GSM典型数据业务信道承载效率提升研究

杨健，朱文安

（中国移动通信集团设计院有限公司山东分公司，济南 250001）

对某省GSM网络信道使用情况进行分析，发现超过30%的业务信道被数据业务占用，数据等效话务量占总话务量比重超过50%，如图1所示。

在数据业务占用越来越多信道的同时，信道的运行效率却较低。通过现网数据的统计，发现该省平均PDCH信道吞吐率只有3.71 kbit/s，处于较低水平。

通过数据信道承载效率的计算公示可以看出，在数据流量一定的情况下，提升PDCH吞吐率可以有效降低PDCH信道的占用数量。

图1 某省数据业务量及信道占用情况

1 数据信道承载效率提升方法

在业务信道的分配及调度方面，提升数据业务信道承载效率的方法有以下5种。

1.1 提高TBF复用度

在建立PDCH连接时，首先通过TBF来接入，多个TBF可以复用在一组PDCH信道上。TBF复用度决定了在分配新的PDCH信道之前，在每个PDCH信道上可被预留的TBF数。该参数值设置越大则每组PCH信道上可复用的TBF数就会越多，信道的利用效率越高，但同时可能影响终端用户的性能。在PDCH信道分配时，首先纵向分配资源至TBF复用度达到TBF LIMIT，然后横向分配新的PDCH信道。

图2 PDCH承载流量随复用度的变化情况

从图2可以看出，PDCH复用度越高，每PDCH信道所承载的数据业务IP层总流量也越高，但PDCH复用度较高会造成客户感知度的下降。

1.2 降低TBF占用度

BSC根据综合调度优先级设置合适的TBF占用度，优先级低的业务TBF占用度可小于1，使得在TBF复用度上限一定时，PDCH信道上复用的业务数量可以更多，进而降低PDCH信道的占用数量。

图3 降低TBF占用度减少信道占用

1.3 调整调度优先级

BSC可以根据不同的用户、业务设置不同的综合调度优先级，进行不同的无线资源调度，对复用用户进行调度权值的设置和调度机会的比例分配。对于低价值的业务，可以设置较低的调度优先级，降低其对PDCH信道的占用数量，优先保障高价值业务的用户感知。

1.4 降低最大PDCH信道占用数

针对不同的业务，分配不同的PDCH信道占用数，改变传统的按照终端最大支持能力分配的模式。如在资源拥塞时，限制为低效率的业务只分配1个PDCH信道。该方法可以有效的提升PDCH信道的承载效率。

1.5 缩短TBF延迟释放时延

BSC根据业务类型设置不同下行TBF延迟释放时长。释放时延过长会导致空口资源的浪费，过短则会导致用户频繁发起TBF重建，耗用公共信道资源。需基于试验结果配置合理值。

2 典型业务的信道承载效率提升方法

前面给出了5种提升数据业务信道承载效率的方法，但是否针能够对所有业务实施这5种方法，实施后是否会引起用户的不良感知等问题需要针对不同业务的特性进行深入分析。

本文针对数据流量及数据业务信道占比均较高的即时通信类业务、网页浏览类业务进行分析，通过抓取数据业务比重较高的某BSC数据，重点分析两类业务对TBF时长的占用、数据流量的大小以及总的信道占用情况，得出两类业务占用信道的承载效率。

2.1 典型数据业务的业务特性分析

2.1.1 TBF时长

QQ业务平均时长为267 s，但实际只有15.95%的会话时长维持在此平均值之上，50%的时长在32 s以下。

网页浏览业务的平均时长为17.3 s，80%的会话时长都维持在23 s以下，远低于QQ业务所占用的时长。且从15 s左右开始，余下52.55%的会话时长下降趋势更陡，倾向在更短的时间内完成数据的传输。

通过对两类业务的会话时长统计发现，网页浏览的平均时长低于QQ业务占用的时长。

2.1.2 数据流量

对QQ业务的各对话累积流量进行排序、统计，可看出约26%的会话占用了80%的QQ业务总流量。结合对QQ业务会话时长的统计，发现20%时长在23 s以上的会话产生了57.2%的数据流量。

图4 业务的会话时长

对网页浏览业务的各会话累积流量进行排序、统计，约26%的会话占用了80%的网页浏览业务总流量。结合对网页浏览业务会话时长的统计，20%时长大于23 s的会话产生了53.4%的数据流量。此流量分布模式与QQ类似。

通过对两类业务的流量统计发现，数据流量集中在少数时长较长的会话中。

2.1.3 两类业务对比

对QQ、网页浏览两项业务在TBF资源占用上的进一步分析：

（1）总业务时长：QQ与网页浏览接近。

（2）数据流量：QQ为网页浏览的4%。

（3）平均业务时长：QQ为267 s，网页浏览为17.3 s，相差15.4倍。

（4）平均数据流量：QQ为9.7 kB，网页浏览为10.1 kB。

（5）会话速率：QQ为0.298 kbit/s，网页浏览为4.806 kbit/s，相差16.1倍。

通过对两类业务的对比，可以总结两种业务的特性：QQ等即时通信类业务数据流量小，但占用总时长很长，信道资源利用率不高。网页浏览类业务的数据量远远超过QQ业务，但业务占用总时长与QQ业务相比却差不太多。浏览类业务的PDCH信道利用率相对较高。

2.2 典型数据业务的信道承载效率提升措施

针对两种业务的特性，本文认为：QQ业务由于数据量小，即使分配多个PDCH信道，也不会使用多于1个信道。 因此，对于此类业务如仍按照3+2的信道分配模式分配信道，会造成信道资源的浪费。对于网页浏览业务，要求峰值速率高，从用户感知的角度出发，不建议降低分配的PDCH信道数。

因此，建议针对小流量的数据业务降低其分配的PDCH信道数，建议按照上下行各1个时隙进行信道分配，同时对此类业务提高其PDCH信道的复用度，降低其PDCH信道占用度，降低其TBF调度优先级等进一步降低其对PDCH信道的占用，提升信道运行效率。

图5 业务的流量分布

图6 两类业务对比

该策略适用的场景如下：数据业务热点区域，如高校等区域，小流量业务占用较多的网络资源，如不进行信道分配调整，将影响其它业务的感知；或者话音业务热点区域，在该类区域内话音业务是主要的业务形式，应避免QQ等业务对信道资源的抢占进而影响话音质量。

2.3 典型数据业务信道运行效率提升方案

目前基于PCC架构下的业务识别及信道分配、基于数据分组大小的信道分配方案均可以针对小流量数据业务降低其对信道的占用，有效提升信道运行效率，并进行了试点，试点情况如下：

某市PCC功能开启后，平均占用PDCH个数降低37%，PDCH信道承载效率提升39%，提升效果明显；核心网、无线网设备负荷及开销波动范围不大，同时，网络关键KPI指标未有明显变化。

基于数据分组大小的信道分配功能开启后，通过网优路测，观察小流量数据业务时手机时隙占用为一个时隙。功能开启后，数据等效话务量出现明显下降，即PDCH占用数量有所下降，PDCH运行效率比功能开启前提高40%～50%。

3 结束语

数据业务占用了较多的信道资源，但PDCH信道承载效率较低，亟待提高。QQ等小流量业务占用较多的信道资源，是PDCH信道运行效率低的主要原因之一。

本文提出针对不同业务进行差异化的信道分配，为了降低小流量数据业务对信道资源的占用，文章给出基于PCC架构下的业务识别和信道分配方案和基于数据分组大小的信道分配两种方案，试点数据证明两种方案均可以有效降低数据信道资源的占用，提升信道承载效率，为GSM网络精细化运营提供了依据。