【摘 要】為研究TD網(wǎng)絡高負荷場景下對網(wǎng)絡性能指標的影響，對比分析了在整體網(wǎng)絡高負荷持續(xù)升高的場景下，對CS業(yè)務、普通PS業(yè)務、HSDPA業(yè)務和并發(fā)業(yè)務指標的影響，結(jié)果表明網(wǎng)絡整體負荷大于60%以后，由于上行碼資源受限，網(wǎng)絡整體性能指標開始惡化，用戶感知變差。針對網(wǎng)絡高負荷問題主要通過擁塞控制解決，并提出了合理的優(yōu)化措施，為降低網(wǎng)絡高負荷提供了理論依據(jù)和指導。

　　【關(guān)鍵詞】全國核心論文,高負荷,用戶感知,擁塞控制

　　1 引言

　　隨著網(wǎng)絡規(guī)模的擴大以及用戶數(shù)的增多，TD-SCDMA網(wǎng)絡負荷將進一步加大。如何在高負荷的情況下為用戶提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡服務是擺在運營商面前的一個難題，因此有必要對高負荷場景的特性進行研究。

　　2 TDS的時隙結(jié)構(gòu)研究

　　2.1 R4載波的時隙分析

　　現(xiàn)網(wǎng)R4載波上下行配置為2：4，即上行2個時隙，下行4個時隙，從理論上計算，上下行資源比例為1：2，即上行碼資源利用率達到100%時，下行資源利用率僅有50%(R4業(yè)務上下行對稱，此時下行只有一半時隙即2個時隙被占滿)，總體碼資源利用率僅有66%左右，此時上行受限，用戶接入失敗，感知較差。圖1為R4載波時隙占用場景，表示目前有9個語音用戶，上行資源使用要遠低于下行資源，上下行資源使用不平衡。

　　2.2 HSDPA載波的時隙分析

　　以HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入)載波上下行配置為2：4為例，對HSDPA載波的時隙進行分析。

　　從時隙配比看：目前TD網(wǎng)絡定位為數(shù)據(jù)業(yè)務網(wǎng)絡，上下行業(yè)務需求差距較大，采用2：4時隙配比，在上行速率設置為64kbps的情況下，上行業(yè)務只能支持3個用戶，下行支持6個用戶，上行資源要遠低于下行資源，上下行資源不平衡。

　　從編碼方式看：HSDPA業(yè)務下行采用高階解調(diào)方式(16QAM)，可以承載更多的業(yè)務;而上行依舊使用8PSK進行調(diào)制，拉大上下行的承載差距。由于下行編碼更加有效率，即下行可以提供一個時隙560kbps，而上行單時隙只可以提供128kbps，上行效率為下行的28%左右，上行一個碼道支持速率 8kbps，下行支持速率35kbps。

　　從信道方式看：下行業(yè)務信道為共享調(diào)度方式，上行為專用方式。上行最小為16kbps(占用兩個碼道)，隨著上行升速，用戶需要占用的上行碼道更多，容易加劇上行碼道的不足。

　　從用戶行為看：從目前的用戶行為，特別是高校區(qū)域用戶行為看，基本上為即時通訊類業(yè)務，如QQ、飛信、微信等，該業(yè)務無業(yè)務時占用伴隨信道，因此從現(xiàn)網(wǎng)統(tǒng)計來看，當上行利用率達到90%以上時，下行利用率只有40%左右。并且即時通訊類業(yè)務的上下行流量基本相當，上下行信道方式和編碼效率的差異導致每次業(yè)務占用的資源上行碼道資源要遠高于下行碼道資源。

　　目前現(xiàn)網(wǎng)配置上行初始接入速率均為16kbps，根據(jù)DCCC(Dynamic Channel Configuration Control，動態(tài)信道配置控制)策略自行升速降速。圖2為H載波時隙占用場景，表示目前上行64kbps業(yè)務2個用戶，上行32kbps業(yè)務1個用戶，上行16kbps業(yè)務3個用戶�？梢钥闯�，上行TS2被2個64kbps用戶完全占用，上行資源使用要遠低于下行資源，上下行資源使用不平衡。

　　3 基于現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的高負荷場景分析

　　3.1 網(wǎng)絡負荷與網(wǎng)絡性能指標分析

　　(1)網(wǎng)絡整體負荷與網(wǎng)絡性能指標分析

　　網(wǎng)絡整體負荷與網(wǎng)絡性能指標趨勢如圖3所示：

　　◆從網(wǎng)絡性能指標和網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，網(wǎng)絡無線接入性能指標率有不同程度的降低;

　　◆從網(wǎng)絡性能指標和網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，PS域無線接通率降幅最大，約為4%，成為影響整體指標的主要指標因素。

　　(2)網(wǎng)絡整體上下行負荷與網(wǎng)絡性能指標分析

　　網(wǎng)絡整體上下行負荷與網(wǎng)絡性能指標趨勢如圖4所示：

　　◆從網(wǎng)絡性能指標和上下行負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，網(wǎng)絡整體無線接入性能指標下降的主要因素是上行網(wǎng)絡資源受限;

　　◆從網(wǎng)絡性能指標和上下行負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，上行碼資源利用率已經(jīng)達到100%，從而影響整體網(wǎng)絡性能指標，尤其是PS域無線接通率指標急劇下降。

　　(3)網(wǎng)絡整體負荷與不同網(wǎng)絡業(yè)務性能指標分析

　　根據(jù)話務模型，分業(yè)務對網(wǎng)絡指標性能和網(wǎng)絡整體負荷進行統(tǒng)計分析，如圖5所示：

　　◆從不同業(yè)務性能指標與網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，不同業(yè)務的網(wǎng)絡性能指標有不同程度的降低;

　　◆從不同業(yè)務性能指標與網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，普通PS業(yè)務無線接通率降幅最大，約為30%，成為影響整體指標的主要業(yè)務類型因素。

　　(4)網(wǎng)絡整體上下行負荷與不同網(wǎng)絡業(yè)務性能指標分析

　　網(wǎng)絡整體上下行負荷與不同網(wǎng)絡業(yè)務性能指標趨勢如圖6所示：

　　◆從不同業(yè)務性能指標與網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，不同網(wǎng)絡業(yè)務無線接入性能指標下降的主要因素是上行網(wǎng)絡資源受限;

　　◆從不同業(yè)務性能指標與網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷大于60%時，CS業(yè)務無線接通率降幅較HSDPA業(yè)務增大;

　　◆從不同業(yè)務性能指標與網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷達到60%時，上行碼資源利用率已經(jīng)超過100%，從而影響不同業(yè)務網(wǎng)絡性能指標，尤其是普通PS業(yè)務無線接通率指標急劇下降。

　　(5)網(wǎng)絡整體負荷不同階段話務模型

　　網(wǎng)絡整體負荷不同階段話務模型如表1所示： 　　◆從不同負荷階段話務模型來看，HSDPA業(yè)務均為主要業(yè)務;

　　◆從不同負荷階段話務模型來看，隨著網(wǎng)絡整體負荷的增長，普通PS業(yè)務和HSDPA業(yè)務的請求次數(shù)增幅最大;

　　◆從不同負荷階段話務模型來看，結(jié)合終端能力分析結(jié)果，隨著整體負荷增長，H載波資源受限后，將會導致PS業(yè)務接入R4載波的次數(shù)逐步增多，在話務模型上，普通PS業(yè)務的嘗試次數(shù)會大幅增加，占用R4資源。

　　3.2 小結(jié)

　　(1)網(wǎng)絡整體負荷大于60%以后，網(wǎng)絡整體性能指標開始惡化，用戶感知變差，網(wǎng)絡整體指標變差的根本原因是上行碼資源受限。

　　(2)網(wǎng)絡整體負荷大于60%以后，上行碼資源受限，指標跌幅最大的是普通PS業(yè)務。

　　(3)隨著網(wǎng)絡負荷的增加，結(jié)合話務模型，由于HSDPA業(yè)務是主要業(yè)務，使得R5載波上行碼資源首先受限。

　　(4)隨著R5載波資源受限，大量PS業(yè)務遷移至R4載波，普通PS業(yè)務的請求次數(shù)增加，R4載波資源利用率攀升，PS業(yè)務占用大量R4資源，影響CS業(yè)務相關(guān)指標，用戶感知變差。結(jié)合用戶忙時分析，由于場景不同業(yè)務高峰期疊加，使得指標和用戶感知更加惡化。

　　(5)上行碼資源受限網(wǎng)絡指標下降，整體碼資源利用率表現(xiàn)為60%左右，主要是由于TD自身的上下行時隙配置等因素造成的。以R4載波為例，上下行資源配比1：2，當上行碼資源利用率達到100%時，下行資源利用率為50%，總體碼資源利用率為66%左右。

　　4 高負荷優(yōu)化策略

　　通過對現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)的高負荷場景分析，高負荷下網(wǎng)絡整體指標惡化，影響用戶感知。針對高負荷問題，主要通過擁塞控制解決。擁塞控制的關(guān)鍵點在于：負荷處于較低水平時的負荷分擔和控制、負荷逐步升高時的負荷壓縮、負荷過高時犧牲低優(yōu)先級業(yè)務保障高優(yōu)先級業(yè)務。貫穿整個擁塞控制都會按照業(yè)務 QoS(Quality of Service，服務質(zhì)量)的不同，提供差異化的服務，擁塞控制策略中針對這種差異化服務定義了不同的優(yōu)先級，在高負荷場景下提供差異化的業(yè)務質(zhì)量保障策略，在不同的負荷狀態(tài)下采取有差別的擁塞處理策略。

　　4.1 負荷壓縮

　　負荷壓縮是在小區(qū)負荷達到一定水平后采取的策略，目的是為了壓縮部分業(yè)務的資源使用情況(根據(jù)優(yōu)先級進行差異化處理)，從而在業(yè)務感知和盡可能多接入用戶之間達到平衡，提供資源的使用效率。

　　新用戶降速接入：當系統(tǒng)負荷已經(jīng)比較高，業(yè)務按照初始接入速度要求申請無線資源失敗時，降低初始接入速率，首先保證用戶的接入，從而提升用戶感知。

　　PS降速(接入過程)：當業(yè)務接入小區(qū)處于擁塞狀態(tài)時，業(yè)務處于搶占隊列中，可以降低優(yōu)先級較低的PS業(yè)務釋放出合適的資源給被接入業(yè)務使用，提高接入成功率，實現(xiàn)在資源擁塞狀態(tài)下差異化的服務。

　　PS降速(保持過程)：當系統(tǒng)某種資源的負荷超過“資源預警門限”或“過載門限”時，在RNC(Radio Network Controller，無線網(wǎng)絡控制器)當前小區(qū)中挑選出部分優(yōu)先級比較低的用戶，對其PS業(yè)務進行降速處理，以降低系統(tǒng)負荷，保證高優(yōu)先級用戶的業(yè)務質(zhì)量。

　　DPCH幀分復用：目前DPCH資源的分配是以2碼道為最小單位，當業(yè)務的數(shù)據(jù)量較少(小于16kbps)時分配2個碼道會造成資源浪費，當系統(tǒng)負荷較高時可以針對小速率的業(yè)務或HS業(yè)務的伴隨進行DPCH復用，即在2個碼道上復用多個業(yè)務。該策略可以有效地增加接入的用戶數(shù)以及在業(yè)務感知沒有明顯變化的情況下提高資源的使用效率。

　　4.2 犧牲低優(yōu)先級業(yè)務

　　犧牲低優(yōu)先級業(yè)務策略對用戶感知有較大影響，是在系統(tǒng)負荷過高時采取的一種極端策略，目的是維護系統(tǒng)的穩(wěn)定、保障高優(yōu)先級用戶/業(yè)務獲得基本服務，從而提升系統(tǒng)的效率。犧牲低優(yōu)先級業(yè)務包括兩個方面：一是接入時直接決絕接入;二是網(wǎng)絡主動挑選部分保持中的業(yè)務強制釋放。

　　限制PS業(yè)務使用DPCH資源：由于DPCH資源能夠提供更好的業(yè)務質(zhì)量保障，當DCH資源負荷較高時可以限制PS業(yè)務使用DPCH資源，以保障如語音業(yè)務能夠有足夠的資源接入DCH資源。在RRM算法中，通過設置“PS使用 DPCH資源”門限達到次目的，當小區(qū)內(nèi)承載在DPCH資源上的PS業(yè)務超過該門限，則靜止PS業(yè)務在DPCH上申請資源。

　　及時拆除不活動連接：當業(yè)務處于不活動狀態(tài)中，需及時拆除不活動業(yè)務的RAB連接，及時釋放資源，增加用戶接入。RNC的PS域用戶永久在線檢測定時器主要針對 Background/Interactive業(yè)務。其中，用戶不活動定時器T1是當使用PS域業(yè)務的用戶在超過該定時器時長的一段時間內(nèi)無數(shù)據(jù)傳輸時，PDCP層會向RRC層發(fā)送釋放本次會話型業(yè)務的請求;用戶不活動定時器T2是當業(yè)務用戶不活動定時器T1超時后，PDCP層會向RRC層請求釋放該業(yè)務，同時啟動該T2定時器。如果T2超時后，當前會話型業(yè)務仍然沒有釋放，則PDCP層會向RRC層重復發(fā)送釋放該業(yè)務的請求。

　　HSDPA判決門限：根據(jù)用戶請求的速率來決定占用H載波還是R4載波，對于低速率請求優(yōu)先占用R4載波。下行流業(yè)務HSDPA門限，該值定義PS域 Streaming業(yè)務承載在HS-DSCH(High-Speed Downlink Shared Channel，高速下行鏈路共享信道)上的速率判決門限，PS域Streaming業(yè)務下行最大速率大于或等于該門限才可以用HS-DSCH承載，否則承載在DCH上。下行BE業(yè)務HSDPA門限，該值定義PS域Background/Interactive業(yè)務承載在HS-DSCH上的速率判決門限，PS域Background/Interactive業(yè)務下行最大速率大于或等于該門限才可以用HS-DSCH承載，否則承載在DCH上。提高下行流 /BE業(yè)務HSDPA門限有利于分流部分低速率用戶，優(yōu)化載波資源，提升用戶感知。

　　5 結(jié)束語

　　隨著TD-SCDMA網(wǎng)絡的快速發(fā)展，運營商為了占領網(wǎng)絡市場，會大規(guī)模投放3G終端，導致全網(wǎng)業(yè)務量增加，即將面臨高負荷網(wǎng)絡所帶來的一系列問題。從網(wǎng)絡性能指標和網(wǎng)絡整體負荷趨勢來看，當網(wǎng)絡整體負荷過高時，網(wǎng)絡無線接入性能指標率會有不同程度的降低。這就需要提前預警，采取應對高負荷的措施來保障用戶感知，為運營商打造高品質(zhì)的 TD-SCDMA商用網(wǎng)絡提供強有力的支持。

　　參考文獻：

　　[1] 中興通訊股份有限公司. TD-SCDMA無線系統(tǒng)原理與實現(xiàn)[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2012.

　　[2] 沈海紅，阮丹. TD-SCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃要點[N]. 人民郵電報， 2007-04-29.

　　[3] Amitath Kumar. TD-SCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃與工程[M]. 劉榮科，孔亞萍，崔競飛，譯. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2008.

　　[4] 杭州華星創(chuàng)業(yè)通信技術(shù)股份有限公司. TD-SCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃[Z].

　　[5] 華為技術(shù)有限公司. TD-SCDMA網(wǎng)絡規(guī)劃與設計[Z].

　　[6] 朱東照，羅建迪，等. TD-SCDMA無線網(wǎng)絡規(guī)劃設計與優(yōu)化[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2010.

　　[7] 許宏敏，李青，祝繪青，等. TD-SCDMA無線網(wǎng)絡優(yōu)化原理及方法[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2009.

　　[8] 彭木根，王文博，等. TD-SCDMA移動通信系統(tǒng)[M]. 3版. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2009.

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