一、前言
GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展后，已經(jīng)成長(zhǎng)一個(gè)大容量的成熟網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)容量分析需要逐漸從粗放向精確轉(zhuǎn)變，長(zhǎng)期堅(jiān)持容量的優(yōu)化能使網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益。在實(shí)際容量分析過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，通常當(dāng)尚未達(dá)到理論能承載的話務(wù)量，即按照小區(qū)的載波數(shù)在一定的呼損條件下（通常取2%）查愛(ài)爾蘭B表得到的小區(qū)能承載的話務(wù)量，網(wǎng)絡(luò)就已經(jīng)出現(xiàn)擁塞，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)容量無(wú)法滿足實(shí)際的話務(wù)需求。準(zhǔn)確分析實(shí)際信道的承載能力已成為平衡網(wǎng)絡(luò)容量安全和網(wǎng)絡(luò)資源效益的杠桿。為此我們針對(duì)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)際信道承載能力作了一些探討。
二、愛(ài)爾蘭B在GSM網(wǎng)中應(yīng)用的合理性分析
假定信道數(shù)目為n，則網(wǎng)絡(luò)呼損的概率由下式計(jì)算確定：

A為流入話務(wù)量，B為損失話務(wù)量與流入話務(wù)量的比值。愛(ài)樂(lè)蘭表由以上公式計(jì)算得出的。在目前做GSM初始網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，不同信道可承載得話務(wù)量一般是應(yīng)用愛(ài)爾蘭B公式計(jì)算得出的，但是使用愛(ài)爾蘭B公式的前提是呼叫應(yīng)具有以下性質(zhì)：
●每次呼叫相互獨(dú)立，互不相關(guān)，即呼叫具有隨機(jī)性；
●每次呼叫在時(shí)間上都有相同的概率；
●每個(gè)用戶選用無(wú)線信道是任意的，且是等概的。
研究驗(yàn)證，由于下述原因?qū)嶋H流入信道的話務(wù)往往很難完全滿足以上三個(gè)條件，
此時(shí)愛(ài)爾蘭B公式不能準(zhǔn)確描述小區(qū)無(wú)線信道呼損（B）、信道數(shù)（n）和流入話務(wù)量（A）三者之間的關(guān)系，理論值與實(shí)際值相差甚遠(yuǎn)。有較多因素均會(huì)對(duì)實(shí)際信道利用率產(chǎn)生影響，如：
用戶呼叫位置變化帶來(lái)的業(yè)務(wù)量的移動(dòng)性：由于網(wǎng)絡(luò)的容量由一個(gè)個(gè)小區(qū)組成，每個(gè)小區(qū)只負(fù)責(zé)一小部分用戶的話務(wù)，而這些用戶是移動(dòng)的，因此每個(gè)小區(qū)瞬間的用戶量是不斷變化的，小區(qū)越小，這個(gè)用戶量的變化越明顯，因此考察一個(gè)長(zhǎng)周期（如：一個(gè)小時(shí)），小區(qū)的用戶數(shù)是穩(wěn)定的，但在短周期內(nèi)，用戶數(shù)有很大的波動(dòng)。
移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置的呼叫重試以及移動(dòng)系統(tǒng)小區(qū)間的切換均導(dǎo)致每次呼叫不完全獨(dú)立。
用戶呼叫時(shí)間變化和呼叫量的變化帶來(lái)的系統(tǒng)業(yè)務(wù)量的波動(dòng)性。
用戶在特定地域和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等交互影響下呼叫的峰值性：如小區(qū)覆蓋范圍內(nèi)有體育館，在賽事結(jié)束時(shí)，用戶集中打電話聯(lián)系，此時(shí)各個(gè)呼叫集中發(fā)生，其時(shí)間分布具有很強(qiáng)的相關(guān)性，小區(qū)話務(wù)突然急劇上升，小區(qū)一小時(shí)內(nèi)的平均話務(wù)并不高，但在一小時(shí)內(nèi)有幾個(gè)高峰。
因此在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化時(shí)必須根據(jù)地域特點(diǎn)、不同話務(wù)模型對(duì)愛(ài)爾蘭B表進(jìn)行修正。
三、實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)信道利用率和擁塞率、擁塞時(shí)間的關(guān)系
通過(guò)上述分析我們可以理解修正愛(ài)爾蘭B表的必要性，但是怎樣判斷一個(gè)小區(qū)的無(wú)線資源利用率與擁塞的關(guān)系呢？對(duì)不同的小區(qū)而言，受不同的話務(wù)結(jié)構(gòu)、用戶行為及配置等因素的影響，設(shè)備的實(shí)際利用效果不一致。有的小區(qū)在利用率超過(guò)80％時(shí)沒(méi)有擁塞產(chǎn)生，但有的小區(qū)在利用率僅為60％時(shí)便產(chǎn)生了擁塞。各項(xiàng)外界因素對(duì)小區(qū)的影響可以從大量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中總結(jié)出特有的規(guī)律：
1、所有小區(qū)的話務(wù)量變化符合正態(tài)分布，即可以用平均值μ及標(biāo)準(zhǔn)差S兩個(gè)參數(shù)來(lái)描述話務(wù)分布的特點(diǎn)。擁塞時(shí)間的分布同樣具有正態(tài)分布的特點(diǎn)。
2、小區(qū)的利用率與擁塞時(shí)間兩項(xiàng)指標(biāo)之間具有指數(shù)分布的關(guān)系，但對(duì)于不同類型的小區(qū)具有不同的系數(shù)。

3、小區(qū)的擁塞率、擁塞時(shí)間呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)性，不同小區(qū)的相關(guān)系數(shù)略有差異，統(tǒng)計(jì)小區(qū)相關(guān)系數(shù)僅在0.9516-0.992波動(dòng)，因此可判定兩者為強(qiáng)相關(guān)。
通過(guò)對(duì)大量的數(shù)據(jù)歸類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)可以摸索出針對(duì)不同載波配置、不同覆蓋區(qū)域的小區(qū)實(shí)際信道利用率的合理值，從而對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)容量?jī)?yōu)化起到指導(dǎo)作用。
四、不同載波配置條件下小區(qū)的實(shí)際信道利用率
愛(ài)爾蘭b表的基本特征是同等呼損下，線束越小承載的話務(wù)量越�。淮缶�束有較大的平均信道利用率。很簡(jiǎn)單，如果一個(gè)小區(qū)的m個(gè)用戶被分配到n個(gè)信道，而p為單個(gè)信道忙的概率，那么所有n個(gè)信道忙的概率就是Pn。對(duì)于一個(gè)固定的P值，Pn 肯定小于P。換句話說(shuō)，如果一個(gè)用戶接入單一信道其被阻塞的概率為p，但如果有n個(gè)信道可被接入則其被阻塞的概率為Pn 。根據(jù)愛(ài)爾蘭b表典型載頻配置的平均信道利用率，在呼損2%情況下的示意如下圖：

為了得出不同載波配置下實(shí)際的信道承載能力，我們進(jìn)行了大量實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計(jì)分析，分析過(guò)程如下：
1、 對(duì)統(tǒng)計(jì)小區(qū)的話務(wù)量按照利用率（即實(shí)際話務(wù)量/愛(ài)爾蘭B表呼損為2%的話務(wù)量）分段，分成21段（0％～5％，5％～10％，……，95％～100％，100％以上）
2、針對(duì)統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)各小區(qū)發(fā)生擁塞率大于2%的擁塞概率進(jìn)行分析，擁塞概率即擁塞大于2%的次數(shù)與總小區(qū)統(tǒng)計(jì)次數(shù)。
3、對(duì)不同載波配置的小區(qū)進(jìn)行分組分析，探討相同載波配置小區(qū)的利用率、擁塞率、擁塞概率三者之間能否存在共性，通過(guò)大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（包括3000多個(gè)小區(qū)的一個(gè)月的24小時(shí)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）歸類，并在去除一些覆蓋特殊的小區(qū)后，發(fā)現(xiàn)三者確實(shí)存在固有規(guī)律。以6載波小區(qū)（44個(gè)話音信道）為例，當(dāng)其利用率在76%左右時(shí)，發(fā)生擁塞大于2%的概率超過(guò)10%。而當(dāng)載波數(shù)為12個(gè)（91個(gè)話音信道）時(shí)，信道利用率在76%左右時(shí)沒(méi)有發(fā)生擁塞率大于2%的事件，當(dāng)發(fā)生擁塞大于2%且擁塞概率大于10%的時(shí)候，利用率達(dá)到了83%。
通過(guò)這種方式我們總結(jié)出不同載波配置下不同的合理的信道利用率，詳細(xì)見(jiàn)下表：

但是對(duì)一個(gè)地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)而言，載波的平均配置一般為5-6個(gè)載波，因此對(duì)于小載波（<3）和大載波（>9）的配置，由于該類載波配置小區(qū)比例較低導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)的采樣點(diǎn)小于接近平均載波配置的采用點(diǎn)，這一點(diǎn)需要更多更長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)一步修正。
五、不同覆蓋區(qū)域小區(qū)的實(shí)際信道利用率
在進(jìn)行上述分析時(shí)，我們擯棄了一些特殊小區(qū)，這些特殊小區(qū)的信道信道利用率低于相同載波配置的其他小區(qū)。例如有一個(gè)基站為覆蓋高速公路的，其站址就設(shè)在公路旁的崗?fù)��?nèi)，為單純解決覆蓋的站點(diǎn)，該小區(qū)為3個(gè)載波配置，其他3載波配制小區(qū)的信道利用率為57%左右，而該小區(qū)的信道利用率在40%時(shí)就100%概率出現(xiàn)了大于2%的擁塞。為此我們又將小區(qū)按照覆蓋類型進(jìn)行了分類，分類按照普通覆蓋區(qū)域、覆蓋鐵路、覆蓋高速、覆蓋體育館周?chē)�、覆蓋展覽館周?chē)�等開(kāi)展，實(shí)質(zhì)上就是按照小區(qū)的覆蓋區(qū)域的不同峰值特性再對(duì)實(shí)際信道利用率進(jìn)行修正。由于不同地區(qū)、不同時(shí)間的用戶行為規(guī)律不一致，因此各個(gè)地區(qū)必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際用戶行為特征進(jìn)行修正，并且應(yīng)該周期性地研究當(dāng)?shù)赜脩粜袨樘卣鞯淖兓�，及時(shí)進(jìn)行再修正。
六、實(shí)際信道承載能力提高的探討
我們知道，由蜂窩小區(qū)的特性和無(wú)線信號(hào)傳播特點(diǎn)所決定，無(wú)線覆蓋并不會(huì)使小區(qū)的覆蓋區(qū)域完全固定，而且也不會(huì)是在某一區(qū)域內(nèi)完全連續(xù)。我們的話務(wù)量（用戶）是在這些蜂窩小區(qū)中流動(dòng)的。所以，在分析一個(gè)小區(qū)性能的時(shí)候，孤立的分析一個(gè)小區(qū)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｍㄟ^(guò)觀察與其相關(guān)小區(qū)的性能可以從不同的角度來(lái)反映問(wèn)題的情況，從而達(dá)到真正嚴(yán)密分析一個(gè)區(qū)域無(wú)線性能的目的。一個(gè)良好設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)意味著接近于零的服務(wù)偏差，即區(qū)域的阻塞率應(yīng)盡可能等于單個(gè)小區(qū)的阻塞率。這樣實(shí)際信道承載能力的提高就包括了兩部分內(nèi)容：提高單小區(qū)的信道利用率和提高區(qū)域的信道利用率。單個(gè)小區(qū)的信道利用率的提高可通過(guò)合理的配置載波來(lái)解決，而區(qū)域的利用率提高應(yīng)該是解決區(qū)域的話務(wù)均衡，實(shí)際在信道利用率提高工作中應(yīng)遵循先均衡區(qū)域話務(wù)后通過(guò)載波配置的調(diào)整的原則。
區(qū)域的話務(wù)均衡需要我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)某一小區(qū)與其相鄰小區(qū)的相關(guān)性，并以該相關(guān)性為基礎(chǔ)，去進(jìn)一步研究某一區(qū)域的動(dòng)態(tài)話務(wù)分布。實(shí)踐中可通過(guò)對(duì)覆蓋某一區(qū)域的小區(qū)進(jìn)行關(guān)聯(lián)排序，形成這些小區(qū)的有序鏈狀結(jié)構(gòu)。為盡可能準(zhǔn)確的表現(xiàn)小區(qū)之間的相關(guān)性，在排序中相鄰的小區(qū)盡量排列相關(guān)性最強(qiáng)的小區(qū)。這樣得到的小區(qū)有序鏈狀結(jié)構(gòu)就可以如實(shí)的表現(xiàn)一片區(qū)域內(nèi)無(wú)線地理分布。這里所說(shuō)的無(wú)線地理分布不同于普通的從地理位置直接得到的小區(qū)地理分布，它是以小區(qū)間無(wú)線覆蓋的交合性和用戶在小區(qū)間的流動(dòng)統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的，而地理分布是基于小區(qū)的相對(duì)位置和之間距離。相對(duì)于地理分布，無(wú)線地理分布能夠更直接、更準(zhǔn)確地反映出小區(qū)的無(wú)線相關(guān)性。
手機(jī)更換服務(wù)小區(qū)的行為是由于手機(jī)接收的不同小區(qū)信號(hào)發(fā)生變化，它體現(xiàn)了用戶在小區(qū)間的流動(dòng)性，小區(qū)覆蓋的交疊性，同時(shí)也反映了小區(qū)之間的關(guān)聯(lián)性。由于手機(jī)在空閑狀態(tài)下并不發(fā)送測(cè)量報(bào)告，小區(qū)重選過(guò)程也不會(huì)向系統(tǒng)報(bào)告，所以，我們所能收集的數(shù)據(jù)只能是手機(jī)在通話狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以包括手機(jī)的測(cè)量報(bào)告以及相鄰小區(qū)間的切換情況。這些也正是我們可以利用的分析小區(qū)相關(guān)性的重要數(shù)據(jù)線索。手機(jī)的測(cè)量報(bào)告可以通過(guò)NCS獲得，小區(qū)之間的切換情況可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)獲得。所以，小區(qū)相關(guān)性排序的原始數(shù)據(jù)可以是某個(gè)BSC的NCS測(cè)試結(jié)果、一段時(shí)間內(nèi)小區(qū)切換次數(shù)等。
NCS是愛(ài)立信BSS系統(tǒng)提供的小區(qū)相鄰關(guān)系的輔助分析工具，它可以通過(guò)修改需要分析小區(qū)的ACTIVE狀態(tài)下的測(cè)量頻點(diǎn)，來(lái)控制在這些小區(qū)通話的手機(jī)進(jìn)行鄰小區(qū)測(cè)量。這些手機(jī)測(cè)量所得到的測(cè)量報(bào)告被發(fā)送到BSC，并被存儲(chǔ)下來(lái)。這里所得到的數(shù)據(jù)主要包括測(cè)量小區(qū)的BCCH、BISC、采樣次數(shù)、平均信號(hào)強(qiáng)度、上報(bào)次數(shù)、排在測(cè)量報(bào)告中前六名的次數(shù)及信號(hào)強(qiáng)度等。我們可以根據(jù)不同的需要，在這些數(shù)據(jù)中選取最適合的數(shù)據(jù)，作為小區(qū)排序的原始數(shù)據(jù)，來(lái)生成小區(qū)序列。
小區(qū)切換統(tǒng)計(jì)則是反映了小區(qū)間的用戶流動(dòng)情況。由于切換過(guò)程中應(yīng)用LOCATING算法，該算法并不是單純以信號(hào)強(qiáng)度作為判斷依據(jù)，而是綜合了較多因素進(jìn)行小區(qū)切換判斷。所以，在一定程度上說(shuō)，切換統(tǒng)計(jì)比單純觀察信號(hào)強(qiáng)度更能貼近用戶感受，也更能反映實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)話務(wù)流動(dòng)情況。
NCS和切換統(tǒng)計(jì)兩者對(duì)比來(lái)看，相同時(shí)間內(nèi)，前者數(shù)據(jù)包含信息量明顯要大，包含了手機(jī)測(cè)量報(bào)告中純粹的信號(hào)強(qiáng)度、測(cè)量次數(shù)等內(nèi)容，比較利于對(duì)小區(qū)無(wú)線性能進(jìn)行分析。而如果是對(duì)話務(wù)進(jìn)行分析的話，切換統(tǒng)計(jì)又相對(duì)準(zhǔn)確一些。
通過(guò)對(duì)NCS和統(tǒng)計(jì)結(jié)果再處理后，我們就可得出小區(qū)間的相關(guān)系數(shù)，處理過(guò)程可采用不同方式，如每小區(qū)的測(cè)量報(bào)告或統(tǒng)計(jì)次數(shù)占總報(bào)告次數(shù)的比例等。得到相關(guān)性系數(shù)后再實(shí)施進(jìn)一步的運(yùn)算。不同的計(jì)算方法，相關(guān)性系數(shù)的數(shù)值就不同，將對(duì)以后的運(yùn)算產(chǎn)生直接的影響。在得出小區(qū)相關(guān)性結(jié)果后，根據(jù)小區(qū)排序的結(jié)果，我們可以把小區(qū)的一天24小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間的話務(wù)分布統(tǒng)計(jì)按照所得順序排列，下圖橫軸表示小區(qū)，縱軸表示時(shí)間，圖表中的顏色表示話務(wù)量的大小


從上圖可以看出，當(dāng)圖形中橫向顏色變化比較劇烈時(shí)，表示該地可能存在話務(wù)分布不夠均衡的狀況。當(dāng)連續(xù)幾個(gè)小區(qū)話務(wù)較高時(shí)，說(shuō)明該地高話務(wù)地點(diǎn)由多個(gè)小區(qū)進(jìn)行覆蓋，而如果只是單個(gè)小區(qū)出現(xiàn)話務(wù)較高的狀況，則說(shuō)明高話務(wù)地點(diǎn)主要由單個(gè)小區(qū)進(jìn)行覆蓋。從這上面判斷，某一區(qū)域有話務(wù)增長(zhǎng)或突發(fā)話務(wù)時(shí)，是對(duì)高話務(wù)的單個(gè)小區(qū)進(jìn)行擴(kuò)容還是對(duì)幾個(gè)相關(guān)小區(qū)進(jìn)行擴(kuò)容。圖中，縱向色彩變化表現(xiàn)了某一小區(qū)在一天中的話務(wù)變化情況。我們可以通過(guò)觀察，發(fā)現(xiàn)各時(shí)段小區(qū)話務(wù)變化情況。如需對(duì)某一區(qū)域基站作調(diào)整時(shí)，可以提供調(diào)整的時(shí)間依據(jù)。
六、總結(jié)
在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，挖掘網(wǎng)絡(luò)容量潛力提高網(wǎng)絡(luò)利用率是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的重要內(nèi)容。不同區(qū)域的運(yùn)營(yíng)商應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地理環(huán)境、用戶行為確定當(dāng)?shù)剡m合的信道承載能力。并按照實(shí)際信道承載能力不斷完成區(qū)域話務(wù)均衡和小區(qū)載波硬件調(diào)整。
章瑩：
工作單位：深圳移動(dòng)通信公司網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部網(wǎng)絡(luò)經(jīng)理
學(xué)歷：大學(xué)本科（南京郵電學(xué)院畢業(yè)）