PDCH信道承载效率提升课题研究
- 背景情况
随着网络规模的日益扩大和用户的急速增长，网络资源配置日益紧张，为均衡语音和数据业务信道资源，全面提升PDCH信道承载效率，最大限度提高无线资源利用率，降低网络建设投入成本，同时进一步扩大EDGE业务的覆盖范围，提升客户感知，我分公司开始着手进行PDCH信道承载效率提升课题的研究工作。
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技术方案
- PDCH信道承载效率的评估方法
PDCH信道承载效率主要通过三种指标来进行评估：PDCH信道吞吐率，TBF吞吐率和高阶编码比率。其中PDCH单时隙的吞吐率是衡量PDCH信道效率的最主要指标，TBF吞吐率则反映的PS业务的吞吐率，也可以从侧面反映PDCH信道承载效率。
三种评估指标的公式定义如下：
- PDCH信道吞吐率
该公式是用来衡量单PDCH信道平均吞吐率，该公式与高编码比率有比较密切的关系。公式定义为：
PDCH吞吐率（下行）=下行方向各种编码方式数据块*各种编码方式RLC数据块净荷/(下行方向各种编码方式数据块*20ms)；
- TBF吞吐率
该公式是用来衡量所有TBF平均吞吐率，公式定义为：
TBF吞吐率（下行）=下行方向各种编码方式数据块数*各种编码方式RLC数据块净荷/下行数据TBF持续时间统计；
- 高阶编码比例
对于EDGE业务来说，MCS7，MCS8，MCS9的编码的传输效率更高，高编码比率越高，则说明PDCH信道的传输效率越高。公式定义为：
高阶编码比率（下行）=下行方向使用MCS7，8，9编码方式的块数/下行方向EDGE所有编码方式的块数；
此外在现场关注提升PDCH承载效率相关指标的同时，还需要关注全网EDGE有效吞吐量，上下行TBF资源分配成功率，Abis拥塞率，UPPB-DSP拥塞率，PDCH信道拥塞率等主要指标不出能出现下降。
上述涉及到的KPI指标在iBSC下的具体公式定义可见附件：
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- 课题研究思路
为了提升PDCH的承载效率，重点需要从下面5个方面的内容进行优化和调整：
- 配置充足的Abis资源和DSP资源
Abis资源和DSP资源配置不足，或者分配不合理会出现在Abis口或者PCU内的数据吞吐率过低，成为PS业务速率的瓶颈，进而影响到PDCH的吞吐率指标。需要检查Abis和DSP资源配置是否充足，可根据UPPB-DSP拥塞率，Abis拥塞率指标评估是否存在UPPB-DSP和Abis拥塞的问题。如果存在UPPB-DSP拥塞，则向UPPB-DSP负荷小的DSP进行微调。如果存在Abis拥塞则考虑扩容Abis或者调整Abis资源分配参数。
可以将GPRS用户新分配信道绑定的最大ABIS数目设置为4条，有助于在Abis资源充裕时，如果PDTCH首先被GPRS用户占用，后来又有EDGE用户接入时能够捆绑足够的带宽。
- 提升高阶编码的比率
提升高阶编码比率主要包括两部分工作：一是对无线环境进行优化，提高C/I，可以通过邻区优化，RAC优化进行。二是选择较为合适的初始编码方式，可以对初始编码方式进行调整，在全网吞吐量没有下降的情况下适当提升初始编码方式。
- 提升PDCH信道的复用度
通过增大单无线时隙最大容纳的PS上下行用户数，避免通过牺牲用户接入的方式来保证用户速率，从而提升PDCH信道的复用度。
- 信道分配算法，Abis资源分配系统参数的优化
对于信道分配算法优化，可考虑减小TRX空闲度参数。Abis资源分配算法则可以优化BSC级Abis资源动态调整算法中的相关参数RS、RR、RA、RM、RB、RG、RE等参数。
- 减少冗余配置的PDCH信道资源
对PDCH信道拥塞率始终为0，且PDCH信道复用度较低的小区，可以考虑适当减少PDCH信道数量。
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- 课题研究的具体执行方案
根据提升PDCH吞吐率的主要思路，结合自治州实际网络情况，分公司网优人员现场制定了相应的无线参数调整具体方案。
1）验证最为合适的初始编码方式
现场调整上下行EDGE初始编码方式，评估MCS2，MCS6，MCS7三种情况下的整网吞吐量，PDCH吞吐量波动情况。
由于MCS2覆盖半径较更高阶编码方式的大，若EDGE网络的覆盖本身不是很好，降低初始编码方式可以有效的扩大服务范围，提升全网业务吞吐量。 目前吉首BSC102全网初始编码方式为MCS6，若调整为MCS2后全网吞吐量几乎未提升，则说明EDGE覆盖本身就比较良好，则没有必要将初始编码改小。
同时，对于覆盖较好的密集城区，在保证全网吞吐量不下降的情况下，还可以考虑使用较高的初始编码方式（如MCS7），以提升用户初始接入时的速率。若网络中小流量业务较多，则可以提升PDCH吞吐率。
2）调整单无线时隙最大容纳的PS上下行用户数
调整单无线时隙最大容纳的PS上下行用户数参数，将MaxPsUserPerTs_0（上行）设置为7，将MaxPsUserPerTs_1(下行）设置为16。
调整该参数的具体原因为，移动台将始终在所被指配的PDCH信道上检测下行链路的USF值。所以在一个时隙上只能有7个上行TBF同时存在，新的上行TBF建立请求将被拒绝。TAI：TA更新使用时间提前量标志TAI进行标识，TAI的取值范围为0～15。在一条PDCH信道上，最多支持16个手机同时进行TA更新。由以上知识点可知，对于一条PDCH来说，对上行最多同时复用7个TBF，下行最多同时复用16个TBF。
将参数设置为对大，目的是避免通过牺牲用户接入的方式来保证单用户速率，尽可能的利用单PDCH信道资源，提升单PDCH信道使用效率。
3）合理设置Abis资源的配置
综合考虑Abis Poll中各小区的业务量及PDTCH配置情况，合理设置Abis资源动态调整算法中的RS、RR、RA、RM、RB、RG、RE权值参数，有助于Abis资源更加合理的分配。现场按照以下思路进行调整：RS=6、RR=12、RA=6、RM=10、RB=6、RG=15、RE=45。
其中：
RS表示Gb口上行吞吐量权值，RR表示Gb口下行吞吐量权值；
RA表示EGPRS MS请求接入次数权值，具体为EDGE业务下TBF成功建立的次数的权值；RM表示高带宽请求次数权值，具体指根据手机测量报告测量值查编码表得到的下行编码高于后台配置的信道最大可用编码的次数；
RB表示最高带宽使用量权值，具体指小区实际的资源使用情况，BSC成功分配一上/下行块的次数；
RG表示GPRS载频比例的权值，RE表示EDGE载频比例的权值。
以上7个权值参数要求RS+RR+RA+RM+RB+RG+RE=100。
GPRS用户新分配信道绑定的最大ABIS数目表示在该小区有足够的Abis资源时，最多能够给GPRS用户新分配的信道绑定的Abis的最大数。将该参数设置为最多绑定四条ABIS，有助于在Abis资源充裕时，如果PDCH首先被GPRS用户占用，后来又有EDGE用户接入时能够捆绑足够的带宽
4）优化信道资源分配算法
合理减小TRX空闲度参数，将PS业务集中在比较空闲的载频上，不让其无限扩张，当PDCH信道配置在多个载频上时有效。建议减小该参数到20%。
BSC会计算小区下每个载频的数据业务空闲度，当有新业务需要申请PS信道时，会按照空闲度大于该阈值的载频→空载频→空闲度小于该阈顺序申请。将该参数改小后，可以将PS业务集中在比较空闲的载频上，不让其过早扩张，使PS业务的载频分布更集中。
对于PDCH信道较多，且配置在多个不同载频的网络里，减小该参数，可以尽量将先占用的载频资源使用完，再开始占用空闲载频，避免PDTCH资源过早扩张。
对于载频空闲度计算方法简要介绍如下：
假设该载频上行和下行方向都有PS业务可用信道，上行可用信道数为byUpNum, 下行可用信道为byDwNum,那么，
上行方向所有ps可用信道的空闲值之和=∑100*(Abis/AbisMax)*(Qos/16)*((Usermax-Usernum)/Usermax)，即累加byUpNum条上行信道的空闲度值。
Abis表示该信道分配了多少Abis资源（ip abis带宽或E1 abis时隙）
AbisMax表示该信道能允许分配的最带Abis资源数
Qos表示该信道上可用的Qos额度数（信道初始可用的额度数为16）
Usermax表示信道上最多允许几个用户复用
Usernum表示当前信道上已有几个用户
载频空闲度TrxIdle= （下行方向所有ps可用信道的空闲值之和 * byDwNum + 上行方向所有ps可用信道的空闲值之和 * byUpNum） / （2 * byDwNum * byUpNum）
5）现场无线参数调整情况汇总
上述现场课题研究给出的具体方案中所涉及到无线参数、参数级别，参数调整前后设置情况汇总如下表：
表1：现场无线参数调整情况汇总
| Parameter Name |
Level |
Before |
After |
| 上下行EDGE初始编码方式（EGPRSInitAttSelt） |
Cell |
5,5,8,8 |
6,6,8,8 |
| RS、RR、RA、RM、RB、RG、RE |
BSC |
12,12,6,14,6,15,35 |
6,12,6,10,6,15,45 |
| GPRS用户新分配信道绑定的最大ABIS数目（Info_1_8） |
BTS |
最多绑定二条Abis |
最多绑定四条Abis |
| 单无线时隙最大容纳的PS上行用户数（MaxPsUserPerTs_0） |
BSC |
4 |
7 |
| 单无线时隙最大容纳的PS下行用户数（MaxPsUserPerTs_1） |
BSC |
6 |
16 |
| TRX空闲度（TrxPSIdleThs） |
BSC |
80 |
20 |
| 分组业务繁忙度门限）（Info_1_16） |
Cell |
80 |
50 |
| UpuUnit |
Cell |
- |
配置参数,按需调整 |
| DSP ID |
Cell |
- |
配置参数,按需调整 |
6月17日现场对吉首市BSC102完成了现场无线参数的调整，通过对BSC102晚忙时的PDCH信道吞率、高阶编码比率等指标的对比，我们发现BSC102下的PDCH承载效率有了一定的提升。具体PS关键指标数据可见下表：
表2：吉首BSC102参数调整前后主要PS指标情况
| 结束时间 |
上行TBF资源分配成功率 |
下行TBF资源分配成功率 |
EDGE有效吞吐量-上行(MB) |
EDGE有效吞吐量-下行(MB) |
PDTCH吞吐率-上行(Kbps) |
PDTCH吞吐率-下行(Kbps) |
下行EDGE高编码比率 |
| 2010-06-05 22:00:00 |
99.57% |
98.28% |
153.4576 |
524.6778 |
28.1201275 |
37.9508844 |
51.54% |
| 2010-06-05 23:00:00 |
99.42% |
97.58% |
173.9369 |
608.2344 |
28.2088573 |
38.6851272 |
49.19% |
| 2010-06-06 22:00:00 |
98.40% |
93.71% |
184.0625 |
749.2837 |
28.1694004 |
39.9568954 |
50.48% |
| 2010-06-06 23:00:00 |
98.83% |
95.06% |
198.0523 |
728.7733 |
27.8869324 |
39.4713837 |
54.11% |
| 2010-06-07 22:00:00 |
98.42% |
93.80% |
177.072 |
675.5406 |
28.1609109 |
38.5259243 |
58.45% |
| 2010-06-07 23:00:00 |
98.95% |
95.64% |
194.4543 |
690.5375 |
27.9991226 |
38.1407415 |
56.90% |
| 2010-06-08 22:00:00 |
98.62% |
94.68% |
178.9955 |
614.1901 |
27.9979026 |
38.0027373 |
59.15% |
| 2010-06-08 23:00:00 |
98.91% |
95.68% |
190.2601 |
692.1357 |
27.9591379 |
38.6790256 |
57.08% |
| 2010-06-09 22:00:00 |
98.58% |
94.44% |
168.238 |
562.28 |
28.2560674 |
37.5601865 |
49.21% |
| 2010-06-09 23:00:00 |
98.83% |
95.12% |
189.0074 |
666.6623 |
28.0761707 |
38.2748204 |
51.15% |
| 2010-06-10 22:00:00 |
98.46% |
94.06% |
172.2226 |
603.2739 |
28.1874895 |
38.9084932 |
52.03% |
| 2010-06-10 23:00:00 |
98.72% |
94.81% |
202.9106 |
754.3226 |
27.9747702 |
38.6860798 |
55.44% |
| 调整前平均 |
98.81% |
95.24% |
181.89 |
655.83 |
28.08 |
38.57 |
53.73% |
| 2010-06-17 23:00:00 |
99.82% |
99.56% |
190.6544 |
614.1066 |
28.6773807 |
41.3577016 |
|
| 2010-06-18 22:00:00 |
99.99% |
99.97% |
162.8491 |
538.1816 |
28.6398451 |
41.6138711 |
76.07% |
| 2010-06-18 23:00:00 |
99.90% |
99.79% |
199.2445 |
703.9872 |
28.6392195 |
42.5042678 |
76.27% |
| 调整后平均 |
99.90% |
99.74% |
184.25 |
618.76 |
28.65 |
41.83 |
76.17% |
1、PDCH信道吞吐率指标对比
通过上表数据，我们可以看到最能体现PDCH承载效率的上下行PDCH吞吐率指标均有了一定的提升：
- EDGE 下行PDTCH吞吐率由优化之前的38.57kbps提升到41.83kbps，提升幅度为8.5%;
- EDGE 上行PDTCH吞吐率由优化之前的28.08kbps提升到28.65kbps，提升幅度为2%。
2、EDGE高阶编码比率指标对比
在完成本次课题的无线参数调整后，BSC102的高阶编码比例有了较大幅度的提升。EDGE下行高阶编码比例由优化之前的53.73%提升到76.17%，提升幅度为22.44%。
图2：BSC102调整前后下行EDGE高阶编码比率对比
3、PDCH信道拥塞率指标对比
完成本次课题的无线参数调整后，BSC102的PDCH信道拥塞率有明显下降，PDCH信道拥塞率由优化前1.5%降到优化后0.1%。
图3：BSC102调整前后PDTCH拥塞率指标对比
4、上下行TBF资源分配成功率指标对比
完成本次课题的无线参数调整后，BSC102的上下行TBF资源分配成功率有了明显提升，上下行分别由优化前的98.81%、95.24%提升到优化后的99.9%和99.74%。
图4：BSC102调整前后上下行TBF资源分配成功率对比
四、本省应用推广情况
由于本课题是基于中兴BSCV3下的无线参数调整方案，而目前全省中兴设备普遍都是BSCV2设备，因此需要等2010年下半年全省的中兴BSCV2全部替换为BSCV3后再考虑全网推广。