GPRS/EGPRS無線優(yōu)化探討

摘要　GSM系統(tǒng)引入分組交換后，通過分組交換技術(shù)使無線傳輸速率得到極大提升，無線數(shù)據(jù)通信從此為傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)打開了多媒體移動(dòng)應(yīng)用的大門。文章就中國(guó)移動(dòng)業(yè)已商用的GPRS/EGPRS網(wǎng)絡(luò)的無線優(yōu)化策略進(jìn)行了探討。

隨著社會(huì)信息化的持續(xù)推進(jìn)，簡(jiǎn)單的話音通信已經(jīng)無法滿足用戶的基本需求，各大移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商為適應(yīng)日益增大的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求并在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域插上自己的旗幟，紛紛推出基于2代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)版本。中國(guó)移動(dòng)也將繼續(xù)對(duì)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)改造，以縮小無線通信在帶寬、速率上與有線通信的差距。

GPRS首次在GSM系統(tǒng)中引入分組交換模式，實(shí)現(xiàn)了無線通信和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的融合。EGPRS則在GPRS網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過調(diào)制方式的變革將通信帶寬和速率得到再次提升。

無論是GPRS還是EGPRS網(wǎng)絡(luò)，均實(shí)現(xiàn)了從無線部分到有線部分提供端到端的分組數(shù)據(jù)傳輸。有線部分通過SGSN/GGSN等節(jié)點(diǎn)的引入實(shí)現(xiàn)了分組數(shù)據(jù)交換，而無線部分則完全顛覆了傳統(tǒng)的電路交換概念，通過引入PCU節(jié)點(diǎn)和BSS系統(tǒng)的軟件升級(jí)完成分組交換的實(shí)現(xiàn)，無線信道配置和系統(tǒng)消息等均發(fā)生較大變化，故在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略和方法上應(yīng)該采用不同于GSM的優(yōu)化體系。

1、無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化介紹

全網(wǎng)性網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化包括對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)、交換網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、信令網(wǎng)、同步網(wǎng)等在內(nèi)的多網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，其中無線側(cè)的設(shè)備性能變化最復(fù)雜，投資最大，是最能體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，故成為網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作的重點(diǎn)。

1.1　無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化定義

無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作是對(duì)正式投入運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)采集、數(shù)據(jù)分析，找出影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，并且通過參數(shù)調(diào)整和采取某些技術(shù)手段，使網(wǎng)絡(luò)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益。

1.2　無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化目的

（1）減少用戶投訴，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量：解決并且處理用戶的投訴，提高用戶的滿意度和對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的使用率；通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和分析，在用戶投訴之前發(fā)現(xiàn)并解決網(wǎng)絡(luò)問題。

（2）發(fā)現(xiàn)并解決影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量的問題和隱患：提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的可靠性和安全性；增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)突發(fā)事件和大話務(wù)量沖擊的承受力。

（3）降低網(wǎng)絡(luò)損耗通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控和分析，解決網(wǎng)絡(luò)中存在的擁塞現(xiàn)象，減少服務(wù)失敗，例如對(duì)信令擁塞、話務(wù)擁塞、上下行鏈路不均衡等進(jìn)行優(yōu)化，使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在一個(gè)高效穩(wěn)定的狀態(tài)。

（4）提高網(wǎng)絡(luò)收益：通過對(duì)用戶行為的分析，為不同的用戶群設(shè)計(jì)并提供不同的有針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)收入。

（5）增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)商和網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3　GPRS/EGPRS無線優(yōu)化難點(diǎn)

（1）用戶終端類型的不確定性：按照多時(shí)隙能力進(jìn)行分類，目前市場(chǎng)上較多見CLASS8-10類型的終端，具備的上下行信道捆綁能力各有不同，網(wǎng)絡(luò)信道配置如何為所有用戶提供最為優(yōu)化的設(shè)置是最大的難點(diǎn)。

（2）業(yè)務(wù)的不確定性：不同的業(yè)務(wù)對(duì)于上下行能力的需求不同，例如彩信的發(fā)送為上行主導(dǎo)的業(yè)務(wù)，產(chǎn)生的上行流量大于下行流量；流媒體類則為下行主導(dǎo)的業(yè)務(wù)，產(chǎn)生的下行流量遠(yuǎn)大于上行流量。

（3）話務(wù)情況的不確定性：由于動(dòng)態(tài)信道的存在，使得數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的數(shù)量受制于服務(wù)小區(qū)的話務(wù)信道占用情況。在話音業(yè)務(wù)較閑時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道數(shù)配置高，在話音業(yè)務(wù)繁忙時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道配置數(shù)小。

2、無線數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)化策略

2.1　完善資源管理體系

網(wǎng)絡(luò)資源是制約數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸速率最為關(guān)鍵的因素，網(wǎng)絡(luò)資源能力與各節(jié)點(diǎn)之間具有較大的關(guān)聯(lián)性，找到并打開網(wǎng)絡(luò)資源瓶頸點(diǎn)是數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)化最基礎(chǔ)的手段。而在GPRS/EGPRS無線優(yōu)化方面則需要將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道配置、Abis傳輸資源、PCU配置、Gb時(shí)隙配置進(jìn)行統(tǒng)籌，確保各節(jié)點(diǎn)間資源不相互制約。

（1）信道配置管理

在不同的國(guó)家和不同的地區(qū)，用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用習(xí)慣具有一定的差異性，而且不同的運(yùn)營(yíng)商對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有著個(gè)性化的要求，二者都會(huì)對(duì)信道配置產(chǎn)生影響。

數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道配置應(yīng)在滿足運(yùn)營(yíng)商要求的前提下，根據(jù)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和使用的無線設(shè)備廠商的系統(tǒng)特性進(jìn)行制定。如要求GPRS永遠(yuǎn)在線，則數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的配置需適當(dāng)寬裕，因?yàn)橛脩粢坏└街�網(wǎng)絡(luò)，正常情況下，無論是否PDP激活，在進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)均需進(jìn)行移動(dòng)性管理，移動(dòng)性管理產(chǎn)生的信令開銷需占用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道進(jìn)行傳送，此時(shí)雖然信道被占用，但并未產(chǎn)生計(jì)費(fèi)信息。如未要求GPRS永遠(yuǎn)在線，則可通過控制去附著時(shí)長(zhǎng)（DETACH TIME）和周期性路由區(qū)更新時(shí)長(zhǎng)（PERIOD RAU TIME）兩個(gè)計(jì)數(shù)器參數(shù)，使用戶在無數(shù)據(jù)傳送需求后的一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)去附著網(wǎng)絡(luò)，這樣可節(jié)約部分移動(dòng)性管理開銷。

由于不同的廠商設(shè)備在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道配置方式上存在較大差異，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的靜態(tài)信道、動(dòng)態(tài)信道以及信道釋放條件均有不同，特別是存在不同廠商設(shè)備混合組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，故在信道配置上更需兼顧各廠商的信道配置特性來制定信道配置策略。

最后，信道配置還需要兼顧用戶終端的多時(shí)隙能力情況，在后面的章節(jié)將詳細(xì)描述。

（2）系統(tǒng)參數(shù)管理

系統(tǒng)參數(shù)分為BSC級(jí)別和CELL級(jí)別兩大類，設(shè)備不同使具體設(shè)置存在一定的差異，如西門子系統(tǒng)的TBFLIMIT為小區(qū)級(jí)參數(shù)，在愛立信系統(tǒng)中則為BSC參數(shù)。只有合理的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置才能使資源利用最大化。

（3）終端類型分析

終端多時(shí)隙能力將影響信道配置策略，文章將就終端多時(shí)隙能力和網(wǎng)絡(luò)信道配置進(jìn)行分析。

GPRS用戶接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的Um口信令流程如下：

◆MS發(fā)起信道請(qǐng)求（channel request）信令向網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求占用資源。

◆網(wǎng)絡(luò)側(cè)在收到MS發(fā)起的信道請(qǐng)求（channel request）后下發(fā)立即指派（immediate assignment）消息，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)將一個(gè)時(shí)隙指派給MS。

◆之后網(wǎng)絡(luò)根據(jù)手機(jī)上報(bào)的CLASS類型，通過下行分組接入（packet downlink assignment）消息給MS指派下行信道，通過上行分組接入（packet uplink assignment）消息給MS指派上行信道。

最大時(shí)隙熟（Maximum number of slots）有個(gè)Sum值，也就是指上下行能同時(shí)使用的時(shí)隙總數(shù)，如表1所示。CLASS 12類型的終端上下行的最大時(shí)隙捆綁能力均為4，但是能夠同時(shí)使用的時(shí)隙數(shù)為5，也就是說如果下行占用了4個(gè)時(shí)隙，則上行只能占用1個(gè)時(shí)隙，此時(shí)上行的信道捆綁能力并不能用足。

表1　終端多時(shí)隙能力

結(jié)合信令流程，假設(shè)現(xiàn)在有一部CLASS 12類型的終端，網(wǎng)絡(luò)信道配置數(shù)大于4信道，來看一下信道的占用情況：

◆信道接入（channel request）

由MS發(fā)起的上行channel request要求網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)PDCH信道（one PDCH is needed）。

◆立即指派（immediate assignment）

網(wǎng)絡(luò)側(cè)在收到MS發(fā)起的channel request后，按照MS要求提供一個(gè)PDCH信道給MS。在下行immediate assignment消息當(dāng)中告知MS應(yīng)該占用的時(shí)隙號(hào)。

◆下行分組接入（Packet downlink assignment）

網(wǎng)絡(luò)通過下行Packet downlink assignment消息給MS下行指派了四個(gè)時(shí)隙，并告知四個(gè)具體時(shí)隙號(hào)。同時(shí)也通過該信令告知MS一些信息，如MS取得的TLLI和網(wǎng)絡(luò)功控參數(shù)等。

◆上行分組接入（Packet uplink assignment）

網(wǎng)絡(luò)通過下行Packet uplink assignment消息給MS上行指派了一個(gè)時(shí)隙并告知其相應(yīng)的USF。因?yàn)橄滦幸呀?jīng)有四個(gè)信道在使用，所以終端此時(shí)只有1個(gè)時(shí)隙能力能夠用在上行方向。

通過上述實(shí)例，知道了CLASS12類型的終端在網(wǎng)絡(luò)資源充足的情況下，永遠(yuǎn)是下行占用4個(gè)時(shí)隙而上行占用1個(gè)時(shí)隙，那么CLASS12類型的終端是否只能發(fā)揮4+1的能力呢?當(dāng)然不是，部分廠商的BSS設(shè)備具有資源重分配功能，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)終端以上行業(yè)務(wù)為主導(dǎo)業(yè)務(wù)時(shí)，會(huì)和終端進(jìn)行資源重分配的協(xié)商，將下行信道部分釋放而增加相應(yīng)的上行信道數(shù)。所以在資源管理體系中提到的信道配置，系統(tǒng)參數(shù)，終端類型存在一定的內(nèi)在聯(lián)系，在優(yōu)化作業(yè)中需綜合考慮。

2.2　建立質(zhì)量評(píng)估體系

建立一套完整的GPRS/EGPRS性能評(píng)估指標(biāo)體系，可以用于評(píng)估終端用戶所感知的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量。利用網(wǎng)絡(luò)話務(wù)及信令的全程監(jiān)測(cè)手段，開展端對(duì)端的網(wǎng)絡(luò)問題定位及性能評(píng)估，建立起可行的端到端性能優(yōu)化的流程和方法。

GPRS/EGPRS性能評(píng)估體系可分為性能評(píng)估和測(cè)試評(píng)估兩大類。性能指標(biāo)的獲取主要來源于OMC統(tǒng)計(jì)的采集，如吞吐率、丟包率等。測(cè)試評(píng)估類主要來源于用戶投訴、端到端測(cè)試和信令采集等，主要為時(shí)延、成功率等指標(biāo)。

3、GPRS/EGPRS無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化原則

GPRS/EGPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化應(yīng)以對(duì)電路交換網(wǎng)絡(luò)（GSM）不造成損害為前提，提供盡可能高的數(shù)據(jù)吞吐率，提高系統(tǒng)吞吐量，使更多的GPRS/EGPRS移動(dòng)臺(tái)可享受高級(jí)的編碼方案和更高的實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率，使用戶只感受到輕微的延遲，并經(jīng)常保持足夠的余量。

由于GPRS/EGPRS與GSM之間相互關(guān)聯(lián)、相互制約的關(guān)系，考慮到兩種業(yè)務(wù)的特征和當(dāng)前的業(yè)務(wù)量比例，GPRS/EGPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中應(yīng)遵循以下原則：

（1）GPRS/EGPRS的引入需在不影響電路交換網(wǎng)絡(luò)性能的情況下提高GPRS的分組交換性能。

（2）制定優(yōu)化方案時(shí)，要綜合考慮該方案對(duì)電路和分組業(yè)務(wù)的影響，盡量選用對(duì)兩者都有利的方案。在兩者出現(xiàn)矛盾時(shí)，通常采用對(duì)話音業(yè)務(wù)有利的手段。但是在一些特殊地區(qū)，特殊時(shí)間，允許向分組業(yè)務(wù)傾斜。

（3）調(diào)整覆蓋，提高整體載干比是提升GSM，GPRS/EGPRS業(yè)務(wù)質(zhì)量的共同需要。