多業務并發模式下基于用戶感知的無線網絡資源優化

張少鴻 陳濤

【摘要】 隨著3G網絡建設的日趨完善和移動數據業務的迅猛發展，3G網絡承受的業務量越來越大，業務類型也越來越豐富，四網協同工作的開展使3G網絡資源利用率逐步提升。由于TD-SCDMA是自干擾系統，資源利用率的提高將導致網絡質量和用戶感知的下降，加之3G網絡數據業務與話音業務并發的特點，以及數據業務種類繁多的現狀，給無線網絡資源優化工作帶來了極大的挑戰。

【關鍵詞】 TD-SCDMA 并發業務 用戶感知 資源優化

一、網絡資源

1.1小速率業務對網絡的沖擊

在3G網絡下，數據業務已成為主角且業務種類繁多，本文將網絡中常見的數據業務歸納為八大類，以便于分析各類數據業務的特點，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，即時類業務用戶數占比達到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務，特別是單位流量消耗信令286條，對網絡資源的消耗過大，對網絡資源的均衡策略提出了極大的挑戰。

業務類型 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網絡資源區域性緊張

雖然全網全天平均碼資源利用率不高，但忙時有部分小區已經出現資源不足的情況，尤其是上行。統計發現小區上行最大碼資源利用率多集中在40%-70%區間，且有44.7%的小區上行最大碼資源利用率大于50%。網絡資源區域性出現緊張的情況對無線網絡資源的有效利用提出新的要求。

1.3資源利用率對網絡質量和用戶感知的影響

當小區碼資源利用率大于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，且小區擁塞次數明顯增加。當HSDPA最大用戶數大于5時，擁塞小區開始明顯增多；當HSDPA最大用戶數達到極值（6或12）時，擁塞情況最為嚴重。可見網絡資源的合理配置對提高網絡質量和用戶感知的意義重大。

從以上三點可以看出，為解決3G網絡資源利用不均衡、業務種類繁多帶來的新挑戰，必須改進無線資源優化策略，采用多維角度進行分析，在無線資源優化理念和手段上有所突破，有所創新。隨著網絡業務類型的變化，采用新的資源優化策略可以高效、快捷的提升網絡資源利用效率，增強客戶對網絡質量的良性感知，起到事半功倍的效果。

二、基于用戶感知的無線資源優化方法

2.1數據業務三等級八類型劃分方法

在3G網絡下，數據業務已成為主角且業務種類繁多，本文將網絡中常見的數據業務歸納為以下八類，以便于分析各類數據業務的特點，針對不同的業務類型制定合理的優化策略。

為了進行數據業務速率等級劃分，我們在現網無線環境良好的情況下，選取了各種應用的典型業務進行了下行速率測試。以此為依據，可將數據用戶業務進行大類匯總。

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

通過以上劃分，3G網絡業務類型可以歸納為語音業務、小速率數據業務、中速率數據業務和大速率數據業務，針對不同業務類型的特點應制定不同的資源優化策略。針對小速率業務，重點在于提高資源的利用效率；對于中高速率業務，重點在于保障業務速率；對于語音業務，重點在于保障用戶通話過程中的感知。根據以上分析，本文針對三種不同業務類型的各自特點采用不同的無線網絡資源優化手段。

2.2針對小速率數據業務的資源優化

HS-DSCH信道為公共信道，用于傳輸高速數據業務。多用戶數據在HS-DSCH上時分復用，數據傳輸資源由NodeB調度分配。NodeB根據業務指派最大速率、保障速率、數據傳輸需求、用戶信道質量等因素來調度業務并分配資源。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無法完全按照其數據傳輸需求對同時調度的業務分配資源。另一方面，NodeB為了獲得有效CQI，至少64個TTI會對業務調度一次，即每個業務至少占用1/64的調度機會。[2]如果HS-DSCH信道上承載了持續小流量業務，就會因占用調度機會而影響調度效率，進而影響高流量用戶的數據傳輸速率，降低了系統吞吐量。因此，HS-DSCH不適合承載持續小流量業務。

3G網絡特有的HSDPA傳輸方式無法完全按照其數據傳輸需求對同時調度的業務分配資源。如果HSDPA信道上承載了持續小速率業務，就會因占用調度機會而影響調度效率，進而影響中高速率用戶的數據傳輸速率。因此對于小速率業務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，緩解小流量業務對網絡負荷的沖擊、提高其它用戶的感知。

1.小速率業務的識別

UTRAN要進行小流量業務遷移首先要識別出速率量業務，UTRAN主要有以下兩種方式進行小速率業務的識別：

2.小速率業務的遷移

在識別出承載在H載波上的小流量業務后還要進行HSDPA資源利用率的評估，如果HSDPA資源處于預警狀態則進行速率量業務的遷移，否則小速率業務仍然由H載波承載。

當小區的HSDPA資源處于預警狀態時，可依次觸發以下兩個措施，每次只選擇一個業務進行調整：

（1）將HSDPA頻點上的R4業務遷移到R4頻點上。

（2）將小速率的HSDPA業務遷移到DCH信道上，并以業務初始接入速率接入小區內的R4頻點。

2.3針對中高速率數據業務的資源優化

對于中高速率數據業務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載波接納用戶數量有限，我們通過伴隨信道幀分復用和H載波資源均衡兩項優化措施提高H載波接納用戶的能力。

1.伴隨信道幀分復用

調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；調整后，兩個用戶通過時分復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個時隙調整為2個時隙，增加伴隨信道的數量，提高接納用戶數。伴隨信道數量由12個碼道增加到28個碼道，接納用戶數從6個增加到14個。

兩種優化措施的優缺點對比如下，可根據不同網絡狀況自行選擇。

2.4針對語音業務的無線資源均衡策略

對于語音業務，首要任務是保障用戶感知，當3G網絡資源利用率超過50%時，語音業務用戶感知下降明顯，針對這樣的區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網絡資源均衡

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實施資源調整，在R4頻點的碼資源占用率達到一定程度后（目前取值60%），采取以下兩項措施：

（1） 語音業務的2/3G切換。

（2） 對R4頻點上的PS業務進行降速。

具體的參數設置如下：

2.基于用戶感知的網絡駐留策略

小區資源利用率過高將會影響業務質量，目前對系統間互操作參數的設置側重于TD分流，對于資源利用率較高的小區這顯然是不適用的，在無法進行TD擴容的前提下應開展系統間互操作參數的精細優化，使得業務質量較差的用戶及時切換至GSM網絡。通過對小區的信號強度和BLER進行MR采樣點區間統計，以確定CS域系統間切換門限的修改值，確保在3G信號強度和質量惡化前能夠及時進行互操作。以某小區為例，通過對MR結果的詳細分析，為保障用戶感知，將該小區的本系統門限由-96.25Dbm調整為-86.25Dbm，在質量惡化前觸發該用戶的系統間互操作。