(wù)量大，無線利用率較高的緣故，但是由于大學(xué)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求不高，因此，在這種無線利用率以及擁塞率的情況下也可以滿足用戶的需求。

從數(shù)值分析來看，商務(wù)區(qū)與不含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性計(jì)算為0.84，大學(xué)區(qū)與不含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性為0.73，住宅區(qū)與不含切換的TCH擁塞率的相關(guān)性為0.83，總的來說，對(duì)于不同區(qū)域，不含切換的TCH擁塞率與無線利用率有較大的相關(guān)性。

3.3 掉話率

對(duì)于掉話率和無線利用率的關(guān)系來說，從圖4可以看出凌晨時(shí)期，3個(gè)場景的掉話率都較低，但是在高峰時(shí)期，商務(wù)區(qū)的掉話率最低，大學(xué)區(qū)的掉話率次之，住宅區(qū)的掉話率最高，這是因?yàn)樯虅?wù)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃配置較好，雖然無線利用率增加，但是掉話率仍然較低。而大學(xué)區(qū)的覆蓋相對(duì)較好，平均掉話率也不高，而住宅區(qū)的覆蓋稍差，出現(xiàn)較多的掉話率。從數(shù)值分析來說，商務(wù)區(qū)與掉話率的相關(guān)性計(jì)算為0.48，大學(xué)區(qū)與掉話率的相關(guān)性為0.57，住宅區(qū)與掉話率的相關(guān)性為0.76，可以看出，住宅區(qū)的掉話率與無線利用率的相關(guān)性相對(duì)其他區(qū)域來說較大，其它區(qū)域的掉話率與無線利用率的關(guān)系不大。

從以上的分時(shí)段的話務(wù)波動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量波動(dòng)的分析來看，不同的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與無線利用率有不同的相關(guān)性，其中不含切換的TCH擁塞率的相關(guān)度最高，并且對(duì)于不同的區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量會(huì)呈現(xiàn)不同的現(xiàn)象。

4 不同場景無線利用率與網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量關(guān)系分析

從以上分析可以看出不含切換的TCH擁塞率是與無線利用率最緊密的，是衡量網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要指標(biāo)，下面將針對(duì)不含切換的擁塞率與無線利用率的關(guān)系加以說明。

圖4 平均掉話率

圖5 不含切換的平均TCH擁塞率和無線利用率的關(guān)系

從圖5可以看出3個(gè)場景的不含切換的TCH擁塞率都是隨著無線利用率的增加而增加的，其中商業(yè)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)配置最好，雖然無線利用率增加了，但是擁塞率依然較低，而住宅區(qū)的無線利用率增加比較平緩，最大的無線利用率不到85%。

大學(xué)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)配置稍差，隨著無線利用率的增加，其擁塞率也不斷增加。但是由于目前的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行良好，可以看出對(duì)于不同的區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不能一概而論，應(yīng)該針對(duì)不同的區(qū)域采用不同的標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于商業(yè)區(qū)，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求比較高，則網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該較高，由于其忙時(shí)的平均擁塞率為0.69%，因此可以將0.69%作為網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)應(yīng)的無線利用率是65%。而住宅區(qū)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的要求不是很高，其忙時(shí)的平均擁塞率是1.17%，如果將1.17%作為網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其無線利用率對(duì)應(yīng)的是30%。大學(xué)區(qū)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求最低，由于大學(xué)區(qū)的用戶多是學(xué)生，其對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的容忍度較大，其平均的擁塞率是12.13%，如果將12.13%作為其網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)應(yīng)的無線利用率是65%。

而整網(wǎng)的無線利用率的標(biāo)準(zhǔn)可以是多個(gè)場景的無線利用率標(biāo)準(zhǔn)的加權(quán)求和，這樣將更加具有現(xiàn)實(shí)意義。

整網(wǎng)的無線利用率的標(biāo)準(zhǔn)=Σ場景的無線利用率×場景覆蓋面積占比。

5 總結(jié)

由于不同場景對(duì)無線利用率的要求不同，因此需要找到分場景的無線利用率和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，才能更好的指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、投資和優(yōu)化。從以上的分析可以看出，不同的功能區(qū)域呈現(xiàn)不同的網(wǎng)絡(luò)特性，其中商業(yè)區(qū)的無線利用率最低，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量最好；住宅區(qū)的無線利用率次高，掉話率較高，但是擁塞率較低；大學(xué)區(qū)的無線利用率最高，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較商業(yè)區(qū)和住宅區(qū)差。同時(shí)，不同的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與無線利用率有不同的相關(guān)性，所有場景的不含切換的TCH擁塞率與無線利用率關(guān)系最為密切。而對(duì)于不同區(qū)域的擁塞率應(yīng)該有不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：商業(yè)區(qū)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該較高；住宅區(qū)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該次之；大學(xué)區(qū)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該較低。而整網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量以及對(duì)應(yīng)的無線利用率的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該結(jié)合不同的區(qū)域特點(diǎn)綜合考慮，這樣才更加具有現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 吳峻嶺，楊朝暉，郭永明，高勝梅. GSM網(wǎng)絡(luò)無線利用率拐點(diǎn)及擴(kuò)容門限的研究[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2010,(8).

[2] 李連成，劉三思. GSM網(wǎng)絡(luò)無線信道利用率的研究[J]. 數(shù)字通信，2011,(4).