武汉GPRS无线网络优化(爱立信设备）.doc

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1、湖北武汉GPRS无线网络优化专题报道（爱立信设备）湖北移动通信有限责任公司目录目录2第一部分 优化思路1。概述42武汉GPRS无线网络现状52.1主要业务52.2 GPRS网络存在的问题53。武汉GPRS网络与优化目标73.1现网结构及影响数据传输的因素73.2 GPRS优化目标84。GPRS优化过程104.1 GPRS网络优化流程104.2 GPRS具体优化步骤105GPRS网络与GSM网络优化的关系14第二部分武汉GPRS现网优化分析及实例1. 影响数据传输速率无线因素的分析171.1无线资源利用171.2 CS1、CS2编码方案对GPRS数据传输的影响191.3 C/I对数据传输的影响2

2、01.4小区重选对GPRS数据传输的影响221.5 PDCH占用数目对GPRS传输速率的影响241.6郊县GPRS使用情况分析252.GPRS业务拥塞的讨论282.1小区PDCH信道不足282.2 BSC PDCH数目不足292.3 BSC FPDCH数目不足293话务量变化与信道优化3031话务量分析3032 PDCH信道调整3333优化结果354DT路测分析3641集团公司测试规范3642武汉现网DT测试情况36结束语38 第一部分 优化思路1。概述随着GPRS网络的正式商用，GPRS网络现阶段的工作目标就是提高GPRS业务的市场竞争力，为我公司创造新的利润增长点。因此不断提高GPRS通信

3、网的网络性能和服务质量已成为GPRS网络维护工作的重要任务。GPRS应用层速率是直接表征网络特性，提高核心竞争力的重要指标。本文根据此次数据网整治中对武汉地区进行的优化整治工作进行总结，为以后在GPRS网络优化积累经验。GPRS网络是在原有的GSM网络的基础上进行建设的，我们对于GSM网络已经具有了一定的优化经验，其中绝大多数经验仍然适用于GPRS网络。因此GPRS的优化，主要是在GPRS现网运行的基础上，根据武汉市的网络实际情况提高GPRS应用层速率，现阶段我们主要从优化无线资源、改善无线环境方面入手，在保证GSM网络平稳运行的基础上来提高GSM/GPRS网络质量，保证业务发展。我们认为现阶

4、段进行GPRS优化的主要难点在于以下几个方面：第一 对于GPRS网络的运营，运营商还处于摸索阶段，没有充足的经验，GPRS网络待优化的问题还没有完全暴露出来。第二 GPRS的优化是在原有GSM网络基础上进行的，所以需要综合考虑网络优化对GSM和GPRS两种业务的影响。第三 GPRS设备目前不是非常成熟，功能上不是很完善，因此在优化的过程中还需要结合具体情况考虑设备的支持能力。这一点在武汉现网使用的设备上有所体现。第四 设备厂家对于GPRS设备的管理和支持还很不足，这就给我们优化人员收集优化所需资料以及进行数据分析增加了一定困难。2武汉GPRS无线网络现状2.1主要业务武汉移动GPRS现网主要开

5、展了以下几个方面的业务：z 手机+笔记本电脑上网z WAP over GPRSz MMS over GPRSz 专网接入GPRS主要的应用领域可以是：E-mail电子邮件、WWW浏览、WAP业务、电子商务、信息查询、专网接入等等等。综合以上业务应用，可以知道对时延和带宽的要求相对较低，因此较为容易满足，对GSM网络的影响不是很大。然而随着业务的发展和GPRS网络设备能力的升级，网络优化将会日益显示出其重要性。2.2 GPRS网络存在的问题通过我们的测试和用户反映可知，武汉现网GPRS覆盖良好，附着及PDP应用正常。随着GPRS业务量的增长，GPRS网络现有容量和能力将不能满足用户需要的业务质量

6、，我们结合武汉现网的情况，觉得主要存在以下几个方面问题，需要进行优化。第一，实际网络能够提供的速率还不是很高，这和用户的数据应用需求关系很大。如做普通的Email和即时通讯是可以满足的，而坐www浏览则还需耐心。这方面最重要的影响因素是网络设备和终端的多时隙能力。虽然GPRS数据传输速率理论上可达172.2kbps，而要达到这一传输速率就要求一个用户占用所有8个时隙，并且采用CS-4编码方式。然而武汉现网的网络设备和移动台最多只有31时隙能力，并且只能提供较低速率的CS-1,CS-2编码方式。因此，用户实际能够享受的速率并不是很高。第二，现阶段GSM网络的覆盖状况极大的影响GPRS业务的接入与

7、质量。GSM网络设计时要求TCH的C/I值大于9dB，因此可能在一些地区低于CS-1所需的13dB。武汉现网将PDCH配置在非BCCH载频，理论上可以满足CS-1覆盖面积同话音覆盖相同。但是为了保证GPRS的稳定工作，需要全面提高C/I，净化无线环境。第三，PDCH网络资源不足。现网大部分地区的GPRS网络容量都并未根据业务量需求进行细致调整，当前的设置在将来很可能会影响服务质量。鉴于城市频率资源已经非常紧张，能够为GPRS提供的信道数，需要考虑GSM话音业务的余量。同时在进行优化时，需要考虑到GPRS用户的行为习惯。显然，对于不同数据业务量的小区应进行不同的信道配置。最后，网络建设初期的一些

8、参数设定需要重新调整。例如路由区规划，在一定情况下，需要对路由区进行仔细划分。现在，RA设置与LA范围相同，GPRS网络的运行必将增加系统负荷，将来可以考虑减小RA范围来减小系统负荷。小区重选相关的参数是一个必需要考虑的问题优化调整问题。在现阶段的GSM优化中，切换相关的参数往往得到更多的关注，而小区选择和重选经常被忽视。但是在GPRS业务中小区重选是主要影响因素。现网网络不能支持网络控制的小区重选，GPRS附着的MS仍采用与GSM网络相同的小区重选过程。这样就需要做细致的优化工作。3。武汉GPRS网络与优化目标结合武汉实际GPRS网络构成及考虑GPRS与GSM之间相互关联、相互制约的关系，优

9、化工作需要依照一定的原则进行。考虑到两种业务的特征和当前的业务量比例，我们觉得GPRS业务的应用和网络优化的原则是：GPRS的优化引入应在在不影响电路交换网络性能的情况下提高GPRS的数据传输性能。3.1现网结构及影响数据传输的因素基本GPRS网络结构如下：BTSBTSBSCBTSBTSBSCDNS root serverNTP1.1. BGwPXMGPRS Management Other PLMNs(Gp)IP-backbone(Gn)MSC/VLRHLR/AUCSMSGW-MSCSS7(Gd/Gr/Gs) GGSNGGSNSGSNSGSNFRNetwork(Gb work(Gb)Exte

10、rnal IP networks: ISP Internet Corporate(Gi)GB接口无线侧核心网侧RUm mmmmmGB根据现网的组网方式和测试结果，我们认为影响GPRS网络质量和数据传输速率的主要因素有以下几点：1. GPRS服务小区配置的PDCH时隙数量，为Gb口无线侧影响因素。2. 小区重选，位置区更新，路由区更新对数据传输的影响，属于移动性影响数据传输。3. GPRS时隙分配策略，CS1/CS2编码的选择算法，为系统设备属性因素。4. 无线环境对数据传输的影响，如C/I，无线环境影响因素。5. GPRS小区的总体业务水平对用户的影响。6. GPRS核心网相关参数的设置，Gb

11、口核心网侧影响因素。3.2 GPRS优化目标我们认为，现阶段GPRS网络的优化应以对GSM网络不造成影响为前提，提供尽可能高的数据吞吐率，提高系统吞吐量，使更多的GPRS移动台可享受高级的编码方案和更高的实际数据传输速率，使用户只感受轻微的延迟，并经常保持足够的余量。考虑到GPRS还处于一个不断发展的阶段，GPRS的网络优化目标同样需要针对不同阶段做相应的调整。本文将主要从以下几个方面展开讨论讨论。GPRS的CQT测试速率分析 根据现网使用的爱立信GPRS设备的原理及各项性能，通过合理设置GPRS信道、各项GPRS参数的核准，无线参数的测试分析，排除各项无线环境的影响，做到应用层速率的提高。根

12、据GPRS数据传输平面结构，无线侧主要从Um接口能够监测的RLC/MAC速率着手，根据对其影响较大的无线环境因素，小区重选时长的调整，争取达到一个稳定的速率，为高层的应用，主要是FTP下载打好基础。针对无线数据传输的特点，将重点分析平均FTP下载速率、RLC吞吐率、平均BLER、CS2使用率等指标。对C/I的测试及小区重选的调整及影响也是考察对象。SNDCPLLCPHYL1TCPUDPAppl.IPTCPUDPAppl.IPMSBSSSGSNGGSNHost1.1. Air-Interface1.1. InternetRLCMACUmGbGn Gi PHYRLCMACLLC RelayL1BS

13、SGPFRL2L1LLCL1SNDCPBSSGPFRGTPIPL2L1L1L2L2IPIPIPGTPGPRS数据传输平面BSC的PDCH资源配置 针对现网BSC上GPRS业务信道PDCH资源有限，而业务需求逐步增加的现状，需要增开一部分BSC的PCU资源，对GPRS需求大的区域增配GPRS信道，保证每个用户的数据传输速率。CELL的FPDCH调整 针对现网GPRS应用不均衡的状况，需对相对较闲的小区通过话务统计核对实际数据使用模型，减少PDCH的数目。通过对GPRS的PDCH最佳使用情况的讨论，制定大业务量小区的配置，合理分配GPRS资源。峰值时隙的占用也是应用层速率的必要保证。这里需要结合G

14、SM网络信道配置的实际情况。关于GPRS业务拥塞的探讨 随着GPRS业务应用的增加，GPRS可用资源和用户需求的矛盾会日益显著。对在保证每用户最佳速率的前提下尽可能容纳更多的用户做出讨论。GPRS优化和GSM优化关系的讨论 GPRS 通过在原GSM 网络基础上增加一系列的功能实体来完成分组数据功能，通过本部分的讨论，对两者的相互影响做出初步研究。GPRS的DT测试及沿途速率测试的分析 针对武汉市区主干道的GPRS测试情况，优化沿途的小区重选状况，提高动态GPRS测试的应用层速率。4。GPRS优化过程现阶段GPRS的网络组成和运行状况决定了GPRS无线网络优化流程与GSM无线网络优化流程是大致相

15、同的的，原有GSM网络的调查、调整方法仍是大致相同的。结合日常的优化过程总结主要是CQT测试，分析测试结果，结合用户行为进行一定的参数修改并且以不影响GSM网络为前提。并针对GPRS相关的优化问题进行分析，提出一些优化调整建议。4.1 GPRS网络优化流程网络优化工作是指对正式投入运行的网络进行参数采集、数据分析，找出影响网络运行质量的原因并且通过参数调整和采取某些技术手段，使网络达到最佳运行状态，使现有网络资源获得最佳效益，同时也对网络今后的维护及规划建设提出合理的建议。数据分析系统调整系统调查网管统计数据路测数据用户申诉网络优化是一个长期的过程，它贯穿于网络发展的全过程。GPRS网络同样如

16、此。GPRS网络优化的基本流程如下图所示：GPRS网络优化过程GPRS网络优化工作是一个周而复始，螺旋上升的过程，它贯穿于规划、设计、工程建设和维护管理的全过程，各方面的调整相互牵连、影响。因此在工作中应时时注意从全局出发。网络优化工作主要由系统调查、数据分析、系统调整方案制定和实施几个步骤组成。4.2 GPRS具体优化步骤系统调查通过收集数据对网络进行全面调查。所要收集的数据主要包括OMC或厂家设备上统计到的各类数据如爱立信GPRS设备的资源配置数据，性能管理数据，故障管理数据、实测数据、预测数据、用户申诉数据等。通过调查，可以基本了解网络存在的问题，定位优化工作的对象和目标。网管统计数据该

17、数据是指从ERICSSON的OSS上取得的统计数据，是了解网络性能指标的一个重要途径，反映了网络的实际运行状态。它的特点是数据量大，着重总体反映系统网络质量。网管统计数据中与系统分析有关的主要涉及三个方面的数据：配置数据、性能数据和告警数据。统计数据：结合无线侧的分析统计需要，主要有下列数据。GSM相关的配置数据例如基站识别码（BSIC）、基站数目、基站的分布、小区结构、小区载频数、跳频方式、BCCH载频号、不连续发射、功率控制、切换门限及各种计数器 GPRS系统专用参数，包括是否配置PBCCH和PCCCH信道、是否跳频、用于GPRS的时隙数、用于GPRS的TRX数目、路由区识别（RAI）、路

18、由区重选算法、信道编码选择方式、媒体接入控制方式。BSC上的PCU处理能力、位置信息、所属SGSN标识、可同时支持的PDCH数目等。GB接口上的NS-VC,BVC的配置和负荷分担情况等。性能数据：性能数据体现了网络的运行情况。ERICSSON设备生产厂家对GPRS系统的运行统计是由大量计数器完成的，每个计数器都是由特定事件发生触发计数的，这样通过某一观测时间段内对某一事件的发生次数进行统计，就得到了网络的运行统计。由于现阶段GPRS用户较少，用户行为还缺乏一定的规律，所以该数据的统计对网络具有一定的参考价值。无线资源数据如寻呼信道负荷率、分组交换寻呼程序的成功率、随机接入信道占用率、授权信道占

19、用率、PDCH的负荷率、PDCH的最大可用数目、PDCH平均可用数目、PDCH的最小可用数目、立即指配成功率、CS业务抢占PS业务的次数数据传输数据如数据传输速率、RLC重传率、干扰（干扰电平落在干扰电平带1-5内的百分比、干扰电平落在干扰电平带1之外的百分比）、服务升级降级的次数（CS1CS2转换次数）等。告警数据：移动性数据如位置更新的平均时间、小区重选成功率、路由区更新成功率等。告警数据是网管系统采集的原始告警信息，主要反映GPRS业务承载网中各种设备和设备上驻留的功能实体的运行情况无线侧主要有BSC/PCU告警、BTS告警、Gb接口物理层等。实测数据实地测试数据包括CQT和DT测试数据

20、。测试是是大量的抽样记录过程。路测是网络优化过程中所必不可少的步骤之一。路测专门的测量仪表，可以比较精确地了解系统服务范围内移动性的无线覆盖及无线信道的工作状况。路测数据的分析可以为网络调整提供参考依据。结合现阶段特点CQT测试主要进行大量的室内定点测试。由于大量的高速率要求用户的应用主要在室内进行，所以结合用户主观感受的定点测试分析更是现在的主要提高方向。预测数据预测应该主要包括业务量预测和覆盖预测，由于GPRS用户还属于培养阶段，更需要通过网络的有效预测来引导用户行为，保证用户需求和网络质量的和谐。GPRS的业务量预测依赖于GPRS业务模型的建立。ETSI提出了三种模型建议：Funnet模

21、型、Mobitex模型和Railway模型。GPRS覆盖预测与GSM大致相同，主要考虑载干比的需求，可以得到满足C/I不同要求（CS-1 13dB，CS-2 15dB）的覆盖大小，在一定门限设定情况下（BLERping -f -l 1473 211.137.64.66 -w 5000Pinging 211.137.64.66 with 1473 bytes of data:Packet needs to be fragmented but DF set.Packet needs to be fragmented but DF set.Packet needs to be fragmented

22、but DF set.Packet needs to be fragmented but DF set.Ping statistics for 211.137.64.66: Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 0ms, Maximum = 0ms, Average = 0ms当ping一个1472bytes的数据包到本地的SGSN网关211.137.64.66时，可以得到正确响应。D:ping -f -l 1472 211.1

23、37.64.66 -w 5000Pinging 211.137.64.66 with 1472 bytes of data:Reply from 211.137.64.66: bytes=1472 time=4006ms TTL=250Reply from 211.137.64.66: bytes=1472 time=3905ms TTL=250Reply from 211.137.64.66: bytes=1472 time=4297ms TTL=250Reply from 211.137.64.66: bytes=1472 time=4416ms TTL=250Ping statistic

24、s for 211.137.64.66: Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),Approximate round trip times in milli-seconds: Minimum = 3905ms, Maximum = 4416ms, Average = 4156ms由此可见，适合GPRS环境的MAXMTU值为1472，此时最大效率的传输数据。建议在Windows环境下GPRS使用该配置。1.2 CS1、CS2编码方案对GPRS数据传输的影响目前GPRS无线部分可采用CS/1，CS/2，CS/3，CS/4的编码方式，由

25、于无线环境的影响以及硬件设备的限制，武汉主要采取的是CS1和CS2两种编码方式。GPRS支持4种编码方式（coding schemes)：CS1: 与GSM中SDCCH的编码方式相同，对C/I要求低；CS2 和 CS3：CS1 + punctured bits；CS4: 没有经过纠错编码，要求较高的C/I下行CS使用率是用一种编码方式发送的BLOCK数除以总共发送的BLOCK数。由于CS2在良好的无线环境下可以提供较大的传输速率，这就意味着该指标会明显影响下行传输速率。不同CS的数据传输速率如下表，其中中最后一列的数据, 是指空中接口物理层的最高速度对于GPRS的信令编码使用CS1，比CS2稳

26、定可靠；上行数据编码则CS2使用率高于CS1使用率；下行数据编码中CS1用在小业务数据，如wap和ping（与无线环境无关）。CS2用在大数据传输，如FTP下载，根据阶段性BLER决定。也就是说上行数据编码由C/I决定，下行数据编码则由BLER决定。即上行的传输速率由无线环境制约，而下行的编码方式则由当前时间段的统计数据来决定。实测发现在CQT中进行小数据量传输时，传输多会用CS1，而DT测试时多为CS2方式。我们以PING测试作为研究对象对武汉现网测试如下。基本为CS1方式基于GPRS的PING测试为检验GPRS网络的主要手段之一。采用标准的PING准则：PING SGSN的内部节点211.

27、137.64.68,500 个byte，延迟为3000ms。为了检验网络性能，将测试次数加大，在良好的无线环境下可以发现：虽然上行占用3个PDCH，下行只有一个，可是上下行速率基本一致，说明PING测试是一种上下行速率较均匀的测试项目。同时可以发现，在PING的过程中，上行使用的是CS2方式，说明无线环境良好；下行基本都是使用CS1，这是因为PING测试是一种间断性的小数据传输，由于PCU数据发送机制决定了将会采用相对稳定的编码方式CS1。由此可见，在当前的GPRS环境下，小数据量的传输，如GPRS的信令传输、WAP浏览将会使用较稳定受干扰较少的CS1方式，这也是在当前无线环境下的一种理想的传

28、输形式。1.3 C/I对数据传输的影响载干比是无线环境情况的一个主要表征。对于现网来说，基于载干比的要求是GSM与GPRS基本做到同范围覆盖。在GPRS数据传输过程中，主要体现在C/I对编码方式和数据传输稳定的影响。如下图。01020051015202530C/I dBThroughput per channel kbpsCS-4CS-3CS-2Higher Bandwidth!CS-1PSET 4对武汉现网进行GPRS CQT测试时发现，有速率传输不稳，波动较大的点。通过测试数据分析可知，主要原因为C/I载干比不够所致。下图为武汉现网测试结果分析。如下图，GPRS传输已经占用TCH 73的3

29、个PDCH，但是RLC吞吐率及低，并且有传输停止的情况发生。载干比较差TCH强度较差BER较大CS1使用率较高由于该室内系统未开跳频，PDCH在非BCCH的频点上，载干比情况相对较差。如图中所示，TCH 73的载干比在9左右，已经接近GPRS传输的边缘要求。导致BER较大，而且数据传输停顿较多，即使数据传输占用3个PDCH，也大多数使用CS1方式，速率较低，如图中CS1较高时，RLC吞吐率明显下降。结合应用层的FTP下载可以发现，RLC吞吐率虽然存在，但是FTP速率基本停止。即数据的传输基本停留在RLC的信令接续上，而应用层的传输由于安全性得不到保证，已经自动停止了。对于这种情况，可以通过小区

30、重选，让信道调整到载干比质量较好的小区上，也可以将PDCH调整到无线情况较好的BCCH上，将会有效的提高传输速率。1.4小区重选对GPRS数据传输的影响由于GPRS业务提供一种移动性的数据传输，所以不可避免的涉及移动性管理。根据GPRS的特性可知，小区重选以及路由区更新，对应用层数据的传输有着不可忽视的影响。根据我们的测试分析可知，小区重选及路由区更新是影响路测数据传输速率的决定性因素，而在室内或定点情况下，小区重选也会极大的影响应用层速率。在DT测试中会大量发生小区重选，在重选后的数据中断及恢复期数据量非常小。由于TCP的慢启动机制，数据传输恢复的间隔时间长度不一，与重选时的TCP数据传输的

31、具体情况有关，一般10秒左右，多的会有1至2分钟，这在DT测试中已经证明。若紧接着又有小区重选发生，TCP的慢启动将会难以忍受。通过综合分析DT路测情况，结合RLC下行吞吐速率示意图可知，数据传输停顿主要出现在交通路况较好、小区分布较密集路段，如武汉各主干道的立交桥上，沿途较多的小区重选以及路由区更新，数据传输几乎完全终止。对于室内点的GPRS定点测试，小区重选相对较少。但由于室内用户的应用需求相对也较高，所以一旦小区重选频繁发生，同样会对数据传输有较明显的影响。例如，我们对室内系统武展进行了GPRS定点测试，分析如下。武汉国际会展中心内部安装了室内分布系统WM825A，并且有室外宏蜂窝WE2

32、34覆盖。在武展室内进行GPRS的PING测试时发现，会比较频繁的出现失败的情况，具体为request time out通过无线测试分析可知，该环境的无线干扰情况较小，产生PING失败的主要原因为小区重选。如上图Events记录可知，发生了Cell Reselection直接导致PING超时。为了具体分析小区重选对GPRS数据传输的影响效果，将PING超时门限设大，具体为将原来的3000ms加大为50000ms，再作PING测试结果如下图。发生小区重选后，尽管超时门限已经很大，仍然会发生超时。也就是说，只要发生了小区重选，对于PING的数据传输是致命的中断，对于其他类型数据传输，也会有较明显的

33、影响。进一步分析小区重选的原因，该地区主要为WM825A和WE234C覆盖，重选也主要发生在这两个小区之间。WE234C宏蜂窝强度变化较大，而且重选参数CRO为4；WM825A的CRO较小，为2。正是由于这两个小区的重选偏置相差较大，导致了较频繁的重选。为了减小小区重选对GPRS数据传输的影响，适当调整小区重选参数。WE234C的CRO由4改为0，WM825A的CRO由2改为4。小区重选次数明显减少。由此可见，消除不必要的小区重选，主要可以通过参数修改以及室内室外覆盖情况的调整来解决。这是提高定点GPRS应用层速率的前提。也是提高路测指标的必要手段。1.5 PDCH占用数目对GPRS传输速率的

34、影响根据现网GPRS设备运行情况及用户手机支持能力可知，用户若要得到最大速率，必须上行使用一个PDCH，下行使用3个PDCH。而现网大量的PDCH设置情况为一个固定的PDCH，其余的用户需求的PDCH由空闲的TCH动态变化而来。为了研究GPRS信道对速率的影响，我们对话音业务较繁忙的室内系统武汉广场进行了CQT测试，分析如下。2PDCH1PDCH 3PDCH通过对武汉广场的GPRS测试发现，进行FTP下载时有速度不稳定的情况。也就是说，应用层速率波动较大。测试数据分析如上图，图中蓝色波形表示RLC吞吐率。比较典型的情况是RLC吞吐率高时可以达到30kbps，而低时只有10kbps左右。通过分析可知，当地环境载干比良好，速率比较高的峰值出现在占用3个PDCH时；当测试终端占用2个PDCH时是速度较高，比较稳定如图中的速率平台；当只占用时隙只用一个PDCH时，就只有一个较低的速率平台了。综合该室内系统的话务情况