GPRS网络优化

■ 王迪

GSM-R系统引入通用分组无线服务业务（GPRS）网络，为GSM-R运营者由话音业务向综合信息服务领域拓展提供了重要的网络平台，并为GSM-R向3G演进打下基础。基于GSM-R的GPRS网络已在青藏铁路完成测试工作，可以满足铁路运营要求。但基于GSM-R的GPRS网络建设在我国尚处于初期，优化经验相对较少，网络存在某些问题。为更好地保证服务质量，需要对网络优化流程和评估指标等方面进行分析，以改善网络质量。GPRS网络优化分为核心网优化和无线网优化。GPRS无线网是影响GPRS服务质量的关键，在此重点研究GPRS无线网的优化。GPRS系统以GSM-R网作为承载，共用相同基站和频谱资源，决定了GPRS与GSM-R网络优化相互关联和制约。在网络优化过程中，针对2个网络的共同点进行重点优化，对于两者互相冲突的地方，现阶段应以话音为主，在保证GSM-R网络质量的基础上，尽可能提高GPRS的服务质量。

1 GPRS网络优化流程

GPRS网络优化流程包含数据统计分析、进行数据传输（DT）和呼叫质量拨打（CQT）测试分析，以及参数调整等（见图1）。

（1）采集数据。主要包括无线接入网网元管理系统（OMC-R）上的统计数据、告警数据和网络测试数据。

（2）数据优化。

——系统容量分析：分析PCU（Packet Control Unit）是否充足，分组数据信道（PDCH）分配是否合理。

——干扰分析：干扰意味着高误码率导致数据包重传，如果干扰强度大或时间过长，将会中断服务。

——Gb接口（SGSN和BSS间接口）性能分析：了解基站控制器（BSC）内的接入点（APN）分布、应用分布、各类业务的上下行比例、不同业务的忙小区，便于有针对性地采取优化。

（3）测试优化。

——DT测试：包括对应上传下载的逻辑链路控制（RLC）层上下行吞吐量、RLC层上下行重传率、小区重选次数、小区重选平均间隔时间等指标。

——CQT测试：反映GPRS端到端的性能，包括GPRS附着与去附着测试、分组数据协议（PDP）激活与去激活测试、文件传输协议（FTP）上传和下载测试等。

（4）通过系统性能指标判定网络是否符合要求。如不符合，需找出原因进行调整，并确认问题是否有效解决。如果调整无效，重新制定方案直到问题解决。问题解决后，收集实施后的网络数据，生成优化报告。

2 GPRS网络优化性能评估指标

目前，GPRS网络优化评估指标已相对完善，网络质量可从业务性能指标和网络资源利用方面进行考察。

（1）业务接入性能：包括附着成功率、附着响应时间、分组寻呼成功率、PDP激活成功率、PDP激活响应时间、分组信道立即指配成功率等指标。

图1 GPRS网络优化流程

（2）网络质量：包括基于源站和基于位置的路由协议（TBF）指配成功率、TBF中断率、TBF平均数据吞吐量、TBF平均时长、RLC重传率、小区重选次数、路由区更新成功率、ping/ftp和网络发起的PDP上下文去激活统计等指标。

（3）业务质量：目前青藏铁路采用用户数据包协议（UDP）方式，可以测试相关质量。

（4）资源利用情况：包括无线资源的利用状况和Gb接口的资源利用率等内容。

（5）GPRS/GSM综合指标：包括由于动态信道被用作GPRS信道而导致电路业务发生小区内切换的次数、电路业务抢占分组业务信道的次数、寻呼信道（PCH）/允许接入信道（AGCH）队列长度、动态分配信道上分组和电路的业务量比例、由于GPRS引入是否导致掉话率和接通率的改变等方面。

3 GPRS网络重要无线参数设定

3.1 BSC资源利用（用于调节GSM-R与GPRS网络间资源）

（1）FPDCH：该参数设定小区内静态PDCH的个数。增大此参数值可保证GPRS的业务质量，但将减少GSM-R可用的信道资源。通常，每个小区应至少设置1个静态PDCH信道，否则在语音拥塞情况下，GPRS业务将停止，PCU中的数据被丢弃。目前GPRS以小数据量为主，对拥塞较为敏感，而对得到的时隙个数不太敏感。如果设置静态PDCH，语音拥塞时仅影响数据吞吐量和用户的感知度。如果小区的GPRS业务量较高，可适当增加静态PDCH配置的数量（最多4个）。

（2）PILTIMER：是管理动态PDCH的时间阈值，当一个动态PDCH成为空闲状态后，将被放入空闲列表，同时启动时钟，超过PILTIMER值后，该动态PDCH由分组域返回电路域。增加PILTIMER的数值后，会降低动态PDCH的业务负荷，但由于空闲状态的PDCH长时间不清空，会占用资源。

（3）T B F_L I M I T：由T B F_U L_L I M I T和TBF_DL_LIMIT分别设定上下行平均每个PDCH上可同时承载TBF的门限值。在1个小区中，某方向上平均每个PDCH上承载的TBF数超过该方向门限值时，该小区会尝试对新的TBF分配新的数据对象信息的特征值（PSET）（连续4个时隙，TS0—3或TS4—7）。当希望更多用户共享PDCH资源时，可增大此参数值，同时降低分配PDCH的业务负荷；当希望用户占用更多的PDCH资源时，可减少此值，以提高用户的感知速率。公网中该参数一般设为2～3，在青藏铁路上，由于现阶段用户所需传输的数据量较小，对传输速度要求并不高，可将此参数设置得稍高。

3.2 网络配置

（1）网络运行模式：GPRS建设初期，大多采用没有Gs接口且没有配置分组公共控制信道（PCCCH）的方式，因此网络运行模式为2。

（2）信道编码方案：共4种，现阶段均采用CS-1和CS-2。在公网中，能保证GSM语音业务正常的无线环境下，均可使用CS-2。由于铁路对可靠性要求很高，因此需考虑实际环境中采用CS-2方式的可靠性问题。对青藏铁路CS-1和CS-2方式分别进行测试，表明2种方式均可满足铁路的可靠性要求。

3.3 定时器参数

定时器参数设置较为灵活，表1和表2给出参数设置建议。其他定时器参数现阶段均可使用缺省值。

3.4 重选参数

由于在GPRS建网初期，GPRS小区重选过程使用C1和C2准则，同GSM-R的重选准则相同。因此，参数中仅路由区参数的设置同GSM-R网络参数设置无关。其他参数的修改都会影响GSM-R网络，在修改这些参数时，需要考虑对电路域的影响。

（1）路由区（RA）：路由区所覆盖的范围大小在系统中是一个关键因素，若RA覆盖范围过小，会加重系统中的信令流量；反之，会导致寻呼的负荷过重。可以通过统计寻呼负荷和信令链路负荷情况，确定是否需要调整路由区的大小。由于GPRS业务主要以移动台发起的呼叫为主，不存在Gs接口等，因此青藏铁路可以设置为1个位置区只包含1个路由区。

（2）TEMPORARY_OFFSET（阻隔相邻两小区的标识进程）和PENALTY_TIME（处理时间进程）：由于沿铁路线进行网络覆盖，通常采用线状覆盖方式。当采用单层网覆盖时，每个服务小区只有相邻的2个小区；采用双层网覆盖时，每个服务小区有5个相邻小区，分别是服务小区所在层的2个小区和另一层的3个小区。处于空闲模式的移动台周期性监测6个接收电平最强的非服务小区，目前每个服务小区只有5个相邻小区，且都会被移动台记录在邻小区列表中，显然此时TEMPORARY_OFFSET和PENALTY_TIME都不起作用，因此这2个参数对GSM-R系统来说无任何影响。

表1 T3168，T3192，T3172定时器设置建议

表2 移动可达定时器、就绪定时器、周期路由区更新定时器设置建议

（3）CELL_RESELECT_OFFSET（小区重选偏置）：若设置该小区此参数比邻小区大时，则更易选择该小区，反之亦然，此值用于平衡网络中的业务量。对于沿铁路线类似的车站，建议此值设置相同；对于双层网结构，建议主用网设置较高，备用网较低，使用户选择在主用网中。

（4）CELL_RESELECT_HYSTERESIS（小区重选迟滞）：对每个小区都起作用，一定程度上减少频繁的小区重选。由于沿铁路线，2小区的邻接处都是高速列车移动地区，因此建议将此参数设置为2～4 dB。

（5）RA_RESELECT_HYSTERESIS（路由区重选迟滞）：表示在不同路由区中小区重选附加滞后值，其设置类似于CELL_RESELECT_HYSTERESIS。

[1] 王玲玲，钟章队. 国内外GSM-R最新发展[J]. 世界电信，2003(11)

[2] 王明慧. 中国发展战略分析[J]. 西南交通大学学报（社会科学版），2006(3)