GSM网络无线利用率拐点及扩容门限的研究学士学位论文.doc

gsm网络无线利用率拐点及扩容门限的研究中国移动吴俊岭 杨朝晖 郭永明 高胜梅摘 要 本文以忙时无线资源和话务量的平均分布为模型，结合半速率、动态数据pdch信道使用量、语音和数据话务量分布等对gsm网络无线利用率拐点、系统扩容门限进行了分析研究。结论为数据业务质量变差的拐点发生在单小区无线利用率超过110%，为确保客户通信质量，建议全网无线利用率达70%时需进行工程扩容，单小区无线利用率达100%时需进行优化扩容。关键词 语音业务、数据业务、接通率、掉话率、pdch复用度、高阶编码比例随着客户数及业务量的快速增长，河北公司gsm无线网络利用率不断攀升，达到了全国的前列水平，全网利用率最高时达到了88%。为更好地为客户提高优质的网络服务，适时解决网络资源问题，我们开展了无线利用率的专题研究，这项研究工作非常复杂，因为半速率、动态数据pdch信道、语音和数据话务量分布等全是动态变化的，本文从忙时资源平均分布和话务量平均分布为模型，对无线利用率及语音、数据资源使用情况进行了分析、研究。一、河北移动各无线厂家资源、主要业务量及主要运行数据1、各无线厂家资源、主要业务量及主要运行数据河北有十一个地市，无线设备共有4家：爱立信、华为、北电、中兴，连片交织覆盖全省。分厂家的业务量占比及各项指标如下:厂家爱立信华为北电中兴覆盖范围涉及7地市涉及5地市涉及5地市涉及2地市无线利用率96.30%78%82%69.50%配置小区数量全网占比39.80%29.13%21.10%9.97%bts数量全网占比37.53%32.08%20.56%9.82%trx数量全网占比44.96%27.34%19.44%8.25%业务量话务量全网占比46.35%25.76%18.88%9.02%数据等效话务量全网占比53.98%24.71%15.09%6.22%半速率占比16.40%16.85%10.80%17.65%单载频话务量 2.12 1.93 2.17 2.24 单载频数据等效话务量(pdch平均占用数) 2.78 2.09 1.97 1.75 单载频业务量（话音+数据） 4.90 4.03 4.14 3.99 单载频流量（mb） 30.28 25.11 22.16 9.95 语音感知指标接通率99.59%99.58%99.45%99.59%无线掉话率0.06%0.10%0.18%0.12%拥塞率0.04%0.04%0.04%0.02%数据感知指标tbf建立成功率99.46%97.44%96.50%96.92%pdch复用度2.190.697-高阶编码比例69.13%61.22%68.22%58.85%爱立信的无线利用率较高，平均达到了96%，华为、北电略低，也达到80%左右。爱立信单载频承载的业务量（语音话务量、数据等效话务量、流量）也较高。各厂家的无线利用率差异较大，但由于话音优先的原则，各厂家的“语音感知指标”均较好。各厂家的“数据感知指标”较差，“tbf建立成功率”：仅爱立信达到了99%，其他3个厂家低于98%；“pdch复用度”：爱立信全网平均2，华为全网平均0.5。（由于爱立信/华为pdch复用度算法不同，此处设置门限不同）；“高阶编码比例”：爱立信/北电达到了68%，其他2个厂家刚达到或低于60%。2、各厂家无线利用率及数据感知指标差异的简要分析爱立信设备，可以将tch信道全部配置为动态pdch，对数据业务有更大的承载能力。华为、中兴、北电不是全动态的配置，在实际使用时，由于pdch的数量受到限制，相应数据业务也受到限制。各厂家对动态pdch设置的原则不同，导致了无线利用率及数据感知指标的差异。爱立信设备的数据资源相对充裕，因此：1）爱立信设备的无线利用率高于其他三个厂家，2）爱立信设备的数据感知指标优于其他3个厂家。二、河北移动全网无线利用率现状1、河北移动全网无线利用率目前河北公司20点为话音忙时、21点为数据忙时，整体来看，话音忙时是全网利用率最高的时间段，数据忙时利用率略低于话音忙时。分析利用率时，分别取了话音忙时、数据忙时，以对比语音感知指标、数据感知指标的变化趋势是否一致。日期无线网利用率(%)20点话音忙时21点数据忙时20点、21点利用率差值4月25日81.281376.62934.6524月26日81.307776.59234.7154月27日81.272177.61613.6564月28日81.013378.12312.8904月29日81.040078.95212.0884月30日84.532581.76792.7655月1日85.577183.18872.3885月2日84.588382.76741.8215月3日84.360781.20883.1525月4日85.269281.85333.4165月5日84.809580.38234.4275月6日85.373181.13394.2395月7日86.254084.92121.3335月8日85.812583.12742.6855月9日86.610184.35252.2585月10日85.397484.29131.1062、河北业务量在全国排名河北全天及忙时语音话务量在全国排名第7位，忙时数据等效话务量在全国排名第3位，高于语音排名。三、河北移动全网半速率比例、无线利用率对主要运行指标的影响以下表格中的a表示：本等级小区数量占全部小区比例、b表示数据感知指标差小区占本等级比例。语音、数据较差小区的定义：分类指标较差的门限值较差小区的定义语音感知指标接通率2%拥塞率5%数据感知指标tbf建立成功率80%符合其中一项即为“数据感知指标差的小区”pdch复用度爱立信2，华为0.5高阶编码比例30%1、爱立信4月29日20点忙时数据半速率比例0-10%10-20%20-30%30-40%40-50%50-60%60-70%70-80%80-90%90-100%0429-20无线利用率分等级（a）abababababababababab0%a10%2.0 8.3 10%a20%3.0 9.2 0.0 20.0 0.0 16.7 20%a30%3.6 9.8 0.1 28.6 0.0 40.0 30%a40%5.1 9.3 0.1 4.8 0.0 0.0 0.0 16.7 40%a50%5.7 7.3 0.1 8.7 0.1 30.0 0.0 0.0 0.0 33.3 50%a60%6.3 6.5 0.2 10.4 0.0 22.2 0.0 50.0 0.0 50.0 0.0 50.0 0.0 14.3 0.0 20.0 60%a70%7.1 8.8 0.2 7.9 0.1 0.0 0.0 16.7 0.0 0.0 0.0 20.0 0.1 9.1 0.0 14.3 70%a80%7.4 6.6 0.4 5.6 0.1 6.9 0.1 7.1 0.0 25.0 0.0 33.3 0.0 33.3 0.0 16.7 0.1 0.0 80%a90%7.8 9.5 0.4 18.6 0.2 9.1 0.1 20.0 0.1 10.0 0.0 16.7 0.0 20.0 0.1 30.0 0.1 23.5 90%a100%8.8 11.7 0.7 18.5 0.3 11.1 0.1 20.0 0.1 18.8 0.1 9.1 0.0 33.3 0.1 30.0 0.1 25.0 100%a110%9.4 19.7 0.8 26.1 0.4 30.3 0.3 21.8 0.1 35.7 0.1 29.4 0.1 18.8 0.1 30.8 0.1 8.3 0.1 33.3 110%a120%9.7 40.4 1.1 47.2 0.7 51.6 0.3 42.9 0.3 40.4 0.2 53.1 0.1 22.7 0.1 33.3 0.1 22.2 0.1 24.0 120%a130%4.7 81.3 1.4 75.2 0.6 67.8 0.4 55.6 0.2 56.5 0.2 47.8 0.2 40.0 0.1 23.1 0.1 27.6 0.2 31.7 130%a140%0.1 100.0 0.3 96.4 0.5 93.0 0.6 84.3 0.3 82.1 0.3 78.0 0.1 37.9 0.2 59.4 0.3 37.9 0.2 36.8 140%a150%0.2 97.7 0.2 89.2 0.2 89.2 0.1 85.7 0.1 52.0 0.2 56.5 0.3 50.0 150%a160%0.0 66.7 0.1 94.1 0.1 87.5 0.2 87.5 0.1 76.2 0.2 71.4 0.3 64.2 160%a170%0.0 83.3 0.1 92.9 0.1 95.2 0.1 76.0 0.2 85.0 170%a180%0.0 50.0 0.0 0.0 100.0 0.1 92.3 0.1 80.0 180%a190%0.0 100.0 0.0 0.0 0.1 81.3 0.1 94.4 190%a200%0.0 100.0 0.0 100.0 200%a0.0 100.0 0.0 100.0 0.0 100.0 合计80.5 18.1 5.8 40.2 3.1 48.3 2.1 54.0 1.5 55.9 1.3 60.7 1.0 52.2 0.9 51.1 1.7 45.1 2.0 46.2 2、华为4月29日20点忙时数据半速率比例0-10%10-20%20-30%30-40%40-50%50-60%60-70%70-80%80-90%90-100%0429-20无线利用率分等级（a）abababababababababab0%a10%3.7 9.8 10%a20%4.7 17.1 20%a30%6.0 23.2 30%a40%7.3 21.0 0.1 18.2 40%a50%9.0 22.1 0.1 14.3 0.0 16.7 50%a60%9.6 26.6 0.1 23.5 0.1 22.2 0.0 75.0 0.0 20.0 0.0 50.0 60%a70%9.7 31.7 0.1 28.6 0.1 25.0 0.1 25.0 0.0 33.3 0.0 100.0 70%a80%8.9 36.3 0.3 33.3 0.1 17.6 0.1 66.7 0.0100.0 0.0 50.0 80%a90%8.4 45.3 0.4 34.5 0.3 37.2 0.2 27.3 0.1 22.2 0.1 41.7 0.0 100.0 0.0 50.0 90%a100%7.5 51.6 0.3 40.0 0.3 35.6 0.3 38.9 0.2 45.5 0.1 30.0 0.1 25.0 0.0 42.9 0.0 40.0 100%a110%5.4 66.6 0.7 57.3 0.2 67.6 0.4 50.0 0.3 43.8 0.3 61.0 0.1 55.0 0.1 22.2 0.1 40.0 110%a120%3.3 77.2 0.7 64.9 0.4 79.3 0.2 54.5 0.2 64.7 0.3 60.9 0.3 50.0 0.1 52.6 0.1 58.3 0.0 16.7 120%a130%1.0 85.9 0.2 70.0 0.6 77.1 0.4 85.7 0.3 68.1 0.3 81.6 0.4 63.2 0.3 62.2 0.1 66.7 0.1 44.4 130%a140%0.0 100.0 0.0 100.0 0.0 66.7 0.2 83.9 0.3 85.0 0.3 69.4 0.3 80.6 0.4 69.2 0.3 75.0 0.0 100.0 140%a150%0.0 100.0 0.1 93.3 0.1 100.0 0.2 81.8 0.2 85.2 0.3 72.3 0.1 83.3 150%a160%0.0 100.0 0.0 100.0 0.1 88.2 0.2 73.1 0.3 78.6 0.1 87.5 160%a170%0.0 100.0 0.1 100.0 0.2 88.9 0.1 100.0 170%a180%0.0 100.0 0.1 83.3 0.1 100.0 180%a190%0.0 100.0 0.0 100.0 190%a200%0.0 100.0 0.0 100.0 200%a0.0 100.0 合计84.5 35.1 3.0 47.5 2.2 56.4 1.8 58.6 1.7 57.5 1.5 64.1 1.5 67.0 1.5 67.0 1.6 72.4 0.6 72.5 以上数据可见在利用率达到110%时，数据业务的感知变差比较明显。四、全网无线利用率及扩容门限分析1、 爱立信1) 各时段的“话音感知指标差小区”数量都较少。2) “数据感知指标差的小区数量”数量较多，占比较高。3) 当全网的利用率75%时，“话音感知指标差小区”的数量没有明显增加，但“数据感知指标差的小区数量”的小区数量上升迅速, 占本等级小区比例超过了15%。语音忙时（4月29日20点）利用率与语音/数据感知指标对比分析：小区利用率（a）分等级全网无线利用率小区总数占全部小区比例（%）数据业务占比（%）话音感知指标差小区数据感知指标差的小区数量小区数量占本等级小区比例(%)小区数量占本等级小区比例(%)占全网小区比例(%)0-50%31.0%394220.3 52 461.17 3458.75 1.78 0-60%37.6%523827.0 53 520.99 4368.32 2.25 0-70%44.0%669634.5 53 580.87 5638.41 2.90 0-80%50.4%827242.6 53 610.74 6698.09 3.45 0-90%56.8%997951.4 54 690.69 8468.48 4.36 0-100%63.6%1195361.6 54 770.64 10929.14 5.63 0-110%70.7%1418173.1 53 830.59 155810.99 8.03 0-120%78.0%1662385.7 52 880.53 256615.44 13.22 0-130%82.8%1820893.8 50 930.51 371120.38 19.12 0-140%84.4%1874496.6 50 970.52 410921.92 21.17 全部87.3%19407100.0 49 980.50 462923.85 23.85 为此建议当全网利用率(爱立信)达到70%时，需要启动全网的扩容工程。2、 华为1) 各时段的“话音感知指标差小区”数量都较少(与爱立信一致)。2) “数据感知指标差的小区数量”数量较多，占比较高，且整体高于爱立信。（考虑与不同厂家的信道配置原则有关）。3) 当全网的无线利用率增长时， “话音感知指标差小区”的数量没有明显增加。4) “数据感知指标差”的小区数量较大，基本各利用率等级都有相当数量的差小区。结合差小区“占本等级的比例”与“占全网小区比例”，认为当利用率在65%时，“数据感知指标差的小区”增长迅速。5) 华为设备的“数据感知指标差的小区”明显多于爱立信设备，且数据业务的占比低于话音，这是由于厂家对动态pdch的设置不同造成的。语音忙时（4月29日20点）利用率与语音/数据感知指标对比分析：小区利用率（a）分等级全网无线利用率小区总数占全部小区比例（%）数据业务占比（%）话音感知指标差小区数据感知指标差的小区数量小区数量占本等级小区比例(%)小区数量占本等级小区比例(%)占全网小区比例(%)0-50%31.0%438031.0 52 461.05 3457.88 2.44 0-60%36.8%577140.8 49 540.94 123321.37 8.73 0-70%43.0%720551.0 49 570.79 168323.36 11.91 0-80%48.4%853860.4 48 600.70 216225.32 15.30 0-90%54.1%988169.9 48 650.66 275527.88 19.50 0-100%59.3%1112978.8 48 710.64 337330.31 23.87 0-110%64.0%1220486.4 47 740.61 404633.15 28.63 0-120%67.8%1300892.1 47 750.58 461635.49 32.67 0-130%70.5%1352895.7 46 780.58 501137.04 35.46 0-140%72.0%1377897.5 46 790.57 520437.77 36.83 全部74.8%14130100.0 45 820.58 550438.95 38.95 数据忙时（4月29日21点）利用率与语音/数据感知指标对比分析：小区利用率（a）分等级全网无线利用率小区总数占全部小区比例（%）数据业务占比（%）话音感知指标差小区数据感知指标差的小区数量小区数量占本等级小区比例(%)小区数量占本等级小区比例(%)占全网小区比例(%)0-50%31.0%469333.2 52 460.98 3457.35 2.44 0-60%36.1%605242.8 54 791.31 161726.72 11.44 0-70%42.3%749653.1 54 841.12 221029.48 15.64 0-80%47.9%881862.4 53 891.01 284330.24 20.12 0-90%53.3%1009271.4 53 930.92 350134.69 24.78 0-100%58.3%1125079.6 52 960.85 418637.21 29.62 0-110%63.1%1228586.9 51 980.80 484939.47 34.32 0-120%66.9%1303892.3 51 1000.77 540341.44 38.24 0-130%69.7%1354195.8 50 1020.75 579042.76 40.98 0-140%71.4%1379497.6 50 1060.77 598743.40 42.37 全部74.4%14130100.0 49 1070.76 624744.21 44.21 为此建议当全网利用率(华为)达到70%时，需要启动全网的扩容工程。 3、 小结通过对无线利用率、“话音感知指标差小区”、“数据感知指标差小区”进行对比分析，初步判定全网无线利用率超过70-80%时，会影响网络的数据感知指标（话音优先的原则下）。由于启动全网扩容，需要可行性研究、立项、工程协调等多方面配合，周期35个月，因此对全网的扩容工作应尽早启动，建议全网扩容的门限为：70%。五、单小区无线利用率及扩容门限分析1、爱立信（ 某本地网忙时数据）1） 话音感知指标、数据感知指标分析（2010年除夕）2010年除夕2010 0213除夕小区总数占全部小区比例(%)半速率比例(%)数据占比(%)拥塞率(%)掉话率(%)接通率(%)tbf建立成功率(%)pdch复用度话音感知差数据感知差小区数量占本等级小区比例(%)小区数量占本等级小区比例(%)占全部小区比例(%)0%a10%471.35 0.97 50.91 0.00 0.09 99.74 99.85 1.2 12.13 24.26 0.06 10%a20%651.87 1.63 48.67 0.00 0.03 99.72 100.00 1.3 00.00 00.00 0.00 20%a30%1143.28 2.76 47.72 0.00 0.09 99.75 100.00 1.4 00.00 32.63 0.09 30%a40%1203.45 1.87 50.87 0.00 0.07 99.79 99.99 1.4 00.00 00.00 0.00 40%a50%1353.88 3.25 47.49 0.01 0.07 99.73 100.00 1.4 00.00 85.93 0.23 50%a60%1454.17 4.39 55.08 0.00 0.04 99.79 100.00 1.5 00.00 85.52 0.23 60%a70%1664.78 4.99 56.94 0.01 0.04 99.68 100.00 1.5 00.00 106.02 0.29 70%a80%1704.89 8.02 57.30 0.03 0.05 99.77 99.95 1.5 00.00 169.41 0.46 80%a90%1534.40 10.57 58.93 0.02 0.06 99.81 100.00 1.5 00.00 117.19 0.32 90%a100%2296.59 7.65 60.41 0.06 0.07 98.37 99.86 1.6 00.00 2410.48 0.69 100%a110%2517.22 7.90 59.90 0.05 0.06 99.51 99.98 1.6 00.00 3112.35 0.89 110%a120%37810.88 12.54 60.42 0.14 0.07 99.49 99.98 1.7 10.26 6316.67 1.81 120%a130%66819.22 10.12 53.26 0.30 0.09 99.37 99.79 2.4 50.75 38858.08 11.17 130%a140%43912.63 27.73 45.78 0.75 0.09 98.66 99.23 3.2 122.73 36984.05 10.62 140%a150%1745.01 47.05 39.76 0.64 0.09 98.94 98.63 4.2 84.60 15790.23 4.52 150%a160%782.24 66.75 40.74 0.26 0.07 99.48 98.35 4.1 11.28 6785.90 1.93 160%a170%541.55 73.25 33.60 0.11 0.08 99.61 96.11 5.3 00.00 5296.30 1.50 170%a180%421.21 80.96 30.27 0.89 0.08 98.63 94.76 6.2 49.52 4197.62 1.18 180%a190%270.78 85.32 25.29 0.46 0.09 99.23 91.26 7.0 13.70 2696.30 0.75 190%a200%70.20 89.69 20.64 2.19 0.12 97.54 82.71 10.8 342.86 7100.00 0.20 200%a130.37 88.27 6.77 7.45 0.15 89.80 59.15 17.0 646.15 13100.00 0.37 合计3475100.00 22.79 51.90 0.38 0.08 99.15 99.33 2.3 421.21 129637.29 37.29 当小区无线利用率大于200%时，网络整体质量很差；当小区无线利用率在100%时，虽然网络语音感知指标基本正常，但数据感知指标差，如pdch复用度高、tbf建立成功率低、话音对数据的抢占严重等，在网络使用中会出现数据业务接入成功率降低、速率低、掉线等问题，影响客户感知。2）各时段样本利用率与坏点的分布（以2010年除夕忙时为例）坏点：拥塞率2%的小区；接通率，98%的小区；复用度2的小区；半速率比例20%的小区。坏点在无线利用率100-150%时密度较大，也就是当小区无线利用率100%时，性能指标恶化的概率快速增加。3）话音与数据对资源的争夺当利用率在110以下时，tch对pdch资源的抢夺还在25次左右，当利用率大于110后，争夺次数快速上升至200次以上。由此可以看到，在话音优先的原则下，无线利用率高时，为保证话音感知指标，是牺牲了数据感知指标的。对以上时段的小区统计数据进行分析，得到以下结论：无线利用率网络各项指标半速率占比话音对数据资源的争夺数据业务占比pdch复用度（要求2）200%急剧恶化严重超标严重极低很高，达到18150-200%恶化严重超标严重低高，达到5100-150%稍有恶化超标一般接近或超过话音接近2100%优秀达标少高小于2综合话音感知指标/数据感知指标分析、话音指标坏点的分布及话音对数据资源的争夺曲线，初步认为小区无线利用率的拐点（爱立信）在110%，会影响小区数据感知指标。建议优化扩容的门限为100%。2、华为（ 某本地网忙时数据）10年4月初小区总数占全部小区比例(%)半速率比例(%)数据占比(%)拥塞率(%)掉话率(%)接通率(%)tbf建立成功率(%)pdch复用度话音感知差数据感知差小区数量占本等级小区比例(%)小区数量占本等级小区比例(%)占全部小区比例(%)0%a10%1592.520.0048.640.000.1299.0893.20.064.515836.480.9210%a20%1452.300.0060.860.000.0999.7199.20.332.0700.00-20%a30%1852.930.0059.830.000.1099.6298.00.400.0042.160.0630%a40%2954.680.3456.690.000.0899.7598.30.510.3441.360.0640%a50%4046.410.2457.930.000.0999.6898.50.610.2551.240.0850%a60%5248.310.1554.310.000.0999.6798.00.620.3891.720.1460%a70%5849.261.0954.040.000.1099.5598.30.730.51111.880.1770%a80%6259.910.7354.800.000.1099.6797.60.700.00182.880.2980%a90%72211.451.3454.710.000.1099.6797.10.810.14324.430.5190%a100%70611.203.1253.660.010.1099.6797.80.800.00192.690.30100%a110%67310.685.6551.490.030.0999.6897.50.900.00314.610.49110%a120%5618.9011.8