基于GSM-R的GPRS無線網(wǎng)優(yōu)化淺析

摘要　文章對基于GSM-R的GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程等進行分析，對GPRS無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進行歸納和總結(jié)，分析了常見問題和優(yōu)化方法，并且通過調(diào)整參數(shù)和采取技術(shù)手段，使青藏線GPRS網(wǎng)絡(luò)達到最佳運行狀態(tài)，以指導(dǎo)各條鐵路線GPRS優(yōu)化工作。

一、背景

現(xiàn)階段，鐵路上有許多數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的迫切需求，如需傳輸行車調(diào)度信息、無線車次號等。為此，GSM-R網(wǎng)絡(luò)引入GPRS，在現(xiàn)有電路交換網(wǎng)絡(luò)中引入了分組網(wǎng)，為GSM-R運營者由話音業(yè)務(wù)向綜合信息服務(wù)領(lǐng)域拓展提供了重要的網(wǎng)絡(luò)平臺，并為GSM-R向3G演進打下了基礎(chǔ)。

目前基于GSM-R的GPRS網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在青藏線完成了測試工作，滿足鐵路的運營要求。但基于GSM-R的GPRS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在全國尚處于初期，優(yōu)化經(jīng)驗相對較少，網(wǎng)絡(luò)存在多方面的問題。為了更好的保證服務(wù)質(zhì)量，需要對網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程和評估指標(biāo)等方面進行分析，來改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分為核心網(wǎng)優(yōu)化和無線網(wǎng)優(yōu)化。GPRS無線網(wǎng)是影響GPRS服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵，因此本文重點研究GPRS無線網(wǎng)的優(yōu)化。GPRS系統(tǒng)以GSM-R網(wǎng)作為承載，共用相同基站和頻譜資源。這就決定了GPRS與GSM-R網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化相互關(guān)聯(lián)和制約。在網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化過程中針對兩個網(wǎng)絡(luò)的共同點進行重點優(yōu)化，對于兩者相沖突的地方，在現(xiàn)階段應(yīng)以話音為主，在保證GSM-R網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，盡可能提高GPRS的服務(wù)質(zhì)量。

二、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程

GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程包含數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，進行DT和CQT測試分析，以及后續(xù)的參數(shù)調(diào)整。流程如圖1。

圖1　網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程圖

1.采集數(shù)據(jù)：主要包括OMC-R上的統(tǒng)計數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)測試數(shù)據(jù)。

2.數(shù)據(jù)優(yōu)化：（1）系統(tǒng)容量分析：分析PCU（Packet Control Unit）是否充足，PDCH分配是否合理。（2）干擾分析：干擾意味著高誤碼率導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的重傳，如果干擾強度大或時間過長，將會中斷服務(wù)。（3）Gb接口性能分析：了解BSC內(nèi)的APN分布，應(yīng)用分布，各類業(yè)務(wù)的上下行比例，不同業(yè)務(wù)的忙小區(qū)，便于有針對性的采取優(yōu)化。

3.測試優(yōu)化：（1）DT測試包括對應(yīng)上傳下載的RLC層的上下行吞吐量、RLC層上下行重傳率、小區(qū)重選次數(shù)、小區(qū)重選平均間隔時間等指標(biāo)。（2）CQT測試反映GPRS端到端的性能，包括GPRS附著與去附著測試，PDP激活去激活測試、FTP上傳和下載測試等。

4.通過系統(tǒng)性能指標(biāo)判定網(wǎng)絡(luò)是否符合要求。如不符合，需找出原因進行調(diào)整，并確認問題是否有效解決。如果沒有，重新制定方案直到問題解決。問題解決后，收集實施后的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，生成優(yōu)化報告。

三、GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化性能評估指標(biāo)

目前，GPRS優(yōu)化評估指標(biāo)已相對完善，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量可以從業(yè)務(wù)性能指標(biāo)和網(wǎng)絡(luò)資源利用方面進行考察：

1.業(yè)務(wù)接入性能：如附著成功率、附著響應(yīng)時間、分組尋呼成功率、PDP激活成功率、PDP激活響應(yīng)時間、分組信道立即指配成功率。

2.網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量：如TBF指配成功率、TBF中斷率、TBF平均數(shù)據(jù)吞吐量、TBF平均時長、RLC重傳率、小區(qū)重選次數(shù)、路由區(qū)更新成功率、ping/ftp和網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的PDP上下文去激活統(tǒng)計。

3.業(yè)務(wù)質(zhì)量：對于青藏線，目前用的UDP方式，可以測試相關(guān)質(zhì)量。

4.資源利用情況：如無線資源的利用狀況和Gb接口的資源利用率。

5.GPRS/GSM綜合指標(biāo)：如由于動態(tài)信道被用作GPRS信道而導(dǎo)致電路業(yè)務(wù)發(fā)生小區(qū)內(nèi)切換的次數(shù)、電路業(yè)務(wù)搶占分組業(yè)務(wù)信道的次數(shù)、PCH/AGCH隊列長度、動態(tài)分配信道上分組和電路的業(yè)務(wù)量比例、由于GPRS的引入是否導(dǎo)致掉話率和接通率的改變。

通過對比這些指標(biāo)在優(yōu)化前后的變化，能對網(wǎng)絡(luò)資源分布是否平衡、資源利用率是否提高、網(wǎng)絡(luò)性能是否增強、是否需要擴容等問題更加明晰。

四、GPRS網(wǎng)絡(luò)重要無線參數(shù)的設(shè)定

合理的參數(shù)設(shè)置會使系統(tǒng)性能達到最佳狀態(tài)。因此重要無線網(wǎng)絡(luò)參數(shù)作用的研究，對于網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是很重要的。

4.1　BSC資源利用：用來調(diào)節(jié)GSM-R與GPRS網(wǎng)絡(luò)間資源

FPDCH：該參數(shù)設(shè)定了小區(qū)內(nèi)靜態(tài)PDCH的個數(shù)。增大此參數(shù)值會保證GPRS的業(yè)務(wù)質(zhì)量，但會減少GSM-R可用的信道資源。通常，每個小區(qū)應(yīng)至少設(shè)置一個靜態(tài)PDCH信道，否則在語音擁塞的情況下，GPRS業(yè)務(wù)將停止，PCU中的數(shù)據(jù)被丟棄。目前GPRS以小數(shù)據(jù)量為主，對擁塞較為敏感，而對得到的時隙個數(shù)不太敏感。如果設(shè)置了靜態(tài)PDCH，那么，語音擁塞時，僅僅影響到數(shù)據(jù)吞吐量和用戶的感知度。如果小區(qū)的GPRS業(yè)務(wù)量較高，可以適當(dāng)增加靜態(tài)PDCH配置的數(shù)量（最多4個）。

PILTIMER：是管理動態(tài)PDCH的時間閾值，當(dāng)一個動態(tài)PDCH成為空閑狀態(tài)后，將被放入空閑列表，同時啟動時鐘，超過PILTIMER值之后，該動態(tài)PDCH由分組域返回電路域。增加PILTIMER的數(shù)值后，會降低動態(tài)PDCH的業(yè)務(wù)負荷，但由于空閑狀態(tài)的PDCH長時間不進行清空，會占用資源。

TBF_LIMIT：分TBF_UL_LIMIT和TBF_DL_LIMIT，分別設(shè)定上下行平均每個PDCH上可同時承載的TBF的門限值。當(dāng)在一個小區(qū)中某個方向上平均每個PDCH上承載的TBF數(shù)超過該方向的門限值時，該小區(qū)會嘗試對新的TBF分配新的PSET（連續(xù)的四個時隙，TSO～3或TS4～7）。當(dāng)希望更多的用戶共享PDCH資源時，可增大此參數(shù)值，同時降低了分配PDCH的業(yè)務(wù)負荷；當(dāng)希望用戶占用更多的PDCH資源時，可減少此值，以提高用戶的感知速率。公網(wǎng)中一般設(shè)為2～3；在青藏線上，由于現(xiàn)階段用戶所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，對傳輸速度要求并不太高，可將此參數(shù)設(shè)置的稍高。

4.2　網(wǎng)絡(luò)配置

網(wǎng)絡(luò)運行模式：GPRS建設(shè)初期，多都采用沒有Gs接口且沒有配置PCCCH的情況，因此網(wǎng)絡(luò)運行模式為2。

信道編碼方案：共有四種，現(xiàn)階段均采用CS-1和CS-2。公網(wǎng)中，能保證GSM語音業(yè)務(wù)正常的無線環(huán)境下，均可使用CS-2；由于鐵路對可靠性要求更高，因此需考慮實際環(huán)境中采用CS-2方式的可靠性問題。在青藏線通過對CS-1和CS-2方式分別進行測試，兩種方式均可滿足鐵路可靠性要求。

4.3　重選參數(shù)

由于在GPRS的建網(wǎng)初期，GPRS小區(qū)重選過程使用C1和C2準(zhǔn)則，同GSM-R的重選準(zhǔn)則相同，因此，下述參數(shù)中僅路由區(qū)參數(shù)的設(shè)置同GSM-R網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置無關(guān)。其他參數(shù)的修改，都會對GSM-R網(wǎng)產(chǎn)生影響，因此在修改這些參數(shù)時，需要考慮對電路域的影響。

路由區(qū)（RA）：路由區(qū)所覆蓋的范圍大小在系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵的因素，若RA覆蓋范圍過小，則會加重系統(tǒng)中的信令流量；反之，則會導(dǎo)致尋呼的負荷過重�？梢酝ㄟ^統(tǒng)計尋呼負荷情況和信令鏈路負荷情況來確定是否需要調(diào)整路由區(qū)的大小。由于GPRS業(yè)務(wù)主要以移動臺發(fā)起的呼叫為主，而且不存在GS接口等，因此青藏線可以設(shè)置成一個位置區(qū)只包含一個路由區(qū)。

TEMP0RARY_OFFSET和PENALTY_TIME：由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋是沿鐵路線進行的，通常采用線狀覆蓋的方式。當(dāng)采用單層網(wǎng)覆蓋時，每個服務(wù)小區(qū)只有相鄰的2個小區(qū)；采用雙層網(wǎng)覆蓋時，每個服務(wù)小區(qū)有5個相鄰小區(qū)，分別是服務(wù)小區(qū)所在層的2個小區(qū)和另一層的3個小區(qū)。處于空閑模式的移動臺周期性的監(jiān)測6個接收電平最強的非服務(wù)小區(qū)，目前每個服務(wù)小區(qū)只有5個相鄰小區(qū)，且都會被移動臺記錄在鄰小區(qū)列表中，顯然此時TEMPORARY_OFFSET和PENALTY_TIME都不起作用，因此這兩個參數(shù)對GSM-R系統(tǒng)來說無任何影響。

CELL_RESELECT_OFFSET：小區(qū)重選偏置。若設(shè)置該小區(qū)此參數(shù)比鄰小區(qū)大時，使更易選擇該小區(qū)，反之亦然，此值用于平衡網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)量。對于沿線類似的車站，建議此值設(shè)置相同；對于雙層網(wǎng)結(jié)構(gòu)，建議主用網(wǎng)設(shè)置的較高，備用網(wǎng)較低，使用戶選擇在主用網(wǎng)中。

CELL_RESELECT_HYSTERESIS：小區(qū)重選遲滯。對每個小區(qū)都起作用，在一定程度上減少頻繁的小區(qū)重選。由于沿鐵路線，兩小區(qū)的鄰接處都是高速列車移動地區(qū)，因此建議將GPRS小區(qū)重選滯后參數(shù)設(shè)置為2～4dB之間。

RA_RESELECT_HYSTERESIS：路由區(qū)重選遲滯。表示在不同路由區(qū)中小區(qū)重選附加滯后值，設(shè)置類似于CELL_RESELECT_HYSTERESIS。

4.4　定時器參數(shù)

定時器參數(shù)設(shè)置較為靈活，表1和表2給出了參數(shù)設(shè)置建議。其他定時器參數(shù)，在現(xiàn)階段均可使用缺省值。

表1　T3168、T3192、T3172設(shè)置建議

表2　移動可達定時器、T3314、周期路由區(qū)更新定時器T3312設(shè)置建議

五、結(jié)束語

本文在理論上對GPRS無線網(wǎng)優(yōu)化進行了分析，結(jié)合青藏線試驗段特殊性，給出了青藏線GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程和重要參數(shù)設(shè)置，達到了理論與實踐相結(jié)合，同時也為以后鐵路GPRS網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、優(yōu)化和維護提供了借鑒。