中国移动通信集团广东有限公司云浮分公司无线优化中心网络优化室 527300
摘要：本文阐述了一种小区簇内业务均衡优化方法，该方法通过建立簇内小区业务均衡评估体系，实现簇内业务分布的动态最优配置，从而达到用户感知和容量指标双提升的目的。
关键词：小区簇小区间业务均衡业务均衡评估动态均衡
1、引言
近年来移动通信迅速发展，随着通信资费降低和用户群增长（特别是年轻用户群），以及数据业务越来越广泛的应用，无线侧容量非常紧张，数据业务信道资源占比不断增长，以致热点区域业务拥塞、大量使用半速率成为一种常态，导致客户对网络质量的感知日益下降。语音业务和数据业务需求在地理上和时间上动态变化，呈现潮汐现象，小区间无线资源无法互补，资源浪费与紧张共存，小区静态容量难以满足不同时段的业务需求。
如何根据小区的资源利用情况，实现业务信道资源的差异化动态配置，并进行小区间的资源动态互补，在现有网络资源上快速明显提高资源软容量和承载效能，改善客户感知，是当前的一个重要课题。
本文总结了以下方面的业务均衡优化研究：
根据簇内小区的覆盖关联性和信道资源利用率建立基于小区簇的业务均衡评估体系。
基于业务均衡度的簇内小区间业务均衡策略选择和交互优化方法，及程序化实现智能动态优化的技术。
2、基于小区簇的业务均衡评估体系
随着网络业务量的迅速增长，大量的载频扩容和基站建设使网络容量获得了粗放式的增长，但在地域上和时间上仍存在较多的不均衡，使得网络容量未能充分利用。为使网络容量合理配置，必须改变传统的小区静态容量配置，根据簇内业务分布变化，通过簇内小区间的动态容量均衡，使得整个区域内的业务量在地域上和时间上得到充分均衡，从而提高无线网络信道资源利用。
为达到簇内小区的动态容量均衡，需建立簇内小区业务均衡评估体系，以获得能指导业务均衡策略的小区业务均衡度。小区业务均衡度将根据簇内小区的覆盖关联性和信道资源利用率评估簇内小区的业务均衡情况，从而判断小区在业务均衡调整中吸收或外推业务量及业务调整的关联小区和调整策略。
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图1基于小区簇的业务均衡评估体系示意图
2.1、小区间的关联系数：
簇内小区间的业务均衡必须充分考虑小区间的覆盖关联性，以便评估相对业务均衡情况及选择可以进行业务均衡的关联小区和调整策略。因此，需从定制的NCS测量中建立小区的关联矩阵模型，得出基于小区簇的小区关联系数。.png)
(其中s表示服务小区，i表示第i个相邻小区)
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图2NCS测量示意图
NCS为系统收集MS上报的测量报告中六强邻区的测量信息集。小区间的关联系数由NCS中的相邻小区测量比例评估小区间的覆盖关联性及业务分担的能力，只有覆盖关联性强的邻区才有可能进行业务均衡。将选取一定数量的邻区建簇，通过归一化加权小区信道资源利用率来评估簇内业务均衡情况。
（1）关联系数：
六强小区测量比例
（2）建簇：
根据NCS测量，将服务小区和一定数量的邻区组成一个小区簇。可对市区小区和郊区小区选取不同的簇内邻区数N。
邻区入选条件：
A：忙时切换数>0;
B：测量比例>1%；
C：按关联系数降序排序前N名；
（3）归一化：
将簇内的邻区的关联系数归一化，这样在后续的小区业务均衡度计算中可以归一化加权小区信道资源利用率。
2.2、小区的信道资源利用率：
簇内小区间的业务均衡是基于簇内小区的信道资源利用情况进行的，小区信道资源利用率通过标准化语音业务和数据业务的信道需求来评估小区的业务信道需求与可用信道的匹配情况，反映了小区的信道资源使用负荷。根据服务小区和邻区的信道资源利用率对比而判断小区的业务均衡方向。
其中：
小区语音业务信道需求数：
通过查表函数，根据爱尔兰表估算一定GOS下小区所承载话务量的语音业务信道需求。
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(其中T表示小区承载话务量，B表示话音业务的呼损率)
小区数据业务信道需求数：
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（其中，小区数据业务信道需求数可以应用混合爱尔兰表或其他方法评估，此处不作详述）
小区信道资源利用率：
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2.3、小区的业务均衡度：
通过比较小区与由归一化的小区关联系数加权的相邻小区的信道资源利用率，得出小区的业务均衡度指数。
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小区的业务均衡度是可以反映出小区当前的业务负荷在簇内是否处于相对均衡及其偏移度。当，小区在簇内总体需要外推业务，当，即小区的业务负荷在簇内处于相对均衡，使得簇内的信道资源利用率的方差最小，当，小区在簇内总体需要吸收业务。
因此，可以根据小区的业务均衡度判断小区应采取的小区级业务均衡策略，指导如空闲模式的C2算法参数、双频网的层门限等小区级业务均衡参数的调整方向。
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图3小区的业务均衡度示意图
2.4、小区间的业务均衡度：
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当，服务小区需采取吸收簇内关联小区业务的均衡策略，当，即小区间的业务负荷暂时处于相对均衡，当，服务小区需采取向簇内关联小区外推业务的均衡策略。
因此，可以根据小区间的业务均衡度判断小区应采取的邻区级业务均衡策略及其关联邻区。根据需求组合外推和吸收业务的关联邻区，以达到业务疏导的作用。
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图4小区间的业务均衡度示意图
2.5、业务均衡度应用示例
双频网中低层的GSM1800小区的小区的业务均衡度Es若为1.3，则在簇内需要外推业务，可以采取如提升层门限LAYERTHR收缩激活模式下的小区边界，减少CRO等方式收缩空闲模式下小区边界。根据小区间的业务均衡度Esi排序，小区间的业务均衡度Esi小于-0.3的同层邻区的邻区关系参数OFFSET进行负偏移收缩切换边界,以达到簇内业务均衡的目的。
3、簇内小区业务的动态均衡调整策略
因簇内不同覆盖场景的小区在不同的时段语音业务和数据业务具有不同的容量需求，通过小区业务动态调整可以充分利用簇内的无线信道资源满足簇内的业务需求，从而提高网络资源利用率和客户感知。
小区内业务均衡：
小区内的业务均衡主要是通过半速率门限、数据业务信道限制ODPDCHLIMIT、TBFLIMIT、预清空参数PDCHPREEMPT、GPRSPRIO等参数动态调整小区的语音业务和数据业务信道资源配置，以满足小区的客户感知需求和小区间的业务均衡需求。
小区间业务均衡：
调整簇内小区的空闲模式和激活模式的相关小区和邻区关系参数，可以动态调整小区间的空闲模式有效覆盖边界和激活模式的切换边界，通过小区重选、同层切换，层间切换来达到簇内小区间业务动态均衡。
3.1、小区间业务均衡参数
小区间的业务均衡参数主要有以下三类：
（1）空闲模式参数：包括BSPWRB、BSPWRT、ACCMIN、CRO、PT、CRH等；
（2）激活模式参数：包括BSPWR、BSTXPWR、MSRXMIN、LAYER、LAYERTHR、RHYST等。
（3）邻区关系参数：包括KOFFSET、OFFSET、AWOFFSET等；
这些参数均为对小区的业务覆盖边界产生影响的参数，对业务均衡的效果与负面影响各不相同，需根据具体场景审慎调整。
3.2、小区间业务均衡参数调整量度
通过量度业务均衡参数的调整效果，实现精细化调整。将各种参数调整的效果与均衡的业务量对应以实现参数调整量度。
（1）影响覆盖边界的参数调整量度
根据无线信号传播理论，由接收信号电平差值与距离的关系表得出业务均衡参数调整对应的覆盖变化比值：
均衡业务量=当前业务量*覆盖变化比值
图5信号电平差值与距离差值的关系表
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（2）影响邻区边界的参数调整量度
根据NCS测量中定制设置的2dB/4dB/6dB测量采样点与同步测量的MRR采样点数，可评估出2dB/4dB/6dB切换边界区间对应的业务比例：
2dB话务比例=(TIMESRELSS2-TIMESRELSS)/小区MRR总采样点
4dB话务比例=(TIMESRELSS3-TIMESRELSS)/小区MRR总采样点
6dB话务比例=(TIMESRELSS4-TIMESRELSS)/小区MRR总采样点
（TIMESRELSS、TIMESRELSS2、TIMESRELSS3、TIMESRELSS4分别对应NCS定制参数RELSSP=0，RELSS2N=2，RELSS3N=4，RELSS4N=6）
3.3、小区间业务均衡流程
为了降低流程的复杂性和业务均衡对网络的影响，在以下小区间业务均衡流程设计中，采取“主动外推话务，被动吸收话务，适时回调”的策略。
（1）场景划分
根据簇内小区的业务均衡情况与负荷情况划分以下场景：
簇内业务均衡：
根据簇内小区业务均衡度Es判断小区在簇内是否相对均衡。为了避免频繁的低效的调整，簇内业务均衡场景条件设置如下：
(1.1>=业务均衡度Es>=0.9)and(感知拥塞=0)
簇内业务不均衡：
业务均衡度Es不符合簇内业务均衡场景条件的都为簇内业务不均衡。
高负荷小区：
现网信道资源利用率与拥塞数的关系
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图6信道资源利用率与拥塞数的关系图表
如上图可知当信道资源利用率大于90%的时候，将产生明显的拥塞，所以将信道资源利用率大于90%作为小区需要外推业务的界限。信道资源利用率大于150%作为超高负荷界限。
高负荷场景条件：
(信道资源利用率>90%)or(感知拥塞>0)
低负荷小区：
信道资源利用率与空闲信道数的关系
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图7信道资源利用率与空闲信道数的关系图表
如上图可知当信道资源利用率小于70%的时候，各种配置的小区都可有足够的信道应对业务回调，所以将信道资源利用率小于70%作为小区回调业务的界限。
低负荷场景条件：
(信道资源利用率<70%)and(感知拥塞=0)
经对簇内业务不均衡模型进行分析，小区信道资源利用率与小区负荷关系图如下：
小区信道资源利用率小区负荷
小区负荷预警：
依据“主动外推话务，被动吸收话务，适时回调”策略，根据簇内小区业务负荷情况划分以下场景，按照紧急程度排列：
总的场景划分如下：
（2）根据簇内不同场景实施不同优化流程
A总体优化流程
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B红色预警处理流程
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C橙色预警处理流程
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D黄色预警处理流程
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E普通预警处理流程
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F低负荷处理流程
实现目的：对低负荷小区快速实现参数还原，以吸收业务。
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3.4、基于小区簇的业务均衡智能动态优化系统配置技术
（1）数据采集：通过连接OSS系统，采集话务统计STS和相关指令参数CDD及定制的NCS/MRR测量文件，建立数据库；
（2）簇内小区业务均衡评估：利用数据库里的相关话务统计、CDD参数、NCS测量，计算小区业务均衡度。
（3）簇内小区业务均衡调整：根据小区的CDD参数和系统的业务均衡策略逻辑，经过场景分析、流程判断、算法运算和逻辑判断，输出小区业务均衡动态调整参数。连接OSS系统实施参数调整。
（4）簇内小区业务均衡问题小区列表：通过评估簇内小区业务均衡调整的情况，输出需要载波调整、覆盖优化等网络结构优化手段进行进一步优化的小区列表。
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图8业务均衡智能动态优化系统示意图
4、应用效果
以下选取云浮的一个网元YFM04B1来展示优化效果，该网元在应用基于小区簇的业务均衡动态优化系统前已有程序动态调整半速率和ODPDCHLIMIT，在应用基于小区簇的业务均衡动态优化系统后的指标变化如下：
4.1、语音指标变化：
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图9半速率优化前后变化
如上图所示，优化后半速率由25.39%下降到17.35%，下降了8.04%，半速率比例降低明显。
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图10TCH拥塞率优化前后变化
如上图所示，优化后TCH拥塞率由14.40%下降到11.54%，下降了2.86%；语音感知改善明显。
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图11话务量优化前后变化
如上图所示，优化前后忙时话务量基本平稳。
4.2、数据业务指标变化：
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图12下行PDCH利用率优化前后变化
如上图所示，下行PDCH利用率由64.16%提升到66.39%，提升了2.23%，信道利用率有所提升。
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图13每PDCH流量优化前后变化
如上图所示，每PDCH流量由2.81M提升到3.02M，提升了7.71%，数据业务信道利用明显提升。
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图14平均占用PDCH优化前后变化
如上图所示，忙时平均占用PDCH数由1617降为1498，降了7.38%，对应着25%的PDCH信道占比，节省了1.85%的载频资源。
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图15下行EDGE IP吞吐率优化前后变化
如上图所示，下行EGDG IP吞吐率由93.21Kb/s降为91.52Kb/s，降了1.69Kb/s，只有轻微下降。
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图16下行IP总流量优化前后变化
如上图所示，下行IP总流量只是轻微下降0.35%，基本保持平稳；
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图17下行TBF建立成功率优化前后变化
如上图所示，下行TBF建立成功率轻微上升0.33%，基本稳定。
5、结束语
本文提出了簇内业务均衡度概念，通过簇内小区的覆盖关联性和信道资源利用率评估簇内小区的业务均衡情况，将小区间的相对业务均衡量度化，建立统一、科学的评估体系；同时提出了业务均衡参数调整量度方法，用科学理论指导参数的调整效果，提高业务分流的及时性和合理性，更充分的平衡无线网资源分布，更合理的实现无线参数优化，更有效的保障用户感知。基于该评估体系的业务均衡流程可以通过软件实现簇内业务均衡自动化，达到了实时、高效进行无线网业务均衡调整，提高了优化效果。本文的优化方法尚需在后续的实践应用中改进，存在欠缺之处还望同行进行指正。
参考文献：
[1]张威.GSM网络优化-原理与工程（第2版）.北京:人民邮电出版社,2010.
[2]Ericsson CPI for BSS R12，2010
论文作者:陈汉华
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
标签：业务论文; 小区论文; 信道论文; 区间论文; 参数论文; 资源利用率论文; 动态论文; 《基层建设》2016年14期论文;