Question

如何提高GSM网络的频率利用率

Answer 1

【摘要】本文首先对GSM网络的无线利用率指标展开论述，包括其定义、性能指标的取值分析，并针对该项指标中的不利因素提出整改思路。作为无线网络优化的一个重要指标，无线利用率在基站的频率规划和容量设计中起到很重要的作用，是首要考虑的因素。系统无线利用率受多方面因素的影响，这些因素的共同作用，也给无线利用率的分析带来更大的复杂性。为此我们对无线利用率问题展开详细讨论。在此基础上，本文最后提出了拆闲补忙的优化思路。
【关键词】无线利用率，拥塞率、业务突发性、拆闲补忙、小区优化

1、 前言
在GSM现网运行中，随着2G数据业务持续快速增长，语音资源收到挤压，2G网络受数据业务增长带来的容量和质量问题依然比较突出，在此背景下，深入分析GSM无线网络的各项指标对资源配置的影响，提出有针对性的网络资源配置优化策略和具体措施，是必要的也是及时的。

2、GSM现网无线利用率指标及其整改思路

2.1 指标定义
无线利用率＝（忙时语音话务量＋忙时数据等效话务量）/（总业务信道数×K）×100％。

2.2 无线利用率的影响因素

系统无线利用率受多方面因素的影响，如小区载频配置、拥塞率、业务发生不均衡性、业务突发性等，这些因素的共同作用，也给无线利用率的分析带来更大的复杂性。

2.2.1 载频配置
小区载频配置不同，其无线利用率也各异，小区的话务承载能力也由此受到影响。下图展示的是不同载频配置下的小区每线话务量，由图可见，小区每线话务容量随着载频配置递增。但随着载频的增加，小区每线话务容量的递增速度减慢，逐渐趋于平稳。从这里分析可知，3载频以下的小区，对每线话务量的影响更明显，这些小区相比其他载频配置的小区，其对无线利用率的影响最突出。

图1 不同载频配置下的小区每线话务量

2.2.2 拥塞率
有大量的文献表明，无线利用率与小区拥塞率之间的相关性表现指数分布曲线。不同的载频配置、不同的站址及用户位置、具体用户行为等，都对这种分布曲线有直接或间接的影响，从而导致分布曲线的具体形状各异。

2.2.3 业务发生不均衡性
GSM无线网各小区的业务承载峰值并不总是在同一时段出现的，它与各小区的实际所在地区、以及当地的用户习惯等因素有关。正是这些复杂的因素，导致各小区的业务发生存在着不均衡性。而这样的不均衡性，使得忙时无线利用率的统计值与各小区简单累加得到理论利用率的结果存在着较大差异。由于这个差异的存在，无线利用率评估标准需向下进行一些调整，具体调整幅度，与上述差异的大小有关。

2.2.4 业务突发性
小区的业务发生，在各小区具体因素的作用下，具有随机性。这些因素主要有两大类：一是空间因素，体现在站址所在地区、当地用户习惯、用户行为等；二是时间因素，体现在一天内的不同时间段、一周内的工作日或休息日、重要节假日、旅游淡旺季、突发事件等。为保证足够容量以应对话务高峰需求，小区配置按高峰话务需求进行设计，并预留一定的冗余。正因为冗余的存在，相比话务高峰时段，平时的无线利用率显著降低。

3、无线利用率的影响分析
从无线利用率的定义可以看出，对于一个满配容量已确定的系统，其无线利用率主要由该系统忙时话务量决定。作为无线网络优化的一个重要指标，无线利用率在基站的频率规划和容量设计中起到很重要的作用，是首要考虑的因素。从前章的分析知，系统无线利用率受多方面因素的共同影响，但同时也影响着其他指标，在这里我们进一步展开论述。

3.1 无线利用率对其他指标的影响
3.1.1对高质差小区的影响
下表是浙江移动GSM网2013年11月某周全网高质差高干扰小区占比与无线利用率之间关系的统计分析。由统计数据可知，无线利用率的逐步上升，语音高质差小区比例并未随着利用率提高而呈现恶化趋势。高干扰小区占比在利用率在超过80%后数量增多，最高占比达到3%左右，大于140%后由于超高利用率小区样本数量较少而下降。
表1 无线利用率对高质差小区的影响

3.1.2对数据业务类性能指标的影响
下表是浙江移动GSM网2013年11月某周全网TBF建立成功率、掉线率、拥塞率、GPRS接入失败率、PS全程成功率等项指标与无线利用率之间关系的统计分析。由统计数据可见，当无线利用率在20%-100%区域中变化时，TBF建立成功率，TBF掉话率、PS全程接通率等指标平稳波动，并未随着网络利用率上升而呈现恶化趋势。当无线利用率在大于100%后，各项指标均有不同程度的劣化，尤其TBF拥塞率增幅明显，趋近0.45%，但远低于网络安全门限。
表2 无线利用率对数据业务类性能指标的影响

3.1.3对数据业务用户感知的影响

下表是浙江移动GSM网2013年11月某周全网PDCH下行复用度、每用户下行带宽、用户平均速率与无线利用率之间关系的统计分析。由数据可见，无线利用率逐渐提高时，下行用户平均速率没有明显的变化，PDCH复用度随着利用率的提高不断增大。无线利用率逐渐提高时，每用户下行平均带宽呈下降趋势，但降幅不大，最低约为11.71kbps。

表3 无线利用率对数据业务用户感知的影响

3.2 无线利用率对数据业务、语音业务质量影响

由于语音业务优先占用的原因，语音业务受利用率的影响相对较小，当利用率小于80%时语音接通率、呼建成功率、掉话率、TCH拥塞率、半速率比例等均无明显变化。当无线利用率大于80%时， TCH和SDCCH拥塞率、高干扰小区开始出现，当利用率大于100%以后，随着利用率升高劣化趋势加快。
对于数据业务：当无线利用率小于100%时，数据业务各项相关指标无明显的变化。当无线利用率大于100%时，数据业务各项相关指标PS全程成功率、GRPS接入失败率、TBF建立成功率、TBF拥塞率、上行TBF掉线率劣化趋势明显。

4、拆闲补忙，提升资源效率
4.1 基本原则
按照语音优先原则，减容业务量时段选取周语音最忙时对应的语音话务量和数据等效话务量。扩容取全天语音话务最忙1个小时的一周平均。
根据扩容无线利用率计算结果，以不同的负荷门限设定“提示”（无线利用率≥70%）、“一般”（无线利用率≥80%）、“紧急”（无线利用率≥90%）三个预警级别，对紧急预警高负荷小区进行重点监控和优化调整，对“一般”和“提示”预警小区可优化空间大（周边小区业务分担，双频均衡，扩容等）的区域也可以优先分析调整。
4.2 拆闲补忙流程
容量优化调整时优先考虑共址小区均衡，均衡后无线利用率仍然超限小区安排扩容，扩容后避免小区高配。减容前应提前完成参数调整，实现减容前的话务分担和均衡，避免因减容导致网络出现严重的话务拥塞。
下图是基于无线利用率的拆闲补忙实施流程。

图2 基于无线利用率的拆闲补忙实施流程

4.3 高利用率小区优化
针对高利用率小区，结合具体情况分步骤进行优化调整，确实存在容量不足的予以考虑通过扩容、规划新站增加容量的方式解决。具体解决措施，可参考以下优先级：
优先级一：采取话务均衡措施。主要针对区域内小区间负荷不均衡，尤其是共址双频网负荷不均衡的情形；
优先级二：适当限制PDCH最大占比，提高PDCH复用度。主要针对语音数据不均衡、数据业务占比过高，但PDCH复用度小的情形；
优先级三：进行小区扩容。主要针对容量不足但配置小的情形；
优先级四：采用小区分裂或规划方式解决。主要针对容量不足且配置大的情形。
针对区域容量不均衡，可依据高利用率小区所在1000米栅格整体利用率情况进行综合分析。对其所在栅格整体利用率低于80%的高利用率小区，建议优先进行业务均衡。对双高（高利用率小区且所在栅格利用率高）的小区，优先考虑扩容、规划新站，通过增加区域容量方式解决。
以下为浙江某地区的站点小区和栅格利用率实例，该例中的绿色栅格涉及3个定向三小区站点site1、site2、site3。下表针对site1的第一小区、site2的第1一小区、site3的第二小区的利用率进行栅格分析。

下为高无线利用率小区Site2_1和所在栅格同时段无线利用率示意图。

图3 站点小区和栅格利用率实例
5、结语
对GSM网络新增站点的规划建设，以及对现网的扩容、优化等，必须利用科学手段，精确预测需求，从而在保证GSM网络品质和优势的前提下进一步确保投资的长期性和有效性。在需求预测上，为了更好地进行资源优化与控制，我们要有章可循地配置小区，提升资源效率，节省成本，确保网络可靠性。在对现网的优化过程中，合理运动影响无线利用率的因素，使无线利用率向着有利于资源配置的方向发展。同时尽量避免利用率对高质差小区、用户感知度、业务质量等项指标上带来的消极影响，在不同时段、不同地点合理分配网络资源，做好拆闲补忙、提升网络资源效率。