一、前言
GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過長期發(fā)展后，已經(jīng)成長一個大容量的成熟網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)容量分析需要逐漸從粗放向精確轉(zhuǎn)變，長期堅持容量的優(yōu)化能使網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益。在實際容量分析過程中我們發(fā)現(xiàn)，通常當尚未達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)計的網(wǎng)絡(luò)容量無法滿足實際的話務(wù)需求。準確分析實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GSM網(wǎng)絡(luò)實際信道承載能力作了一些探討。
二、愛爾蘭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。愛樂蘭表由以上公式計算得出的。在目前做GSM初始網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，不同信道可承載得話務(wù)量一般是應(yīng)用愛爾蘭B公式計算得出的，但是使用愛爾蘭B公式的前提是呼叫應(yīng)具有以下性質(zhì)：
●每次呼叫相互獨立，互不相關(guān)，即呼叫具有隨機性；
●每次呼叫在時間上都有相同的概率；
●每個用戶選用無線信道是任意的，且是等概的。
研究驗證，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條件，
此時愛爾蘭B公式不能準確描述小區(qū)無線信道呼損（B）、信道數(shù)（n）和流入話務(wù)量（A）三者之間的關(guān)系，理論值與實際值相差甚遠。有較多因素均會對實際信道利用率產(chǎn)生影響，如：
用戶呼叫位置變化帶來的業(yè)務(wù)量的移動性：由于網(wǎng)絡(luò)的容量由一個個小區(qū)組成，每個小區(qū)只負責一小部分用戶的話務(wù)，而這些用戶是移動的，因此每個小區(qū)瞬間的用戶量是不斷變化的，小區(qū)越小，這個用戶量的變化越明顯，因此考察一個長周期（如：一個小時），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。
移動系統(tǒng)設(shè)置的呼叫重試以及移動系統(tǒng)小區(qū)間的切換均導(dǎo)致每次呼叫不完全獨立。
用戶呼叫時間變化和呼叫量的變化帶來的系統(tǒng)業(yè)務(wù)量的波動性。
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，用戶集中打電話聯(lián)系，此時各個呼叫集中發(fā)生，其時間分布具有很強的相關(guān)性，小區(qū)話務(wù)突然急劇上升，小區(qū)一小時內(nèi)的平均話務(wù)并不高，但在一小時內(nèi)有幾個高峰。
因此在實際網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化時必須根據(jù)地域特點、不同話務(wù)模型對愛爾蘭B表進行修正。
三、實際網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)信道利用率和擁塞率、擁塞時間的關(guān)系
通過上述分析我們可以理解修正愛爾蘭B表的必要性，但是怎樣判斷一個小區(qū)的無線資源利用率與擁塞的關(guān)系呢？對不同的小區(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)備的實際利用效果不一致。有的小區(qū)在利用率超過80％時沒有擁塞產(chǎn)生，但有的小區(qū)在利用率僅為60％時便產(chǎn)生了擁塞。各項外界因素對小區(qū)的影響可以從大量的統(tǒng)計結(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及標準差S兩個參數(shù)來描述話務(wù)分布的特點。擁塞時間的分布同樣具有正態(tài)分布的特點。
2、小區(qū)的利用率與擁塞時間兩項指標之間具有指數(shù)分布的關(guān)系，但對于不同類型的小區(qū)具有不同的系數(shù)。

3、小區(qū)的擁塞率、擁塞時間呈現(xiàn)強相關(guān)性，不同小區(qū)的相關(guān)系數(shù)略有差異，統(tǒng)計小區(qū)相關(guān)系數(shù)僅在0.9516-0.992波動，因此可判定兩者為強相關(guān)。
通過對大量的數(shù)據(jù)歸類進行統(tǒng)計分析，我們發(fā)現(xiàn)可以摸索出針對不同載波配置、不同覆蓋區(qū)域的小區(qū)實際信道利用率的合理值，從而對實際網(wǎng)絡(luò)容量優(yōu)化起到指導(dǎo)作用。
四、不同載波配置條件下小區(qū)的實際信道利用率
愛爾蘭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。很簡單，如果一個小區(qū)的m個用戶被分配到n個信道，而p為單個信道忙的概率，那么所有n個信道忙的概率就是Pn。對于一個固定的P值，Pn 肯定小于P。換句話說，如果一個用戶接入單一信道其被阻塞的概率為p，但如果有n個信道可被接入則其被阻塞的概率為Pn 。根據(jù)愛爾蘭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際的信道承載能力，我們進行了大量實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)的收集和統(tǒng)計分析，分析過程如下：
1、 對統(tǒng)計小區(qū)的話務(wù)量按照利用率（即實際話務(wù)量/愛爾蘭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、針對統(tǒng)計時段內(nèi)各小區(qū)發(fā)生擁塞率大于2%的擁塞概率進行分析，擁塞概率即擁塞大于2%的次數(shù)與總小區(qū)統(tǒng)計次數(shù)。
3、對不同載波配置的小區(qū)進行分組分析，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，通過大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（包括3000多個小區(qū)的一個月的24小時統(tǒng)計數(shù)據(jù)）歸類，并在去除一些覆蓋特殊的小區(qū)后，發(fā)現(xiàn)三者確實存在固有規(guī)律。以6載波小區(qū)（44個話音信道）為例，當其利用率在76%左右時，發(fā)生擁塞大于2%的概率超過10%。而當載波數(shù)為12個（91個話音信道）時，信道利用率在76%左右時沒有發(fā)生擁塞率大于2%的事件，當發(fā)生擁塞大于2%且擁塞概率大于10%的時候，利用率達到了83%。
通過這種方式我們總結(jié)出不同載波配置下不同的合理的信道利用率，詳細見下表：

但是對一個地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)而言，載波的平均配置一般為5-6個載波，因此對于小載波（<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)計的采樣點小于接近平均載波配置的采用點，這一點需要更多更長統(tǒng)計數(shù)據(jù)來進一步修正。
五、不同覆蓋區(qū)域小區(qū)的實際信道利用率
在進行上述分析時，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，該小區(qū)為3個載波配置，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、覆蓋體育館周圍、覆蓋展覽館周圍等開展，實質(zhì)上就是按照小區(qū)的覆蓋區(qū)域的不同峰值特性再對實際信道利用率進行修正。由于不同地區(qū)、不同時間的用戶行為規(guī)律不一致，因此各個地區(qū)必須根據(jù)當?shù)氐膶嶋H用戶行為特征進行修正，并且應(yīng)該周期性地研究當?shù)赜脩粜袨樘卣鞯淖兓�，及時進行再修正。
六、實際信道承載能力提高的探討
我們知道，由蜂窩小區(qū)的特性和無線信號傳播特點所決定，無線覆蓋并不會使小區(qū)的覆蓋區(qū)域完全固定，而且也不會是在某一區(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)中流動的。所以，在分析一個小區(qū)性能的時候，孤立的分析一個小區(qū)是不嚴謹?shù)摹Ｍㄟ^觀察與其相關(guān)小區(qū)的性能可以從不同的角度來反映問題的情況，從而達到真正嚴密分析一個區(qū)域無線性能的目的。一個良好設(shè)計的網(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)盡可能等于單個小區(qū)的阻塞率。這樣實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。單個小區(qū)的信道利用率的提高可通過合理的配置載波來解決，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)，去進一步研究某一區(qū)域的動態(tài)話務(wù)分布。實踐中可通過對覆蓋某一區(qū)域的小區(qū)進行關(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)就可以如實的表現(xiàn)一片區(qū)域內(nèi)無線地理分布。這里所說的無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)間無線覆蓋的交合性和用戶在小區(qū)間的流動統(tǒng)計為基礎(chǔ)的，而地理分布是基于小區(qū)的相對位置和之間距離。相對于地理分布，無線地理分布能夠更直接、更準確地反映出小區(qū)的無線相關(guān)性。
手機更換服務(wù)小區(qū)的行為是由于手機接收的不同小區(qū)信號發(fā)生變化，它體現(xiàn)了用戶在小區(qū)間的流動性，小區(qū)覆蓋的交疊性，同時也反映了小區(qū)之間的關(guān)聯(lián)性。由于手機在空閑狀態(tài)下并不發(fā)送測量報告，小區(qū)重選過程也不會向系統(tǒng)報告，所以，我們所能收集的數(shù)據(jù)只能是手機在通話狀態(tài)下的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以包括手機的測量報告以及相鄰小區(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。手機的測量報告可以通過NCS獲得，小區(qū)之間的切換情況可以通過統(tǒng)計獲得。所以，小區(qū)相關(guān)性排序的原始數(shù)據(jù)可以是某個BSC的NCS測試結(jié)果、一段時間內(nèi)小區(qū)切換次數(shù)等。
NCS是愛立信BSS系統(tǒng)提供的小區(qū)相鄰關(guān)系的輔助分析工具，它可以通過修改需要分析小區(qū)的ACTIVE狀態(tài)下的測量頻點，來控制在這些小區(qū)通話的手機進行鄰小區(qū)測量。這些手機測量所得到的測量報告被發(fā)送到BSC，并被存儲下來。這里所得到的數(shù)據(jù)主要包括測量小區(qū)的BCCH、BISC、采樣次數(shù)、平均信號強度、上報次數(shù)、排在測量報告中前六名的次數(shù)及信號強度等。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)，來生成小區(qū)序列。
小區(qū)切換統(tǒng)計則是反映了小區(qū)間的用戶流動情況。由于切換過程中應(yīng)用LOCATING算法，該算法并不是單純以信號強度作為判斷依據(jù)，而是綜合了較多因素進行小區(qū)切換判斷。所以，在一定程度上說，切換統(tǒng)計比單純觀察信號強度更能貼近用戶感受，也更能反映實際網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)話務(wù)流動情況。
NCS和切換統(tǒng)計兩者對比來看，相同時間內(nèi)，前者數(shù)據(jù)包含信息量明顯要大，包含了手機測量報告中純粹的信號強度、測量次數(shù)等內(nèi)容，比較利于對小區(qū)無線性能進行分析。而如果是對話務(wù)進行分析的話，切換統(tǒng)計又相對準確一些。
通過對NCS和統(tǒng)計結(jié)果再處理后，我們就可得出小區(qū)間的相關(guān)系數(shù)，處理過程可采用不同方式，如每小區(qū)的測量報告或統(tǒng)計次數(shù)占總報告次數(shù)的比例等。得到相關(guān)性系數(shù)后再實施進一步的運算。不同的計算方法，相關(guān)性系數(shù)的數(shù)值就不同，將對以后的運算產(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小時或更長時間的話務(wù)分布統(tǒng)計按照所得順序排列，下圖橫軸表示小區(qū)，縱軸表示時間，圖表中的顏色表示話務(wù)量的大小


從上圖可以看出，當圖形中橫向顏色變化比較劇烈時，表示該地可能存在話務(wù)分布不夠均衡的狀況。當連續(xù)幾個小區(qū)話務(wù)較高時，說明該地高話務(wù)地點由多個小區(qū)進行覆蓋，而如果只是單個小區(qū)出現(xiàn)話務(wù)較高的狀況，則說明高話務(wù)地點主要由單個小區(qū)進行覆蓋。從這上面判斷，某一區(qū)域有話務(wù)增長或突發(fā)話務(wù)時，是對高話務(wù)的單個小區(qū)進行擴容還是對幾個相關(guān)小區(qū)進行擴容。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。我們可以通過觀察，發(fā)現(xiàn)各時段小區(qū)話務(wù)變化情況。如需對某一區(qū)域基站作調(diào)整時，可以提供調(diào)整的時間依據(jù)。
六、總結(jié)
在市場競爭激烈的今天，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)域的運營商應(yīng)根據(jù)當?shù)氐膶嶋H地理環(huán)境、用戶行為確定當?shù)剡m合的信道承載能力。并按照實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)）