提升GSM新功能

1、提升GSM业务质量新功能介绍网络部无线优化处2011年4月13日2011年GSM网络关键功能引入策略n 重点推广1、多CCCH2、AMR3、BSC联合寻呼n 重点推进1、数据业务下行功率控制2、提高PDCH利用率的新功能n 重点试验1、TFO/TrFO2、C-RAN目 录GSM语音质量提升技术1减小数据业务对语音业务影响的相关技术33TFO/TrFO技术多CCCH技术AMR技术BSC联合寻呼技术数据业务下行功率控制优化GSM网络资源配置2提高PDCH利用率（基于激活TBF数的TBF LIMIT功能 ）GSM语音质量问题GSM语音质量恶化是现网比较突出的问题，其主要原因有两类：1、无线环境恶化：

2、随着业务量的增长，特别是数据业务量爆发，在频率不增加的条件下，频率复用密度增加，网络结构复杂，导致无线环境(C/I)恶化。北京900M质差话务（Rx_Quality6-7级）比例2.31%北京87% 高质差小区由于干扰导致北京五环内高干扰小区占比高达21%2、半速率编码、核心网IP化等网络新技术的引入，在提高网络容量、降低网络成本的同时，降低了语音质量。相同无线环境下，半速率编码MOS值约比全速率编码低0.3-0.5核心网IP化后，核心网需增加2个TC（TransCoder，编码转换器），MOS值约下降0.3解决方案：AMR功能与TFO/TrFO功能从编码角度提高语音质量。AMR技术AMR功能

3、：与FR/HR/EFR语音编码速率固定不同，AMR提供了一个编码速率集；开启AMR功能后，可根据无线环境质量调整语音编码速率；在无线环境较好时，传输误码率低，提高语音编码速率（将较多字符用于语音编码），获取优质语音；在无线环境较差时，传输误码率高，降低语音编码速率，增加保护字符，保证语音编码正确接收；系统和终端必须同时支持AMR功能在信道编码速率一定的条件下，越低的语音编码速率抗干扰能力越强。与周边无线环境相匹配的语音编码纠错、校验冗余编码，确保语音准确无误12.2K 10.2K 7.95K 7.40K 6.70K 5.90K 5.15K 4.75KAMR5.04.03.02.01.0MOSC

4、/INo error 16 13 10 7 4 1AMR Test Result456bit/20ms22.8K/s语音编码语音编码260bit/20ms信道编码信道编码增加冗余13.0kBit/s456bit/20ms22.8kBit/s模数转换AMR对语音质量的提升理论分析FR_AMR中的12.2kBit/s与EFR编码原理非常相似，因此在无线环境很好时，FR_AMR与EFR语音质量相当，随着无线环境的恶化，FR_AMR可调整编码速率，增加保护字节，提高空中接口传输准确性，理论上应比EFR/FR语音质量好。在无线环境很好时，HR_AMR最高编码速率为7.95kBit/s，理论上语音质量应优

5、于HR（5.6kBit/s），随着无线环境的恶化，HR_AMR可调整编码速率，增加保护字节，提高空中接口传输准确性，理论上应比HR语音质量好。编码方式编码速率全速率FR13.0kBit/s半速率HR5.6kBit/s增强型全速率EFR12.2kBit/sFR_AMR12.2-4.75kBit/s共8种速率HR_AMR7.95-4.75kBit/s共6种速率实测对AMR功能进行实验室及现网测试，测试结果与理论分析相符。在相同无线环境下， FR_AMR语音质量优于EFR，HR_AMR语音质量明显优于HR，与FR基本相当。测试项目平均MOS最大MOS最小MOSEFR4.164.2863.6 AMR-

6、FR4.134.24 3.64FR3.61 4.12 3.17 AMR-HR3.57 4.113.18HR3.353.982.26AMR应用适用场景：适合在高话务密度、无线环境不佳区域开启；日常开启HR的区域，建议用HR_AMR代替HR。网络部建议2011年各省至少配备15%载频规模的AMR功能（包含增量及存量设备），并且所采购的AMR应至少可在BSC范围内进行灵活配置，既可以在半速率载波上开启，也能够在全速率载波上开启AMR功能。目前设备厂家全部支持AMR功能，所有设备厂家均需单独收费（每载频报价173-1800元）设备厂家对功能使用约束较多（小区级配置），无法实现按需动态配置设备厂家支持情

7、况支持硬件版本支持软件版本(版本+补丁)支持时间阿尔卡特支持9100 BSSB102007诺西支持BSC3i, FlexiBSCS122007爱立信支持 BSC R12BSC R122006摩托罗拉支持BSC6(大BSC，OEM华为)RSR102009年6月摩托罗拉支持BSC2(小BSC)GSR72007年3月中兴支持V3/V2V6.00.00/V2.97.012007年华为支持BSC6000/BSC6900GBSS8.12008年12月AMR功能强化-SACCH/FACCH重发开启AMR功能后，TCH对抗恶劣无线条件的能力得到了提高，但是对于信令信道并未改善，有时会出现掉话增多；通过重发SA

8、CCH/FACCH，提高信令接受成功率，在恶劣无线条件下降低掉话率；3GPP R6中提出SACCH/FACCH重发功能，是VAMOS(Voice Services Over Adaptive Multi-User Channels on One Slot )的基本功能；对R6以上终端可提高双向信令接受成功率；对R6以下终端可提高下行信令接受成功率；是中国移动集中采购无线设备规范AMR功能的增强功能;除摩托罗拉BSC2外，所有厂家均支持；北京公司打开了诺西107个BSC(S14)的FACCH重发功能后，全网掉话率从1.58%下降到1.51% OSC:正交子信道技术（诺西）问题： AMR和功率控制

9、的关系 AMR中各种速率和C/I的关系语音编码转换损伤话音质量核心网IP化之前，一次GSM网内的语音呼叫需要经过2次话音编码转换；核心网IP化之后，一次GSM网内的语音呼叫需要经过4次话音编码转换；每次话音编码转换对语音质量均有损伤，实验室测试为MOS值降低0.15；G.711 64K123412核心网核心网IP化前化前核心网核心网IP化后化后TFO/TrFO技术MSCMSCG.711 64KTFO(Tandem Free Operation) 呼叫建立后，两个TC对所使用的Codec进行带内协商，使得语音呼叫可以避免在发端和收端侧进行不必要的语音编解码转换，从而提高话音质量。TC要一直监视进

10、行中的呼叫，所以TFO并不节省TC资源。核心网IP化之后，局间呼叫TFO失效。AMR2 12.2KAMR2 12.2KAMR2 12.2KAMR2 12.2KTrFO（Transcoder Free Operation）在呼叫建立前，通过MSC SERVER之间的带外信令协商Codec，协商后的呼叫可以完全不经过编解码器，从而提高话音质量。TrFO不需要TC资源，从而节省了昂贵的TC资源及其带来的功耗。TrFO是使用ATM或IP承载的R4网络特有的技术，要求呼叫全程IP化。TFO对语音质量的提升理论分析TFO协商成功后，可免去2次TC对话音的损伤，折合MOS值约为0.3；2011年初，网络部组

11、织6省对现网各厂家各种语音编码方式与TFO的组合测试及多厂家兼容性测试省公司小范围开启TFO功能，主要结论：开启TFO功能后，对HR语音质量提升最大，对EFR和AMR_HR有一定提升，对AMR_FR没有明显提升；开启TFO功能后，实际协商成功率与使用率普遍较低，协商成功率在7%以下（重庆35%，广东1%）；开启TFO功能后，GSM网络运行指标未出现恶化，对BSC的CPU负荷及TC占用率影响也不大。由于现网尚未开展A接口IP化改造，因此尚不具备开启TrFO功能条件（2011年，全网约有数百个BSC可支持A接口IP化，计划于下半年验证TrFO效果）。TFO功能支持情况设备厂家是否已支持支持硬件版本

12、支持软件版本(版本+补丁)支持时间是否单独收费支持哪些编码方式阿尔卡特支持9100 BSSB10/B112007/2009-12-30是B10支持FR/EFR/HR TFO, B11 支持AMR TFO诺西支持BSC: BSC3i, FlexiBSCMSS:DX200；MGW:IPA2800BSC:S12;MSS:M14;MGW:U4;2009年是支持HR, FR, EFR，NB-AMR FR, NB-AMR HR 除了7.95kbit/s, WB-AMR FR 6.6, 8.85 and 12.65kbit/s爱立信支持BSC R12BSC R122006是AMR FR,AMR HR, EF

13、R中兴支持V3/V2V6.10.00/2.97.012008年是FR/HR/AMR华为支持BSC6000/BSC6900GBSS8.12008.12是GBSS8.1版本支持FR、HR、EFR TFOGBSS9.0及之后版本支持AMR TFO摩托罗拉支持BSC6 (大BSC，OEM华为)RSR102009年6月是支持GSM FR/HR,和EFR,不支持AMR编码摩托罗拉不支持BSC2 (小BSC)无支持计划目前除摩托罗拉BSC2(小BSC)外，其他设备厂家均支持TFO功能(均需单独收费)；各厂家支持的编码方式不同；TFO功能开启建议开启TFO功能前应考虑以下因素：无线环境适合在无线环境不佳区域开

14、启；话务模型由于在核心网IP化之，局间呼叫无法实现TFO，考虑到中国移动的核心网IP化进度，建议仅在BSC/TC打开TFO功能，应用于局内（同一MGW内）呼叫；统计结果显示各省会城市局内呼叫占比为5%-60%，建议局内呼叫比例高的城市开启；编码方式TFO协商过程在通话建立之后进行，为提高协商成功率，建议在话音编码方式相对单一区域开启。目 录GSM语音质量提升技术1减小数据业务对语音业务影响的相关技术315TFO/TrFO技术多CCCH技术AMR技术BSC联合寻呼技术数据业务下行功率控制优化GSM网络资源配置2提高PDCH利用率（基于激活TBF数的TBF LIMIT功能 ）常规CCCH配置每个小

15、区的若干块载频，定义为C0-Cn，每个载频的8个时隙，定义为TS0-TS7，通常C0的TS0配置为BCCH+CCCHC0的TS1配置为SDCCH+SACCH其余时隙全部配置为业务信道现网存在CCCH与专用信道配置不匹配问题业务量增长 单个小区载频数增加，市区典型配置由3载频增长为7载频业务结构变化 一次短信、彩信等业务，相对于语音业务，对PCH开销相同，对业务信道占用却少得多； QQ等小流量数据业务，频繁申请无线资源，大量消耗RACH、AGCH资源，并挤占PCH资源；CCCH(Common Control CHannal)用于在BTS和终端之间传递控制信息，完成呼叫建立和寻呼过程。CCCH包括

16、RACH(上行)、AGCH (下行) 、PCH (下行)。多CCCH技术3GPP规范中定义： C0的TS0、TS2、TS4、TS6均可配置为CCCH按照规范，开启多CCCH功能后，一个小区的CCCH配置可增长为原先的四倍122943121171850566399643434537838641267864157020000400006000080000100000120000140000南洋学院F南洋学院A藕塘商校室分A中莲杆DB交通学校（数光）A寻呼拥塞次数调整后寻呼拥塞次数现网效果验证：南京在寻呼拥塞情况最严重区域（开通比例约为2%，主要是高校区）打开多CCCH功能寻呼容量倍增，基本解决寻呼

17、拥塞问题，解决短信延迟问题多CCCH功能支持情况目前设备厂家全部支持多CCCH功能，此功能已纳入总部集采GSM设备基本功能。设备厂家支持情况支持硬件版本支持软件版本(版本+补丁)支持时间阿尔卡特支持9100 BSSB102007年诺西支持BSC3i, FlexiBSCRG10 MP4.0&PP4.1&PP4.22010年4月爱立信支持BSC R12BSC R12/G102009摩托罗拉支持BSC6(大BSC，OEM华为)RSR102009年6月摩托罗拉支持BSC2(小BSC)GSR72007年3月中兴支持V3/V2V6.00.00/2.97.012007年华为支持BSC6000

18、/BSC6900GBSS8.12008年12月多CCCH开启建议目前全国已有30个省份开启多CCCH功能，小区开启比例为14.7%。网络部建议2011年在直辖市、省会城市、计划单列市及其他重点城市全面部署多CCCH功能（包含增量及存量设备）多CCCH功能适用场景： 在高话务密度区域开启，解决寻呼拥塞及业务立即指派拒绝问题； 特别适合在短信、手机QQ这样小流量业务频繁，语音业务相对比例低的区域（如高校区）开启； CCCH配置应与业务信道匹配，应仔细计算后开启，并在开启后观察业务信道(SDCCH/TCH/PDCH)的拥塞率指标；PDCH利用率问题现网PDCH承载效率：全国每信道承载流量仅为1.3M

19、/小时，远低于语音信道的承载效率。QQ等小流量业务 信道占比高达60% 传输数据的时间与其占用PDCH的时间相比仅为10%20% QQ业务的下行PDCH效率最低（0.130.24 kbit/pdch*s），WAP浏览业务效率居中（1.983.11 kbit/pdch*s），FTP下载业务效率最高（33.339.04 kbit/pdch*s ）爱立信基于激活TBF数的TBF LIMIT功能现网（广东爱立信）PDCH分配的TBF： 平均忙时每BGPDCH上的TBF数约为3； 平均忙时每EPDCH上的TBF数约为4； 平均忙时每BGPDCH上的ActiveTBF数约为1.5，占总分配的TBF的50%

20、； 平均忙时每EPDCH上的ActiveTBF数约为1.5，占总分配的TBF数的37.5%；如果资源的共享只考核激活的TBF数，可提高PDCH利用率TBF LIMIT是分配新动态PDCH的门限值。 基于激活TBF数的TBF LIMIT功能应用效果数据业务忙时每PDCH速率提升46%。数据业务忙时和24小时平均，每小区分配的PDCH分别降低了24%和33%其他厂家方案诺西小包检测原理：BSC将根据传输的数据包大小而不是按照手机所能支持的最多无线时隙数来进行分配，避免了小数据包占用过多无线时隙的情况目 录GSM语音质量提升技术1减小数据业务对语音业务影响的相关技术324TFO/TrFO技术多CCC

21、H技术AMR技术BSC联合寻呼技术数据业务下行功率控制优化GSM网络资源配置2提高PDCH利用率（基于激活TBF数的TBF LIMIT功能 ）目 录GSM语音质量提升技术1减小数据业务对语音业务影响的相关技术325TFO/TrFO技术多CCCH技术AMR技术BSC联合寻呼技术数据业务下行功率控制优化GSM网络资源配置2数据业务影响语音业务质量问题2G数据业务量激增，对GSM语音业务质量有负面影响：1、数据业务挤占语音业务资源2、现有终端及网络能力决定语音业务与数据业务不能并发，且用户正在做数据业务时无法做语音业务被叫理论计算会使寻呼成功率降低1%3、造成无线环境（C/I）恶化，影响语音业务质量

22、解决方案1、BSC联合寻呼功能解决用户正在做数据业务时无法做语音业务被叫问题，提高话音业务接通率2、数据业务下行功率控制减小数据业务对无线环境的影响，提高语音业务质量使用数据业务时无法做被叫问题现象 用户使用分组域传送数据时，电话呼入时终端没有任何提示，主叫方提示“暂时无法接通”，也无法接收短信； 降低网络寻呼成功率，影响接通率；原因分析 现网主要为B类终端， 可以同时附着于电路域和分组域，但同一时刻只能运行一种业务 现网运行于网络模式II（ CS寻呼和GPRS寻呼都使用CCCH信道）之下：当2G数据传送时终端需监听PDTCH（分组业务信道），而电路域寻呼消息则通过CCCH信道下发，但B类终端

23、按照国际标准要求是没有能力同时监听这两个信道的，既而造成B类终端在2G数据传送时的来电、短信都将无法接通。BSC联合寻呼技术功能描述：当BSC从A接口接收到一个CS域寻呼消息后，会根据寻呼消息中的IMSI标识查询终端是否正在进行分组业务；如果手机当前处于空闲状态，BSC将寻呼消息从PCH信道上发送给MS; 如果手机当前正处在PS传输状态，BSC将寻呼消息在PACCH信道和PCH信道上均发送一遍给手机。全国已有20个省份开启BSC联合寻呼功能，载频开启比例为24.4%。BSC联合寻呼应用目前设备厂家全部支持多BSC联合寻呼功能，此功能已纳入总部集采GSM设备基本功能。诺西、阿尔卡特、摩托罗拉、中

24、兴等厂家虽然已有支持BSC联合寻呼功能的版本，但版本刚入网，在网设备版本基本不支持；网络部建议2011年在直辖市、省会城市、计划单列市及其他重点城市部署BSC联合寻呼功能（包含增量及存量设备）设备厂家是否支持支持硬件版本支持软件版本(版本+补丁)支持时间阿尔卡特支持9100 BSSB112009年12月诺西支持BSC3i, FlexiBSCRG10 MP4.0&PP4.1&PP4.22010年4月爱立信支持BSC R12BSC R122007年摩托罗拉支持BSC6(大BSC，OEM华为)RSR10.12010年3月摩托罗拉支持BSC2(小BSC)GSR10 FP3未获取入网许可

25、证中兴支持V3/V2V6.00.00/2.97.012010年华为支持BSC6000/BSC6900GBSS8.12008年12月功率控制语音业务上、下行功率控制技术很成熟，在现网中普遍使用；数据业务上行功率控制有国际标准，各厂家设备均支持，现网有应用；数据业务下行功率控制无国际标准，个别厂家支持，现网基本未使用；数据业务没有功率控制机制，发射电平比语音业务高、产生的系统内干扰比相同话务量的语音业务高；功率控制：在保证电平强度和信号质量的前提下，调整基站和终端的发射功率，达到降低整网干扰的目的，同时有减小功耗的效果。上行功率控制：调整终端的发射功率。下行功率控制：调整基站的发射功率。语音业务：

26、语音编码速率基本恒定（ 13.0-4.75kBit/s ）数据业务：追求更高的编码速率以获得更高的传输速率数据业务下行功率控制效果4.984.062.9150%4.433.652.6540%3.753.142.3230%60%4.533.732.750%3.993.322.4440%3.352.822.1130%50%3.993.322.4450%3.492.932.1840%2.892.461.8530%40%下行功控幅度下行功控幅度=8dB，底噪下，底噪下降水平降水平(dB)下行功控幅度下行功控幅度=6dB，底噪下，底噪下降水平降水平(dB)下行功控幅度下行功控幅度=4dB，底噪下，底噪下降水平降水平(dB)MCS9占占数据业务数据业务比例比例数据数据业务业务占比占比GSM系统引入数据业务下行功控络底噪下降情况（理论分析结果）系统引入数据业务下行功控络底噪下降情况（理论分析结果）部分厂家设备有数据业务下行功率控制功能：当数据业务达到期望的编码速率（目前定为MCS_9）时，开启数据业务下行功率控制，达到减小全网底噪目的。现网测试：北京网络质量提升项目试验结果显示：数据业务占比为40%时，开启数据业务下行功率控制后，无线底噪降低2.39dB，GSM话音下行优质质量0级比例由83.9%上升至86.1%。试验区域图数据业务下行功率控制应用目前只有摩托罗拉和华为设备支持数据业务下行