07-浅析半速率在网络优化中的使用策略及实施方案

1、浅析半速率在网络优化中的使用策略及实施方案曾伟 （中国联通北京分公司移动网络技术维护部网络优化室 100038）摘要 本文论述了网络优化中可以使用半速率技术来解决突发性话务量问题。介绍了其原理和优缺点，及使用策略和实施方案。同时，给出了北京联通使用半速率的成功案例。关键词 GSM 网络优化 半速率 使用策略1引言随着北京联通GSM网络用户数的增长及业务的发展，存在局部话务量激增的现象，对网络容量提出了挑战。尤其是节假日和大型集会，突发性的话务量给网络带来了极大的压力，影响了网络的正常运营。同时，面对针对加站和扩容周期较长的问题，北京联通尝试采用了半速率（HR）技术。本文给出了半速率技术在网络优

2、化中的使用策略及实施方案，以及北京联通使用半速率的成功案例。2 半速率功能的原理及优缺点分析2.1半速率功能原理半速率功能通过在信源部分压缩语音编码，使得语音编码速率从全速率的13kbit/s下降到5.6kbit/s，从而节省空中信道资源。由于信源速率减半，因而它的编码速率也减半。相应的，一个全速率话音信道就分裂为两个半速率话音信道，原先可以承载一个用户的业务变成可承载两个用户同时通话的业务。在信道编码方面，半速率技术采用与全速率一样的信道编码方式。由于信道编码一致，因此它具有与全速率一样的信道保护（抗干扰）能力。2.2优缺点分析从半速率功能原理可以知道，由于半速率功能可以将一个全速率话音信道

3、分裂成为两个半速率话音信道，使得GSM载频支持的信道数翻倍。其最大优点是：能够增加GSM的无线系统容量，但不增加Abis口的传输带宽需求，提高了GSM频谱的利用率，降低了GSM网络的TCH阻塞率，提高了无线系统接通率。由于半速率在信源编码上与全速率（FR）、增强型全速率不同（EFR），采用了VSELP（矢量激励线性预测编码）压缩语音编码，其编码速率仅为全速率及增强型全速率的一半，在话音质量上与全速率也有一定的差异。根据GSM06.08规范列出的一些实验室的话音质量评估结果看出：半速率的语音效果略差于全速率，但符合SMG对话音质量的要求。北京联通在半速率的实验过程中也基本得出同样的结果。表（1）

4、是国外实验室半速率/全速率话音质量评估结果。表（1）国外实验室半速率/全速率话音质量评估结果Laboratoryxperiment 1xperiment 2xperiment 3xperiment 4xperiment 5BTHR=FRHR<FRHR<FRHR<FRXCNETXXXXHR<FRCSELTHR=FRHR=FRHR=FRXHR<FRDeutache TelecomHR=FRHR=FRHR<FRHR<FRXGlobalHR=FRHR<FRHR<FRHR<FRHR<FR备注：1) periment 1、2是使用不同音源（

5、标准电话机/MicroPhone，使用标准PCM还是A-LAW压缩的抽样方式）下的抗干扰（4种C/I环境下）的测试。测试结果显示HR与FR的效果比较接近。而在强干扰环境下（C/I=4dB），HR由于FR。2) xperiment 3是HR-HR之间的通话，与FR-FR之间的质量对比，结果显示HR略差一点。3) Experiment 4、5是针对不同背景噪声环境下（办公室、车内、道路）等的质量对比，显示HR此时比FR相差明显一些，但仍满足对语音质量的要求。 图（1）不同无线环境下的语音质量图因此，我们可以看出，在无线环境比较好的时候（C/I>=10dB），半速率、全速率的语音质量的差别基本

6、不大，但是在无线环境不太好的时候（C/I<=7dB），语音质量呈现急剧的下降趋势。3半速率信道的分配策略及技术实施流程3.1半速率信道的分配策略从半速率使用的优缺点我们可以知道，半速率使用能提高系统容量，但一定程度上降低了语音信道的通信质量。因此，在使用半速率信道的策略上，应把握好用户的满意度和网络资源利用率之间的平衡原则，最大限度的发挥半速率功能的经济效益。根据这一原则，网络优化人员制定以下策略：1) 在网络资源充足、系统符合不高时，不启动半速率功能，为所有用户分配全速率信道；而在网络资源紧张、系统符合较高时，启动半速率功能。即针对网络的实际运行情况，适当调节半速率门限：当话务负荷较高

7、时，降低半速率门限；当话务符合较低时，提升半速率门限。2) 开通半速率功能的同时，采用EPA技术，即半速率信道的配对使用技术，大大优化了半速率信道分配策略，更有效的利用了无线资源，提高了频谱利用率。3) 将无线信道分配与用户属性相关联，针对不同用户提供不同的全速率/半速率实施方案，即差异化策略。针对高端用户，无论系统负荷如何，都分配全速率信道；针对低端客户，在系统负荷低时分配全速率信道，在系统负荷高时分配半速率信道。其中，第三种策略可以由运营商来考虑选择是否实施。如果采用到分配差异化策略，全部的技术实施流程如3.2节所示：3.2技术实施流程 有些运营商对不同的用户群进行分类，根据用户属性的不同

8、，提供不同程度的服务在这里，我们介绍一下技术角度上的实施方案：根据半速率分配方案差异化策略，将对不同用户分配不同的无线信道。可以在HLR中设置不同的用户类型：l 一类用户类型：calling subscriber with priority 或 ordinary；l 二类用户类型：payphone。主要的流程如下：3.2.1 MS编码能力上报在呼叫建立过程中，MS向网络送Call setup的消息，其中有参数会包含MS对语音编码的支持能力。规范中终端只能支持以下3种语音编码中的一种：l 仅支持全速率；l 支持全速率/半速率，全速率优先；l 支持全速率/半速率，半速率优先。3.2.2 MSC 流

9、程MSC/VLR在位置更新时，接收HLR传送的用户数据，其中包含了用户的类型。用户在呼叫建立时，将终端的支持能力一并报给MSC，MSC综合考虑该用户类型，对信道码率和类型进行参数(channel rate and type)的设置：对应于一类用户、终端只支持全速率的二类用户，将channel rate and type=参数1，意味着只分配全速率信道；对应于终端功能允许支持半速率的二类用户，将channel rate and type=参数2，意味着可以分配全速率或半速率信道，但优先分配全速率信道。并在assignment request消息中将该参数传送给BSC。3.2.3无线侧分配流程BS

10、C通过对channel rate and type 的分析进行实施对用户无线信道的分配管理。当收到的channel rate and type为参数1时，只分配全速率信道；当收到的channel rate and type为参数2时，在无线资源负荷低的情况下，分配全速率信道，在无线资源负荷高的情况下，分配半速率信道。目前，北京联通目前还未使用半速率用户差异化方案，即用户分配半速率信道时不考虑是高端用户还是低端用户。但不能否认，这对一个很好的策略，对保证高端用户的语音质量有着重要作用。4 北京联通半速率在网络优化中的应用情况4.1网络情况及区域选择北京联通在2004年1月份已经完成西门子无线网络

11、设备的软件版本升级工作，将全网48个西门子BSC以及基站的软件版本，全部从BR5.5升级到BR6.0，小版本号为BR61/11。通过升级，引进了新的无线网络设备功能，现网运行的硬件以及软件均支持半速率功能的开启。为了掌握以半速率编码方式工作下的设备运行状况及网络性能，为全网推广半速率功能提供准确有效的数据，首先在MSC2下的BSC2-5进行半速率功能测试。MSC2是北京联通话务量比较大的一个交换机，VLR容量40万，覆盖区域比较广阔，隶属于MSC2的一共有7个西门子BSC、2个贝尔BSC。BSC2-5覆盖的区域为中关村地区，话务量比较高，拥塞也比较严重。具体实施方案如下：1) 在MSC2激活半

12、速率功能。2) 在BSC2-5激活半速率功能。3) 在话务量比较小的微蜂窝“当代商城”进行功能性测试。将其所有TCH的类型由TCH/F改为TCH/FH，同时将半速率开启的门限设置为0%，即所有的通话均分配半速率信道。对其进行半速率功能性测试。4) 在话务量拥塞的微蜂窝“海龙大厦”进行进一步的测试和观察。将其所有TCH的类型由TCH/F改为TCH/FH，同时将半速率开启的门限设置为60%，即当TCH信道的占用率达到60%以后，开始分配半速率信道。并对其话务统计进行详细监控。5) 在前面测试的基础上，在BSC2-5下的宏站的进行半速率功能测试。4.2海龙大厦开通半速率前后的话务统计对比微蜂窝“海龙

13、大厦”的系统配置为2载波、8个SDCCH信道（占用一个物理信道）、14个TCH/FH信道，半速率信道分配门限60%。以下列出了海龙大厦开通半速率前后的话统的对比情况。（7号为未开通半速率时的情况；8、9、10、11、12为开通半速率后的情况）。4.2.1 TCH话务统计分析表2 TCH话务统计对比日期时间半速率信道全速率信道总计TCH阻塞次数TCH话务量TCH拥塞时间TCH话务量TCH阻塞次数TCH拥塞时间总话务量TCH掉话率TCH掉话次数4月7日17:00 0008.5136119.18.510.0914月8日17:00 06.8708.430015.30.7624月9日17:00 08.3

14、09.590017.891.734月10日17:00 04.1904.88009.07004月11日17:00 03.4403.84007.28004月12日17:00 05.1406.150011.290.611从TCH的话务统计中可以看出，在微蜂窝“海龙大厦”开启半速率功能后，对话务量的吸收效果相当理想。在7日下午16-17点，话务量为8.51Erl时，拥塞时间为119.1秒，TCH信道阻塞次数为36次。开启半速率功能后，在2载波、14个TCH信道的配置下，在9日下午16-17点时，最高话务量达到17.89Erl（为以前的2倍）时，仍未出现TCH信道拥塞的现象。因此在容量上，由于半速率功能

15、的开启，使得系统的无线容量得到了极大的提高。伴随无线容量的增加，总的掉话率有所上升，最高的时候达到2.52%，但是TCH的掉话次数和原来相比，并没有什么变化。4.2.2 SDCCH话务统计分析表3 SDCCH话务统计对比日期时间SDCCH统计SDCCH话务量SDCCH阻塞次数SDCCH拥塞时间SDCCH掉话率SDCCH试呼次数SDCCH掉话次数4月7日17:00 1.17000.17119224月8日17:00 0.96000.2100724月9日17:00 1.14000.24123034月10日17:00 0.8300082904月11日17:00 0.69000.2773424月12日1

16、7:00 0.92000.119031从SDCCH的话务统计数据上看，SDCCH的话务量并没有太大的变化，反而有所下降。同时SDCCH的掉话次数也没有什么明显的变化。4.2.3切换统计分析表4 切换统计对比日期时间切换小区间尝试次数小区间成功次数小区间切换成功率小区内尝试次数小区内成功次数4月7日17:00 67351977%884月8日17:00 74456676%764月9日17:00 83153765%964月10日17:00 36933992%654月11日17:00 33432096%13134月12日17:00 59945376%86由于整个中关村地区的话务量都比较高，切换目标小区

17、的话务负荷均比较重，因而能够提供的无线资源有限，切换失败的可能也在增加。但是我们也应该看见，在话务量数量大体相同的情况下，切换成功率还是有所提高的，在出现大话务量的情况下（15Erl以上），切换成功率的下降的幅度基本在10%以内，还是可以忍受的。4.2.4干扰统计分析北京联通现网对干扰等级的统计的标准如下：1) Band1：干扰强度在-110dBm至-100dBm；2) Band2：干扰强度在-100dBm至-85dBm；3) Band3：干扰强度在-85dBm至-65dBm；4) Band4：干扰强度在-65dBm至-45dBm；5) Band5：干扰强度在-45dBm以上。表5 干扰统计对

18、比日期时间干扰统计Band1(Nr)Band2(Nr)Band3(Nr)Band4(Nr)Band5(Nr)4月7日17:00 0.1400004月8日17:00 9.020.010004月9日17:00 8.5200004月10日17:00 16.1300004月11日17:00 16.100004月12日17:00 13.460000随着半速率功能的开启，系统的干扰强度会有少量增加，说明随着半速率功能的开启，无线环境的质量有所下降。但是基本都在-100dBm以下，所以对系统的影响有限。5结束语针对网络优化过程中面对突发性话务量现象、而扩容工程或新站入网的周期又较长，因而采用半速率作为解决手段不失为一个有效方案。其开通简单、便捷，使得网络资源得到充分利用，降低了GSM网络TCH阻塞