湖北移动公司Edge关键指标优化方法研究.doc

个人收集整理 勿做商业用途Edge关键指标优化方法研究根据集团公司统一部署，结合实际EDGE网络运行情况，目前开展的EDGE优化主要从TBF上下行建立成功率、PDCH复用度、高阶编码比例、PDCH分配成功率等几个指标着手。为了明确优化方式和方法，本文对这几个关键指标进行研究，确定影响指标的无线因素，并作出针对性优化指导。同时，对这几个指标之间的关系作出关联分析。1. 概述对于话音业务来说，承载业务的基础是SDCCH和TCH信道；对于数据业务，根据信令流程,随机接入是和话音一样使用RACH，但是不使用SDCCH,也就是说，数据业务的承载基础只是PDCH。但是，在数据业务的无线部分，反映资源占用情况除了PDCH以外,会多出一个参数来描述：TBF。数据业务的基本承载为PDCH,体现用户业务使用的为TBF。在无线侧不能统计用户数目，根据TBF表示为有数据在传的用户，且同一时间一个用户只能有一个TBF的特性，能够利用该指标对用户数目进行表征。根据韩斌杰的解释，TBF全称叫临时数据块流,它是两个对等的无线资源管理实体使用的一个物理连接，用以支持LLC PDU在分组数据无线链路上单向传输。TBF是临时的，可以使用一个或多个PDCH上的无线资源，由一些载有一个或多个LLC PDU的RLC/MAC块组成,只有在数据传输时才存在。所以，在数据业务分析和优化中，TBF和PDCH在同等地位，只有通过其反映用户数的概念，并以该指标间接反映用户的感受.同时，我们可以发现，自从有了数据业务以后，时兴起了“端到端优化这一概念，这就是为了弥补无线侧统计上的不足.所以，除了性能分析以外(很多用户感知无法从性能统计获得）我们还采取以下方式进行数据业务优化:1)通过DT与CQT测试模拟用户感受，获得附着时延、附着成功率、激活时延、激活成功率、应用层吞吐量、路由区更新成功率等，通过对测试数据的分析，有效地调整无线参数.这些都是对GPRS网络性能评估的重要指标,能够客观地反映用户地真实感受，这也是当前“端到端的目标。2）通过用户投诉反映网络中的问题，这是发现网络故障的一个重要来源。3)在Gb、Gn接口上的统计和挂信，进行用户行为分析。本文的主要通过对TBF建立成功率、PDCH分配成功率的影响因素作出归纳分析，同时对将PDCH与TBF建立了联系的PDCH复用度作出深度分析。2. TBF建立成功率在GPRS中TBF的建立和释放，是由MAC(Medium Access Control)层进行管理.媒体接入控制层的主要功能是对共享的传输资源进行管理，例如对PDCH（分组数据物理信道)的管理以及对分组数据物理信道上无线链路连接的管理等。根EDGE协议栈结构，RLC层的功能是将LLC PDU拆分成RLC/MAC块；同样的，也将RLC/MAC块重新组装成LLC PDU。通过RLC层，保证了LLC PDU的传送顺序，并在所接收的数据块出现错误时，提供必要的自动重传功能。MAC的功能是允许多个MS共享公共的传输媒介、允许一个MS同时使用多个物理信道。结合前文TBF定义可以知道，TBF的作用就是在PDCH上支持单向传递LLC PDU。网络可以给TBF分配一个或多个PDCH信道。一个TBF包含很多RLC/MAC块，用来承载一个或多个LLC PDU。 网络给每一个TBF安排一个TFI（Temporary Flow Indicator），用来唯一的标识一个TBF。在上行链路方向，使用USF（Uplink Status Flag)，从而允许不同的MS动态复用一个无线块。USF包含在下行RLC/MAC块的块头内，当MS收到一个下行RLC/MAC块内的USF值与之前分配给手机的USF值相同时,MS就准备在上行链路的对应时隙进行上行RLC/MAC块的传递。可以认为TBF建立成功率就是数据业务中表征用户接入性的的拥塞率指标。2.1. 上行TBF建立流程分析上行TBF两步建立流程如下：无线侧上行TBF建立主要流程说明:1. 手机在上行RACH上发出Channel request消息，请求信道;2. 系统在AGCH上发Immediate assianment，进行立即指配；PDCH3. 手机收到立即指配消息后在PACCH上发送Packet resource request，进行分组资源请求，其中包含TLLI。这时，手机启动定时器T3168，等待Packet UL assignment消息，若在T3168超时前收到，则置位;若未收到，手机重新发分组接入，并重复四次，四次之后，认为TBF建立失败。4. 系统收到Packet resource request后，将发送Packet UL assignment给移动台分配一个或多个PDCH。该消息中包含手机上发的TLLI，手机接收后,将其和自己存储的TLLI比较,若一致，停止T3168,若不一致,进行四次重试,其后TBF建立失败。5. 手机接收到Packet UL assignment后，上发Packet control Ack，TBF建立。由TBF上行建立流程可知，手机通过两次请求,分别得到系统分配PDCH和TBF,导致上行TBF建立失败的重要原因是T3168超时.2.2. TBF下行建立流程说明下行TBF建立流程如下：无线侧下行TBF建立主要流程说明：1. MS已经就绪，无寻呼状态，系统向手机发送Immediate assianment，进行立即指配；2. Immediate assianment发送完毕,系统启动定时器NT1002,待其超时后下发Packet DL assignment；3. 手机上发Packet control Ack,为4个接入突发脉冲,其中包含手机的定时提前量；4. 系统下发Timing Advance和Power Control，告诉手机初始定时提前量和其索引，手机用来连续定时提前量更新，TBF建立。需要说明的是，这是手机为就绪状态时TBF建立过程，若手机为待命状态，则系统需先进行寻呼,之后进行TBF建立过程。2.3. TBF建立失败原因分析我们以爱立信下行TBF建立成功率公式为例分析,下行TBF成功建立次数/下行TBF建立尝试次数：（DLTBFEST- FAILDLTBFEST) /DLTBFEST，推而广之，TBF建立成功率=（请求次数-失败次数）/请求次数=1失败率,即提高TBF建立成功率重点在于降低TBF建立失败次数。进一步研究TBF失败相关计数器触发机制：下行TBF建立尝试失败次数:FAILDLTBFEST，这个计数器记录了下行TBF建立尝试失败的次数，失败的原因是由于下面提到的一个或多个原因:信道故障，信道预清空,没有可用的无线信道，TFI匮乏,MS个体的匮乏,MAC拥塞,由于CP负荷调整导致的拥塞。下行TBF建立尝试次数:DLTBFEST这个计数器记录了所有下行TBF建立尝试成功的次数（包括CCCH, PACCH or PCCCH）以及下行TBF建立尝试失败的次数，这些建立失败主要是由于下面一个或多个原因：手机没有响应，接入的延迟大于了TA的最大值,Packet CTRL ACK 消息语法错误,RLC中断，未指明的错误,立即指派发送计时器超时，信道故障，信道预清空,没有可用信道，TFI匮乏，MS个体的匮乏，MAC拥塞，由于CP负荷调整导致的拥塞。上行TBF成功建立次数/下行TBF建立尝试次数：1（PREJTFI+ PREJOTH）/ PSCHREQPREJTFI：这个计数器记录了分组接入请求被拒绝的次数，拒绝的原因是没有PDCH,没有USF或没有足够的TFI。请求被拒绝是通过发送Immediate Assignment Reject消息或 ”Packet Access Reject消息。通过增加分配给PDCH的BPC个数将对这个计数器有一个正面的影响，同时参数ULDELAY，USFLIMIT和TFILIMIT也会对这个计数器有影响。PREJOTH：这个计数器记录了分组接入被拒绝的次数，拒绝的原因是除了“没有PDCH，没有USF或没有TFI”之外的其他原因。此外请求被拒绝是通过发送Immediate Assignment Reject”消息或Packet Access Reject”消息。PSCHREQ:这个计数器记录了PCU中接收到的小区中任何信道上分组接入请求的次数，包括RACH，PRACH或PACCH (in Packet Downlink Ack/Nack）,一个分组接入请求通常是在上行TBF中建立的.通过计数器触发点原因的分析，可以有效得到无线性能指标的影响因素，并针对性作出优化调整.以上分析是以爱立信设备为例，但同时也可以推广到其他机型.2.4. TBF建立成功率提升应对根据导致TBF建立失败计数器触发的原因，可以针对性进行以下查处：1. 对手机无响应的情况需分析：a。是否存在手机的兼容性问题（该几率较小,但存在)；b.空口存在干扰,是否存在频率干扰，干扰情况会导致TBF接入失败，由于edge载波一般没有跳频，可以单独更换EDGE载波的频点；2. 由于硬件故障导致PDCH不能分配，检查是否有硬件告警 ，如果发现告警实施处理;3. 对无信道资源的情况需重点分析:1、PCU资源不足导致配置的PDCH信道无法充分激活；2、小区配置的PDCH信道不足，是否存在较高的信道预清空，话音业务是否同时拥塞，若有，则增加PDCH；4. 是否存在TFI缺乏，进行相关检查。由于每个小区的TBF用户有上限，而每个TBF以TFI进行标识，故而TFI受限后TBF也不会分配成功。5. MAC拥塞、CP负荷过高。MAC拥塞是指没有足够的MAC帧号使用,CP负荷现网一般都较低，故而此两种情况一般较少出现。6. 上行TBF建立过程中，定时器T3168的设置大小对其有明显影响.T3168是用来指示MS等待分组上行指配消息的时长，它设置越短，留给MS建立TBF的时间就越少,在无线环境恶劣的情况下,TBF的建立成功率就越低;反之，它设置越大，系统判定TBF建立失败的周期就越长，自然建立的成功率就越高，其设置需要取得一个平衡.7. 下行TBF建立，应合理设置T3190，如果T3190设置的太小就会造成TBF建立容易失败。设置过大会造成时延。T3190的值被设为5秒;同时，相关建立的相关定时器还有T3192，该定时器设置越小，已经建立的TBF资源释放就越快，则下行TBF建立的时间就越长；而要是该定时器设置较长,那么很可能在新的下行数据到来时,T3192没有超时，这时网络就直接发送“分组下行指配”消息，来建立一个新的下行TBF,缩短TBF的建立时间。类似T3190、T3191、T3192等若干定时器目前对下行TBF建立会有一定的影响，有兴趣可以进一步挖掘。2.5. 主要定时器说明T3168设置：取值范围:500ms,1000ms，1500ms4000ms参数含义： 定时器T3168用来设定MS等待分组上行指配消息的时长。MS在发送分组资源请求消息后，进入等待分组上行指配消息，由T3168决定何时停止等待分组上行指配消息。默认配置：1000ms。T3168可以依据不同无线环境改变设置，主要对应表如下：无线环境信令块误码率（BLER）T3168建议取值(ms)很好BLER2500较好2BLER5%1000恶劣5%BLER10%2000T3192设置：取值范围：500ms，1000ms,1500ms，0ms,80ms，120ms，160ms，200ms。参数含义：定时器T3192用来设定MS在完成接收最后一个数据块后，等待TBF释放的时间。当MS接收完RLC数据块后，启动定时器T3192，如果T3192超时,MS将释放TBF并开始监听寻呼信道。默认配置：500ms3. PDCH分配成功率指标分析由前文TBF建立流程和原理可知，PDCH分配实际是整个业务的基础，在CCCH请求之后，的信令和数据传输都在其上.之所以将其放在TBF之后讲解，是因为相对于TBF，PDCH更接近于一个“承载者”,而且通过其分配失败原因分析可知，大多为无线资源不足导致.PDCH分配成功率:(PDCH分配请求次数- PDCH分配失败次数)/ PDCH分配请求次数，指标描述：BSCHK03PDCH分配请求次数。爱立信统计:PDRAC in objtype CELLGPRS，收到MS发来的 Channel Request 消息，其中Establishment Cause指示为请求分组接入，BSCHK04PDCH分配失败次数。爱立信统计：PCHALLFAIL in objtype CELLGPRS，packet channel 分配失败的次数，分配失败就是由于空中接口上缺乏物理信道而导致没有PDCH 可以分配造成的,需要注意的是这里的分配失败都是由于系统没有能力分配资源造成的,也就是说，是一种典型的信道资源不足。为了保证PDCH信道资源，最简单的方法是增加PDCH.但是考虑到系统资源的宝贵性,建议采取以下流程进行必要的业务分担，以合理均衡信道资源。首先检查BSC的属性,根据希望给予GPRS业务相对于GSM业务的优先级，一般目前还是语音优先为主。其次,分析造成PDCH分配失败的主要原因,确定工作重点。在小区级别分析造成PDCH分配失败的原因，如果有GSM拥塞现象的发生，基本可以断定是由于GSM话务量较高，造成可以被GPRS使用的无线资源不足引起的PDCH分配失败，如果没有拥塞的出现，需要使用OSS的工具如CER对小区进行更深入的分析。 在确定是拥塞导致PDCH分配失败次数过多后，集中精力解决无线资源不足的问题，可以使用的方法较多，如动态半速率信道的分配中CELLOAD的调整,小区负荷分担中CLSLEVEL和CLSACC的调整,分层小区结构中LAYERTHR的调整，LOCATING算法中KOFFSET的调整。如果该小区中GPRS的业务量较多，还可以适当增加专有PDCH的配置数量（建议4个），同时通过对话务分布的调整，弥补由于专有PDCH占用资源造成的GSM资源不足。以上流程处理方法以爱立信设备为例，其核心思想就是提供充足的PDCH资源，其手段就是加强PDCH承载和话音网承载的共同分析，并采取多种手段进行话音均衡,以备给数据业务留出更多的动态信道。在话务均衡之后，可以尝试GPRS用户分流，也就是IDLE模式下的参数修改。需要特别指出的是,不论哪种方法进行的业务均衡，都是以有充足的TCH配置基础上的，对于热点地区，还是要进行相关载波的扩容.建议载波调整工作目前以话音业务拆忙补闲为主，以后也要加入数据业务分析。通过PDCH分配成功率优化，是为了更好的在其上承载TBF,也就是建立用户数据业务承载。4. PDCH复用度指标分析由前文分析可知,gprs业务利用PDCH承载TBF,TBF是最终完成用户数据传输的标志.和话音业务截然不同的是，在下行系统用TFI来标识不同的PDCH；在上行，手机用不同的USF来复用无线块,在PDCH有限的条件下，通过复用，可以达到多个用户共用无线信道的目的，其副作用当然是每用户带宽的减少。为了描述每个PDCH上承载TBF的情况,有必要考察PDCH复用度这一指标，PDCH复用度：PDCH 复用度反映PDCH 信道的复用程度，即是有多少个用户在同一时间共同使用同一PDCH。下行平均并发TBF数（含EGPRS和GPRS)/占用的PDCH的平均数目(含EGPRS和GPRS）BSCHM05+BSCHM16下行平均并发TBF数。爱立信统计：TBFDLGPRS+TBFDLEGPRS in objtype TBFDLGPRSBSCHK01占用的PDCH的平均数目.爱立信统计:（ALLPDCHACC/ALLPDCHSCAN in objtype CELLGPRS）PDCH 信道按照承载能力可以分为3 种: BPDCH、GPDCH 和EPDCH.其中BPDCH 只能承载CS1-2 编码,占用16Kbits 时隙;GPDCH 可以承载CS34 编码，占用64Kbits 时隙；而EPDCH 可以承载EDGE 的MSC19 编码，占用64Kbits 时隙。现网没有开CS34，故而使用B、E两种TBF占用的B、Epdch来衡量PDCH复用度。同时需要注意的是,PDCH复用度中考核的PDCH是有TBF占用的PDCH,只有这样，才能全面考察TBF的使用情况。PDCH是否足够决定PDCH复用度的高低，同时,其最关键的系统参数是TBFlimit，即每个PDCH上可以同时承载的TBF数。具体为TBFDLLIMIT和TBFULLIMIT分别设定了在上下行方向上平均每个PDCH上可同时承载的TBF的门限值，当在一个小区中某个方向上平均每个PDCH上承载的TBF数超过该方向的门限值时，该小区中会尝试分配新的动态PDCH。当TBF limit取较大值时，每个PDCH上可同时承载更多的TBF,请求分配PDCH的次数和小区中存在的PDCH的个数都会减少，相应的会减少对GSL资源的占用，RPP资源不足引起的PDCH分配次数会减少。但由于更多用户共享无线信道，会造成用户感知性能的降低，因此不建议将此参数调到较高值。很显然，若现网将此参数设置为2，则全网PDCH复用度必然会低于2，但是需要指出的是,部分繁忙小区会有部分用户无法分到需要的PDCH,从而导致用户感受下降。有必要在这里说明PDCH上是如何复用TBF的，以明晰PDCH复用度指标。以下图为例说明，一个载波上8个信道,其中4个固定PDCH，多用户复用情况下，根据不同时段扫描结果，最终得到PDCH复用度为1。12.1. 第一次扫描,一个载波上有4个空闲的PDCH，即可用PDCH记为4；2. 第二次扫描，可用的PDCH为6个，承载了TBF的PDCH为5个，峰值PDCH为内5，激活的TBF数目为6,其中2个TBF复用在Ts5上；3. 第三次扫描，可用的PDCH为6,承载了TBF的PDCH为3，峰值PDCH仍然为5,激活的TBF数为3;4. 整个三次扫描期间，可用PDCH累计值是16，扫描三次平均为5。3；激活PDCH平均数为2.67；TBF使用为3，故而PDCH复用度为PDCH复用度计算可用PDCH激活PDCH峰值PDCH激活的EPDCHtbf使用数扫描累加第一次扫描400001第二次扫描655561第三次扫描635331累加结果16810893整个周期内平均数5。333332.666673.333332.666673PDCH复用度=3/2。67=1.12通过PDCH复用度统计过程可以看到，整个过程中激活的TBF共计8个,表征有8个用户使用了数据业务,全部可用的PDCH有6个,真正承载TBF的PDCH为5个（PDCH也有承载信令、接续），平均下来PDCH复用度为1。12.所以，PDCH复用度相当于将激活的PDCH和TBF建立了联系,以衡量其有效利用率。5. 总结通过对TBF建立成功率、PDCH分配成功率和PDCH复用度三个指标的分析，说明了TBF这一话音业务中不存在实体的重要性.我们可以知道，PDCH是EDGE的基础，TBF是业务实现的承载。由于数据业务存在突发和复用特性,所以至今没有一个较好的模型来描述流量、吞吐率和承载实体（PDCH和TBF)的关系。但是，我们可以认为,通过PDCH、TBF可以较好的分析无线小区的数据承载能力是否受限,其中,TBF建立成功率表征用户接入业务的比率，PDCH复用度表征TBF使用PDCH的效率。可以说，保证了TBF建立成功率,就可以确保用户使用业务的接入；保证了PDCH复用度，就可以为用户带宽提供保证。需要指出的是，TBF建立的前提是PDCH的分配成功；每用户速率除了需要有足够的PDCH，还需要有良好的无线环境，在高阶编码的保证下，才能真正得到高吞吐率.所以，除了TBF建立成功率、PDCH复用度以外,PDCH分配成功率、高阶编码比例等也是我们全面提高EDGE用户感受必须关注的性能指标。